Támfal építés monitoring védelmében a Budapest körüli M0 útgyűrűn Construction works and monitoring of a retaining wall on the M0 motorway ring around Budapest SZILVÁGYI László, WOLF Ákos Geoplan Kft, H-1119 Budapest, Pajkos utca 28, +36-1/385-8501, geoplan@geoplan.hu, www.geoplan.hu Abstract The M0 ring road around Budapest has recently been widened between the M1 and M6 motorways. In the surrounding area of section 5+450 the widening was planned in the previously made cut, which lost its stability during construction in 1993. The previous slope failure and the great depth of the new cut has gained great attention from all participants of the project. This article discusses the designer's experiences from the structural design of the retaining structure to the construction phase. Összefoglaló A Budapestet elkerülő M0 útgyűrű átadás alatt álló M1-M6 autópályák közötti szakaszán, az 5+450 km szelvény térségében az út szélesítése az 1993-ban megcsúszott bevágási rézsű felé történt. A korábbi mozgás, a nagy mélységű bevágás a projekt valamennyi részvevője figyelmét magára vonzotta. Jelen cikk a megvalósult szerkezet tervezésétől a kivitelezési tapasztalatokig számol be a támszerkezetről. Kulcsszavak M0 útgyűrű, támfal, monitoring 1. BEVEZETÉS A Budapestet körül ölelő M0 útgyűrű jelenleg átadás alatt álló, M1-M6 autópályák közötti szakaszán a meglévő 2x2 sávos autóutat 2x3 sáv + leállósáv szélességűre bővítik. A szélesítés a teljes hosszon a szelvényezés szerinti bal irányba, északi oldalra történik, mely az Anna-hegy térségében (5+200-5+500 km szelvény között) a hegy felé történő építést jelent. 1.1. Rézsűcsúszás 1993 Ezen a szakaszon a pálya nagy mélységű bevágásban halad, mely 1993 év végén a kivitelezés során megcsúszott. Az 1993. szeptember hónapban 1:1,5 hajlással, 3 m széles padkával kialakított, maximálisan 16 m mélységű bevágás térségében október elején jelentős mennyiségű (~120 mm) csapadék hullott. Ezt követően, 1993. október 5-én a rézsű 60 m-es szakaszon rogyásszerűen lecsúszott (1. kép). A mozgás folyamatosan terjedt tovább, november végére elérte a lejtő tetejét, hossza meghaladta a 160 m-t (2. kép). A mozgás következtében a domboldalon több, közel függőleges repedés alakult ki, némelyik elérte a néhány deciméter szélességet és a több méteres mélységet is. A hegyoldal stabilitását az eredetinél laposabb, 1:3 hajlású rézsűvel, lábánál 3 m koronaszélességű kőrakat megtámasztással biztosították (4. kép). Az így kialakított felszín az eredetihez képest jelentős önsúlycsökkenést eredményezett. A rekultivált domboldalon a kivitelezés befejezése után is folyamatos mozgást tapasztaltak. A mozgások követésére 1994. április-május hónapban a BME Felsőgeodéziai Intézete alappont hálózatot létesített. A csapásirányban 5 sorban telepített 15-17 db, 1 m mélységre lefúrt vasbeton oszlopokra helyezett mérőpontok mozgását 1994.06.-1997.05. hó között mérték.
