Mat. Symp., str. 163 171 Wojciech KOCOT, Karol FIREK Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Metodyka badania i dokumentowania stanu technicznego oraz uszkodzeń dużych powierzchniowo obiektów inżynierskich o nawierzchniach betonowych Streszczenie Zakłady górnicze coraz częściej decydują się na wykonanie szczegółowej inwentaryzacji stanu technicznego obiektów budowlanych przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej. Takie postępowanie ułatwia bowiem obiektywne rozstrzyganie roszczeń pod adresem kopalni. Stosowane powszechnie metody pozwalają na dokumentowanie stanu technicznego jedynie zabudowy kubaturowej. W referacie przedstawiono przykład badania i dokumentowania stanu technicznego oraz uszkodzeń dużych powierzchniowo budowli inżynierskich o nawierzchniach betonowych. 1. Wstęp Zakłady górnicze coraz częściej decydują się na wykonanie szczegółowej inwentaryzacji stanu technicznego obiektów budowlanych przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej. Takie postępowanie ułatwia bowiem obiektywne rozstrzyganie roszczeń pod adresem kopalni z tytułu szkód górniczych (Barycz i Wodyński 1994; Wodyński i Kocot 2002). Stosowane powszechnie metody pozwalają na dokumentowanie stanu technicznego jedynie zabudowy kubaturowej. Polegają one na dokładnym opisie wszystkich zauważonych podczas szczegółowej inwentaryzacji budynków uszkodzeń. Zauważone pęknięcia i zarysowania są nanoszone na wykonanych w tym celu szkicach. Ponadto w razie potrzeby wykonuje się dokumentację fotograficzną. W referacie przedstawiono metodykę badania i dokumentowania stanu technicznego oraz uszkodzeń dużych powierzchniowo budowli inżynierskich o nawierzchniach betonowych, jak pasy startowe lotnisk, drogi, place itp. Jako przykładowy obiekt wybrano żelbetowy pas startowy jednego z lotnisk sportowych na terenie Górnego Śląska. 2. Opis przedmiotu badań Przedmiotowy pas startowy (rys. 2.1.) wykonano jako żelbetowy, monolityczny, o długości 1250 m i szerokości całkowitej 75 m. Wzdłuż obu podłużnych krawędzi wykonano żelbetowe kanały odwadniające o szerokości 0,6 m, oddzielone od otaczającej pas startowy łąki żelbetową opaską, o szerokości 1,2 m (rys. 2.2.). W efekcie szerokość pasa startowego w świetle kanałów odwadniających wynosi 71,4 m. 163
W. KOCOT, K. FIREK Metodyka badania i dokumentowania stanu technicznego oraz... Rys. 2.1. Przedmiotowy pas startowy szkic sytuacyjny Fig. 2.1. The runway a site plan 7,65 11 x 5,1 7,65 01 02 03 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 244 x 5,0 1,2 0,6 14 x 5,1 0,6 1,2 75,0 Rys. 2.2. Fragment rzutu poziomego pasa startowego Fig. 2.2. Fragment of a projection of the runway 164
Całość została podzielona w kierunku podłużnym poprzecznymi dylatacjami na pasy o szerokości 5,0 m. Dylatacje równoległe do osi pasa startowego wydzielają z każdego poprzecznego pasa pola o długości 5,1 m. Dylatacje te są ułożone mijankowo, czyli są przesunięte dla sąsiadujących ze sobą pasów o pół długości płyty. W ten sposób na przeważającej części pasa startowego co drugi poprzeczny pas rozpoczyna się i kończy polem połówkowym, o długości 0,5 x 5,1 m = 2,55 m (rys. 2.2.). Na pozostałej części, co drugi poprzeczny pas rozpoczyna się i kończy polem o długości 1,5 x 5,1 m = 7,65 m. 3. Metodyka badania i dokumentowania uszkodzeń Ogólne warunki techniczne jakim powinny odpowiadać lotniska cywilne (w tym również pasy startowe) zostały określone przez Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w rozporządzeniu nr 859 z dnia 31.08.1998. Podstawowymi parametrami decydującymi o przydatności nawierzchni