Zabezpieczenie osuwiska oraz odbudowa DW nr 975 w m. Kurów

OBIEKT: NUMERY DZIAŁEK: 44; ZADANIE: Droga Wojewódzka nr 975 odc. ref. 290 km 4+065,00 4+324,00 w miejscowości Kurów Zabezpieczenie osuwiska oraz odbudowa DW nr 975 w m. Kurów NAZWA I ADRES INWESTORA: NAZWA I ADRES JEDNOSTKI WYKONAWCZEJ: STADIUM PROJEKTU: TYTUŁ CZĘŚCI PROJEKTU: Zarząd Dróg Wojewódzkich w Krakowie 30-085 Kraków ul. Głowackiego 56 F.P.H.U. Remost inż. Józef Siry 39-200 Dębica ul. Przemysłowa 10 PROJEKT BUDOWLANY TOM III ANALIZA STATECZNOŚCI OSUWISKA DLA PROJEKTOWANEGO ZABEZPIECZENIA OSUWISKA W KM 4+164,41 4+324,00 DW 975 W M. KURÓW AUTORZY DOKUMENTACJI: L.p. Branża Funkcja 1. geotechnika projektował Imię, Nazwisko, Nr. uprawnień dr hab. inż. Krzysztof Trojnar upr. do proj. Mostów D-187/90 upr. rzeczoznawcy 94/00/R Data Podpis DĘBICA, grudzień 2012

1. Podstawa opracowania Opracowanie wykonano na zlecenie Firmy Produkcyjno Handlowo Usługowej REMOST inż. Józef Siry, 39-200 Dębica, ul. Przemysłowa 10. 2. Przedmiot, cel i zakres opracowania Przedmiotem opracowania jest osuwisko i związana z tym koncepcja zabezpieczenia skarpy oraz odbudowy odcinka drogi wojewódzkiej nr 975 w m. Kurów, gm. Chełmiec, powiat nowosądecki, woj. Małopolskie. Celem pracy jest przeanalizowanie stateczności terenu osuwiska i sprawdzenie pod względem obliczeniowym koncepcji odbudowy drogi od km 4+179,00 do km 4+221,00. Wykonano obliczenia stateczności istniejącego terenu na wyznaczonym odcinku metodą elementów skończonych (MES) i ustalono wartości współczynników bezpieczeństwa (stateczności) przed zabezpieczeniem drogi i po jej zabezpieczeniu. 3. Materiały źródłowe 1. Ekspertyza geologiczna dla koncepcji zabezpieczenia oraz opracowania PFU uszkodzonego odcinka drogi wojewódzkiej nr 975 odc. 290; od km 4+175 do 4+230 w m. Kurów - Przeds. Usług Geologiczno Laboratoryjnych Chemkop-Laborgeo Sp. z o.o. 31-261 Kraków, ul. Wybickiego 7, autorzy: S. Jurczak, M. Russocki ; listopad 2010 2. Dokumentacja geologiczna dla określenia warunków geologiczno inżynierskich zabezpieczenia osuwiska i odbudowy drogi wojewódzkiej nr 975 w m. Kurów, gm. Chełmiec, powiat nowosądecki, woj. Małopolskie Przeds. Usług Geologiczno Laboratoryjnych Chemkop-Laborgeo Sp. z o.o. 31-261 Kraków, ul. Wybickiego 7, autorzy: S. Jurczak, M. Russocki ; listopad 2011 3. Opinia do Dokumentacji geologicznej dla określenia warunków geologiczno inżynierskich zabezpieczenia osuwiska i odbudowy drogi wojewódzkiej nr 975 w m. Kurów Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy, Oddz. Karpacki w Krakowie, autor: dr hab. Antoni Wójcik, prof. nadz. PIG PIB; listopad 2011 3