1. kép: Az első csúszás (1993) 2. kép: A csúszás továbbterjedése (1993) 3. kép: Repedések a domboldalon 4. kép: A biztosított rézsű A mérési eredmények alapján a kőrakat mozdulatlan maradt, stabil megtámasztást biztosított a domboldalnak, lökhárítóként működött. Ugyanez mondható el a hegy tetején letelepített pontsorozatról is, melynek mozgása a szezonális hatásokból származó mozgások mértékét nem haladta meg. A rézsűcsúszás az első károsodás határain túl nem terjedt. A mérési intervallum alatt a hegyoldal középső zónájában elhelyezett pontok elmozdulása volt a legjelentősebb, abszolút nagysága 60 cm körül alakult, melyből 20 cm függőleges elmozdulásként jelentkezett. Vélhetően az utómozgások az első károsodás hatására fellazult zónák és a kőrakat mögé beépített háttöltés tömörödéséből, a repedések záródásából keletkeztek. A mérési eredménysorokat tekintve másfél év alatt a mozgások sebessége jelentős mértékben csökkent, azonban vélhetően ekkor még a teljes mozgás nem játszódott le. A becslések szerint azonban 0,5-1 éven belül a mozgások már befejeződtek. A domboldalt a kivitelezés befejeztével nem növényesítették, szabadon hagyták. 1995. év végén a rézsűben eróziós nyomokat találtak, mely a humuszolás és a növénytelepítés hiányának tudható be. Időközben a domboldalt természetes eredetű akácerdő borította be. 1.2. Új pálya geometriai kialakítása A bővítés a hegy felé készült, így a korábban megcsúszott, a pályától távolodva emelkedő felszínbe bevágva kellett építeni az új pályát. A bevágási mélységet növeli, hogy az adott szakaszon a keresztirányú vízelvezetést a bal pálya irányába oldották meg. Az adott szakaszon eredetileg is megtámasztó szerkezet mellett döntöttek a rézsűs kialakítással szemben. Az eredeti támfalszerkezet kontúrvonalát és az új pályát mutatja az 1. ábra, mely érzékelteti, hogy a földmű tükör kialakításához 6-7 m mélységű bevágást kellett készíteni, a pályától távolodó felszínemelkedés miatt jelentős földmunkaigényt támasztva. A kivitelezés kezdeti stádiumában az eredeti elképzelésekkel ellentétben a megtámasztó szerkezet teljes háttérterületén leirtották a növényzetet. E körülmény a biztonságot növelő további rézsűlaposítást tett lehetővé, így a csatlakozó terep hajlását 1:2,5 dőléssel alakították ki.
A korábban károsodott rézsűbe történő nagy mélységű bevágás mind a Beruházó, a Mérnök, mind pedig a Vállalkozó részéről kiemelt figyelmet kapott. 2. TALAJADOTTSÁGOK 1. ábra: Jellemző keresztszelvény (5+360 km szelvény) 2.1. Feltárások A tervezési szakaszban a domboldal nagyátmérőjű fúróberendezéssel nem volt megközelíthető, nagy mélységű talajmechanikai feltárás csak a padkáról és a dombtetőn húzódó erdei útról volt mélyíthető. A rézsűben csak kisátmérőjű fúróberendezéssel és dinamikus verőszondával lehetett vizsgálatot készíteni, mely pontos, részletes eredményt a rétegződés tekintetében nem tudott hozni. Ennek következtében a tendertervi megtámasztó szerkezet tervezésekor a talajmechanikai modell a szokásosnál nagyobb bizonytalanságot tartalmazott. A Vállalkozásba adás után lehetőség nyílt a domboldal két szelvényben (5+350 km és 5+400 km szelvényekben) történő nagyátmérőjű talajmechanikai fúrással, statikus és dinamikus szondázással való vizsgálatára, a talajrétegződés pontos feltárására és ez alapján a megtámasztó szerkezet optimalizálására. Az új és régi feltárások helyét mutatja a 2. ábra. 2. ábra: Feltárások helyszínrajza 2.2. Rétegződés A feltárási eredmények alapján a területen az agyag és szemcsés rétegek váltakozva, a jelenlegi felszín lejtésével közel párhuzamos dőlésben települtek. Az 5+350 km szelvényben készült rétegszelvényt mutatja a 3. ábra, mely jól érzékelteti a rétegdőlést és a talajok váltakozását. Az agyag és szem-
