vissza >>

Kísérleti töltésalapozás a 4406. j. út Szentesi út déli oldalán

A 47 főút Orosházát elkerülő szakasz nyomvonala, a gádorosi csomóponttól közel 3 km hosszúságban mély fekvésű, mocsaras területen halad keresztül.

Az eredetileg talajcserével, geotextília és georács terítéssel tervezett szakaszon, egy elvégzett próbatömörítés alapján javasoltuk, hogy az úttöltés alapozása a Soil - Cons eljárással legyen megvalósítva.

Elérendő cél, elvárt eredmény, előnyök

A döngöléses talajerősítés felszín közelében (2-5 m mélységig) történő alkalmazása esetén, a felszínen, gömb alakú ejtődöngölő ejtésével a talajban üregeket alakítottunk ki, majd ezekbe szemcsés anyagot (pl. kuléanyag és betontörmelék keverékét) juttattunk be, nagy ütési energiával, ejtődöngöléssel. Az ismételt ejtések során keletkezett, illetve előmarkolt üregekbe további adalékanyagot juttattunk, amelyet ejtődöngöléssel tömörítettünk. Az eljárást az adalékanyaggal való feltöltésig folytattuk.

Befejező fázisként az egymás mellett adott távolságra kialakított kulétestek felső síkjá- ban átlagosan. 0,3 m vastagságban lapfelületű ejtődöngölővel vagy vibrohengerrel és átlagosan. 0,2 m vastagságban vibrohengerrel tömörített, töltősóderrel sík, lezáró réteget képeztünk ki, szükség esetén a kulétestek és a lezáró réteg között geotextília terítéssel. Az eredetileg töltésalapozásra alkalmatlan, mocsaras tőzeges területből az eljárással töltésalapozásra alkalmas, középtömör talaj alakult ki, E2 ? 40 N/mm 2 . átlagos rugalmassági modulussal, a döngölés alatt nagyrészt lejátszódott süllyedésekkel.

a.) Elérendő cél

•  A laza, kevésbé kötött, puha, mocsaras, tőzeges talajok oldalirányú kiszorítása és feljavítása - talajcsere helyett - töltésalapozásként.

b.) Elvárt eredmény

•  A konszolidációs idő és a várható süllyedés mértékének csökkentése.

•  A talaj fizikai jellemzőinek javítása és teherbíró képességének növelése.

•  Előnyök

•  Talajcserénél kitermelendő, nagy volumenű, tőzeges talaj és törmelék megmozgatása, elhelyezésének és rekultivációjának elkerülése.

•  Környezetbarát technológia alkalmazása.

•  Időjárástól független építés.

•  Víztelenítések elkerülése

•  Helyi, illetve meddőanyagok felhasználása.

•  Nagy mélységben (5,5 - 6,0 m) középtömör talaj előállítása

Az épülő szakasz jellemzői

A tervezett elkerülő út a 4406.j. összekötő úti felüljáróval történő keresztezése után a Békéscsaba-Szeged vasútvonallal párhuzamosan, annak déli oldalán kb. 30 m-re vezet. Az útépítés számára igénybevett terület végig sík, túlnyomórészt náddal benőtt, mély fekvésű, az Ősmaros meder helyén kialakult tőzeges, mocsaras terület.

Talajviszonyok ( Geo-Terra Kft. 03.2448. számú terve szerint)

A szakasz töltésmagassága a 169+300 km-ben eléri a 12 métert. Innen a töltésmagasság fokozatosan csökken, a 169+700 km-től a szakasz végéig 2-3 m között változik. A 169+750-169+950 km között a nyomvonal egy felhagyott, a mocsa- ras területre telepített törmeléklerakót keresztez.

A szakaszon végzett fúrások alapján a fedőrétegben 1,1-1,3 m vastagságban iszap talajok települnek, melyek a 170+232 km szelvényig puha állapotúak. A lefolyástalan, lápos területeken (168+800-169+720 km között) nyomokban puha, szerves sovány agyag található. Az utóbbi területen az iszapréteg csak kis területen jelenik meg. A 169+750-169+950 km között a fedő iszapréteg helyére 2-2,5 m vastagságban az eredeti talajjal kevert építési és üveggyári hulladékot helyeztek el. A hulladék aljzatszigeteléseként megmaradt iszaptalaj vastagsága hozzávetőlegesen 0,5 m. A hulladéklerakót követő mélyterületen a 170+230 km szelvényig az iszap felett 1,0 m vastagságban iszapos homokliszt jelentkezett, és ugyanilyen képződmény jelentkezett a 169+380 km szelvényben mélyült fúrásban is.

