Balaton parti tızegen épült úttöltés deformációja 1999-2001
A burkolatkárosodás képei
Töltésszélesítés és magasítás 4,0 1,5 3,5 5,0 4,0 új töltés régi töltés georács besüllyedt rész tızeg 1,3 5,7 4,3 2,7 0,9 1,5 1,0 5,0 homok
Részlet a terv mőszaki leírásából az alakkal kötött georácsok nagy szilárdságot adnak, a süllyedéseket a minimálisra csökkentik kihasználva a puha altalaj teljes támasztóképességét
A töltéstest feltárása
0 ütésszám N 20 0 5 10 15 20 25 30 1 mélység z m 2 3 4 5 D1 D2 D3 D4 D5 6 Szon- A tızeg- Összesített Teher- Minısítési dázás réteg ütésszám a bírási sorjele vastagsága H mélységig mutató rend - H N 20 N 20 /H - m db db/m D1 4,4 126 28,6 I. D2 6,2 74 11,9 V. D3 6,6 98 14,8 IV. D4 6,6 155 23,5 II. D5 6,4 130 20,3 III. 7 8 A tızegréteg vastagságának és minıségének feltérképezése dinamikus szondával
drénezetlen nyírószilárdság c u kpa 0 0 10 20 30 40 50 1 mélység z m 2 3 4 5 6 csúcs-érték reziduális érték A tızeg nyírószilárdságának mérése nyírószondával
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 tızeg 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 σ σ 2,4 F sz 6,0 E a E p csúszólap 6,0 E a < F sz + E p vizsgált függély σ < 5 c u
idı log t min 1 nap 1 hét 1 hó 7 hó 26 hó 10 év Ödométeres vizsgálatok eredményei t+ t ε = C α log t σ m + σ r σ m + σ ε = C log C u sε + σ m cε σ m + σ r fajlagos összenyomódás ε % 0,1 0 10 20 30 40 50 0 10 1 000 100 000 10 000 000 p kpa 10 20 50 100 20 100 200 20 60 0 teher lgp kn/m 2 10 100 1000 10 fajlagos összenyomódás ε % 20 30 40 50 60 1 nap 26 hó kompressziós index C Cε C Sε terhelési ág elsı terhelés újraterhelés minta terhelés idıtartama 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
4,0 1,5 3,5 5,0 4,0 süllyedés- számítás új töltés régi töltés georács besüllyedt rész 0,9 1,5 1,0 tızeg 1,3 5,7 4,3 2,7 5,0 függıleges feszültség σ z kn/m 2 homok 0 0 20 40 60 80 régi töltés alatt mélység z m 1 2 3 4 5 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
a geodéziai mérések értékelése szögtorzulás % szelvényszám 2 200 2 300 2 400 2 500 2 600 2 700 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4 süllyedés s cm 0 10 20 30 1998 1999 2000 idı t nap 09.15. 04.30. 11.15. 0 200 400 600 800 1000 minısítési dokumentum? 2+375 km szelvény az átadáskor valójában mért adat A kétoldali burkolatesés változásának összegzett értéke: + érték = tetısödés - érték = teknısödés 40 50 általam mért adat Egy tengelypont süllyedésnek nyomozati anyaga
Megoldási lehetıségek új szakasz építése a tızeges terület elkerülésével a szakasz újjáépítése kavicscölöpös alapozással a töltésváll alatti talajzóna megerısítése kavicscölöpökkel burkolatjavítás, várakozás, a földmőrés kitöltése injektálással, végleges burkolatjavítás
1998 1999 2000 2002 09.15. 04.30. 11.15. 02.15. idı t nap 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 20 b.o. t. j.o. süllyedés s cm 40 60 80 2+375 km szelvény 109,00 Ellenırzı mérések értékelése 2002-ben 108,75 108,50 108,25 108,00 2+350 km szelvény terv 1999 2000 2002
Tanulságok A helyi tapasztalatból fıleg újjáépítéskor illik tanulni! A georács sem old meg mindent! A reklámszöveg nem tervezési utasítás! A földmő is méretezendı szerkezet! Minıségbiztosítást minıségtanúsítás helyett! Sokirányú vizsgálat kell a jó diagnózishoz! A szemilogaritmikus alakváltozási összefüggések jól használhatók! Az MS Excel kitőnı segítıtárs!
