Vasútépítési esettanulmányok

Átírás

1 Vasútépítési esettanulmányok

2 A Zalavasút Zalavasút töltésalapozási munkái

3 Boba - Zalaegerszeg - Zalalövı - Bajánsenye (oh.) vasútvonal rehabilitációs munkái

4 V. folyosó: Velence - Trieszt/Fiume - Ljubljana - Maribor - Budapest - Ungvár - Lviv - Kijev V/a: Bratislava - Zsolna - Kassa - Ungvár V/b: Fiume - Zágráb - Budapest V/c: Ploče - Szarajevó - Eszék - Budapest európai közlekedési folyosók

5 Boba - Zalaegerszeg - Zalalövı - Bajánsenye (oh.) vonalhossz km földmunka - 2,5 millió m 3 vágányépítés - 72 km kitérıépítés - 48 csoport peronépítés m 2 mőtágyépítés, felújítás -107 db villamos-felsıvezeték építés -101 km ETCS elektromos biztosító berendezés - 82 km

6 A projekt fıbb résztvevıi építési zónák kiviteli terv tendernyertes fedvényterv kivitelezés Oh.-Zalalövı Zalalövı állomás Mávépcell Kft. - Zalalövı állomás - völgyhíd Strabag Zrt. SZE Völgyhíd Hídépítı Zrt. - Alagút és bevágások Hinteregger & Söhne Gmbh. SZE kis völgyhíd Hídépítı Zrt. - Dömper kft. Gradex kft. Egut Rt. Zalalövı-Zalaegerszeg-Ukk-Boba országhatárig Hinteregger & Söhne Gmbh. SZE MÁVTI kft. Zalalövı - Zalacséb - Salomvár + SZE Viadom Zrt. INFRAPLAN kft. Salomvár - Andráshida Strabag Zrt. SZE Andráshida - Zalaegerszeg deltavágány Emab Zrt. Keller kft. Betonút Zrt. Strabag Zrt. SZE Betonút Zrt. Zalaegerszeg deltavágány - Ukk Betonút Zrt. - Vegyépszer Zrt. SZE Gradex kft. Mávgép kft. Betonút Zrt.

7 A helyszín Marcal és Zala folyók vízgyőjtı területének keresztezése İrségi Nemzeti Park mélyfekvéső terület

8 Bajánsenye (Oh.) - Zalalövı szakasz

9 A szakasz fıbb jellegzetességei Függıleges szalagdrének Vasalt talajtámfal Balla-hegyi alagút Nagyrákosi viadukt

10 Zsuzsanna alagút

11 szigetelés bányászati megoldás elıbevágás az alagút vége

12 zsaluzókocsi

13 A nagyrákosi viadukt

14 Pillérek alapozása

15 Kitolásos technológia

16 Bevágás az újjáépült szakaszon

17 Állomások

18

19 Zalalövı Zalacséb - Andráshida szakaszok

20 Megoldandó legfontosabb kérdések Kiválthatók-e és mely szakaszokon az idıtartamát és költségét tekintve a kedvezıtlenebb kavicscölöpözések Elhagyhatók-e a talajcserék függıleges szalagdrénekkel? geomőanyaggal erısített rétegszerkezettel?

21 A fedvényterv készítésének fı szempontjai kötöttségek : a vasúti pálya vízszintes és magassági vonalvezetése a felépítményszerkezet a kerethidak és lemezhidak helyei, átfolyási szelvényei és folyásszintjei az állomási és a megállóhelyi peronkialakítások

22 Szempontok, megfontolások nincs lehumuszolás geomőanyaggal erısített rétegszerkezet (geotextília + georács + 0,60 m szemcsés anyag) talajcsere kiváltása más megoldással : ahol a talajcsere vékony réteget érint (1,0-1,2 m), ott elegendı a felszínen erısített rétegszerkezet ahol a gyenge talajzóna vastagabb, oda a konszolidáció gyorsítására az erısített rétegszerkezet mellett függıleges szalagdréneket is célszerő alkalmazni. ahol a számított süllyedés alapján megengedhetınek ítéltük, a kavicscölöpözést függıleges szalagdrénekkel váltottuk ki