lotniskowych są nośność układu konstrukcyjnego nawierzchni, równość nawierzchni i jej szorstkość (Nita 1999). W przypadku nawierzchni pasów startowych lotnisk włączonych do krajowego i międzynarodowego cywilnego ruchu lotniczego zalecane jest przeprowadzanie okresowych kontroli przede wszystkim tych właśnie parametrów. Związane z tym procedury kontrolne wymagają użycia specjalistycznej aparatury badawczej i kończą się sporządzeniem odpowiedniej dokumentacji pomiarowej. Przeprowadzone w ten sposób badania nie dają jednak pełnego obrazu uszkodzeń nawierzchni, stanowiącego rejestrację stanu obiektu przed podjęciem eksploatacji górniczej. Niezbędnym uzupełnieniem badań wydają się być w tym przypadku tradycyjne metody oceny wizualnej, pozwalające na podanie zakresu występowania określonego typu uszkodzeń. Jednak określenie liczby uszkodzonych płyt w ramach całego pasa startowego, przy znacznych jego rozmiarach jest za mało precyzyjne. Inwentaryzacja uszkodzeń powinna się więc wiązać z podaniem ich lokalizacji. 4. Wyniki przeprowadzonej inwentaryzacji W omawianym przypadku pas startowy podzielono na 125 dziesięciometrowych odcinków (poprzecznych pasów), ponumerowanych liczbami od 1 do 125. W zależności od lokalizacji każdy odcinek liczył więc 27 lub 29 pól dylatacyjnych. Wykonana na wstępie wizja lokalna pozwoliła na sporządzenie listy wszystkich występujących typów uszkodzeń. Znalazły się na niej zarówno uszkodzenia proponowane w (Nita 1999) jak i inne, tam nie występujące. Ostatecznie pełna lista obejmowała następujące typy uszkodzeń: płyty pęknięte jeden raz, płyty pęknięte dwa razy, płyty pęknięte wielokrotnie (np. rys. 4.1.), płyty z pękniętymi narożami, płyty zapadnięte względem płyt sąsiednich, płyty ze spękaniami krawędziowymi, płyty z odłamaniami lub złuszczeniami przykrawędziowymi, płyty ze złuszczeniami płytkimi (do 10 mm) na powierzchni do 1 m 2, płyty ze złuszczeniami płytkimi (do 10 mm) na powierzchni powyżej 1 m 2 (np. rys. 4.2.), płyty ze złuszczeniami głębszymi (powyżej 10 mm) na powierzchni powyżej 1 m 2, 165
W. KOCOT, K. FIREK Metodyka badania i dokumentowania stanu technicznego oraz... płyty z głębszymi lokalnymi ubytkami dziurami (np. rys. 4.2.), płyty z łatami (głównie bitumicznymi) np. rysunek 4.2., różnice poziomów pomiędzy krawędziami sąsiadujących ze sobą płyt. W ramach przeprowadzonej szczegółowej inwentaryzacji dla każdego odcinka określono ilość płyt z widocznymi uszkodzeniami według podanej wyżej klasyfikacji. Wyniki inwentaryzacji przedstawiono w formie tabelarycznej, podając dodatkowo w kolumnie nr 2 łączną ilość płyt tworzącą dany segment. Ponieważ pełna wersja tabeli liczy 125 znaczących wierszy, w referacie podano jedynie początkowy jej fragment (tabela 4.1.). Każdy typ uszkodzeń został dodatkowo zilustrowany przykładowymi fotografiami, z których kilka zamieszczono w referacie. Szczegółowa inwentaryzacja uszkodzeń przedmiotowego pasa startowego A detailed survey of damage to the runway Tabela 4.1. Table 4.1. Nr odcinka Płyty : łączna ilość pęknięte jeden raz pęknięte dwa razy pęknięte wielokrotnie z pękniętymi narożami zapadniętych ze spękaniami krawędziowymi z odłamaniami lub złuszczeniami przykrawędziowymi ze złuszczeniami płytkimi (do 10mm) na powierzchni do 1 m 2 ze złuszczeniami płytkimi (do 10mm) na powierzchni powyżej 1 m 2 ze złuszczeniami głębszymi (>10 mm) na powierzchni powyżej 1 m 2 z głębszymi lokalnymi ubytkami (dziurami) z łatami bitumicznymi z różnicą wysokości pomiędzy krawędziami sąsiadujących ze sobą płyt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 27 9 6 7 - - - - - - - - 1-2 27 4 4 9 - - - - - - - 2 - - 3 27 6 2 15 1 - - - 1-4 1 - - 4 27 6 5 8 1 - - - 2 1 - - - 1 5 27 5 4 9 - - - - - - - - 1-6 27 3 4 12 1-1 1 3-2 4 - - 7 27 2 1 12 - - - - 4 - - - - - 8 27 8 2 10 1 - - - 3 - - 1 - - 9 27 8 3 4 - - 1-3 - - - - 1 10 27 5 5 7 - - 1-3 - - 1 3 1 11 27 3 3 7 - - - - 2 2-1 7-12 29 6 1 4 - - - - - - - - 1 2 13 29 10 1 8 - - - 1 6 2 - - 9-14 29 16 2 2 - - - 1 3 3 - - 3 2 itd. 166
