Balaton parti tőzegen épült úttöltés deformációja

Átírás

1 Balaton parti tőzegen épült úttöltés deformációja

2 A burkolatkárosodás képei

3 Töltésszélesítés és magasítás 4,0 1,5 3,5 5,0 4,0 új töltés régi töltés georács besüllyedt rész tőzeg 1,3 5,7 4,3 2,7 0,9 1,5 1,0 5,0 homok

4 Részlet a terv műszaki leírásából az alakkal kötött georácsok nagy szilárdságot adnak, a süllyedéseket a minimálisra csökkentik kihasználva a puha altalaj teljes támasztóképességét

5 A töltéstest feltárása

6 0 ütésszám N mélység z m D1 D2 D3 D4 D5 6 Szon- A tőzeg- Összesített Teher- Minősítési dázás réteg ütésszám a bírási sorjele vastagsága H mélységig mutató rend - H N 20 N 20 /H - m db db/m D1 4, ,6 I. D2 6, ,9 V. D3 6, ,8 IV. D4 6, ,5 II. D5 6, ,3 III. 7 8 A tőzegréteg vastagságának és minőségének feltérképezése dinamikus szondával

7 drénezetlen nyírószilárdság c u kpa mélység z m csúcs-érték reziduális érték A tőzeg nyírószilárdságának mérése nyírószondával

8 4,0 1,5 3,5 5,0 4,0 9,0 új töltés régi töltés georács besüllyedt rész 0,9 1,5 1,0 E 0 3,4 tőzeg 1,3 5,7 4,3 2,7 5,0 F sz T csúszólap homok 5,65 3,25 Állékonyságvizsgálatok E 0 < F sz + T 7,0 9,0 2,4 F sz 6,0 E a E p csúszólap 6,0 E a < F sz + E p vizsgált függély < 5 c u

9 ε ε Ödométeres vizsgálatok eredményei C α C sε t t log t σ m σ log r σ m C cε σ m σ u σ m σ r fajlagos összenyomódás % 0, idő log t min 1 nap 1 hét 1 hó 7 hó 26 hó 10 év p kpa teher lgp kn/m fajlagos összenyomódás % nap 26 hó kompressziós index C C C S terhelési ág első terhelés újraterhelés minta terhelés időtartama 1,0 m 2,0 m 1 nap 0,13 0,34 26 hó 0,14 0,36 1 nap 0,04 0,06 26 hó 0,08 0,15

10 4,0 1,5 3,5 5,0 4,0 süllyedésszámítás új töltés régi töltés georács besüllyedt rész 0,9 1,5 1,0 tőzeg 1,3 5,7 4,3 2,7 5,0 függőleges feszültség z kn/m 2 homok régi töltés alatt mélység z m bontás után új töltés alatt régi töltés alatt bontás után új töltés alatt régi töltés alatt bontás után számított süllyedések jobb oldali burkolatszél alatt s j =54 cm a tengely alatt s t =51 cm a bal oldali burkolatszél alatt s b =51 cm 6 új töltés alatt

11 a geodéziai mérések értékelése szögtorzulás % szelvényszám süllyedés s cm idő t nap minősítési dokumentum? km szelvény az átadáskor valójában mért adat A kétoldali burkolatesés változásának összegzett értéke: + érték = tetősödés - érték = teknősödés általam mért adat Egy tengelypont süllyedésnek nyomozati anyaga

12 Megoldási lehetőségek új szakasz építése a tőzeges terület elkerülésével a szakasz újjáépítése kavicscölöpös alapozással a töltésváll alatti talajzóna megerősítése kavicscölöpökkel burkolatjavítás, várakozás, a földműrés kitöltése injektálással, végleges burkolatjavítás

13

14 idő t nap b.o. t. j.o. süllyedés s cm km szelvény 109,00 Ellenőrző mérések értékelése 2002-ben 108,75 108,50 108,25 108, km szelvény terv

15 Tanulságok A helyi tapasztalatból főleg újjáépítéskor illik tanulni! A georács sem old meg mindent! A reklámszöveg nem tervezési utasítás! A földmű is méretezendő szerkezet! Minőségbiztosítást minőségtanúsítás helyett! Sokirányú vizsgálat kell a jó diagnózishoz! A szemilogaritmikus alakváltozási összefüggések jól használhatók! Az MS Excel kitűnő segítőtárs!

