DU-PLAN MÉRNÖKI IRODA KFT.

Átírás

1 DU-PLAN MÉRNÖKI IRODA KFT Székesfehérvár Gyümölcs u.4-6. Telefon: 06 22/ ; Telefax: 06 22/ Statikai szakvélemény Balatonföldvár, Kemping utca végén lévı lépcsısor löszfal omlásáról Készítette: Szabó Lajos Okleveles építımérnök Teljes körő tartószerkezeti tervezı Geotechnikai tervezı Tartószerkezeti szakértı ET/T-T/Th-T/GT-T/ SZÉS-1-T/ Székesfehérvár, június 05. 1

2 Elızmény: A címben megnevezett partfal omlása április hónapban kezdıdött kisebb darabok leomlásával majd a jelentısebb partfal omlás április e között következett be. Ezt követıen Irodánktól árajánlatot kért Balatonföldvár Városa, amelyet elfogadva szerzıdést kötöttünk a szakértıi vélemény elkészítésére. Az ajánlattétel elıtt helyszíni bejárást tartottunk, melyen a Város részérıl, Madarászné Tóth Ildikó volt jelen. A bejárás során az érintett területrıl fotókat készítettem. A szerzıdés aláírását követıen kiegészítendı helyszíni felméréseket végeztünk, mellyel a lépcsı hozzávetıleges méreteit megállapítottuk. Terület ismertetése: A lépcsı építésének rövid története: idézet: a Somogy Megyei Tanács Idegenforgalmi Hivatalának Kiadványa, Siófok Somogyi Séták Balatonföldvár címmel Az egykori kelta településhely ma erdıs liget, melynek partfelıli sétaútja gyönyörő kilátást nyújt a túlpartra. A sáncút végében vörös homokkıbıl épült, kıpárkányban végzıdı kis kilátó van. E kis kilátóhoz a szakadékos magaspart aljáról fel lehet jutni egy 1957-ben készített kényelmes lépcsıs szerpentinen is, mely a kilátó alatt a sánc nyugati végében létesített és pihenı padokkal tőzdelt tágas teraszba torkollik. A lépcsı és környéke Balatonföldvár lösz partfalának közepe táján épült szerpentin szerő alaprajzi elrendezéssel. 2

3 A lépcsı anyaga vegyes kı és beton szerkezet, mely jelenlegi formáját többszöri javítgatás után érte el. A lépcsı szerkezete a földre támaszkodik, alapozás nélkül. A bevágás felıli oldalakon a terepadottságoknak megfelelıen ciklopkı falat építettek csekélyke alapozással. E falazat feladata lett volna a földpartfal megtámasztása, mely feladatát több kevesebb sikerrel el is látta. Az idık folyamán a partfal mozgásainak megfelelıen a lépcsıszerkezet különbözı részei is elmozdultak, megrepedtek. A partfal látképe a Balaton felıl. 3

4 Az eltört és elmozdult ciklopkı fal részlet A mozgások hatására a függıleges partfalból jelentısebb tömbök szakadtak le és zuhantak a mélybe (~ 25 m a partfal magassága). A partfal mozgását a fák dılése is jól mutatja. A leomló tömbök a korlátot áttörték. A szakértıi vélemény készítésének szükségességét az utóbbi partfalomlás indokolta, melynek során a lépcsı szerkezetében viszonylag jelentısebb elmozdulások illetve repedések következtek be. 4

5 Indokolta továbbá az is, hogy a függıleges partfalból jelentıs tömbök zuhantak a mélybe, a lépcsıre és ezzel veszélyeztették, illetve lehetetlenné tették a közlekedést. Az omladozó partfal és egy leomlott tömb. A helyszíni szemle idejére már eltávolításra kerültek a leomlott tömbök, és a partfal felsı élénél lévı fákat is kivágták. A partfal élen kivágott fák. A látottak és a helyszínen tapasztaltak alapján készítjük el a szakértıi véleményünket. A szakértıi vélemény elkészítéséhez jelen pillanatban nem tartottam szükségesnek talajmechanikai vizsgálat 5

