OPINIA PRODUCENTA WYKONANIA ZABEZPIECZENIA PRZECIWEROZYJNEGO

Transkrypt

1 OPINIA PRODUCENTA WYKONANIA ZABEZPIECZENIA PRZECIWEROZYJNEGO dot. powierzchniowego zabezpieczenia skarp na obwodnicy miejscowości Szczuczyn w ciągu drogi ekspresowej S-61 na odcinku od km do km Zamawiający: TABOSS Nysa, ul. Nowowiejska 21 Stadium: Opracował: Opinia Producenta mgr. inż. Rafał Łukomski Wrocław, Marzec 2015

2 Analiza zabezpieczenia przeciwerozyjnego Analizując zaprojektowane zabezpieczenie antyerozyjne skarp w odniesieniu do technologii wykonania nasypów z takich materiałów jak: glina glina ulepszana spoiwami hydraulicznymi/ stabilizowana piaski ulepszane spoiwami hydraulicznymi/ stabilizowana popioły proponuję zmianę systemu na zastosowanie przestrzennego systemu komórkowego. Z doświadczenia z kontraktów autostradowych A1; A4; S1 i S8 z całą stanowczościom stwierdzamy że wykonanie zabezpieczenia skarp na nasypach stabilizowanych chemicznie jest bardzo trudnym zadaniem. Nieprzepuszczalna powierzchnia jaką w efekcie uzyskamy z warstw materacy, tworzą nienaturalną warstwę poślizgową a przenikającą przez warstwę humusu woda opadowa natrafiając na taką barierę zwiększa poślizg powodując ścięcie całych warstw antyerozyjnych. Nawet zabezpieczenie skarp DARNIOWANIEM czy to na płasko czy w kratę 75cm x 75cm pasami o szerokości 20cm jest niewystarczające, zjawisko to ma szczególne znaczenie na nasypach wykonanych z materiałów ulepszanych spoiwami hydraulicznymi (np.: grunty spoiste, gliny). Trawy które zostaną przywiezione w rolkach nie mają odpowiednio długiego okresu na poprawne ukorzenienie się co w konsekwencji w okresie opadów wiosennych doprowadza do przenikania wody konsekwencją czego jest coraz częściej spotykane obsunięcia. Zabezpieczenie skarp nasypów wykonanych z materiałów ulepszanych spoiwami hydraulicznymi (np.: grunty spoiste gliny) w okresie wiosennych deszczów jedynie darniną, siatką lub matą jak można zaobserwować na wykonanych już odcinkach autostradowych jest niewystarczające, podstawowe problemy to: Powstanie warstwy poślizgowej na styku stabilizowanych materacy a okrywy antyerozyjnej Brak możliwości stałego połączenia z korpusem nasypu Utrudniony montaż darniny (kołkowanie) na skarpach powyżej 1;1,5 Kłopotliwy transport ciężkich rolek darniny po skarpie Utrudnione wypełnianie powstałych kwadratów Humusem Proponujmy zastosowanie technologii która potrafi skutecznie zabezpieczyć skarpy nasypów zwłaszcza stabilizowanych chemicznie. Technologia komórkowa posiada najlepsze wyniki okresie w którym roślinność jeszcze nie powstała. Jedyna technologia sprawdzona podczas powodzi Maj Taboss system oparty został na skutecznej i sprawdzonej współpracy dwóch polskich firm, producenta geokraty firmy TABOSS i dystrybutora geowłókniny firmy Elikopol BK, stosowanie geowłókniny jest szczególnie wymagane dla zabezpieczanych skarp które są wykonane z piasków. Ściany komórek geokraty wypełnionych glebą tworzą serię mini-zapór. Sekcje geokraty połączone w opatentowany i unikalny sposób stanowią ochronę skarp i zboczy. Normalny rozwój strug spływowych, wytwarzanych przez skoncentrowany spływ powierzchniowy, przecinający grunt jest powstrzymywany a dzięki geowłókninie igłowanej firmy Elikopol o chropowatej i szorstkiej / kosmatej / teksturze, która zapewnia doskonałą przyczepność ( adhezję ) dodatkowo kierowany na powierzchnię. Taki mechanizm zmniejsza prędkość przepływu, co w konsekwencji obniża również wartość siły erozyjnej spływu powierzchniowego. Zastosowanie Taboss system do ochrony skarp w obszarach suchych przyśpiesza rozwój roślinności, dzięki utrzymaniu zwiększonej wilgotności w gruncie. System ten był stosowany na wcześniejszych odcinkach Autostrady A1 - Świerklany Gorzyczki i S1. Współpraca firm zaowocowała kompleksowym wykonawstwem na czterech kluczowych odcinkach autostradowych około 1,5 mil/m2 prac, związanych z zabezpieczeniem antyerozyjnym i wzmocnieniem podbudowy. Zastosowanie Taboss system do ochrony skarp nasypów stabilizowanych chemicznie daje stu procentową pewność nawet bez roślinności, system ten jest z powodzeniem stosowany na wielu odcinkach autostradowych zwłaszcza nasypów wykonanych z materiałów ulepszanych spoiwami hydraulicznymi (np.: grunty spoiste gliny), zalety systemu: Prosty montaż, wydajność jednej brygady nawet 1000m2/dobę Montaż i zabezpieczenie przeciwerozyjne w każdym okresie Wypełnienie komórek za pomocą jednej koparki nawet 2000m2/dobę System komórkowy 75mm spełnia minimalne warunki wegetacji dla roślin Wysiew trawy nie musi być połączony z wykonaniem zabezpieczenia (siejemy w dogodnym okresie).

