Analizy techniczne opcji modernizacji linii, wraz z oszacowaniem kosztów

Transkrypt

1 Dokumentacja przedprojektowa dla zadania Modernizacja linii kolejowej Nr 7 Warszawa Wschodnia Osobowa - Dorohusk na odcinku Warszawa Wschodnia - Lublin - Dorohusk - Granica Państwa Etap I Etap II Etap III Etap IV Etap V Etap VI Etap VII Etap VIII Etap IX Etap X Etap XI Prognozy społeczno - gospodarcze i analizy rynku usług transportowych Analizy ruchowo - marketingowe opcji modernizacyjnych Analiza stanu istniejącego infrastruktury kolejowej i taboru Analizy techniczne opcji modernizacji linii, wraz z oszacowaniem kosztów Tom IV - 1 Podtorze na szlakach i posterunkach ruchu (z odwodnieniem drogi kolejowej) Stacje kolejowe Szlaki kolejowe od km do km od km do km Tom IV - 2 Nawierzchnia kolejowa Stacje kolejowe Szlaki kolejowe Tom IV - 3 Obiekty inŝynieryjne Stacje kolejowe Szlaki kolejowe Tom IV - 4 Przejazdy, drogi i place ładunkowe Przejazdy i drogi Place ładunkowe Tom IV - 5 Obiekty kubaturowe, perony wraz z małą architekturą Stacje kolejowe Szlaki kolejowe Tom IV - 6 Sieć trakcyjna i powrotna Tom IV - 7 Układ zasilania sieci trakcyjnej Tom IV - 8 Linia odbiorów nietrakcyjnych Tom IV - 9 Energetyka do 1 kv Tom IV - 10 SRK, SBL i urządzenia bezpieczeństwa (w tym DSAT) Tom IV - 11 ERTMS ETCS GSM-R Tom IV - 12 Telekomunikacja Tom IV - 13 Tabor i zaplecze Tom IV - 14 Analiza interoperacyjności Tom IV - 15 Koszty inwestycyjne opcji modernizacji Tom IV - 16 Polityka utrzymania infrastruktury Tom IV - 17 Koszty utrzymania Tom IV - 18 Raport podsumowujący z etapu IV Analiza środowiskowa Analiza CBA i wybór opcji Raport o oddziaływaniu przedsięwzięcia na środowisko Wniosek o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia Uszczegółowienie analiz dla wybranej opcji modernizacji linii Sporządzenie syntezy ze Studium Wykonalności Opracowanie materiałów przetargowych od km do km strona 2

2 Zespół autorski Andrzej BoŜek ElŜbieta Ruczkowska ElŜbieta Stojak Monika Więsek od km do km strona 3

3 Spis zawartości Część opisowa 1. Podstawowe załoŝenia 5 2. Przyjęte metody wzmocnień podtorza 5 3. Wzmocnienia nasypów 8 4. Materiały źródłowe 9 5. Opis projektowanych wzmocnień podtorza i odwodnienia SkrzyŜowania istniejącej sieci gazowej przesyłowej z projektowaną linią kolejową 12 Część graficzna 1. Przekroje normalne 13 od km do km strona 4

4 1. Podstawowe załoŝenia. W trakcie wymiany nawierzchni dla zapewnienia długoletniej eksploatacji naleŝy równocześnie przystosować podtorze do wymogów linii magistralnej. Górna powierzchnia podtorza (torowisko) powinna być przystosowana do: zbudowania nawierzchni oraz innych obiektów związanych z prowadzeniem ruchu pojazdów kolejowych, a takŝe do wykonywania czynności związanych z utrzymaniem drogi szynowej, odprowadzenia wód opadowych z torowiska, utrzymania na odpowiedniej głębokości poziomu wód gruntowych, moŝliwości mechanizacji robót nie tylko podczas budowy, lecz takŝe w czasie eksploatacji, w tym robót trakcyjnych, teletechnicznych, nawierzchniowych, pochylenie poprzeczne torowiska 5%. Przyjęto: Projektowany moduł odkształcenia na warstwie ochronnej w zaleŝności od V max i przewidywanego natęŝenia przewozów towarowych. Warstwa ochronna jednowarstwowa z mieszanki Ŝwirowej lub niesortu kamiennego o grubości minimum 0,15 m, maksimum 0,40 m. Wbudowywanie warstwy ochronnej przy pomocy maszyn do robót ziemnych (MRZ) lub kombajnu (AHM) Stosowane dla wzmocnienia podtorza geosyntetyki muszą zachować obliczoną wytrzymałość na zrywanie przez min.50 lat Grubość warstwy przeciwmrozowej min 0,68 m. 2. Przyjęte metody wzmocnień podtorza. Przyjęto następujące metody obliczeń: Warstwa ochronna jej grubość zostanie określona na podstawie ekwiwalentnego modułu odkształcenia i wykresu DORNII [8]. W przypadku bardzo słabych gruntów dla których określenie grubości leŝy poza zasięgiem wykresu, grubość będzie określana z warunku nie przekroczenia dopuszczalnych napręŝeń w gruntach poniŝej warstwy ochronnej. Osuwiska i miejsca wątpliwe zostaną sprawdzone pod względem stateczności metodą FELLENIUSA lub BISHOPA Warstwa ochronna. Wytyczne do obliczeń warstwy ochronnej: 1. Linia pierwszorzędna o parametrach: V = km/h. maksymalne obciąŝenie na oś 221 kn przyjęte obciąŝenie przewozami brutto: NatęŜenie przewozów odcinek Warszawa Wschodnia - Warszawa Wawer odcinek Warszawa Wawer - Otwock T [Tg/rok] od km do km strona 5 V max E proj 3<T< <T< odcinek Otwock - Pilawa 3<T< konstrukcja nawierzchni: - bezstykowa, - szyny nowe 60E1, - podkłady PS-93 (94) o rozstawie 60 cm, - przytwierdzenie spręŝyste SB, - podsypka z tłucznia twardego czystego o grubości warstwy min. 0,35m,