6 elkészítését, mert a helyszínen látottak alapján a talaj típusa egyértelmően beazonosítható, melyhez a talajfizikai jellemzık szakirodalomból és a szabványból kivehetıek. Partfal vizsgálata, az omlás okai: Ahhoz, hogy az omlás okait megértse a szakvélemény olvasója, meg kell ismerkedni a lösz kialakulásával és fizikai tulajdonságainak változásával. A lösz kialakulása: A pleisztocén idıszakban mintegy 2-2,5 millió évvel ezelıtt- hulló porból keletkezett. Jelentıs részben nagyobb távolságra, lebegtetve szállított finom szemcséjő porszerő anyagból áll, melyhez helyenként kisebb mennyiségő felszínen görgetett finom homok is kerülhetett hozzá. Keletkezése az ıs éghajlattani körülményekhez, a pleisztocén korszak száraz nyarú, hó nélküli zord telő idıszakához kötött. A lösz azonban nem egységes tulajdonságú, mert az üledék felhalmozódás helyi különbségei és az utólagos hatások miatt többféle lösz változat létezik. Hazánkban a legnagyobb területeket a száraz felszínre hullott típusos lösz borítja, többek között a balatonföldvári partfal is ezen lösz típusból van. A lösz jellemzése, roskadása: A szemcsék lazán helyezkednek el, sokszor makropórusos, fakó sárga színő, és jellegzetes a mészkarbonát tartalom. Szerkezetes anyag, tulajdonságai - elsısorban vízvezetı képessége függıleges és vízszintes irányban - igen eltérıek. Ezért az ilyen lösztípus teherbírás szempontjából közepesen kedvezı lenne, ha nem érné a víz. A víz hozzájutásakor a talaj szerkezete jelentısen meg tud változni, azaz összeroskad. A lösz tulajdonságai: Roskadás szempontjából a száraz térszínen keletkezett típusos lösz lehet veszélyes. Minden száraz térszíni lösz jellemzıje, hogy fıként 0,05 0,005 mm átmérıjő szemcsékbıl áll és hézagtényezıje nagy, színe sárga, selymes tapintású. Szárazon, függıleges falban is megáll, de oszlopos elválásra, erózióra hajlamos. 6

7 Oszloposan elvált lösz és a leszakadt partfal. Ásványi összetétele sajátos, sok kvarcot, földpátot, csillámot tartalmaz, amelyek aránya érdektelen viselkedése szempontjából. Tulajdonságai a karbonátoktól, szulfátoktól és a sóktól függenek. Szerkezeti felépítése különleges, mert mészhártyával összekötött fıleg függıleges csövecskéket tartalmaz, a durvább szemcsék nem alkotnak összefüggı szilárd szerkezetet, ezért makroporózusos a vázszerkezete. A típusos lösz a jellegzetességek alapján felismerhetı, roskadás veszélyessége elıre valószínősíthetı. A makroporózusos szerkezet miatt viszonylag nagy a hézagtényezıje, melynek jelentıs hatása van roskadékonyságra, és a roskadékonyságot jelentısen befolyásolja a telítettség is. A lösz szerkezetének változására nagy hatással van a víz, valamint a dinamikus hatások. A víz jelenléte kioldja a makroporózus váz kötıanyagát, amely ezáltal összeomlik. Ezen összeomlás lokálisan következik be, ekkor a talaj folyadékszerően viselkedik. A megfolyt részekre jutó teher átrendezıdik a még épp anyagszerkezeti részekre. Ezen folyamat ismétlıdésével az átrendezıdı erık bizonyos idı után meghaladják az épp részek teherbíró képességét és ekkor következik be a partfal megmozdulása, illetve leomlása. A lösz tönkremenetele a megindult erıátrendezıdések után viszonylag gyors lefolyású lehet, függıen a tönkrement szerkezeti részek mértékétıl. (kiterjedésétıl) 7

8 Partfal mozgások: A helyszínen tapasztaltak alapján a partfalmozgások két esetével kell foglalkozni: - Partfal kúszása, amely az idık során a természetes erózió következtében a partfalról leszakadó tömbökbıl kialakuló rézső, amelynek rézsőszöge meredekebb, mint a lösz belsı súrlódási szöge. Ezen rézsőben került megépítésre valamikor a lépcsı. A belsı súrlódási szöge e partfalnak nagyobb a természetesnél, tehát a lösz szerkezetébıl adódóan rendelkezik bizonyos mértékő nyíró teherbírással. A lépcsın keletkezett károsodások lassú csúszás nyomai, amelyre jellemzı, hogy bizonyos lassú mozgások után a talaj belsı nyírási munkája (felemésztette) elnyelte a külsı teher munkáját, ezért a mozgási folyamat ideiglenesen leállt, azaz a talajszerkezet belsı erırendszere átrendezıdött, talált olyan részeket, ahol még volt tartalék, és ezért Partfallal párhuzamos kúszási repedés ideiglenesen nyugalmi állapotban van. A partfal kúszási repedése és az épület helyzete. 8