23 A töltések alapozásának rétegrendje I. töltés 0,30 m szemcsés anyag 0,30 m szemcsés anyag Tensar SS30 georács Terram 1000 geotextila altalaj

24 A töltések alapozásának rétegrendje II. Függıleges szalagdrének töltés 0,30 m szemcsés anyag 0,30 m szemcsés anyag Tensar SS30 georács Terram 1000 geotextila altalaj

25 A töltések alapozásának rétegrendje III. kavicscölöpök töltés 0,40 m szemcsés anyag Tensar SS30 georács Terram 1000 geotextilia 0,20 m szemcsés anyag altalaj

26 Talajvizsgálati eredmények szelvény mélység mintavétel színe minta I p I c w i 0 c v c α E s m iránya % - % % m 2 /s - MPa 1.70 f szürke v szürke f szürke v szürke v szürke f szürke barna v barna f szürke f barna v barna f b.szürke v b.szürke f szürke f barna

27 Süllyedés és konszolidáció számítás Szelvény h (m) h á (m) h o (m) s (cm) t 90 (hónap) töltésalapozás kiosztás (m) ,4-3, szalagdrén 1,4 1, ,9-3, szalagdrén 1,3 1, ,0-3, szalagdrén 1,5 1, ,2-3, szalagdrén 1,5 1, ,0-4, kavics cölöp 2,1 2, ,0-4, szalagdrén 1,5 1, ,4-4, szalagdrén 1,3 1, ,6-4, szalagdrén 1,5 1,5 s = h á ρ g E s h o

28 Konszolidációs fok és hátramaradó süllyedés s D D 2 d n m m m2 m Beavatkozás nélkül : s = 9 cm t 90 = 26 hónap t t T v U v 1-U v T r Ur 1-U r U U s s h hónap sec % m cm 2 5E E E E s a függıleges drének egymástól mért távolsága, D annak a talajhengernek az átmérıje, amelybıl a víz valamely drén felé áramlik, d a drén átmérıje s h hátramaradó süllyedés

29 Zalacséb Salomvár Andráshida szakasz Kivitelezés ütemezése márc.: kavicscölöpözés (Keller) márc-ápr. : függıleges szalagdrénezés (Emab) május-szeptember : töltésépítés (Betonút) Beépített mennyiségek Geotextilia : m 2 Georács : m 2 Szalagdrén : fm Kavicscölöp : fm Szemcsés anyag : m 3 Töltés : m 3

30

31 Süllyedésmérési eredmények Zalacséb-Salomvár vasútv kmsz.-ben töltés-süllyedés 4 abszolút süllyedés (cm) töltés (m) töltés bal váll tengely jobb váll idı

32 Zalaegerszeg deltavágány Ukk szakasz

33 Megoldandó legfontosabb kérdés Kiválthatók-e az idıtartamát és költségét tekintve a kedvezıtlenebb tőnı kavicscölöpözések geocella matraccal?

34 A fedvényterv készítésének fı szempontjai kötöttségek : a vasúti pálya vízszintes és magassági vonalvezetése a felépítményszerkezet a kerethidak és lemezhidak helyei, átfolyási szelvényei és folyásszintjei az állomási és a megállóhelyi peronkialakítások

35 Talajvizsgálati eredmények

36 A Zalaegerszeg deltavágány Ukk vonalszakaszon tervezett földmő adatai : mértékadó magasság : 2,0 5,5 m rézsőhajlás : 1:1,5 koronaszélesség : 7,25 m jármőteher a VH szerinti helyettesítı teher : 52 kn/m2.

37 I. típus Keresztmetszeti kialakítások ~ 5,0 m II. típus III. típus

38 Süllyedésszámítás - I. típusú kialakítás Altalaj adatai mintavétel: Rétegek Réteg h E s φ υ c u & teteje (m) alja (m) (m) MPa kpa - - sárgásbarna sovány agyag 0,0 1,0 1,0 3,0 10,0 28,0 fekete tızeg 0,8 2,0 1,2 0,6 2,0 18,0 0,210 0,025 szürke kövér agyag 2,0 4,5 2,5 2,8 8,0 24,0 0,11 0,015 szürke homokos kavics 4,5 6,0 1,5 40,0 ágyazattal növelt mértékadó töltésmagasság (m) : 5,6 Rétegek Réteg h E s s teteje (m) alja (m) (m) (MN/m 2 ) (cm) sárgásbarna sovány agyag 0,0 0,8 0,8 3,0 3,0 fekete tızeg 0,8 2,0 1,2 0,6 22,4 szürke kövér agyag 2,0 4,5 2,5 3,0 9,3 szürke homokos kavics 4,5 6,0 1,5 40,0 0,4 Süllyedés összesen 35,1