Bedolgozott anyagok

A kulétest és a 0,3 m vastag lezáró réteg összetétele

70 % kavicsbányából származó rostamaradék 36-150 mm átmérőjű

(Származási hely: dunavarsányi, Bugyi-i kavicsbánya,)

30 % betontörmelék, 10-30 cm átmérőjű

(Származási hely: Orosháza Város Önkormányzat törmeléklerakója)

A 0,2 m vastag szemcsés réteg összetétele

útalapként felhasználható szemcsés talaj az ÚT 2-3.207 előírásban foglaltak betartásával

(Származási hely: Lökősháza)

ÉPITŐGÉPEK

Talajerősítés

E-652, EO-4112 kotró és FIATX 215 lánctalpas kotró

3

kulétestek kialakítása döngöléssel, előmarkolással, vagy elősajtolással

Szemcsés talajterítés

FIAT-HITACHI FB100.1, FB110.2, FB200.2 homokrakodó és kotró, DINAPACK vibrohenger

1-3

kulépaplan és szemcsés réteg terítése

Kivitelezés

A SOIL-CONS döngöléses talajerősítés esetében a döngölés a talajfelszín közelében, a letermelt humuszréteg alatti síkon történt. Ennek során az indításnál a felszínen ejtődöngöléssel (1 m átmérőjű acélgömbbel) a talajban 1,50 - 2,00 m mély üreget alakítottunk ki, amelybe szemcsés adalékanyag, előnyösen kavics rostamaradék és betontörmelék keveréke került, majd ezt az adalékanyagot ejtődöngöléssel a talajba tömörítettük. Az ejtődöngölés során a talajba betömörített adalékanyag a talaj eredeti szerkezetét összeroncsolta, a talajból kiszorította a szerves anyagot, a vizet, a levegőt és strukturálódott a helyi talajjal. A keletkezett üregbe intenzív ütőmunkával további adalékanyagot juttattunk, melyet további ejtődöngöléssel tömörítettünk. Ezt a folyamatot többször megismételve a talaj adalékanyaggal való telítődéséig folytattuk. A tömörítési pontok egymástól mért távolsága kereszt irányban 3,0 m; hosszirányban 2,50 - 5,0 m. Az így képzett pontok felső részén lapfelületű, henger alakú ejtődöngölővel és vibrohengerrel 0,30 m + 0,20 m = 0,50 m vastagságú, teherelosztó, sík, a helyi talajtól szükség szerint geotextíliával elválasztott kulépaplant és szemcsés réteget képeztünk. Ezzel a talajban egy külső tömörített helyi talajzóna, valamint adalékanyag és helyi talaj keverékéből álló belső tömörített talajzóna képeződött, amelyen elvégezhető az útépítési földmunka.

A töltésalapozás felülete megegyezik a töltésrézsűk és a lehumuszolt terepszint metszéspontjai által lehatárolt területtel.

A technológia előnye, hogy a laza feltöltéseket, lápos-mocsaras, vagy alacsony teherbírású talajokat nem kellett az építkezés helyéről eltávolítani és helyére talajcserével, szemcsés anyagú, folyamatosan tömörített új teherbíró töltésalapot képezni. A rossz adottságú talajok a helyükön maradhattak. A bejuttatott adalékanyag függőleges szivárgóként is dolgozik, környezetéből összegyűjti a talajvizet, kristályszerkezetéből adódóan az összegyűjtött vízre nem érzékeny. Az így megerősített helyi talaj, közlekedő útként működhet a további úttöltéshez. A leirt munkafolyamatok időjárástól függetlenül, télen is végezhetők, majd tavasszal, a fagyos idő megszűnését követően azonnal kezdhetők a töltésépítési munkák. Az ütőmunkával többszörösen túlterhelt talaj, a kuléanyagból kiképzett függőleges szivárgók és kulépaplan együttes hatására a talaj konszolidációs folyamata gyorsan lejátszódik utólagos süllyedések nem várhatók vagy elenyészők.

Munkaütemek

A kulétestek helyének kitűzése zsinórálláshoz viszonyítva acéltüskékkel és mészporral történt. A kitűzött pontokra állt fel az ejtődöngölővel felszerelt munkagép.