4. Wizja lokalna i koncepcja zabezpieczenia osuwiska i odbudowy drogi wojewódzkiej nr 975 w m. Kurów FPHU REMOST inż. Józef Siry, autor: dr hab. inż. Krzysztof Trojnar; sierpień 2011 5. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 43, poz. 430) 6. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 63, poz. 735) 7. Opinia do projektu zabezpieczenia osuwiska oraz zabezpieczenia DW nr 975 w m. Kurów Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy, Oddz. Karpacki w Krakowie, autor: prof. dr hab. Antoni Wójcik; październik 2012 4. Opis rozwiązania projektowego zabezpieczenia stateczności i odbudowy zniszczonego odcinka drogi Przedmiotem sprawdzenia obliczeniowego jest rozwiązanie techniczne polegające na: - odwodnieniu terenu osuwiskowego w poziomie rzędnej 402m n.p.m. w rejonie powyżej drogi, - wykonaniu przypory w formie palisady z pionowych pali wierconych zlokalizowanych u podnóża skarpy poniżej drogi, - wykonaniu reprofilacji skarpy drogi z wykorzystaniem gruntu zbrojonego i kotew gruntowych, - wykonaniu pięciu grup pali w korpusie drogowym na zniszczonym odcinku drogi (42m). - wykonaniu odbudowy zniszczonej drogi wraz z jej odwodnieniem. 4

Roboty związane z poprawą stateczności analizowanego terenu powinny być poprzedzone uregulowaniem warunków wodnych w rejonie osuwiska, poprzez wykonanie drenażu ujmującego wody gruntowe i opadowe z głównej części osuwiska powyżej zbocza (po zewnętrznej stronie łuku drogi) oraz ujęcie wód powierzchniowych i wypływających z obszarów źródliskowych. Od strony jęzora osuwiskowego (dolinka wciosowa) należy wykonać przyporę z dwóch rzędów pali i wyprofilować obsuniętą skarpę (po wewnętrznej stronie łuku drogi) oraz umocnić ją gruntem zbrojonym i zastabilizować za pomocą siedmiu rzędów kotew gruntowych. Zabezpieczenie przeciwerozyjne powierzchni może stanowić siatka stalowa ułożona na skarpie. Roboty związane z zabezpieczeniem drogi powinny być również poprzedzone odwodnieniem terenu powyżej drogi. Pale u podstawy skarpy należy wykonać w dwóch rzędach, jako wiercone (CFA) o średnicy co najmniej 50 cm i długości 10,0 m, w rozstawie nie większym niż 1 m. Grupy pali w korpusie drogi będą złożone z trzech pali zwieńczonych oczepem, wykonanych w układzie trójkątnym. Rozstaw osiowy grup pali wzdłuż drogi wynosi 10.5 m. Osie pale są zlokalizowane w wierzchołkach trójkątów równobocznych o boku 5 m (podstawa trójkąta od strony osuwiska (dolinki wciosowej). Pale w korpusie drogi należy wykonać jako wiercone(cfa) o średnicy co najmniej 80 cm, w dwóch rzędach wzdłuż drogi, w rozstawie osiowym co 5 m (po wewnętrznej stronie łuku drogi) i co 10 m (po zewnętrznej stronie łuku drogi). Zagłębienie podstaw pali powinno sięgać min. 3 m poniżej powierzchni poślizgu - wyznaczonej na podstawie pomiarów inklinometrycznych. Głowice grup pali powinny znajdować się 1.5 m poniżej projektowanego poziomu jezdni odbudowywanej drogi. Żelbetowe zwieńczenia pali, wykonane w kształcie trójkątów, będą miały przekrój prostokątny o wymiarach 1.0 x 1.2 m. Powierzchnię terenu wokół żelbetowych oczepów należy wyrównać nawiezionym gruntem niespoistym i zagęścić warstwowo do uzyskania wskaźnika Is = 0.9. Na tak przygotowanym podłożu należy ułożyć warstwę separacyjną z geotkaniny np. PES ACE Tex 600-I, a na niej wykonać materac geosyntetyczny o grubości min. 0.5 m z geosiatki dwukierunkowej np. ACE Grid 40-II wypełnionej kamieniem łamanym. Szerokość materaca powinna być większa od szerokości jezdni drogowej min. 0.6 m z każdej strony. Na geomateracu należy ułożyć geomatę komórkową np. typu GEOWEB o wysokości min. 0.2 m i wypełnić ją żwirem. 5