39 Süllyedésszámítás Plaxis programmal A Soft Soil talajmodell elınyei: - az átlagos nyomófeszültségtıl függı merevség, - az elsıdleges terhelés valamint a tehermentesítés-újraterhelés megkülönböztetése, - az elıterhelés számításba vétele, - a Mohr-Coulomb törési feltétel alkalmazása. 2,50 2,40 ln p (kpa) ε v ε 0 v = λ p' ln( p0 ) ε v 2,30 2,20 2,10 ε e v ε e0 v = κ ln( p' p 0 ) 2,00 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50

40 Süllyedésszámítás Plaxis programmal 1. új töltés építése az ágyazat szintjéig 2. pihentetés 60 napig 3. ágyazat építése, vonatteher 4. konszolidáció, végállapot, Építési fázisok s=32 cm

41 Konszolidációszámítás a sz. környezetében Displacement [m] 0,35 Chart 1 Point A 0,30 Point B Point C 0,25 Point D 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Time [day]

42 Állékonyságvizsgálat a sz. környezetében teljes elmozdulások ábrája n=1,1 csúszólap

43 Süllyedésszámítás - III. típusú kialakítás Altalaj adatai mintavétel: Rétegek Réteg h E s φ υ c u teteje (m) alja (m) (m) MPa kpa barna közepes agyag 0,0 1,5 1,5 2,7 10,0 28,0 szürke tızeges kövér agyag 1,5 5,0 3,5 1,5 8,0 20,0 szürke homokos kavics 5,0 6,0 1,0 25,0 ágyazattal növelt mértékadó töltésmagasság (m) : 2,6 Rétegek Réteg h E s s teteje (m) alja (m) (m) (MN/m 2 ) (cm) barna közepes agyag 0,0 1,5 1,5 2,7 2,9 szürke tızeges kövér agyag 1,5 5,0 3,5 1,5 12,1 szürke homokos kavics 5,0 6,0 1,0 25,0 0,2 Süllyedés összesen 15,2

44 Építési fázisok: 1. a régi töltés hatásainak számítása 2. régi töltés elbontása 10 nap alatt 3. új töltés építése az ágyazat szintjéig 14 nap alatt 4. pihentetés 150 napig 5. ágyazat építése, vonatteher 6. konszolidáció, végállapot Süllyedésszámítás Plaxis programmal Deformált háló

45 Süllyedésszámítás Plaxis programmal HS Model m ref ref oed oed p ctg c ctg c E E + + = ϕ σ ϕ 1 m ref ref p ctg c ctg c E E + + = ϕ σ ϕ m ref ref ur ur p ctg c ctg c E E + + = ϕ σ ϕ 3

46 Függıleges mozgás s v =13,5 cm Vízszintes mozgás s h =7,2 cm

47 Teljes elmozdulások ábrája s = 14,6 cm Eredmények: - új töltés bal koronaélnél kb. 12 cm mozgás - az új töltés tengelyben kb. 14 cm mozgás - a tehermentesítés-újraterhelés után a jobb koronaél alatt alig 3-4 cm - a töltéslábaknál kb. 5 cm mozgás

48 Állékonyságvizsgálat a sz. környezetében n=1,6

49 Mőszaki megoldás Építési költségek optimalizálása és a vágányzárhoz igazodó gyors építési idı Geodrénnel kombinált geocella rendszerő töltésalapozás Biztosítja a töltés szétcsúszás elleni védelmét, kiegyenlíti az alakváltozási különbségeket, a tızeg bomlásából származó süllyedéseket nem szünteti meg kisebb pályakorrekciókra szükség lehet

50 A geocella matracos töltésalapozás A geocella matracos alaperısítés együttdolgozik a töltéssel és - jól összekapcsolódófelületet biztosít a puha altalaj és a szemcsés kitöltı anyag között - viszonylag merev alátámasztási felületet ad