A technológia beállítása a konkrét talajviszonyokhoz próbatömörítéssel történt. Ennek során megtörtént az ejtődöngölő tömegének, az ejtési magasságnak, előmarkolás / mélységének, a bedolgozás sorrendjének meghatározása.

A próbatömörítés hatásának ellenőrzése nehéz verőszondázással történt. Az oldalirányú tömörödés bevizsgálására kulétestek tengelyében és innen kiindulva 50 cm-ként két egymásra merőleges irányba két kulétest közötti méréssel és a mért eredmények rögzítésével. Az eredmények ismeretében kezdődött a kivitelezés.

Első ütemben előmarkolással, illetve az ejtődöngölő többszöri ejtésével a talajban, a humuszleszedés utáni szint alatt, a kulétest kiosztási tervlapon megadott mélységű üreget képeztünk, majd az üregbe adalékanyagot juttattunk. Így az adalékanyag egyenesen a megerősítendő réteg fölé került, ahol az ejtődöngölő ejtésével a beékelődési folyamat felgyorsult, és a megerősítendő talajréteg, teljes vastagságban telíthető lett.

Az ejtődöngölővel felszerelt kotró a gömb alakú ejtődöngölő emelésével és ejtésével a beöntött adalékanyagot beékelte a helyi talajba, azt megtömörítette és nyomot hagyott a talajban. Ezt újabb adaggal töltöttük fel, majd a kotró az ejtődöngölőt a feltöltött kuléanyagra ejtette, és azt a talajba juttatta, ezzel újabb nyomot képezve ki. A műveletet addig ismételtük, amíg a talaj kuléanyaggal nem telítődött, többet már nem tudott elnyelni, a megtömörített kulé szintje elérte a lehumuszolás előtti szintet

A bedolgozott kuléanyag mennyiségét, a bedolgozás időtartamát, az ejtési magasságot, pontonként az építési naplóba rögzítettük.

Második ütemben az úttöltés alatti teljes felületen az ejtődöngölő ejtése során a kulétestek körül kitüremkedett kuléval vegyített talajt, a lapfelületű ejtődöngölő ejtésével a kulétestek körül és a kulétestek közötti szakaszokon is letömörítettük, szükség szerint újabb kuléanyag mennyiségek hozzáadásával. A tömörítés során a keresztszelvényeken megadott felső alapozási szint alatt 50 cm-rel álltunk le. A bedolgozott kuléanyag mennyiségét, a bedolgozás időtartamát, az ejtési magasságot itt is az építési naplóba rögzítettük. (A kinyomott, vissza nem tömöríthető talaj a tervezett úttöltés bal oldalán a 169+400-169+700 km között terepfeltöltésként volt felhasználható.)

Harmadik ütemben az így előkészített felületek záró tömörítése következett, vibrohengerrel, szemcsés anyag hozzáadásával ami a teljes felület végleges szintre hozását és a kulétestek közötti részek utólagos süllyedéseinek kiiktatását jelenti. Ennek érdekében a kulétestek és a kulétestek között betömörített talajra, szükség esetén geotextília terítés mellett, 30 cm + 20 cm = 50 cm vastag kulé, illetve szemcsés anyagot terítettünk, az alapozási szint pontos beállítására és vibrohengerrel, többszöri hossz és keresztirányú tömörítéssel tömörítettük.

A tömörítés köztes eredményét nehéz verőszondázással és könnyű ejtősúlyos berendezéssel ellenőriztük és minősítettük.

Kulétest adatok

  • átmérő: kb. 1,60 - 2,00 m
  • egymástól mért távolság (kereszt és hosszirányban
  • 169+380-169+460 km között keresztirányban 3,0 m; hosszirányban 2,5 m
  • 169+460-169+480 km között keresztirányban 3,0 m; hosszirányban 2,75 m;
  • 3,00; 3,33 m (átmenet 2,50 m-ről, 3,33 m-re)
  • 169+480-169+620 km között keresztirányban 3,0 m; hosszirányban 3,33 m
  • 169+620-169+640 km között keresztirányban 3,0 m; hosszirányban 3,33 m,
  • 3,50; 3,80; 4,30; 5,10 m (átmenet a megerősítés nélküli pályaszakaszba)
  • kiosztás: egyenlőszárú háromszögek csúcspontjaiban
  • mélység: 169+380-169+550 km között kb. 5 m

169+550-169+840 km között kb. 4 m

  • építési időtartam egy kulétestre: kb. 45-60 perc
  • kialakított kulétestek száma: 1950 db,
  • egy kulétestbe bedolgozott adalékanyag mennyisége 15 - 25 m 3

Szemcsés anyagú feltöltés

A kulétestek felett kuléanyagból és töltősóderből lezáró paplan épült. Vastagsága kulépaplannál átlagosan 30 cm, a töltősóder rétegnél átlagosan 20 cm, tömörsége Tr? = 85 %, teherbírása E 2 3 40 N/mm 2 .