5 - moduł odkształcenia 450 MPa. 2. Wykonanie warstwy ochronnej przewidziano z dwóch rodzajów materiałów: I zastosowaniem mieszanki Ŝwirowej 0-31,5. II stosowaniem niesortu kamiennego 0-31,5. 3. Warstwę ochronną przyjęto jako jednowarstwową. 4. Moduł odkształcenia gruntów podtorza E g jako podstawowy element wyznaczenia grubości warstwy ochronnej przyjęto: Wg normy PN-81/B03020 po uwzględnieniu współczynnika materiałowego. Przy wykonywaniu podtorza maszynami do robót ziemnych (MRZ) minimalny wymagany stopień zagęszczenia dla gruntów podtorza I D 0,67 lub 0,82 (odpowiednio I S 0,97 lub 1,00) przyjęto ze współczynnikiem 0,9. Nie oznacza to, Ŝe przy odbiorze robót wskaźnik zagęszczenia moŝe być mniejszy niŝ 0,97 lub 1,00. Przy wbudowywaniu warstwy ochronnej przez AHM, która gruntów podtorza nie zagęszcza, przyjęto dla obliczenia E g stopień zagęszczenia ID podany w dokumentacji geotechnicznej jako charakterystyczny. Stopień plastyczności I L dla gruntów spoistych przyjmowano wg dokumentacji geotechnicznej. Przy załoŝeniu, Ŝe po wykonaniu odwodnienia stopień plastyczności I L nie pogorszy się a raczej polepszy. 5. Materiał na warstwę ochronną i wbudowana warstwa powinny odpowiadać następującym wskaźnikom technicznym: Uziarnienie o frakcji 0 31,5 mm. Zawartość ziaren o d < 0,02 mm mniej niŝ 3%. Minimalny wskaźnik róŝnoziarnistości dla 0<V 160 U = 5 6 (dla AHM U 10). Graniczny wskaźnik wygięcia krzywej C = (d30)2/ d10*d60 - nie określa się. Warunek stabilności między warstwami określony wzorem Terzagi ego 4d 15 D 15 4d 85. Wskaźnik zagęszczenia (po wbudowaniu) I S 1,03 liczony wg normy PN p.8.2. Oznaczenia symboli: - d 10, d 30, d 60 średnica ziaren materiału, które wraz z mniejszymi stanowią odpowiednio: 10%, 30%, 60%; - d 15 - średnica ziaren materiału o drobniejszym uziarnieniu, które wraz z mniejszymi stanowi 15% materiału; - d 85 - jak wyŝej, ale stanowi 85% masy; - D 15 średnica ziaren materiału o grubszym uziarnieniu, który wraz z mniejszymi stanowi 15% masy. 6. Przyjęty sposób obliczeń. Do obliczeń zgodnie z [8] i [5] przyjęto wartość modułu odkształcenia materiału na warstwę ochronną E o = 200 Mpa. Grubość warstwy ochronnej 0,15m 0,40m. Grubość 0,15 m zabezpiecza do głębokości przemarzania, która dla tego rejonu wynosi 0,68 m, a grubość 0,40 m pozwala na wbudowywanie jej przez AHM. Grubości przekraczające 0,40 m będą ograniczone przez stosowanie geosiatek lub stabilizację chemiczną Dobór geosyntetyków. 1) Jako zasadę dla wszystkich stosowanych geosyntetyków przyjęto: czasookres eksploatacji minimum 50 lat tj. od km do km strona 6

