Vasútépítési esettanulmányok

Átírás

1 Vasútépítési esettanulmányok

2 Ideiglenes vasúti töltés kialakítása

3 A projekt ismertetése

4 A projekt résztvevői Tendernyertes: Generál tervező: Hídtervező: Geotechnikai szakági tervező: PVT-M0 szakértő: Vasúttervező: PVT-M0 Konzorcium - PORR Építési Kft. - Viadom Zrt. - Teerag-Asdag Kft. UNITEF-CÉH Mérnökiroda Kkt. PONT-TERV Zrt. GEOPLAN Kft. GEO-PANNON Kft. RING Mérnökiroda Kft.

5 Budapest Helyszínrajzi kialakítás

6 Az ideiglenes vasúti töltés régi töltés új töltés régi töltés új töltés

7 - 6 nyílás - 185,5 m - Fúrt cölöpalapozás - Pillér 0,8 m / m hossz - Hídfő 1,2 m / m hossz A létesítendő műtárgy

8 A tervezési feladat Vizsgálni kellett az ideiglenes töltésre vonatkozóan : Általános állékonyság Várható mozgások és konszolidáció Megtámasztó szerkezet igénybevételei FEM analízis

9 Talajfeltárás, talajállapot

10 F e l t á r á s

11 Talajfeltárás, talajállapot CPT

12 Verőszonda

13 A földmű építéséhez felhasználandó anyagok minősége A töltésbe kerülő talajanyag max. száraz térfogatsűrűség dmax 1,75 g/cm 3 súrlódási szöge 24, kohéziója c 10 kpa szemeloszlás határai: K= 0-12% H= 20-68% Hl= 20-38%, I= 5-20%. nyírószilárdsági paraméterek ellenőrzése Tr = 90%, 30 cm vastag rétegekben kivitelezve, A felső 0,50 m vastag záróréteg T r = 95% A záróréteg tetején E 2 = 50 MPa A töltésépítés folyamán E 2 = 40 MPa.

14 A vízzáró jellegű szemcsés védőréteg anyaga az ágyazaton keresztül érkező csapadékvíz min. 90 % -át felületén oldalirányban vezesse le, szemeloszlása feleljen meg az ábra határgörbéinek, legnagyobb száraz térfogatsűrűsége dmax 1,75 t/m 3, anyag egyenlőtlenségi mutatója U 5, az anyag elégítse ki a szűrőszabályi követelményeket.

15 A tervezési feladat talaj neve g sat E ref n c ref m kn/m 3 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 - kn/m 2-1 régi töltés , ideiglenes töltés , zuzottko , iszapos homok , ,5 5 agyag , agyag , agyag , E 50 ref E oed ref E ur ref

16 Hardening Soil Model m ref ref oed oed p E E m ref ref oed oed p ctg c ctg c E E 1 m ref ref ur ur p ctg c ctg c E E 3 m ref ref p ctg c ctg c E E

17 1. a régi töltés hatásainak számítása 2. új töltés építése az ágyazat szintjéig 14 nap alatt, szádfal lehajtás 3. régi töltés elbontása 10 nap alatt 4. pihentetés 150 napig 5. ágyazat építése, vonatteher 6. konszolidáció, végállapot É p í t é s i f á z i s o k

18 Véges elemes háló

19 Állékonyság-vizsgálat n=0,9

20 az alépítmény kialakítása a terepszint alatt a fedőréteget 1,0 m vastagságban letermelése az altalajon 40 kn/m szakítószilárdságú georács (kétirányú rács) a georácsra 2 0,50 m vastag, rétegenként tömörített szemcsés réteg elterítése a szemcsés rétegre egy réteg georács, utána töltésépítés, a töltéstestbe 120 cm-enként georács (egyirányú rács) a töltéstest felső 0,50 m vastag zárórétege emelt minőségi követelményű a földmű tetejére, az ágyazat alá 0,30 m vastag védőréteg

21 Állékonyság-vizsgálat n=0,9 n=1,7

22 Süllyedés Függőleges elmozdulások alakulása a töltésépítés után a legnagyobb süllyedés 13 cm a koronaélek között 10 cm süllyedéskülönbség a töltéslábnál enyhe emelkedés a töltés saját összenyomódása 4-5 cm

23 Süllyedés Függőleges elmozdulás a régi töltés elbontása után a legnagyobb süllyedés 16 cm a régi töltés helyén 4-5 cm emelkedés

24 Süllyedés Függőleges elmozdulás a végállapotban a töltésfelszín tengelypontjában 23 cm a végső süllyedés a konszolidáció során a süllyedés 7 cm-t nőtt a felszínemelkedés végértéke kb. 6 cm a szádfal és a koronaél között cm a süllyedéskülönbség