3 Działanie systemu zostało potwierdzone na nasypach wykonywanych ze stabilizowanego piasku na autostradzie A1, dzięki utrzymaniu zwiększonej zabezpieczonej grubości ziemi zwiększamy wilgotności w gruncie w okresach suszy. 1. Zakres opinii Niniejsza opinia w niczym nie narusza i nie zmienia rozwiązań przyjętych w projekcie drogowym. Obejmuje ono jedynie propozycje rozwiązania powierzchniowego zabezpieczenia skarpy rowu przed erozją. 2. Warunki gruntowe Z przedłożonych materiałów wynika, że korpus skarp nasypów jest zbudowany z Gruntów nasypowych Piasków; Pospółek; o zróżnicowanym i nieustalonym stopniu zagęszczenia i stanie plastyczności. 3. Geometria skarpy i ułożenie geokraty na skarpie nasypu Z przeprowadzonej rozmowy w biurze budowy przyjęto następujące rozwiązanie dla powierzchniowego zabezpieczenia przeciwerozyjnego skarp wyższych od 3m w nasypie i wykopie dla pochylenia skarp 1:1,5. - dla dróg ekspresowych w nasypie lub wykopie gdzie pochylenie skarpy wynosi 1:1,5 Do obliczeń kontrolnych przyjęto pochylenie 1 : 1,5; tg α = 0,674; kąt α = 34,00 ; sin α = 0,559 Geokratę należy zakotwić ( o ile warunki terenowe na to pozwalają) w koronie (szczycie) skarpy na szerokości ok. 0,50 m. Przyjęto pionowy układ sekcji geokraty na skarpie pasmami o długości 6 12 m (tj. równej długości sekcji geokraty) i szerokości 2,60 m wynikającej z geometrii skarpy. Biorąc pod uwagę wysokość skarpy i jej nachylenie, przyjęto zabezpieczenie z teksturowanej i perforowanej geokraty TABOSS-Tdp-680 o dużych komórkach o wysokości 75 mm o wymiarach komórek Bk = 520 mm i Hk = 420 mm. Komórki geokraty należy zakotwić w podłożu stalowymi szpilkami typu J ze stali St0 o średnicy 8 mm i długości odpowiednio 520 mm. 4. Kontrolne obliczenia statyczne konstrukcji zabezpieczającej 4.1. kontrolne obliczenia dla skarp drogowych 1:1,5 S61 obw. Szczuczyna 1:1,5 Dane Grunt w korpusie skarpy Piaski grube lub średnie zagęszczone Moduł podatności gruntu skarpy na głębokości 2 m C(-2) = kn/m3 Kąt tarcia wewnętrznego w gruncie skarpy fik = 24.0 Kąt nachylenia skarpy do poziomu alfask = 33.0 Współczynnik przeciążenia gammap = Wysokość geosiatki komórkowej hg = m Wymiar komórek geosiatki w poprzek sekcji Bk = m wzdłuż sekcji Hk = m Średnica szpilki Fis = 8.0 mm Długość szpilki ls = m Wyniki Obliczeniowy moment wywracający szpilki (na 1 m2 skarpy) Mw = knm Liczba szpilek na 1 m2 skarpy konieczna ns0 = 0.6 szt/m2 przyjęta nss = 0.8 szt/m2 Rozstaw szpilek w poprzek sekcji rp = 1.04 m (co dwie komórki) wzdłuż sekcji rw = 1.23 m (co trzy komórki) Rysunek poglądowy