5. Obliczenia stateczności terenu na zniszczonym odcinku drogi (przekrój 5-5 ) 5.1. Model obliczeniowy Na podstawie dokumentacji geologicznej [1] przyjęto ukształtowanie terenu, układ warstw i wartości parametrów geotechnicznych podłoża w rejonie osuwiska na zniszczonym odcinku drogi. Do analizy przyjęto obszar osuwiska o długości 90 m. Lokalizację analizowanego przekroju terenu pokazano na rys. 1. Układ warstw geotechnicznych przyjęty do obliczeń pokazano na rys. 2 i 3. W obliczeniach uwzględniono położenie potencjalnej powierzchni poślizgu wywołanej zlustrzeniem w warstwie skalnej (osłabienie). Parametry geotechniczne w tej warstwie (VI) przyjęto wg danych z dokumentacji geologicznej [2]. W tab. 1 zestawiono wartości parametrów geotechnicznych, przyjęte do obliczeń w poszczególnych obszarach modelu obliczeniowego. Na rys. 4 pokazano model obliczeniowy z siatką MES. Przyjęto sprężysto-plastyczny model materiałowy gruntu z warunkiem plastyczności Coulomba Mohra. Obliczenia stateczności wykonano z użyciem procedury redukcji parametrów obliczeniowych C i fi. Efektem obliczeń jest ustalenie minimalnej wartości współczynnika bezpieczeństwa FS i położenia krzywej poślizgu w podłożu. Rys. 1. Sytuacja 6

Rys. 2. Profil podłoża z potencjalną powierzchnia poślizgu w warstwie skalistej Rys. 3. Układ warstw w modelu obliczeniowym 7

Potencjalna powierzchnia poślizgu (zlustrzenie) Rys. 4. Siatka elementów skończonych w modelu obliczeniowym Tab.1 Przyporządkowanie rodzajów gruntów do obszarów obliczeniowych Nr obszaru w modelu obl. Nr warstwy geotechnicznej Nr obszaru w modelu obl. Nr warstwy geotechnicznej Nr obszaru w modelu obl. Nr warstwy geotechnicznej 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ic Ic IIb Ic IIc VII IIb IIIa IIc IIb IIc V IIIa VI 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 VII V VI V VII Ic V V IIIa V VI IIIb V IIIa 29 30 31 32 33 V V VI V V 8

Tab. 2 Parametry geotechniczne gruntów w modelu obliczeniowym Nr Parametry geotechniczne warstwy Ic IIb IIc IIIa IIIb 9

Tab. 2 c.d. Parametry geotechniczne gruntów w modelu obliczeniowym Nr warstwy Parametry geotechniczne IV V VI VII 5.2. Wyniki obliczeń stateczności metodą redukcji parametrów c-fi 5.2.1. Uwzględnienie pogorszenia cech gruntu w podłożu skalistym (obszar (VI) wykazało, że minimalna wartość współczynnika stateczności wynosi FS = 1.07. Obliczona wartość stateczności FS jest bliska stanu granicznego i wskazuje na prawdopodobieństwo wystąpienia osuwiska. Na rys 5 pokazano kształt i zasięg pola przemieszczeń poziomych wyznaczony na podstawie obliczeń dla stateczności FS=1.07. 10