Burkolatkárok térfogatváltozó agyagtalajokon M3 autópálya Békés megyei közutak 1991-2003
2003-ban vizsgált Békés megyei utak 4231 j. közút Dévaványa Gyomaendrıd 11,2 km szakasz 4232 j. közút Kırösladány Gyomaendrıd 16,3 km szakasz 47 sz. fıút Kırösladány Kıröstarcsa 7,0 km szakasz
Vizsgálatok célja 4231 és 4232 j. utak talajvizsgálatok a rehabilitáció elıkészítéséhez romlások okainak megállapítása szerkezeti és technológiai javaslatok 47 sz. fıút lokális repedések okainak megállapítása helyreállítási lehetıségek felvázolása általános hasznosítás agyagok térfogatváltozásának vizsgálata károsodási mechanizmusok azonosítása útrehabilitációk általános elveinek elemzése
Vizsgálati program földtani, hidrológiai tájékozódás talajadottságok, talajvízviszonyok, csapadékviszonyok, úttörténet tanulmányozása földút, rakott kı, portalanítás, szélesítés, aszfaltbeton, javítások helyszíni szemle: útállapot, károsodás, földmő és a környezet leírása, a földmő geometriájának felmérése méretek, deformáció talajfeltárások fúrásokkal rétegzıdés, talajvíz a pályaszerkezet és a földmő felsı részének nyílt feltárása szerkezet, altalaj leírása behajlásmérés a burkolaton sávonként két vonalban 50 m-enként m rutin laborvizsgálatok: azonosítás, víztartalom speciális laborvizsgálatok: tömöríthetıség, nyírószilárdság, duzzadási jellemzık
fıpálya Jellemzı pályaszerkezet 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg 1994 1 cm emulziós felületi bevonat 1984 10-15 15 cm utántömörödı aszfaltmakadám 1977 itatásos hengerlés több rétegben 1950 15-20 cm szórt vagy rakott alap 1920 szélesítés 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg vagy 1994 1 cm emulziós felületi bevonat 1984 10 cm emulziós záróréteg 1960/80 15-20 cm kohósalak útalap b/j 1960/80
A 4231 j. út azonosító jellemzıi a képlékenységi diagramban 60 50 plasztikus index IP % 40 30 20 10 A-vonal a középsı 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 0 0 20 40 60 80 100 folyási határ w L %
4231 j. út talajjelmezıinek mélység szerinti alakulása 0 0 20 40 60 80 100 % mélység m 1 2 víztartalom folyási határ sodrási határ 3
2,00 p d kpa 47. sz. út 94+450 duzzadási nyomás alakulása w L =58,7 % w P =31,1 % I P =27,6 % i 0 =9,2 % 715 1,90 605 490 S r =0,8 S r =1,0 p d =600 kpa 395 száraz térfogatsőrőség g/cm 3 1,80 1,70 1,60 ρ dmax =1,805 g/cm 3 T rρ =100 % T rρ =100 % T rρ =90 % 5x25 ütés 270 MNm/m 3 T rρ =85 % p d =400 kpa p d =300 kpa p d =200 kpa 290 122 175 192 75 98 97 p d =100 kpa 155 80 85 43 70 50 62 természetes állapot 1,50 3x12 ütés 78 MNm/m 3 p d =50 kpa 1,40 w opt =12 % 0 5 10 15 20 25 30 víztartalom w % 80
d s % 47. sz. út 94+450 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 térfogatsőrőség g/cm 3 1,80 1,70 1,60 ρ dmax =1,805 g/cm 3 T rρ =100 % T rρ =90 % T rρ =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 d s =5 % d s =2,5 % 78 MNm/m 3 w opt =12 % 1,40 0 5 10 15 20 25 30 víztartalom w % 5,3
A duzzadás vektora és végállapota a kezdeti állapot függvényében száraz térfogatsőrőség ρd g/cm 3 Nedves oldali tömörítés elınyösebb S r =0,95 víztartalom w %