W ramach inwentaryzacji dodatkowo zwrócono uwagę na następujące uszkodzenia i nieprawidłowości: prawie wszystkie dylatacje porośnięte były trawą, to samo dotyczy większych pęknięć (np. rys. 4.1. i 4.3.), w pobliżu pęknięć dochodziło często do lokalnego wykruszenia i korozji betonu, biegnące wzdłuż krawędzi pasa kanały odwadniające były na prawie całej długości niedrożne, zamulone i zarośnięte trawą (np. rys. 4.3.). Powyższe uszkodzenia i nieprawidłowości zostały zapisane niezależnie od tabeli w formie dodatkowych uwag. W przypadku pasa startowego bardzo istotne jest zachowanie odpowiednio ukształtowanej niwelety oraz właściwego profilu w przekroju poprzecznym. Badanie nawierzchni powinno zatem obejmować również odpowiednie pomiary geodezyjne. W omawianym przypadku, ze względu na sportowy charakter lotniska i związane z tym wykorzystywanie jedynie fragmentów pasa, zaniechano pomiarów geodezyjnych, zadawalając się aktualną mapą sytuacyjnowysokościową (rys. 2.1.) Poniżej przedstawiono w formie tabelarycznej zbiorcze zestawienie uszkodzeń całego pasa startowego (tabele 4.2. 4.6.). Wynika z nich, że prawie 32% wszystkich płyt uległo co najmniej jednemu pęknięciu, a tylko 11 na 125 segmentów (odcinków) pasa posiadało płyty całkowicie wolne od pęknięć. Na 5,8% płyt odnotowano pęknięcia krawędziowe, a na krawędziach 12,3% płyt wystąpiły złuszczenia betonu. W 2,2% płyt zaobserwowano spękania co najmniej jednego naroża. Całkowicie wolne od tego typu uszkodzeń były płyty należące odpowiednio do 69, 44 i 72 segmentów. Rys. 4.1. Przykład płyty pękniętej wielokrotnie, w dylatacjach i pęknięciach widoczna trawa Fig. 4.1. An example of a slab with multiple cracks; grass is visible in cracks and expansion joints 167
W. KOCOT, K. FIREK Metodyka badania i dokumentowania stanu technicznego oraz... Rys. 4.2. Przykład złuszczenia nawierzchni wraz z lokalnymi głębszymi ubytkami Fig. 4.2. An example of surface scaling together with deeper local decrements Rys. 4.3. Południowy narożnik pasa startowego, widoczny zarośnięty trawą kanał odwadniający Fig. 4.3. The southern corner of the runway; a drain overgrown with grass is visible 168
Zestawienie spękanych płyt An inventory of cracks in the slabs Płyty pęknięte jeden raz dwa razy wielokrotnie Tabela 4.2. Table 4.2. Łącznie Sztuk 652 264 256 1172 % 17,7 7,2 7,0 31,9 Sztuk 16 13 15 25 % 59,2 48,1 55,5 92,6 Ilość segmentów z płytami całkowicie wolnymi od pęknięć 11 (8,8 %) Zestawienie płyt z pękniętymi narożami oraz z pęknięciami i złuszczeniami krawędziowymi An inventory of slabs with cracked corners and with cracks and scaling of edges Pęknięcia naroży Pęknięcia krawędziowe Tabela 4.3. Table 4.3. Złuszczenia krawędziowe Sztuk 82 214 450 % 2,2 5,8 12,3 Sztuk 4 15 16 % 14,8 55,6 59,2 Ilość segmentów z płytami wolnymi od uszkodzeń: Sztuk 72 69 44 % 57,6 55,2 35,2 Zestawienie płyt ze złuszczeniami powierzchniowymi An inventory of slabs with surface scaling < 10 mm na pow. do 1m 2 Płyty ze złuszczeniami < 10 mm na pow. > 1m 2 > 10 mm na pow. > 1m 2 Tabela 4.4. Table 4.4. Łącznie Sztuk 95 222 16 343 % 2,6 6,0 0,4 9,3 Sztuk 10 12 4 15 % 37,0 44,4 14,8 55,6 Ilość segmentów z płytami całkowicie wolnymi od złuszczeń 63 (50,4 %) 169