9 - Partfal omlása, a függıleges partfali részekrıl nagyobb tömbök zuhantak a mélybe. Ez azért következhetett be, mert a lassú esızések és hóolvadás hatására a lösz talajszerkezetben a függıleges vízmozgás bizonyos szinteken oly mértékőre növelte a semleges feszültséget, amely a cellás makroporózusos szerkezetben feloldotta a homok szemcsék közötti kötést, és a talajban lokális folyást idézett elı. A folyások következtében az erıátrendezıdés miatt a talaj belsı nyíróteherbírása kimerült, és kisebb-nagyobb tömbök leszakadtak a partfalról. A lösz tömbök által tönkre ment járda és korlát. 9

10 A leomló tömbök a fákat is letarolták. A partfal és rézső mozgások megismerése után a védekezés lehetséges módozataival kell foglalkozni. Védekezés a partfal mozgások ellen: A partfalmozgások általában rendkívül összetett természeti jelenségek, amelyek számos ok és azok kedvezıtlen összejátszásának eredményei. Nagyon sok esetben olyan természeti erık érvényesülnek, amelyeket csak nagyon kis mértékben tudunk befolyásolni. Más természetesen a helyzet, amikor emberi tevékenység beavatkozása teremti meg a mozgás kialakulásának feltételeit. Az így kialakuló mozgások leginkább megelızhetıek, illetve elkerülhetıek. A partfal mozgásoknak két fı oka állapítható meg: - az egyensúlyi állapothoz képest nyírófeszültség megnövekedése - a talajszerkezetben rendelkezésre álló nyíró teherbírás lecsökkentése A fentiekbıl adódóan a megelızésnek és a helyreállításnak is két módja lehetséges: - csökkentjük a nyíró feszültséget, azaz csökkentjük a terhelést - növeljük a nyíró szilárdságot, azaz növeljük a teherbírást A védekezés során tehát növeljük a biztonsági tényezıt. Legtöbb esetben a biztonsági tényezı növelését a különbözı módszerek kombinálásával érjük el. A konkrét esetben a terhelés csökkentése csak a víz terhelés csökkentésében nyilvánulhat meg, mert az épületek és építmények adottak, és ez a partfal rézsős kialakításával elérhetı súlycsökkentést nem teszi lehetıvé. A teherbírás növelése az adottságok miatt nagyon költséges és csak alapos gazdaságossági vizsgálat után lehet a módszert kiválasztani. 10

11 Partfal helyreállításának módjai: A partfal mozgások utáni helyreállításainak módszerét négy fı csoportba sorolhatjuk: - geometriai módszerek, amelyeknél a terep átalakításával (rézső geometriai megváltoztatása) érünk el eredményt - hidrogeológiai módszerek (a talaj víztartalmának csökkentése, pórusvíz nyomás csökkentése, talajvízszint lesüllyesztése) - kémiai és mechanikai módszerek (injektálás, stb.), amelyek növelik a talaj nyíró szilárdságát - megtámasztások, amelyekkel a partfal kialakuló oldalnyomásait vesszük fel A fenti módszerek közül a helyszíni adottságokat figyelembe véve az alábbiakat állapíthatjuk meg: - Geometriai módszernél a partfal állékonyságát rézső laposabbá tételével, padkák kialakításával, vagy nyomópadkák kialakításával lehetne növelni. A hatékony geometriai kialakítás a beépítési adottságok miatt több helyen nem alakítható ki és a jelentıs mennyiségő földmunka miatt nem is gazdaságos. (Az épületek nagyon közel vannak a partfalhoz.) - Hidrológiai módszer: elmondható, hogy nagyon ritka az a partfal mozgás, amelynél a víznek ne lenne valamilyen szerepe, így a védekezésnek egyik leghatékonyabb módja a víztelenítésnek valamilyen formája. A víz hatásai a következık: - vízbeszivárgás következtében megnı a tömeg, ezáltal növekszik a nyíró feszültség - a talajban az áramlási nyomás növeli a nyírófeszültséget - a hidrosztatikus víznyomás és a pórusvíznyomás pedig csökkenti a nyírószilárdságát. 11