a) A burkolatszél alátámasztásának megszőnése a földmőfelszín zsugorodás miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedı burkolat süllyedés zsugorodó földmőfeszín talpnyomás b) Rézsőmozgás a zsugorodás miatti kohéziócsökkenés következtében kerékterhelés burkolat önsúlya kiszáradó, mozaikosodó rézsőanyag elnyíródó burkolat mozgás kifelé csúszólap c) A burkolatszél romlása a burkolat alatti függıleges zsugorodási hosszrepedés felett kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedı burkolat besüllyedés berepedı földmőfelszín talpnyomás d) Rézsőmozgás a padka alatti zsugorodási hosszrepedés miatt elnyíródó burkolat másodlagos csúszólap kerék terhelés burkolat önsúlya elsıdleges csúszólap függıleges repedés víznyomással mozgás kifelé
e) Burkolatrepedés a burkolat alatt egyenlıtlenül kifejlıdı duzzadási nyomás miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedı burkolat emelkedés f) Oldalirányú mozgás a töltéstestben kifelé ható duzzadási nyomások miatt kerék terhelés burkolat önsúlya valószínő extrém eset eset duzzadó földmőfeszín talpnyomás jármő nélkül duzzadási nyomás repedı, deformálódó burkolat mozgás kifelé talpnyomás jármő esetén szétcsúszás az g) Burkolatkárosodás a földmőfelszín duzzadás okozta teherbíráscsökkenése miatt kerékterhelés burkolat önsúlya megrepedı burkolat emelkedés besüppedı földmőfeszín talpnyomás h) Rézsőmozgás a duzzadás okozta szilárdságcsökkenés miatt elnyíródó burkolat kerék terhelés burkolat önsúlya csúszólap felpuhuló rézsőanyag mozgás kifelé gyenge jó talaj talaj
500 bal oldal külsı bal oldal belsı 400 behajlás 1/100 mm 300 átlagos jobb oldal belsı jobb oldal külsı 200 100 0 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 11 000 12 000 13 000 14 000 15 000 16 000 szelvény
A 4232 j. út mértékadó behajlásai kezdı szelvény szakasz bal oldal jobb oldal végszelvény külsı belsı belsı külsı összesen 2+000 3+050 262 171 131 184 199 3+100 4+600 232 156 152 152 178 4+650 5+300 261 208 131 177 224 5+350 6+050 227 162 148 80 176 6+100 7+400 270 174 192 184 209 7+450 7+900 308 183 219 296 297 7+950 9+300 125 125 129 90 121 9+350 10+100 271 222 134 201 217 10+150 11+200 176 223 302 158 231 11+200 12+550 63 70 62 63 64 12+600 13+350 104 155 208 157 159 13+400 14+200 100 90 130 144 123 14+250 15+340 183 143 193 144 173 15+340 16+000 293 267 322 172 302 16+050 18+300 187 184 243 138 193 összesen 222 184 203 172 197 A mértékadó értékeket az s m =s átlag +1,28 s szórás képlettel számítottuk
47. sz. fıút felújított szakasza laza humuszos rézsőanyag 0,30 0,70 0,50 1,20 pályaszerkezet burkolatrepedés 0,30 0,45 0,25 0,30 0,35 0,15 0,50 0,30 laza régi agyagtöltés tömörített új agyagréteg homok réteg
A károsodás hatástényezıi az éghajlati viszonyok és változásaik 2000 év szárazsága meghatározó lehetett a talajvízszint mélysége nem látszik meghatározónak a környezı növényzet fasorok kedvezıek bozótos kedvezıtlen a földmő geometriája töltésben: repedés, csúszás terepen: zsugorodás, teherbíráscsökkenés a földmő anyaga fiatal öntéstalaj veszélyes, szikesek nem közepes agyag is térfogatváltozik a felszín közelében a pályaszerkezet anyaga, minısége hajlékony deformálódik, törik merev hosszreped gyenge szélesítések; vékony erısítés, kátyúzás: hiábavaló forgalmi terhelés nem számottevı a szokásos leromlási folyamat szempontjából nehézjármővek kerekének közvetlen terhelı hatása jelentıs
Agyag altalajú utak rehabilitációja Békés megyében A földmő és a pályaszerkezet felépítése semmiben sem felel meg a mai elveknek. Sokszor javítás, vastag aszfaltszerő rétegek, ismételten leromló állapot. Új pálya vagy újabb erısítés?