A szemcsés réteget folyamatosan tömörítettük és figyeltük, hogy a tömörítő járat hatására szabad szemmel látható rugózó jellegű függőleges alakváltozás ne maradjon. A rugózó szakaszon a feltöltés anyagát kicseréltük, szükség esetén helyi foltszerű georács és geotextilia beépítésével.

Vasútvonal megközelíthetősége

A Békéscsaba-Szeged vasútvonal mellett a legközelebbi levert kulétest sor nem került bennebb mint a vágánytengelytől 2,5 m-re, a keresztalj síkjától 0,6 m-el mélyebben lévő ponttól indított 1:1,5 hajlású sík. (Ezen belüli II.-VI. zónában a vasúti forgalom korlátozása és egyéb biztonsági intézkedések szükségesek!)

Kivitelezés alatt a zavartalan vasúti közlekedést , a vasúttengely és a kulétestek közötti kis távolság ellenére is minden korlátozás és megtámasztás nélkül, folyamatosan fenn tudtuk tartani. A vasúti pálya épségét folyamatos, nagy pontosságú geodéziai mérésekkel ellenőriztük.

Minőségi követelmények

A technológia alkalmazásának az alábbi minőségi követelményeket kellett kielégítenie:

•  Megtömörített réteg vastagsága: 5 ÷7 m

•  Megtömörített réteg tömörsége (DIN verőszonda 20 cm behatolási mélységének megfelelő ütésszám):

a kulétestek tengelyében: N 20 3 10 ütés,

•  Megtömörített réteg teherbírása: (a kulétest feletti szemcsés réteg felszínén)

E 2 3 40 N/mm 2

•  Megtömörített kulépaplan és szemcsés réteg tömörsége: Tr? 3 85 %

Minőség-ellenőrzés

Kivitelezés előtti vizsgálatok (műszaki előírások szerint)

  • nehéz verőszondázás úttengelyben (SC1-SC8 pontok):
  • tárcsás próbaterhelés (nehéz verőszondázással azonos helyeken)

Kivitelezés alatt folyamatosan elvégzett vizsgálatok

  • Bedolgozás kezdete, befejezése (EL)
  • Bedolgozás időtartama, ejtődöngölő tömege, ejtési magasság, (EL)
  • Üregkialakítás módja (EL)
  • Üregméretek - átmérő, mélység - ellenőrzése (EL)
  • Kialakító ütések száma, tömege, ejtési magasság (EL)
  • Bedolgozott kuléanyag mennyisége, minősége (EL)
  • Megtömörített kulétest vastagsága, tömörsége, teherbírása: (M)
  • Megtömörített kulépaplan és szemcsés réteg anyaga, vastagsága, tömörsége (M)
  • Lezáró réteg bedolgozás módja (EL)
  • Áteresztő képesség, szivárgási tényező helyszíni meghatározása (EL)
  • (EL = ellenőrző vizsgálat, M = minősítő vizsgálat)

A talajerősítési munkák megkezdése előtt elvégeztük a párhuzamosan fekvő vasútvonal geodéziai állapot felvételét. A vasútvonal vízszintes és magassági helyzetét hm-ként, a vasúti aljakban rögzített pontok és mellettük a sín koronaszint, kezdetkor 5, majd 15 munkanaponkénti bemérésével folyamatosan ellenőriztük.

A vizsgálatok (nehéz verőszondázás, tárcsás próbaterhelés) helyét előre meghatározva úgy jelöltük ki, hogy a minták a szakaszra jellemzőek legyenek.

A megerősített talajzónában a talajtípus függvényében középtömör, talajállapotot kellett biztosítani. A minősítés alapja az előzőekben bemutatott minőségi követelmények teljesítése.