16 Burkolatkárok térfogatváltozó agyagtalajokon M3 autópálya Békés megyei közutak

17 2003-ban vizsgált Békés megyei utak 4231 j. közút Dévaványa Gyomaendrőd 11,2 km szakasz 4232 j. közút Kőrösladány Gyomaendrőd 16,3 km szakasz 47 sz. főút Kőrösladány Kőröstarcsa 7,0 km szakasz

18 Vizsgálatok célja 4231 és 4232 j. utak talajvizsgálatok a rehabilitáció előkészítéséhez romlások okainak megállapítása szerkezeti és technológiai javaslatok 47 sz. főút lokális repedések okainak megállapítása helyreállítási lehetőségek felvázolása általános hasznosítás agyagok térfogatváltozásának vizsgálata károsodási mechanizmusok azonosítása útrehabilitációk általános elveinek elemzése

19 Vizsgálati program földtani, hidrológiai tájékozódás talajadottságok, talajvízviszonyok, csapadékviszonyok, úttörténet tanulmányozása földút, rakott kő, portalanítás, szélesítés, aszfaltbeton, javítások helyszíni szemle: útállapot, károsodás, földmű és a környezet leírása, a földmű geometriájának felmérése méretek, deformáció talajfeltárások fúrásokkal rétegződés, talajvíz a pályaszerkezet és a földmű felső részének nyílt feltárása szerkezet, altalaj leírása behajlásmérés a burkolaton sávonként két vonalban 50 m-enként rutin laborvizsgálatok: azonosítás, víztartalom speciális laborvizsgálatok: tömöríthetőség, nyírószilárdság, duzzadási jellemzők

20 Jellemző pályaszerkezet főpálya 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg cm emulziós felületi bevonat cm utántömörödő aszfaltmakadám 1977 itatásos hengerlés több rétegben cm szórt vagy rakott alap 1920 szélesítés 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg vagy cm emulziós felületi bevonat cm emulziós záróréteg 1960/ cm kohósalak útalap b/j 1960/80

21

22 A 4231 j. út azonosító jellemzői a képlékenységi diagramban plasztikus index IP % A-vonal a középső szakaszon végzett fúrásokból vett agyagminták az út elején és végén végzett fúrásokból származó agyagminták az út végén végzett fúrásból származó nem agyagminta a burkolatfeltárásból vett minták folyási határ w L %

23 4231 j. út talajjelmezőinek mélység szerinti alakulása % mélység m 1 2 víztartalom folyási határ sodrási határ 3

24

25

26

27

28

29 2,00 p d kpa 47. sz. út duzzadási nyomás alakulása w L =58,7 % w P =31,1 % I P =27,6 % i 0 =9,2 % 715 1, S r =0,8 S r =1,0 p d =600 kpa 395 száraz térfogatsűrűség g/cm 3 1,80 1,70 1,60 dmax=1,805 g/cm 3 T r =100 % T r =100 % T r =90 % 5x25 ütés 270 MNm/m 3 T r =85 % p d =400 kpa p d =300 kpa p d =200 kpa p d =100 kpa természetes állapot 1,50 3x12 ütés 78 MNm/m 3 p d =50 kpa 1,40 w opt =12 % víztartalom w % 80

30 d s % 47. sz. út duzzadás alakulása w L =58,7 % w P =31,1 % I P =27,6 % i 0 =9,2 % 2,00 20,6 14,8 S r =1,0 1,90 18,1 17,0 S r =0,8 d s =20 % d s =15 % száraz térfogatsűrűség g/cm 3 1,80 1,70 1,60 dmax =1,805 g/cm 3 T r =100 % T r =90 % T r =85 % 5x25 ütés 270 MNm/m 3 d s =10 % 10,9 11,1 8,3 8,7 4,5 6,0 9,9 6,1 3,7 2,8 3,6 2,9 1,8 2,6 természetes állapot 1,50 3x12 ütés 78 MNm/m 3 w opt =12 % d s =5 % d s =2,5 % 1, víztartalom w % 5,3

31 A duzzadás vektora és végállapota a kezdeti állapot függvényében száraz térfogatsűrűség d g/cm 3 Nedves oldali tömörítés előnyösebb S r =0,95 víztartalom w %