útmérnök geotechnikus mérnök a tönkremenetel értelmezése szemléletmód jellemzıi forgalom okozta szabályos leromlás rendszerek, szabványok, típusmegoldások földmő romlása miatt bekövetkezett hiba egyedi esetek, szakértıi munka, speciális megoldások a megoldás tartománya szakaszokban, egy bizonyos idıszakra lokálisan, véglegesen preferált technológia erısítés aszfaltrétegekkel víztelenítés, teljes újjáépítés elsıdleges követelmény helyreállítás gyorsan, kis zavarással helyreállítás tartós megoldással
A rehabilitáció lehetıségei Teljes újjáépítés Pályaszerkezet javítása Földmő javítása Kiegészítı beavatkozások
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 védıréteg közé típus-pályaszerkezet építése. Indokoltsága töltésszélesítés mozog, anyaga rossz pályaszerkezeti anyagok elöregedtek szélesítés rossz altalaj puha
Pályaszerkezet javítása erısítés hidegremix-technológiával aszfaltbeton kötı- és kopóréteggel leromlott, de értékes, javítható pályaszerkezeti anyagok esetén ha nem kell tartani a földmő függıleges repedéseitıl FZKA réteg (min. 15 cm) aszfaltbeton vagy itatásos makadám kopóréteggel erısen deformálódott, kátyús burkolatfelületek esetén ha a földmő duzzadása további deformációkat okozhat aszfaltbeton erısítı-kiegyenlítı-, kötı- és kopórétegek aszfaltráccsal kevéssé deformálódott, mozaikos, kátyús szakaszokon ha alapvetıen megfelelı a földmő teherbírása foltszerő földmő- és burkolatalap javítás után aszfaltbeton vagy itatásos makadám erısítıréteg aszfaltráccsal jó profilú, foltszerően tönkrement burkolat esetén ha egészében jó, de lokálisan gyenge a földmő teherbírása repedések kitöltése bitumenemulzióval a pályaszerkezet teherbírása megfelelı ha nincs deformáció a repedés mentén
A földmőjavítási technológiák meszes (vagy más szilárdító anyagú) kezeléssel szemcsés talajjal javított helyi agyagból, vagy alkalmas anyagnyerıbıl georács alkalmazásával a töltésrézsők anyagának kicserélése a lehetı legteljesebb mértékben a burkolatszéltıl indulva ahol a rézsőcsúszás jelei érzékelhetık meliorációs árkok feltöltése szükség esetén az elıbbivel 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 függıleges repedések észlelhetık a padkán, illetve ahol a burkolat széle erısen 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.
Kiegészítı beavatkozások a vízháztartás kedvezı befolyásolása céljából fasor telepítése a lehetı legkisebb távolságra a burkolattól lehetıség szerint mindkét oldalon bozótosok, cserjések eltávolítása a burkolatot 3,0 m-nél jobban megközelítı növényzet esetén vízzáró fólia beépítése a padkába és/vagy a rézső oldalába legalább 50 cm takarással csúszásveszélyt nem okozó hajlással.