6 polimery PA, PET, PVA (poliamid, poliester, poliwinyloalkohol). 2) Wymagania dla geosiatek. Lp Właściwość Metoda badania Wartość wymagana 1 Rodzaj geosiatki (anizotropowość wytrzymałości na rozciąganie) - dwuosiowa ( 25%) 1) 2 Wytrzymałość na według projektu 2) nie PN ISO 10319:1996/Ap1:1998 zrywanie mniejsza jednak niŝ 20 kn/m 3 Moduł przy wydłuŝeniu materiału 2, 3 lub 5% PN ISO 10319:1996/Ap1:1998 według projektu 3), kn (m%) 4 Maksymalne wydłuŝenie przy rozciąganiu wszerz PN ISO 10319:1996/Ap1: % 5 Wytrzymałość węzła GRI Test Method GG2-30% wytrzymałości zgrzewanego lub 87:1988 pojedynczego Ŝebra 4) sklejanego 6 Wymiary oczek pomiar bezpośredni według projektu 5) Objaśnienia: 1) stosunek wytrzymałości w obu kierunkach powinien być mniejszy od 1:1,25 2) orientacyjne wytrzymałości zaleŝne od modułów odkształceń podłoŝa wynoszą: < 10 MPa 40 kn/m MPa 30 kn/m > 20 MPa 15 kn/m 3) stosunek wytrzymałości na rozciąganie do maksymalnego wydłuŝenia (jeśli moduł nie jest znany, moŝna przyjąć, Ŝe w przybliŝeniu wynosi on 2 x wytrzymałość na rozciąganie/maksymalne wydłuŝenie) 4) wstępnie naleŝy sprawdzić, czy węzeł daje się rozerwać rękami, 5) wymiary oczek przyjmuje się 1,7 d 80 kruszywa, zawierające się jednak w przedziale mm. 3) Wymagania dla geowłókniny. Geowłókniny separacyjno - filtracyjne przewidziano do ułoŝenia na podtorzu pod warstwą ochronną, poniewaŝ zachowanie warunku stabilności na styku tych warstw - przy zmieniającym się stale uziarnieniu gruntów podtorza - jest praktycznie nieosiągalne. Natomiast warunek stabilności na styku podsypka warstwa ochronna musi być bezwzględnie zachowany czyli spełniony wzór Terzagi ego. Parametry geowłókniny powinny być następujące: Lp Właściwość Metoda badania Wartość wymagana 1 Rodzaj geosynetyku - włóknina 2 Masa powierzchniowa PN-EN ISO 9864: g/m 2 3 Wytrzymałość na przebicie statyczne PN-EN ISO 12236:2006(U) 2,0 kn (badanie CBR) 4 Wytrzymałość na przebicie dynamiczne PN-EN ISO 13433:2006(U) 20 mm (średnica otworu) 5 Wytrzymałość na rozciąganie PN ISO 10319:1996/Ap1: kn/m 6 WydłuŜenie przy PN ISO 10319:1996/Ap1: % 7 8 zerwaniu Wodoprzepuszczalność w kierunku prostopadłym do powierzchni wyrobu Zdolność przepływu wody w płaszczyźnie wyrobu PN-EN ISO 11058:2002 PN-EN ISO 12958: x 40-4 m/s 1) 5 x 10-4 m/s 2) nie określa się 1) 5 x 10-4 m 2 /s 2) od km do km strona 7