12 - a felázott talajnak megváltozik a szerkezete, ezáltal csökken a nyírószilárdsága - a víz hatására a földanyag kémiai változásokat szenved A fentiekben leírtakból látszik, hogy a víz távoltartása és a bekerülı víz eltávolítása az egyik legfontosabb feladata a megelızésnek illetve a védelemnek. A megelızésnél nagyon fontos, hogy hatásos víztelenítést csak akkor tudunk elérni, ha a víz eredeténél tudunk kedvezı irányba beavatkozni. A felszíni vízelvezetés szinte minden esetben megoldható építési stádiumban. Nehezebb a helyzet az építkezések után. A vízelvezetés elengedhetetlen része minden megelızésnek és helyreállításnak. Nagyon fontos, hogy a felszíni vizeket távol kell tartani a kritikus helyektıl. Az épület víz elvezetése nem jó. A csatorna a megmozdult partfalban szivároghat. 12

13 Ez a jelenlegi helyzetben utólagosan kialakított burkolt árok rendszer megépítését jelentené, amelyekkel a felszíni vizeket a partfaltól távolra kellene vezetni, és a partfal felett közvetlenül övárokkal kellene megfogni a lefolyó vizeket, mert az elvezetı árok esetleges sérülése látható lenne. A jelenlegi beépítettség és domborzati viszonyok ismeretében ezen rendszer kialakítása nagyon nehézkes és nem olcsó megoldás. A felszíni repedéseket be kell tömni, hogy a felszíni vizek mélyebbre jutását megakadályozzuk. A további repedések kialakulását a terepen lévı növényzet megvédésével és telepítésével lehet megoldani (talajtakaró növények), amelyek a felszíni vizek elpárologtatásával csökkentik a talajba jutó víz mennyiségét. A felszín alatti talaj tömegek víztelenítésére több módszer is ismert (dréncsövezés, szivárgók beépítése, tárók és aknák telepítése, nyomáscsökkentı kutak, stb.), de ezek a helyszíni adottságok miatt szintén csak részben megoldhatóak és nagyon drága kivitelezésük. - Mechanikai módszerek: E módszerek lényege, hogy a laza vízzel telt talajt tömöríti, és ezáltal a megfolyósodás veszélyét csökkenti (cölöpözés, lokális robbantás, durva szemcséjő talajok besajtolása stb.). ezen módszerek utólagos alkalmazása nagyon költséges, és nem alkalmazható a beépítettség miatt. - Megtámasztások: A megtámasztó szerkezetek lényege az, hogy akadályozzák a mozgást, ezáltal növelik az ellenállást. Megtámasztható a partfal támfallal, cölöpökkel, valamint földtömeggel. A támfallal való megtámasztás önmagában nem megoldás, ha a helyreállítás ezen módját választjuk, arra nagy hangsúlyt kell fektetni, hogy a támfal alapja kellı teherbírású talajra kerüljön. Jelen esetben ~ 25 m-es partfal magasságánál a földtömeg kiegyensúlyozatlan, lejtı irányú komponensét kellene a támfalnak felvenni. A partfal megtámasztását vasbeton megtámasztó szerkezettel már megkísérelték, de az mint a mellékelt képeken látható, ez csak ideiglenesnek bizonyult. 13