51 A geocella matracos töltésalapozás p = 7,7 cu

52 A geocella matracos töltésalapozás σ h = σ n 2 κ κ = 2 σ n sin 2 ϕ' ± [ 4 sin ' 4 (sin ' 1) ( sin ' )] σ ϕ ϕ σ ϕ τ n 2 (sin 2 ϕ' 1) n 0,5 σ h = 38 kn/m Tensar SS40 + Tensar 120 RE n = 1,68

53 Kivitelezés - MÁV Vasútépítı-Gépellátó és Szolgáltató Kft. - Gradex Mérnöki és Szolgáltató Kft.

54 Drénezés

55 Cellamatrac szerelése

56 Cellamatrac szerelése

57 Betöltés

58 Süllyedésmérés

59 A Mezıtúr Gyoma vasútvonal alépítményének helyreállítása

60 Helyszín

61

62

63 Talajrétegzıdés altalaj: sárga-sárgásszürke-szürke agyag, helyenként iszap betelepülés, mely egy korábbi mederfeltöltıdés eredménye a vasúti töltés alsó, eredetileg megépült része: kevert agyagfeltöltés kissé szerves, térfogatváltozó, állapota közép-tömör, kissé laza a vasúti töltés felsı része: az agyag felszínén szemcsés rétegek, a Körös-hídtól Gyomaendrıd állomásig vastag salak fedıréteg található a régi töltésen.

64 Talajfizikai jellemzık talaj altalaj /kövér agyag/ I p w l w p w I c e S r ρ n ρ d E s c u φ υ % % % % g/cm 3 g/cm 3 MPa kpa ~ 1,0 0,67-0,87 0,64-0,98 1,80-1,96 1,50-1,65 3, töltés alsó része /kevert agyag/ ~ 1,0 0,78-,12 ~ 0,9 1,77-1,96 1,32-1,57 5, ,0 töltés felsı része /szemcsés feltöltés/ 30,0 5,0 30,0

65 A káreseménnyel kapcsolatos megállapítások (1993) A töltéstestet alkotó agyagtalaj töltésépítésre alkalmatlan, nem tömöríthetı, erısen térfogatváltozó, mozaikos szerkezető, alacsony nyírószilárdsági értékkel rendelkezik Az agyag felszínén bezárt szemcsés rétegek vannak, melyek vízkivezetése nem biztosított, a víz az agyag felszínét áztatta, melynek nyírószilárdsága lecsökkent.

66 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földmőre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerısítés kıbordákkal

67 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földmőre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerısítés kıbordákkal

68 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földmőre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerısítés kıbordákkal

69 A vasútvonal helyreállítása 2008 A projekt résztvevıi Mezıtúr-Gyoma vonalszakasz Tendernyertes ITALFER SPA, UVATERV Zrt. Generál kivitelezı OHL ŽS Alépítményi kivitelezı Keller Grundbau kft. Alépítményi tervezı Ring Mérnökiroda kft.

70 Kiegészítı vizsgálatok 15 évvel késıbb dinamikus szondázás

71 Kiegészítı vizsgálatok 15 évvel késıbb geoelektromos vizsgálat

72 Kiegészítı vizsgálatok 15 évvel késıbb geoelektromos vizsgálat

73

74 Kárelemzés Plaxis programmal talaj neve γ sat E ref ν c ref φ m kn/m 3 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 - kn/m 2-1 zuzottko , töltés felsı része , töltés alsó része , altalaj , kemény réteg , E 50 ref E oed ref E ur ref Az állékonyság a program phi-c reduction típusú számításával : n = 1,52

75 Modellezés n=1,07 - felpuhult sáv az agyag felszínén - c=5 kpa

76 Helyreállítás talajjavítással

77 Szádfalas töltésmegtámasztás a meglévı jobb oldali vágányon a helyreállítás ideje alatt a vasúti forgalmat fenn kell tartani, ezért a bal oldali vágánynál a süllyesztett munkatér kialakítása földmegtámaszó szerkezet mellett történhet megtámasztás nélkül n=0,9

78 Általános állékonyság vizsgálata n=1,6 a kavicscölöpök felett lévı georácsokban ébredı erık alakulása

79 Cölöpözés

80 utána elıtte Keller Grundbau Kft.