7 przy nacisku 20 kpa 9 Wielkość otworów O 90 PN-EN ISO 2956:2002 0,06-0,020 mm 3) 10 Grubość przy nacisku 20 kpa PN-EN ISO : x O 90 Objaśnienia: 1) dotyczy materiału do separacji warstw gruntowych 2) dotyczy materiału do separacji warstw i poprzecznego odprowadzenia wód 3) ze względu na kolmatację zaleca się stosować materiały o wymiarach porów: 0,06-0,12 mm w gruntach spoistych, 0,08-0,20 mm w gruntach niespoistych Stabilizacja chemiczna gruntów. 1. Stabilizacja gruntów podtorza. Na odcinkach podtorza, gdzie będą występowały miejsca o module odkształcenia gruntu E g < 12 MPa przewiduje się Ŝe tak słabe grunty muszą być wymienione (lub wzmocnione warstwą niesortu o grubości około 0.50 m z geosiatką) lub stabilizowane cementem lub wapnem w zaleŝności od rodzaju gruntu lub moŝliwych do przyjęcia technologii ze względów ochrony środowiska. 2. Dodatkowe wzmocnienie podtorza pod przejazdami. ObciąŜenie podtorza na przejeździe jest sumą obciąŝeń kolejowych i drogowych wymaga to odpowiednio wzmocnionego podtorza. Wzmocnienie podtorza dla warunków przeciętnych nastąpi przez zwiększenie grubości warstwy ochronnej o 50% lub zastosowanie geosiatek bądź stabilizacji chemicznej. 3. Wzmocnienia nasypów Materace tłuczniowe. Istniejące nasypy posadowione na słabych gruntach projektuje się wzmocnić za pomocą materaca tłuczniowego całkowitej gr m przełoŝony 2x geosiatką. Wypełnienie niesortem Materac otulony geowłókniną Wzmocnienie posadowienia nasypów na słabych gruntach kolumnami Ŝwirowymi i Ŝwirowo - betonowymi. Kolumny betonowo - Ŝwirowe wykonuje się wibratorem wgłębnym z rdzeniowym (tzn. wewnętrznym) podawaniem materiału. Średnica kolumn betonowo-ŝwirowych zaleŝy od podatności bocznej gruntu i wynosi ok. 0,60 m. Kolumny Ŝwirowe wykonuje się wibratorem wgłębnym z wewnętrznym (tzn. śluzowym) podawaniem materiału. W pierwszej fazie wibrator wypełnia się kruszywem i pogrąŝa w podłoŝe przy udziale wibracji i docisku maszyny podstawowej. Po osiągnięciu przewidzianej głębokości następuje formowanie poszerzonej stopy Ŝwirowej w gruncie nośnym, przy czym podłoŝe rodzime doznaje dodatkowo wzmocnienia na skutek zagęszczenia (grunty sypkie) lub przyspieszonej konsolidacji (nawodnione grunty spoiste). Średnica kolumn Ŝwirowych wynosi od 0.6 do 0.8 m i zaleŝy od podatności bocznej gruntu, tj. w warstwach słabych jest większa a w gruntach lepszych mniejsza. od km do km strona 8

8 4. Materiały źródłowe. [1] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 r., w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dz. Nr 151 poz. 987 z dnia 1998 r. [2] Norma BM-88/ Podtorze kolejowe. Wymagania i badania. [3] Norma PN-81/B Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie. [4] Norma PN-EN Geotekstylia i wyroby pokrewne. Właściwości wymagane w odniesieniu do wyrobów stosowanych do budowy dróg kolejowych. [5] Norma PN-S Drogi samochodowe. Roboty ziemne, wymagania i badania. [6] Norma PN-S-96011:1998. Drogi samochodowe. Stabilizacja gruntów wapnem do celów drogowych. [7] Norma PN-S-96012:1997.Podbudowa i ulepszone podłoŝe z gruntu stabilizowanego cementem. [8] Id-3 Warunki Techniczne utrzymania podtorza kolejowego, Zarządzenie Nr 9/2009 Zarządu PKP PLK S.A. z 4 maja 2009 r. [9] Zarys geotechniki.(1987). [10] UIC Code 719R. Earthworks and track-bed layers for railroad lines. [11] Regulamin pracy zespołu do napraw torowisk oraz poszczególnych jego maszyn i zalecenia projektowania wzmocnień torowisk przewidywanych do wykonania maszyną AHM800R-PL. [12] Standardy RAMS. Normy: EN50126, EN50128, EN [13] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 2 września 2004 roku w sprawie szczegółowego zakresu dokumentacji projektowej specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno uŝytkowego. [14] Dyrektywa 2001/16/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei konwencjonalnych zmieniona przez: - Dyrektywę Komisji 2004/50/WE z dn. 29 kwietnia 2004 roku; - Dyrektywę Komisji 2007/32/WE z dn.1 czerwca 2007 roku. [15] Specyfikacja istotnych warunków zamówienia [16] Rozpoznanie georadarowe uzupełnione wierceniami i badaniami geotechnicznymi w ilości po 1 na 1km trasy wykonanymi przez GEOPARTNER Kraków. [17] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia r. w sprawie warunków jakie naleŝy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód i do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U.Nr 137/2006 poz.984) [18] Polska Norma PN 92/B Studzienki kanalizacyjne [19] Polska Norma PN EN 1917 Studzienki włazowe i niewłazowe z betonu niezbrojonego, betonu zbrojonego włóknem stalowym i Ŝelbetowe. od km do km strona 9