14 Ezen módszer leginkább ott alkalmazható, ahol a terület kiterjedése kicsi, és viszonylag nem nagy a magassága a partfalnak. A támfallal való megtámasztás mellett a partfal víztelenítését is meg kell oldani, ezért ez a megoldás rendszerint nagyon költséges, és további problémát jelent a megtámasztó szerkezet építésénél az a tény is, hogy a partfal nagyon labilis egyensúlyi állapotú, és a kivitelezés megkezdésével ezt a labilis egyensúlyi állapotot tovább ronthatjuk. A cölöpökkel való megtámasztás akkor alkalmazható, ha várhatóan viszonylag kis kiterjedéső mozgás megelızésérıl van szó. A cölöpözés okozta rázkódások, és átgyúró hatás gyakran kritikus érték alá csökkenti a nyírószilárdságot, ezáltal nem hogy javítaná, rontja a helyzetet. Összegzés: A partfal mozgások elleni védekezésnek sokféle módja lehetséges. A védekezési módszerek megválasztása során alaposan meg kell gondolni, hogy milyen hosszú idıre kívánjuk az állékonyságot biztosítani. Az állékonyság általában annál tartósabb, minél nagyobb a biztonsági tényezı, a biztonsági tényezı növelése viszont jelentıs pénzbe kerül. A jó megoldás kiválasztásához gazdaságossági vizsgálatot kell készíteni. A gyakorlatban tartósnak nevezhetı egy megoldás, ha a biztonsági tényezı nagyobb 1,5-nél. Ezen értéknél kisebb biztonsági szint csak átmeneti megoldásnak fogadható el. A biztonságos közlekedéshez szükséges helyreállítási munkálatok: Az elızıekben leírt okok, és azok elhárításához szükséges mőszaki megoldások megvalósítása nem egyszerő feladatot ró a szakvélemény készítıjére és a megbízó Balatonföldvár Város Önkormányzatára. 14

15 Nehéz a feladata a szakértınek, mert a sokféle mőszaki megoldás közül nagyon kevés a gazdaságosan megvalósítható a lépcsı környezeti beépítési körülményeit figyelembe vevı megoldás. Nehéz a feladata Balatonföldvár Városának, mert a legalacsonyabb biztonsági szintet biztosító megoldás is nagyon költséges és ezzel a megoldással csak ideiglenes állapotúra hozható a lépcsı. Ezalatt azt kell érteni, hogy a partfal mozgását nem fogja megszüntetni az általunk javasolt megoldás. A vis maior pályázati leírás, amelynek anyagára a szerzıdésünkben a Megbízó hivatkozott, nem teszi lehetıvé csak a károsodás elıtti állapotnak megfelelı helyreállítást. Errıl azt kell tudni, hogy a lépcsı és közvetlen környéke fıleg csapadékos idıszakban rendszeresebb ellenırzést igényel, és természetesen rendszeres karbantartást is. A karbantartás fıleg a közlekedés biztonsága miatt szükséges. Helyreállítási javaslat: A fentiekben leírtak alapján javasoljuk a lépcsı és rámpa burkolatának cseréjét szakaszos bontással és szakaszos újjá építéssel. Nagyon fontos a szakaszosság hangsúlyozása, mert nagyobb terület megbontása esetleg egyensúly megbomlást eredményezne, ami a partfal csúszását okozhatja. A járda és rámpa helyreállítása során olyan folyókát kell kialakítani, amely a területrıl a közlekedı felületre folyó vizet biztonsággal levezeti. A járófelület kijavítása után a ciklopkı falazat javítása végezhetı el azokon a részeken, ahol eltört vagy elrepedt. A lépcsı környezetében javasoljuk az aljnövényzet felújítását kertész szakcéggel elvégeztetni. A kiszáradt fák kivágását oly módon kell megoldani, hogy azok gyökérzete megmaradjon, mert ez segít a talaj stabilitásában. Mindezen munkálatok megkezdése elıtt a környezı partfal geotechnikai vizsgálatát el kell végeztetni és ezek ismeretében kiviteli tervet kell készíttetni. 15

16 A helyreállítási munkák becsült szakértıi költsége: Bontási munka Ft Lépcsı és rámpa alatti földmunka Ft Lépcsı feletti partfal alakító földmunkái (instabil tömbök eltávolítása) Ft Lépcsı és rámpa alatti zúzottkı ágyazat készítése Ft Lépcsı és rámpa készítése folyókával Ft Korlát készítése acél csıbıl festéssel Ft Lépcsı körüli tereprendezés Ft Kertészeti munkák fakivágással Ft Talajmechanikai szakvélemény kiviteli tervek készítése Ft Összesen Ft + ÁFA Székesfehérvár, június 05. Szabó Lajos Okleveles építımérnök Teljes körő tartószerkezeti tervezı Geotechnikai tervezı Tartószerkezeti szakértı 16