Rys. 5. Pole przemieszczeń poziomych wyznaczone dla stanu granicznego stateczności (FS=1.07) 5.3. Wnioski z obliczeń stateczności istniejącego terenu na zniszczonym odcinku drogi 5.3.1. Na podstawie obliczeń MES ustalono prawdopodobny przebieg krzywej poślizgu w skarpie, przy założeniu występowania powierzchni lustrzenia w warstwie skalnej. 5.3.2. Lokalizacja największych wartości poziomych przemieszczeń gruntu w analizowanym obliczeniowo obszarze pokrywa się z miejscem występowania szczelin w gruncie i sączeń wody u podnóża skarpy korpusu drogi wskazuje to na poprawność przyjętych warunków. 6. Obliczenia zabezpieczenia stateczności terenu w obrębie zniszczonego odcinka drogi 6.1. Model obliczeniowy terenu Zastosowano model obliczeniowy podłoża z uwzględnieniem wykonania u podnóża skarpy palisady z pali wierconych, reprofilacji skarpy nasypu od strony dolinki wciosowej (dodatkowy obszar obliczeniowy z gruntu zbrojonego zastabilizowany gwoździami gruntowymi). W korpusie nasypu drogowego zastosowano dodatkowe elementy belkowe w 11

celu zamodelowania grupy trzech pali z poziomym zwieńczeniem, tworzących razem układ ramownicowy. Przyjęto obciążenie użytkowe na jezdni drogowej 11 KN/m2. 6.2. Obliczenia stateczności po zastosowaniu zabezpieczenia 6.2.1. Na podstawie obliczeń MES z uwzględnieniem redukcji parametrów geotechnicznych c fi ustalono, że w po wykonaniu palisady u podstawy skarpy, wykonaniu reprofilacji skarpy z zastosowaniem gruntu zbrojonego i kotew gruntowych oraz zabezpieczeniu korpusu drogowego grupami pali minimalna wartość współczynnika stateczności wyniesie FS = 1.6 (tab. 4) i będzie większa od wartości dopuszczalnej równej 1.5 wg [5]. Rys. 6. Model obliczeniowy zabezpieczenia stateczności skarpy 12

Rys. 7. Pole przemieszczeń poziomych wyznaczone na podstawie obliczeń wykonanych z zastosowaniem zabezpieczeń (współczynnik stateczności FS=1.6) Tab.3 Wyniki obliczeń stateczności z zastosowaniem redukcji parametrów c-fi stan przed wzmocnieniem Tab.4 Wyniki obliczeń stateczności z zastosowaniem redukcji parametrów c-fi stan po wzmocnieniu 13

8. Wnioski końcowe 8.1. Wykonane obliczenia stateczności MES umożliwiły ustalenie stateczności podłoża i lokalizacji krzywych poślizgu w gruncie, przy założeniu wystąpienia powierzchni poślizgu w obrębie zlustrzenia skalnego. 8.2. Na podstawie obliczeń MES ustalono, że wartość współczynnika stateczności analizowanego terenu wynosi FS = 1.07 przy założeniu wystąpienia powierzchni poślizgu związanej z osłabieniem warstwy skalnej wskutek jej lustrzenia (przyjęta metoda obliczeń potwierdziła wystąpienie stanu granicznego utraty stateczności). 8.3. Zastosowanie zabezpieczenia zniszczonego odcinka przyporą z pali wierconych u podnóża skarpy, reprofilacja skarpy z zastosowaniem gruntu zbrojonego i kotew gruntowych oraz wykonanie w korpusie drogi grup pali wierconych w układzie trójkątnym oraz uregulowanie warunków wodnych umożliwi zwiększenie stateczności analizowanego terenu (współczynnik stateczności FS=1.6). Uzyskane zwiększenie stateczności jest wystarczające dla celów związanych z odbudowa drogi wojewódzkiej nr 975. 8.4. Konieczne jest zweryfikowanie w/w wniosków na podstawie aktualnie prowadzonych pomiarów inklinometrycznych. - Brak oznak przemieszczeń punktów kontrolnych zainstalowanych w terenie oznacza potwierdzenie postawionych wniosków i uzasadnia możliwość wykonania zabezpieczenia stateczności w zaproponowanym zakresie. - Stwierdzenie aktywnych form przemieszczeń w punktach kontrolnych oznacza, że w podłożu mogą występować inne potencjalne powierzchnie poślizgu, wynikające z budowy geologicznej skalistego podłoża. Wtedy należy zaktualizować proponowany zakres zabezpieczeń związany z poprawa stateczności na zniszczonym odcinku drogi wojewódzkiej nr 975. 14