W. KOCOT, K. FIREK Metodyka badania i dokumentowania stanu technicznego oraz... Zestawienie płyt z lokalnymi głębszymi ubytkami oraz płyt z łatami An inventory of slabs with deeper local decrements and slabs with patches Lokalne głębsze ubytki (dziury) Łaty Sztuk 34 485 % 0,9 13,2 Sztuk 4 29 % 14,8 100 Tabela 4.5. Table 4.5. Ilość segmentów z płytami wolnymi od uszkodzeń: Sztuk 100 33 % 80,0 26,4 Tabela 4.6. Zestawienie płyt zapadniętych oraz płyt z różnicą poziomów (z progami) na krawędziach Table 4.6. An inventory of collapsed slabs and slabs with a height difference (with thresholds) on edges Płyty zapadnięte Progi na krawędziach między płytami Sztuk 14 60 % 0,4 1,6 Sztuk 3 3 % 11,1 11,1 Ilość segmentów z płytami wolnymi od uszkodzeń: Sztuk 115 84 % 92,0 67,2 Warstwa powierzchniowa 9,3% płyt uległa w mniejszym lub większym stopniu złuszczeniom. Żadnych złuszczeń nie stwierdzono w przypadku 50,4% segmentów pasa. Głębsze ubytki dostrzeżono w 0,9% płyt. Uszkodzenia 13,2% płyt zostały naprawione przez nałożenie lokalnie (a niekiedy na całej powierzchni płyty) bitumicznych łat. Zaobserwowano niewielkie zapadnięcia 0,4% płyt, a w przypadku 1,6% stwierdzono występowanie różnic wysokości (progów) na styku z krawędziami sąsiednich płyt. Znaczny zakres zaobserwowanych uszkodzeń i nieprawidłowości sprawia, że ogólny stan techniczny pasa startowego oceniono jako zły. 5. Podsumowanie Zaprezentowana na przykładzie pasa startowego lotniska sportowego metodyka badania i dokumentowania uszkodzeń może mieć zastosowanie także dla innych tego typu lub podobnych obiektów, jak np. betonowych nawierzchni dróg, placów oraz betonowych posadzek należących do rozległych powierzchniowo budynków typu hangary i hale przemysłowe. Jej stosowanie przed podjęciem eksploatacji górniczej zapewni ustalenie poziomu odniesienia, potrzebnego do obiektywnego rozstrzygania zakresu późniejszych szkód górniczych w tego typu obiektach. 170
Dla umożliwienia precyzyjnej lokalizacji poszczególnych uszkodzeń szczegółowa inwentaryzacja powinna być poprzedzona podjęciem decyzji co do podziału całego obiektu na mniejsze segmenty. Podział ten powinien być czytelny, jednoznaczny i odpowiednio gęsty. W razie potrzeby lista uszkodzeń może być rozszerzona o inne, nie występujące w podanym przykładzie. Pracę wykonano w ramach badań własnych, realizowanych w AGH Kraków Literatura [1] Barycz S, Wodyński A. 1994: Błędy związane z posadowieniem budynków jako przyczyna szkód pseudogórniczych. Przegląd Górniczy nr 3/1994, 28 32. [2] Nita P. 1999: Budowa i utrzymanie nawierzchni lotniskowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1999. [3] Wodyński A., Kocot W. 2002: O zużyciu naturalnym budynków na terenach górniczych. Materiały konferencji naukowo-technicznej Problemy Ochrony Terenów Górniczych, Ustroń Zawodzie. A method of investigation and documentation of technical condition of and damage to large surface engineering structures with concrete pavements There is a growing tendency among mining companies to carry out detailed surveys of technical condition of buildings prior to the commencement of mining activity. Taking such measures facilitates an objective settlement of claims laid against a mine. The commonly used methods allow us to draw up documentation of technical condition of only the cubature building development. The paper presents an example of investigation and documentation of technical condition of and damage to large surface engineering structures with concrete pavements. Przekazano: 20 marca 2002 171