csés talajok a domboldalon összefüggő rétegeket alkotnak. A területen települt talajokra a mikro rétegzettség és a meszes kötés jellemző. A felszínen található szemcsés réteg alatti, legfelső agyag felszíne a vizsgált szakasz középső részén, az 5+300-5+350 km szelvények közötti részen van a legmélyebben, onnantól mindkét irányban folyamatosan emelkedik, egy széles vápát alkotva a területen. 3. ábra: Talajrétegződés - 5+350 km szelvény Valamennyi feltárás teljes mélységig száraz állapotot észlelt, azonban a rétegdőlés, valamint az agyag és a szemcsés talajok váltakozása rétegvíz szivárgás előfordulását eredményezheti. 2.3. Nyírószilárdsági paraméterek A talajvizsgálatok készítésénél nagy hangsúlyt fektettünk a rézsűállékonyság vizsgálatához szükséges nyírószilárdsági paraméterek minél pontosabb és megbízhatóbb meghatározására. Ennek megfelelően a kötött talajokból triaxiális vizsgálatokat, a szemcsés talajmintákon dobozos nyírást hajtottunk végre. Az eredmények pontos kiértékelését szolgálták a helyszíni szondázási vizsgálatok is. A 4. ábrán mutatjuk a kötött és szemcsés talajokon végzett nyírószilárdsági vizsgálati eredményeket és az ezek alapján a számításhoz felvett karakterisztikus értékeket. A bemutatott kedvező nyírószilárdságok a rétegek tömegére vonatkoznak, mely alapján megállapítható, hogy tömeges leromlásból származó csúszásra nem kell számítani. E kedvező adottságokat támasztották alá a szondázási eredmények is, a statikus és a dinamikus szonda vizsgálatok is 5-8 m mélységben elakadtak. [kpa] 500 400 300 G5350/3-6,3-tr G5400/1-3,3-tr G5400/2-6,4-tr G5400/2-9,3-tr G5400/2-10,5-ny G5400/2-12,3-tr Karakterisztikus érték Kötött talaj [kpa] 500 400 300 G5350/1-8,5-tr G5350/2-11,5-ny G5350/3-17-ny Karakterisztikus érték Szemcsés talaj 200 200 100 k = 25 c k = 40 kpa 100 k = 34 c k = 10 kpa 0 0 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600 [kpa] [kpa] 4. ábra: Kötött és szemcsés talajok nyírószilárdsági paraméterei
A kedvező adottságú talajrétegek ellenére a lejtő irányú rétegdőlés, valamint a szemcsés és kötött rétegek egymásra települése a felső szemcsés rétegeknek az agyag felszínén való lecsúszása veszélyét rejti magában. Az 1993-ban bekövetkezett káresemény elemzése is hasonló mozgásképet valószínűsített. 3. TERVEZÉS, MODELLEZÉS Az új feltárások lehetőséget adtak arra, hogy a hegyoldal talajrétegződését az állékonyságvizsgálatokhoz elegendő mélységig megismerjük, a talajokon végzett laboratóriumi vizsgálatokkal azok nyírószilárdsági paramétereit kellő alapossággal meghatározzuk. Ezek alapján van mód a teljes hegyoldal megfelelő modellezésére, az állékonyságvizsgálat részletes elvégzésére. A korábbi feltárások, rendelkezésre álló eredmények alapján vizsgálatunkat megelőzően a hegyoldal rétegződését csak becsülni lehetett, és a talajok nyírószilárdsági paramétereit irodalmi adatokra támaszkodva lehetett felvenni. A jelenség vizsgálatát PLAXIS V8 véges elemes programmal végeztük. A talajt felkeményedő (Hardening soil - HS) anyagmodellel jellemeztük, az állékonyság vizsgálatot -c redukcióval végeztük, amely a biztonságot a n hányadosként adja meg, mely az Eurocode-7 által elő- ctényl tg tényl cszüks tg szüks írt 3. tervezési módszernek megfelelő. A legkedvezőtlenebb szelvényt, az 5+350 km