9 5. Opis projektowanych wzmocnień podtorza i odwodnienia Szlak podg Warszawa Antoninów stacja Warszawa Wawer Szlak od km 0.804,50 do km Długość km. Grunt w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr = 90 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.25 m. Zebrane wody poprzez studnię ujęciową z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiornika, którym moŝe być np. system kanalizacji miejskiej. Od km ok do km przewiduje się odwodnienie za pomocą drenaŝu wgłębnego. Szlak stacja Warszawa Wschodnia stacja Warszawa Wawer Szlak od km do km Długość km. Grunt w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr = 90 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.25 m. Zebrane wody poprzez studnię ujęciową z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiornika, którym moŝe być np. system kanalizacji miejskiej. Od km ok do km przewiduje się odwodnienie za pomocą drenaŝu wgłębnego. Szlak stacja Warszawa Wawer - stacja Falenica Szlak od km do km Długość km. Grunt w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr = 90 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.25 m. Zebrane wody poprzez studnię ujęciową z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiornika, którym moŝe być np. system kanalizacji miejskiej oraz kanał Wawerski, przecinający układ torowy w km Szlak stacja Falenica - stacja Otwock Szlak od km do km Długość km. Grunt w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr = 90 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.25 m. Zebrane wody poprzez studnię ujęciową z osadnikiem zostaną odprowadzone do od km do km strona 10

10 odbiorników, którymi mogą być np. systemu kanalizacji miejskiej oraz rzeka Świder, przecinająca układ torowy w km Szlak stacja Otwock - stacja Celestynów Szlak od km do km Długość km. Grunt w podtorzu: Km piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr =100 MPa. Przyjęto w km warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.30 m. W km występuje glina piaszczysta miękkoplastyczna, moduł Eg=8.5 MPa. E pr = 100 MPa Przyjęto wymianę gruntu do głębokości 1.5 m oraz warstwę ochronną z m. Ŝwirowej gr m. Km piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa. E pr =100 MPa. Przyjęto w km warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.30 m. W km materac tłuczniowy gr m w miejscu występowania warstwy torfu gr m na głębokości 2 m. Zebrane wody poprzez studnię ujęciową z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiornika, którymi mogą być np. system kanalizacji miejskiej, dopływ z Karczewa (przecinający układ torowy w km ), rów odwadniający (przecinający układ torowy w km ) lub rowy znajdujące się po prawej stronie w pobliŝu układu torowego. Szlak stacja Celestynów - stacja Pilawa Szlak od km do km Długość km. Grunt w podtorzu: W km w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa pod nasypem występują przewarstwienia torfu na gł. do 1.5 m. E pr =100 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.30 m oraz wzmocnienie materacem tłuczniowym gr m. Km w podtorzu piaski drobne, średniozagęszczone, przyjęte Eg=38.3 MPa E pr =100 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.30 m. W km do istniejący nasyp wykonany z glin piaszczystych w stanie plastycznym Eg=14 MPa. E pr =100 MPa Przyjęto podłoŝe stabilizowane wapnem oraz warstwę ochronną z niesortu gr 0.30 m. Zebrane wody poprzez studnie ujęciowe z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiorników, którymi mogą być rowy melioracyjne, przecinające układ torowy w km , , lub rowy po prawej stronie, w pobliŝu układu torowego. od km do km strona 11

11 Szlak stacja Pilawa - podg Garwolin Szlak od km do km Długość km. W km granica IZ. Grunt w podtorzu: Km piaski drobne, luźne, przyjęte Eg=32.3 MPa. E pr = 100 MPa. Przyjęto warstwę ochronną z mieszanki Ŝwirowej gr 0.35 m. Zebrane wody poprzez studnie ujęciowe z osadnikiem zostaną odprowadzone do odbiorników, którymi mogą być rowy melioracyjne, przecinające układ torowy w km i oraz dopływ z Krystyny w km SkrzyŜowania istniejącej sieci gazowej przesyłowej z projektowaną linią kolejową Na przedmiotowym odcinku występuje skrzyŝowanie projektowanej linii kolejowej z istniejącą siecią gazową. W km ok ,80 - okolice p.o. Pogorzel z układem torowym krzyŝuje się gazociąg wysokiego ciśnienia DN 300 PN 6,3 MPa. Gazociąg w miejscu skrzyŝowania ułoŝony jest w rurze ochronnej DN 600 i rurze przeciskowej DN 800. Administratorem sieci jest Operator Gazociągów Przesyłowych GAZ SYSTEM S.A. Oddział w Rembelszczyźnie. od km do km strona 12