Összefüggés az ütésszám és a tömörségi állapot között, nagy egyenlőtlenségi mutatójú homokos kavics esetén:

N20 állapot

1-9 laza

10-50 középtömör

51-100 tömör

A megerősített talaj rugalmassági modulusát a kivitelezés folyamán könnyű ejtősúlyos berendezéssel mértük. Az ÁKMI. által utólag mért tárcsás próbaterhelés eredményei és a könnyű ejtősúlyos mérések eredményei teljes összhangban vannak

Környezetvédelem

A döngöléses talajerősítés alkalmazásakor a bejuttatott szemcsés környezetbarát adalékanyag nem változtatta meg kedvezőtlenül a talaj vízvezető képességét.

A törmeléklerakót nem kellett megszüntetni, és környezetvédelmi engedéllyel új helyre költöztetni.

A döngöléses talajerősítés alkalmazásakor a nyári szárazság esetén, a munkaterületen por keletkezett. Káros hatását rendszeres locsolással csökkentettük.

Zaj- és rezgésterhelés

Az ejtődöngölő becsapódásának pillanatában keletkező ütéshullámok terjedési sebességét a technológia és az ejtési magasság beállításakor rezgésmérésekkel a szabványok által megengedett veszélyességi értékek alatt tartottuk. (F = 10-50 Hz esetén v ? 5-15 mm/s értékek alatt a szomszédos építményekben használati értéket csökkentő károk nem keletkeznek). Ezért a rezgés és zajmérő pontokat az ejtés helyétől különböző távolságokra (min. 10 - 20 - 30 m) állítottuk fel. A rezgés és zajszint mérési eredményeket dokumentáltuk.

A rezgésterhelés hatását a vasútvonal melletti szakaszon a próbatömörítés során vizsgáltuk és a MÁV Rt. hozzájárulását a munka elvégzéséhez megszereztük.

A vasútvonal mellett a 169+550, 169+800, 169+950 km szelvényekben egy-egy alkalommal az alábbi állapotokban rezgésterhelést mértünk:

  • építés megkezdése előtt vonatelhaladáskor
  • építéskor vonatmentes időben
  • építéskor vonatelhaladáskor

A nappal történő döngöléses talajerősítés esetén a munkaterület várható zajterhelése nem haladta meg a 65 dBA zajszintet.

A munkaterületen mért zajterhelés a felsorolt gépek üzemelése során keletkező zajból származott. Az ejtésből keletkező zajok szintje messze az ejtődöngölőt emelő gépek üzemelési zajszintje alatt maradt.

A zaj- és rezgésterhelést a munkaterület határától kétoldalt 50-50 m-re lévő épületeknél, valamint a szállítási útvonal által közvetlenül érintett, a munkaterület mellett lévő két épületnél (0429/2 és 0424/4 hrsz.) az építés megkezdése előtt és az építés alatt a vonatkozó előírások szerint végeztük. Utóbbi két épületnél az építés megkezdése előtt épületállapot felvétele is megtörtént.

Kutatási irányok a közeljövőben:

•  Kulétestek közötti legnagyobb távolság meghatározása, talajtípus, gömbátmérő és ejtési magasság függvényében

•  Egy megtömörített kulétestre jutó, legnagyobb tömörítetlen zóna kiterjedésének meghatározása, elfogadható süllyedések elérése mellett.

•  Összehasonlító süllyedésvizsgálat különböző technológiákkal megépített töltésalapozások / töltések esetén

•  Különböző technológiákkal megépített töltésalapozások / úttöltések kerüljenek kötelező összehasonlításra már a tervezés alatt !!!

Összehasonlítási szempontok szerint:

      • Áttömörített réteg vastagsága
      • Konszolidációs idő
      • Mért süllyedések
      • Süllyedéskülönbségek hídfő és csatlakozó hídháttöltés között
      • Kivitelezési költségek
      • Kivitelezési idő
      • Folyamatos munkavégzés lehetősége (időjárás, évszak, stb.)
      • A megépített út várható műszaki állapota 10, 20, 30, 50 év múlva

Fejlesztési irányok a kivitelezési idő lerövidítése érdekében:

  • Egy kulétest kialakításához szükséges ütésszám csökkentése
  • Kulétestek közötti távolságok növelése
  • Nagyobb emelőkapacitású gépek beszerzése
  • Nagyobb tömegű ejtődöngölők beszerzése

Mátyás Vilmos Béla

Dr. Telekes Gábor

Mátyás Evelyn Csilla

vissza >>