szelvényt modelleztük, amelynek térségében következett be 1993. év végén a káresemény, és itt a legvastagabb a felső szemcsés réteg vastagsága. A tervezési szakasz két vége geometriailag és a felső kavics réteg vastagságát tekintve ettől eltér, melyre jelen cikkben csak érintőlegesen térünk ki. 3.1. Bemenő paraméterek A modellezéshez a helyszíni és laboratóriumi vizsgálatok alapján az 1. táblázatban feltűntetett talajmodellt vettük fel. A modell elvi elrendezését és a véges elemes hálót az 5. ábra mutatja. Alkalmazott talajmodell 1. táblázat: Talaj megnevezése Térfogatsúly Kohézió Belső súrl. szög Kezdeti húrmod. Összeny modulus Teherment. modulus sat c E 50 E s E ur [kn/m 3 ] [kn/m 2 ] [ ] [MN/m 2 ] [MN/m 2 ] [MN/m 2 ] homokos durva kavics 21 10 32 25 25 75 homokos durva iszap 20 20 24 12 12 36 homokos sov-köz agyag 20 30 22 12 12 36 hom. durva iszap - isz. fi. homok 20 3 30 15 15 45 sovány agyag 19 40 25 15 15 45 iszapos fi-köz homok 21 3 32 20 20 60 homokos iszap 20 30 24 20 20 60 kavicsos homok 21 10 36 30 30 90 kőrakat 23 15 44 50 50 150 3.2. Korábbi mozgás modellezése Első lépésben a korábbi mozgások modellezését tartottuk szükségesnek, hiszen ezek elemzésével kaphatunk reális képet a már eddig bekövetkezett és ezután várható jelenségekről, illetve ez ad módot a talajfizikai paraméterek pontosítására is. Két korábbi mozgást különböztethetünk meg: a kivitelezés során, 1993. év végén, rögtön a megnyitást követő rézsűcsúszást és a laposított rézsű utómozgását. Előbbi elemzésétől eltekinttettünk, hiszen hasonló geometriai viszonyok (16 m mélységű padkás, 1:1.5 hajlású bevágás) és terhelési helyzet már nem állhat elő. Az akkori elemzések, vizsgálatok azt mutatták, hogy a felső szemcsés rétegen keresztül a víz az agyag felszínére jutott, s azt feláztatva
lerontotta nyírószilárdságát. A stabilizáló szerkezet is ezen felső, potenciálisan lecsúszó talajtömeg megtámasztását célozta meg. Az 1. pontban ismertetett, a helyreállítást követő alakváltozás a korábban bekövetkezett nyírt (reziduális nyírószilárdsággal rendelkező) felületen való utómozgásként tekinthető. A lassú mozgás egyik okaként a kőrakat mögötti visszatöltés nem megfelelő tömörsége valószínűsíthető, mely idővel tömörödött, valamint a rézsű kiszáradásával és az új feszültségállapotok kialakulásával a mozgások befejeződtek. Ezen deformációk modellezése indokolt, hiszen a bővítés során hasonló geometriai viszonyok állnak elő. Az új pálya építésével járó földkiemelés során hasonló, nem kívánt mechanizmusok bekövetkezését kell megakadályozni. Ezt úgy vettük számításba, hogy a kőrakatot és a háttöltést az első futtatásnál kiiktattuk, ennek geometriai modelljét szemlélteti a 6. ábra. 5. ábra: Elvi elrendezés, véges elemes háló 6. ábra: Korábbi mozgás vizsgálata - elvi elrendezési vázlat Első számításunk során azt vizsgáltuk, hogy tömeges leromlást feltételezve mekkora biztonság és milyen törési kép adódik, melyre n = 2,1 biztonságot kaptunk. A 7. ábrán látható tönkremeneteli mozgáskép a felső szemcsés fedőréteg elöl elhelyezkedő, háttöltés mögötti meredek rézsűjének tönkremenetelét mutatja. A teljes hegyoldalon bekövetkező nagy körcsúszólapos csúszáshoz, a rétegek tömeges leromlásához ennél nagyobb biztonsági tényező tartozik. E mozgáskép és biztonsági tényező igazolta a korábbi feltételezéseket, miszerint az 1993-ban bekövetkezett tönkremenetel és a jelenlegi veszélyként jelentkező rézsűállékonysági probléma is blokkos eredetű mozgásként kezelendő. Azaz a felszínen található szemcsés rétegeken keresztül beszivár-