4 5. Dla powierzchniowego umocnienie i zabezpieczenie skarp i nasypów przed erozją firma TABOSS proponuje: Przyjęcie wykonania warstwy zabezpieczającej skarpę powierzchniowo z teksturowanej i perforowanej geokraty TABOSS o oznaczeniu Tdp-680 H-75 o dużych komórkach, i wysokości 75 mm i wymiarach komórek Bk = 520 mm i Hk = 400 mm. Komórki geokraty należy zakotwić w podłożu stalowych szpil J ze stali St0 o średnicy 8 mm. Komórki geokraty będą wypełnione gruntem humusowym, aby możliwy był wysiew trawy Przykładowe takie rozwiązanie zostało zastosowane i sprawdzone na budowie autostrady A1 dla firmy STRABAG. 5.1 Wytyczne techniczno wykonawcze Przed rozłożeniem geosiatki komórkowej należy wyrównać i w stopniu możliwym do uzyskania zagęścić powierzchnię skarpy. Na tak przygotowanym podłożu należy ułożyć geowłókninę Tiptex BS13 i przymocować ją do skarpy za pomocą szpil kotwiących. Następnie rozłożyć geosiatkę komórkową TABOSS-Tdp-75, poczynając od wyznaczonej linii na koronie skarpy. Na skrajnych komórkach geokratę należy zakotwić w każdej komórce wzdłuż wyznaczonej linii, następnie geokratę należy zakotwić na całej powierzchni sekcji geokraty zakotwić zgodnie z wyliczeniami szpilkami typu J. Dla zminimalizowania koncentracji naprężeń w geosiatce, należy w kolejnych rzędach poziomych rozmieszczać szpilki w razie konieczności w układzie mijankowym (przesunięte o Bk = 52 cm w stosunku do szpilek w sąsiednich rzędach poziomych). Na rozłożone sekcje geosiatki należy wysypać, poczynając od dołu, i przed zagęszczeniem równomiernie rozłożyć warstwę humusu o grubości przewyższającej o ok. 3 cm wysokość sekcji geosiatki. Po wstępnym zagęszczeniu materiału wypełniającego komórki geokraty należy nadsypać ziemię roślinną warstwą o grubości ok. 1 2 cm, ponownie zagęścić do uzyskania wskaźnika zagęszczenia wg. Proctora Is 0,95 a następnie na całości posiać trawę ręcznie lub w technologii hydrobsiewu. Do zagęszczania materiału wypełniającego stosuje się wibracyjne zagęszczarki płytowe. Po zagęszczeniu ziemi w geokracie i posianiu trawy należy skarpę przez kilkanaście dni systematycznie zraszać,. Nie wolno jednak polewać skarpy silnym strumieniem wody.

5 6. Problem wód gruntowych występujących w wykopach. Konsekwencją zastosowania TABOSSYSTEM jest możliwość, na etapie instalacji systemu, skutecznego sprowadzenie wody gruntowej bez wpływu na trwałe zabezpieczenie przeciwerozyjne. Firma TABOSS sugeruje rozwiązanie tego problemu na dwa sposoby z zastosowaniem przepór pionowych. Z szesnastoletniego doświadczenia w wykonawstwie i projektowaniu przeciwerozyjnym wynika że system ten działa od samego początku humusowania - jeszcze przed wystąpieniem roślinności. System stanowiący połączenie geokraty z drenażem pionowym został zastosowany np.: na budowie autostrady A1 dla Alpine Gmbh oraz w ciągu drogi krajowej nr 4.