32 a) A burkolatszél alátámasztásának megszűnése a földműfelszín zsugorodás miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedő burkolat süllyedés zsugorodó földműfeszín talpnyomás b) Rézsűmozgás a zsugorodás miatti kohéziócsökkenés következtében kerékterhelés burkolat önsúlya kiszáradó, mozaikosodó rézsűanyag elnyíródó burkolat mozgás kifelé csúszólap c) A burkolatszél romlása a burkolat alatti függőleges zsugorodási hosszrepedés felett kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedő burkolat besüllyedés berepedő földműfelszín talpnyomás d) Rézsűmozgás a padka alatti zsugorodási hosszrepedés miatt elnyíródó burkolat másodlagos csúszólap kerék terhelés burkolat önsúlya elsődleges csúszólap függőleges repedés víznyomással mozgás kifelé

33 e) Burkolatrepedés a burkolat alatt egyenlőtlenül kifejlődő duzzadási nyomás miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedő burkolat emelkedés f) Oldalirányú mozgás a töltéstestben kifelé ható duzzadási nyomások miatt kerék terhelés burkolat önsúlya valószínű extrém eset eset duzzadó földműfeszín talpnyomás jármű nélkül duzzadási nyomás repedő, deformálódó burkolat mozgás kifelé talpnyomás jármű esetén szétcsúszás az g) Burkolatkárosodás a földműfelszín duzzadás okozta teherbíráscsökkenése miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedő burkolat emelkedés besüppedő földműfeszín talpnyomás h) Rézsűmozgás a duzzadás okozta szilárdságcsökkenés miatt elnyíródó burkolat kerék terhelés burkolat önsúlya csúszólap felpuhuló rézsűanyag mozgás kifelé gyenge jó talaj talaj

34

35 500 bal oldal külső bal oldal belső 400 behajlás 1/100 mm 300 átlagos jobb oldal belső jobb oldal külső szelvény

36 A 4232 j. út mértékadó behajlásai kezdő szelvény szakasz bal oldal jobb oldal végszelvény külső belső belső külső összesen összesen A mértékadó értékeket az s m =s átlag +1,28 s szórás képlettel számítottuk

37 A károsodás hatástényezői az éghajlati viszonyok és változásaik 2000 év szárazsága meghatározó lehetett a talajvízszint mélysége nem látszik meghatározónak a környező növényzet fasorok kedvezőek bozótos kedvezőtlen a földmű geometriája töltésben: repedés, csúszás terepen: zsugorodás, teherbíráscsökkenés a földmű anyaga fiatal öntéstalaj veszélyes, szikesek nem közepes agyag is térfogatváltozik a felszín közelében a pályaszerkezet anyaga, minősége hajlékony deformálódik, törik merev hosszreped gyenge szélesítések; vékony erősítés, kátyúzás: hiábavaló forgalmi terhelés nem számottevő a szokásos leromlási folyamat szempontjából nehézjárművek kerekének közvetlen terhelő hatása jelentős

38 Agyag altalajú utak rehabilitációja Békés megyében A földmű és a pályaszerkezet felépítése semmiben sem felel meg a mai elveknek. Sokszor javítás, vastag aszfaltszerű rétegek, ismételten leromló állapot. Új pálya vagy újabb erősítés?

39 tárgy útmérnök geomérnök burolathibák oka sztochasztikus kapcsolatok, sokféle hatás időbeli összegződése determinisztikus kapcsolatok, hibahelyenként megállapítható domináns ok tönkremenetel értelmezése forgalmi terhelés okozta szabályos (várt, természetes) leromlás földmű vagy más szerkezeti elem lokális hibája miatt induló és fokozódó károsodás megoldás tartománya technológiákhoz igazodó szakaszokban, gazdaságosnak gondolható időszakra egyedileg, a károsító hatástartományára az élettartamon belül véglegesnek gondolt megoldáskeresés eszköztára szabványos tervezési metodikák, típusmegoldások kiválasztása egyedi szakértői vizsgálat, speciális megoldás tervezése preferált megoldások erősítés aszfaltrétegekkel, remix eljárások víztelenítés, vízelvezetés javítása, teljes burkolatcsere földműjavítással kivitelezési követelmények gyorsan, a forgalom kis zavarásával, az éppen elégséges költségráfordítással tartós megoldás hely, munka, időigényével, a szükséges költségráfordítással

40 A rehabilitáció lehetőségei Teljes újjáépítés Pályaszerkezet javítása Földmű javítása Kiegészítő beavatkozások

41 Mértéke teljes szélességben félpályán csak a szélesítés helyén Teljes újjáépítés Módszer talajcsere min. 1,0 m szemcsés anyaggal az agyagtalaj meszes kezelése geotextília az altalaj és a védőréteg közé típus-pályaszerkezet építése. Indokoltsága töltésszélesítés mozog, anyaga rossz pályaszerkezeti anyagok elöregedtek szélesítés rossz altalaj puha