gó víz az agyag felszínét feláztatja, felpuhítja, nyírószilárdságát lerontja, mely felületen a szemcsés rétegsor lecsúszni képes. 7. ábra: Korábbi mozgások modellezése - gyenge réteg nélküli állékonyságvesztés Ennek modellezésére a PLAXIS véges elemes programban a felső agyag zóna réteghatárára határfelületi (interface) elemet raktunk be, mely révén az agyag réteg nyírószilárdságának egy részét tudtuk számításba venni a réteghatáron. Célunk olyan arányszám (R inter ) meghatározása volt, melynél a biztonság n = 1,1-1,2 közé esik, azaz stabil-labil határállapotot feltételezhetünk. A 8. ábrán látható tönkremeneteli mozgásképhez (n = 1,7) az agyag nyírószilárdságának 37%-ra való csökkenésére volt szükség. A kőrakat figyelembe vételével a biztonsági tényező n = 1,35-re növekszik, és a csúszólap a kőrakat mögött kifut a felszínre, mely markánsan mutatja a lábmegtámasztás szerepét. Megjegyezzük, hogy vélhetően ennél nagyobb a biztonság, mert a nyírt felület azóta konszolidálódott, a nyírószilárdsága feljavult, a növényzettel borított felületen jelentős vízmennyiség az agyag felszínre beszivárogni nem volt képes. 8. ábra: Korábbi mozgás modellezése - gyenge sík figyelembe vételével (R inter = 0,37) Az elvégzett vizsgálatok alapján megállapítható tehát, hogy a hegyoldal állékonysági problémája blokkos rézsűcsúszásként analizálható, a megtámasztó szerkezetnek ilyen mozgás megakadályozása a feladata. A jelenleg alkalmazott kőrakat megtámasztás egyrészt súlyánál fogva, másrészt pedig az alapsíkon fellépő súrlódási erővel képes a megfelelő hatást elérni. Ugyanakkor a helyreállítást követően további előnyt jelentett, hogy mind a kőrakat, mind pedig a rézsű felületére jutó csapadék elvezetése biztosított volt, így az nem tudott az agyag felszínére jutni, azt feláztatva annak nyírószilárdságát lerontani, és így egy csúszólapot indukálni.
3.3. Tervezett szerkezet kiválasztása Az új feltárási, laborvizsgálati eredmények, illetve a bemutatott állékonyság analízis alapján a tervezendő megtámasztás feladata a mozgási mechanizmusból adódóan a csúszási felületen fellépő jelentős nyíróerő átadása a mélyebben fekvő talajzónára. Értelemszerűen a szerkezetre gyenge sík figyelembe vétele nélkül is jelentős földnyomás hatna a jelentős háttérterület révén. Fontos szempont volt továbbá, hogy az alkalmazandó megoldásnak a hátulról érkező szivárgó rétegvizek átvezetését mindenkor biztosítania kell. A geometriai adottságok miatt az építés közbeni állapotra függőleges munkatér határoló szerkezet építésére volt szükség. Ugyanakkor a tönkremeneteli mechanizmus alapján az állékonysággal szembeni biztonságra a legideálisabb egy, a kőrakathoz hasonló megtámasztó tömeg elhelyezése, mely súlyánál fogva és az alapsíkon fellépő súrlódási erővel képes elviselni az őt érő hatásokat. A csak függőleges falú megtámasztás esetében a nagy nyíróerő felvétele jelentős keresztmetszeti méreteket tesz szükségessé. E körülmények ismeretében javasoltuk azt a kombinált megoldást, mely építés közbeni állapotban az összefogó fejgerendából hátrahorgonyzott hézagos cölöpfalként biztosítja az állékonyságot, míg végleges állapotban a horgonyok szerepét a cölöpfal elé helyezett tömeg veszi át. A horgonyok tartós szerkezetként való alkalmazását a korrózióvédelmi követelmények gazdaságossági szempontból ellehetetlenítik, hazánkban horgonyokat egy eset kivételével csak ideiglenes szerkezetként alkalmaztak. A helyette szükséges tömeg elhelyezése fenntartást nem igénylő megoldást jelent. Ugyanakkor a biztonság növelése érdekében a horgonyok a hosszú idő alatt bekövetkező kúszási és korróziós tönkremenetel révén fokozatosan adják át a terhelést. 