25 Süllyedés Vízszintes mozgások a végállapotban a rézsűlábnál következik be a legnagyobb mozgás, kb. 12 cm a szádfal teteje is az új töltés felé mozdul el kb. 2 cm-t

26 Süllyedés Véges elemes háló végállapotban az új töltés oldalán alapvetően rézsű irányú mozgások dominálnak a régi töltés oldalán enyhe emelkedés tapasztalható a korona a szádfaltól távolodva egyre nagyobb elmozdulást szenved az erősítésekben viszonylag nagy erők lépnek fel

27 Konszolidáció Displacement [m] 0,25 Point A Point C 0,20 Point E Point F 0,15 0,10 0,05 0, Time [day]

28 Szádfal vizsgálat Larssen III. típusú elem : hajlítási merevség E I = 4, kn/m nyomási merevség E A = 2, knm 2 /m helyettesítő fal vastagság d = 0,286 m súly w=1,55 kn/m/m Poisson-tényező ν = 0,15 maximális nyomaték : M max = 85,3 knm/m Vízszintes feszültségek a fal mentén

29 A georácsokban ébredő erők Georácsban ébredő húzóerő a végállapotban (8,99 kn/m)

30 A georácsra kerülő szemcsés réteg anyaga szemcseméret, a töltőanyag szemeloszlása a határgörbék között

31 Süllyedésszámítás s=26 cm

32 A Mezőtúr Gyoma vasútvonal alépítményének helyreállítása

33 Helyszín

34

35

36 Talajrétegződés altalaj: sárga-sárgásszürke-szürke agyag, helyenként iszap betelepülés, mely egy korábbi mederfeltöltődés eredménye a vasúti töltés alsó, eredetileg megépült része: kevert agyagfeltöltés kissé szerves, térfogatváltozó, állapota közép-tömör, kissé laza a vasúti töltés felső része: az agyag felszínén szemcsés rétegek, a Körös-hídtól Gyomaendrőd állomásig vastag salak fedőréteg található a régi töltésen.

37 Talajfizikai jellemzők talaj altalaj /kövér agyag/ I p w l w p w I c e S r r n r d E s c u f u % % % % 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 felső része /szemcsés feltöltés/ 30,0 5,0 30,0

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

39 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földműre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerősítés kőbordákkal

40 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földműre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerősítés kőbordákkal

41 Javaslatok a helyreállításra (1993) Elbontás, majd újjáépítés Vasútvonal áthelyezése új földműre Helyreállítás nyomópadka építésével Helyreállítás mikrocölöpözéssel Töltésmegerősítés kőbordákkal

42 A vasútvonal helyreállítása 2008 A projekt résztvevői Mezőtúr-Gyoma vonalszakasz Tendernyertes ITALFER SPA, UVATERV Zrt. Generál kivitelező OHL ŽS Alépítményi kivitelező Keller Grundbau kft. Alépítményi tervező Ring Mérnökiroda kft.

43 Kiegészítő vizsgálatok 15 évvel később dinamikus szondázás

44 Kiegészítő vizsgálatok 15 évvel később geoelektromos vizsgálat

45 Kiegészítő vizsgálatok 15 évvel később geoelektromos vizsgálat

46

47 Kárelemzés Plaxis programmal talaj neve g sat E ref n c ref m kn/m 3 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 MN/m 2 - kn/m 2-1 zuzottko , töltés felső 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

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

49 Helyreállítás talajjavítással

50 Szádfalas töltésmegtámasztás a meglévő 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

51 Általános állékonyság vizsgálata n=1,6 a kavicscölöpök felett lévő georácsokban ébredő erők alakulása

52 A Mérnök által jóváhagyott terv szerint megkezdődött a kivitelezés. Első ütemben a lavírsíkok kialakításával az alsó és felső részen (bozótirtás, ideiglenes utak kiépítése, bontási munkák ) Előkészítés

53 A cölöpözési munka az alsó töltésen kezdődött, a terepszinttől számított 7 méteres mélységig vibrált betoncölöpök készültek. Cölöpözés

54 Majd folytatódott a munka a terhelő töltés rétegrendjének kialakításával. Rétegrend kialakítása

55 A felső részen az 5m-es előfúrást követően elkészültek az egyenként 10 méteres cölöpök, melyek felső 5m-e kavicsból, alsó 5m-e betonból készült. Az agyagrétegben végződő és betonból készült alsó rész jelentősége a vízzáróságban van. Cölöpözés