6 6. Charakterystyka ogólna użytej geokraty Geokrata wykonana jest z zespołu taśm z polietylenu o dużej gęstości (HDPE), dwustronnie teksturowanych, połączonych seriami głębokich, ultradźwiękowych zgrzein punktowych, rozmieszczonych pasmowo, prostopadle do wzdłużnych osi taśm. Zastosowana wysokość geokraty, równa szerokości taśmy, wynosi 75 mm. W geokracie standardowej pasma zgrzein są odległe od siebie o 680mm. Geokrata jest produkowana w odcinkach, zwanych sekcjami, składających się z sześćdziesięciu taśm. W pozycji złożonej (transportowo-magazynowej) sekcja stanowi zespół wzajemnie do siebie przylegających taśm. W pozycji rozłożonej (rozciągniętej) sekcja stanowi układ faliście wygiętych taśm, złączonych grzbietami, wyznaczających trójwymiarowe struktury komórkowe. Geokrata jest wykonana z materiału palnego. W temperaturze około 130 C materiał ulega uplastycznieniu, a w temperaturze około 360 C zapala się. Tabela: 1 przedstawia parametry wymagane dla systemu TABOSS 75mm perforowanej. Tabela: 1 Lp. Właściwości Jedn. Wysokość Metodyka badań według 1 Szerokość taśmy mm 75mm Przymiarem Wytrzymałość taśmy na rozciąganie kn/m 15,00 PN-EN Wytrzymałość połączenia na ścinanie kn/m 22,00 PN-EN Wytrzymałość połączenia na rozrywanie kn/m 21,00 PN-EN Pakowanie, przechowywanie i transport Sekcje geokraty są transportowane, dostarczane i przechowywane w stanie złożonym. Każda sekcja powinna mieć etykietę zawierająca jej oznaczenie. Geokrata może akumulować elektryczność statyczna podczas składowania; w takim przypadku niezbędne jest uziemienie. Geosyntetyki przeznaczone do niezwłocznego wbudowania można składować na budowie w opakowaniach fabrycznych na wyrównanym i osuszonym terenie z dala od otwartych źródeł ognia i magazynów paliw. 8. Charakterystyka ogólna użytej geowłókniny Geowłókniny igłowane BS13 wykonane z włókien ciętych krótkich posiadają takie same wartości wytrzymałości na rozciąganie w kierunku wzdłużnym i poprzecznym pasma. Duża graniczna wydłużalność, giętkość i, wytrzymałości na przebijanie a co za tym idzie przyjmowanie kształtu podłoża powoduje, że geowłóknina ta szczególnie nadają się do użycia jako warstwa odcinająca (separacyjna), filtracyjne i wodoprzepuszczalne pod obciążeniem, zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej. między gruntem skarpy i gruntem wypełniającym system.

7 Geowłókniny mają zwartą, chropowatą i szorstką / kosmatą / teksturę, zapewniającą doskonałą przyczepność ( adhezję ) oraz współpracę z gruntem i różnymi kruszywami, dostosowują się do znacznych lokalnych deformacji gruntu, wydłużając się bez obawy przerwania ciągłości materiału. Tabela: 2 Lp. Właściwości Jedn. Wysokość Metodyka badań według 1 Masa powierzchniowa g/m2 170 PN-EN Wytrzymałość na rozciąganie MD; CMD kn/m 13,00 13,00 PN-EN Siła przebicia metodą CBR kn 2,2 PN-EN Prędkość przepływu wody prostopadłego do geowłókniny m/s 10 x 10-3 PN-EN System TABOSS ponadto wyróżnia się innowacyjnym i opatentowanym rozwiązaniem (patent nr 63459), którego zaletą jest łączenie sekcji za pomocą atestowanych opasek samozaciskowych. Dzięki temu otrzymuje się efekt jednorodnej półsztywnej płyty. Poprzez połączenie sekcji z wytrzymałością porównywalną do wytrzymałości taśmy, zostaje wyeliminowany efekt najsłabszego ogniwa. Dla osiągnięcia odpowiedniej trwałości oraz efektu półsztywnej płyty należy sekcje geokraty połączyć ze sobą z wytrzymałością nie mniejszą niż w tabeli nr.1 Tabela: 1 1 Wytrzymałość połączenia półsztywnej płyty N 455 : 500 PN-EN Trwałość: - zakryć w przeciągu jednego miesiąca po zainstalowaniu - przewidywana trwałość co najmniej 25 lat w gruntach naturalnych o 4 < ph < 9 i w gruncie o temperaturze < 25 C na podstawie oceny trwałości zgodnie z badaniem odporności mikrobiologicznej (EN 12225)