42 Pályaszerkezet javítása erősítés hidegremix-technológiával aszfaltbeton kötő- és kopóréteggel leromlott, de értékes, javítható pályaszerkezeti anyagok esetén ha nem kell tartani a földmű függőleges repedéseitől FZKA réteg (min. 15 cm) aszfaltbeton vagy itatásos makadám kopóréteggel erősen deformálódott, kátyús burkolatfelületek esetén ha a földmű duzzadása további deformációkat okozhat aszfaltbeton erősítő-kiegyenlítő-, kötő- és kopórétegek aszfaltráccsal kevéssé deformálódott, mozaikos, kátyús szakaszokon ha alapvetően megfelelő a földmű teherbírása foltszerű földmű- és burkolatalap javítás után aszfaltbeton vagy itatásos makadám erősítőréteg aszfaltráccsal jó profilú, foltszerűen tönkrement burkolat esetén ha egészében jó, de lokálisan gyenge a földmű teherbírása repedések kitöltése bitumenemulzióval a pályaszerkezet teherbírása megfelelő ha nincs deformáció a repedés mentén

43 A földműjavítási technológiák meszes (vagy más szilárdító anyagú) kezeléssel szemcsés talajjal javított helyi agyagból, vagy alkalmas anyagnyerőből georács alkalmazásával a töltésrézsűk anyagának kicserélése a lehető legteljesebb mértékben a burkolatszéltől indulva ahol a rézsűcsúszás jelei érzékelhetők meliorációs árkok feltöltése szükség esetén az előbbivel kombinálva ahol az árok koronaéle 3,0 m-nél jobban megközelíti a burkolat szélét a padka anyagának kicserélése min. 1,0 m mélységig alacsony töltésben és a terepen vezetett pályán ahol függőleges repedések észlelhetők a padkán, illetve ahol a burkolat széle erősen károsodott, de a teljes újjáépítés lehetetlen a padka szintre hozása, szélesítése min. 3,0 m-re, 5 % oldalesés kialakítása alacsony töltésekben és a terepszinten vezetett szakaszokon lehumuszolás után a pályaszerkezet javításához kacsolódva.

44 Kiegészítő beavatkozások a vízháztartás kedvező befolyásolása céljából fasor telepítése a lehető legkisebb távolságra a burkolattól lehetőség szerint mindkét oldalon bozótosok, cserjések eltávolítása a burkolatot 3,0 m-nél jobban megközelítő növényzet esetén vízzáró fólia beépítése a padkába és/vagy a rézsű oldalába legalább 50 cm takarással csúszásveszélyt nem okozó hajlással.

45 SPT

46 szelvény pálya hely mélység z [m] folyási határ sodrási határ plaszticitási index iszap+agyagtartalom egyenlőtlenségi mutató konzisztencia index izzítási veszteség kavicstartalom homoktartalom víztartalom SPTütésszám w L [%] w P [%] I P [%] Gr [%] Sa [%] Si+Cl [%] C u [-] w [%] I C [-] i 0 [%] N 30 [-] talaj neve B P 0,00 0, ,2 barna vegyes kőzettörmelék (kavics agyagos homok) 0,70 1, ,6 4 sárgásbarna homokos agyagos iszap 1,00 1,10 12,7 8 1,10 1,30 55,1 25,3 29,8 barna meszes kövér agyag 1,30 1,60 52,6 29,7 22,9 23,2 1, ,60 1,90 11 vörösesbarna meszes közepes agyag Megjegyzések 1. Az SPT-vizsgálat a burkolat alsó síkjától indult, de a felső 70 cm-ből is vettek mintákat, s eszerint a padka anyaga elég jó. 2. A burkolat alatti 30 cm zóna kedvezőtlen anyagú, nagyon nagy az iszap+agyag tartalom, a víztartalom magas, a tömörség minősítése az N 30 érték szerint laza. 3. Az 1,10 m-től megjelenő, a felette levő rétegektől az n 10 ábra szerint is világosan elkülönülő közepes agyag kedvező állapotú, amiben meszessége is szerepet játszhat, ez nem okozhatott károkat a burkolatban. 4. A szelvény táján a haladó sáv repedezett volt, és ott nagy behajlásokat mértek. 11. ábra. Burkolat mellett végzett SPT-vizsgálat jegyzőkönyve mélység m ütésszám n ,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

47 Ideiglenes helyreállítás stabilizálása