56 A felső részen a munka éjjel nappali műszakban készült a felső vezeték áramtalanítását követően. Cölöpözés

57 Cölöpözés

58 A cölöpözés során az előírtaknak megfelelően napi háromszor ellenőriztük a vasúti sínek egymáshoz viszonyított magasságkülönbségét a síktorzulás megelőzése érdekében. Ellenőrzés

59 A cölöpözési munkák befejeztével megkezdődött a felső rész rétegrendjének kialakítása is - rézsűigazítás és egyéb járulékos munkák után elkészült a rézsűcsúszással érintett vonalszakasz helyreállítása. Töltésépítés

60 előtte Keller Grundbau Kft. utána

61 Geocella matracos töltésalapozás - Zalavasút

62 KORRIDOR 5

63 Tőzeges altalaj a Zalavasúton ~ 8,25 ~ 9,0 ~ 8,25 0,5 5,5 1,0 1,0 2,5 track embankment = 20 kn/m 3 1:1,5 clay E s 2,6 MPa k 10-9 m/s peat E s 0,6 MPa k m/s soft clay E s 2,2 MPa k m/s gravel E s 50 MPa

64 A geocella matracos töltésalapozás

65 A geocella matracos töltésalapozás A geocella matracos alaperősítés együttdolgozik a töltéssel és - jól összekapcsolódó felületet biztosít a puha altalaj és a szemcsés kitöltő anyag között; - viszonylag merev alátámasztási felületet ad, mely egyrészt az altalajra hárított terhek egyenletes szétosztását, másrészt az altalajbeli feszültségek egyenletesebb kialakulását biztosítja.

66 Geotechnikai problémák Altalaj adatai Rétegek Réteg h E s D s teteje (m) alja (m) (m) (MN/m 2 ) (cm) sárgásbarna sovány agyag 0,0 0,8 0,8 3,0 3,0 fekete tőzeg 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 s=32 cm

67 konszolidációszámítás Displacement [m] 0,35 Chart 1 Point A 0,30 Point B Point C 0,25 Point D Point E 0,20 0,15 A pont: töltéstengely korona, B pont: agyag felszíne tengely, C pont: tőzeg alsó felszíne tengely, D pont: töltésláb, E pont: kavics felszíne 0,10 0,05 0, Time [day]

68 Állékonyságvizsgálat

69 A geocella matracos töltésalapozás tervezése p 3,675 c u p/c u l d 8,0 c u = 10 kpa szükséges az egyensúlyhoz

70 A geocella matracos töltésalapozás tervezése σ h = σ n 2 κ 2 n sin 2 ' 4 2 n 4 sin ' 4 (sin 2 2 (sin 2 ' 1) ' 1) ( 2 n sin 2 ' 2 ) 0,5 σ h = 38 kn/m Tensar SS40 + Tensar 120 RE n=σ t /σ h =1,68

71 Modellezés Plaxis programmal stratas Építési fázisok: geocella matrac építés, függőleges szalagdrének 40 nap konszolidáció töltésépítés a zúzottkő ágyazatig 60 nap konszolidáció terhelés (52 kpa) h g sat E oed ref végső állapot (Δu=5 kpa) f c ref λ * κ* (m) kn/m 3 MPa kn/m crushed gravel 0, ,0 40,0 1 embankment 5, ,0 33,0 5 clay 1,0 19,0 2,6 15,0 20,0 peat 1,0 15,0 0,6 2,0 12,0 0,21 0,025 soft clay 2,5 20,0 2,2 8,0 16,0 0,11 0,015 grey gravel 1,5 20,0 50,0 35,0 1,0 I n p u t d a t a

72 Soft Soil Model v e v 0 v e0 v * p' ln( ) p * 0 p' ln( p 0 ) ur * 2n 3 1 E - az átlagos nyomófeszültségtől függő merevség, - az elsődleges terhelés és a tehermentesítés-újraterhelés megkülönböztetése, - az előterhelés számításba vétele - Mohr-Coulomb törési feltétel alkalmazása ur p

73 Laborvizsgálati eredmények 2,50 ln p (kpa) 2,40 =0,21 e v 2,30 2,20 =0,025 2,10 2,00 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50

74 Függőleges mozgások árnyékképe s=28 cm

75 Konszolidációszámítás Displacement [m] 0,35 0,30 Chart 1 Point A Point B 0,25 Point C 0,20 Point D 0,15 Point E 0,10 0,05 0, Time [day]

76 Állékonyságvizsgálat n=1,64

77 Helyszíni süllyedésmérési eredmények Zalaegerszeg - Ukk railway line (324+50) embankment-settlement settlement (cm) embankment (m) , , , ,1-8,1-9,0-9, , , , , , time -26,7