3.4. Modellezés Az egyes szerkezeti elemek geometriai, szerkezeti méreteinek, anyagának megválasztása a tervezés fő feladata, melyet a véges elemes modellezéssel végeztünk el. A hézagos cölöpfalat a Vállalkozóval egyeztetve D = 80 cm átmérőjű folyamatos spirállal fúrt (CFA) cölöpökkel terveztük, melyet a modellbe helyettesítő folytonos fallal, gerendaelemként vittünk be. Az előzetes számítások alapján az egyedi cölöpre jutó maximális nyomatéki igénybevétel tervezési értéke M d = 800-850 knm, ez, valamint a potenciális csúszólap deklarálta a cölöpök hosszát és egymástól mért tengelytávolságukat. A horgonyok hosszát és dőlését úgy kellett megválasztani, hogy a befogott szakasz minimum 2/3-a az alsó szemcsés rétegbe fogjon be. Valamennyi rendelkezésre álló talajfeltárást alapul véve = 25 -os dőlésű, 16 m szabad és 6 m befogott, injektált hosszal lehetett ezt biztosítani. E méretek alapján a tervezés során maximális erőként F d = 800-1000 kn-nal volt megengedhető, mely megszabta a horgonyok tengelytávolságát. A véges elemes modellezés adta lehetőséggel élve a kivitelezési fázisokat egy-egy számítási lépéssel vettük figyelembe az alábbiak szerint: 1. Cölöpözési lavírsík kiemelése 2. Cölöpözés 3. Horgonyzási lavírsík kiemelése 4. Horgonyzás 5. Földkiemelés - 1. ütem 6. Földkiemelés - 2. ütem 7. Támfalépítés 8. Horgony eltávolítása Az utómozgás a káreseményt követően, annak nyírt felületén alakult ki, illetve az első omlás hatására a felszínen jelentős méretű repedések keletkeztek, melyek egészen az agyag felszínéig leértek, és a csapadéknak szabad utat biztosítottak. A kivitelezés során a felszínt rendezték, repedések nem voltak várhatóak, így a csapadék nem érheti el koncentráltan az agyag felszínét. Ezek alapján a végleges szerkezet ellenőrzése és optimalizálása során a korábban visszaszámolt R inter = 0,37 arányszám helyett, az agyag réteg nyírószilárdságának 45 %-át (R inter = 0,45) vettük figyelembe. Megjegyezzük, hogy a mozgásképre ezen változásnak nincsen hatása, csak a biztonsági tényezőben van szerepe. A szerkezet megfelelőségét elsősorban a potenciális csúszólap alakja definiálja, amennyiben a szerkezetet az nem kerüli meg, a megtámasztás megfelelőnek tekinthető.
3.5. Mintakeresztszelvény, számítási eredmények A tervezés, modellezés során, a középső szakaszra meghatározott mintakeresztszelvényt a 9. ábra szemlélteti. A cölöpök hosszára a csúszólap és a 6-7 m mélységű földkiemelés figyelembe vételével 12 m adódott legideálisabbnak. A számított igénybevételek felvételéhez a cölöpök tengelytávolságát t = 1,4 m-re választottuk meg, azaz a cölöpök között 60 cm tiszta távolság adódott, mely biztosítani képes a hátulról érkező rétegvizek kivezetését. A horgonyok tengelytávolságát a megválasztott geometriai kialakítással az egyedi horgonyra jutó igénybevételek alapján L = 2,5 m-ben határoztuk meg. Az útpálya és a cölöpfal közötti távolság minimalizálása, illetve a megtámasztó tömeg maximálása érdekében a kőrakat pálya felőli oldalának megtámasztására súlytámfal, a Vállalkozó döntése értelmében máglyafal került betervezésre. A máglyafal előnye, hogy a kőrakatra és az elemes szerkezetre hulló csapadék kivezetését a szerkezeten keresztül lejtbetonnal meg lehet oldani, így nincsen szükség eltakart szivárgó rendszer kiépítésére. 9. ábra: Mintakeresztszelvény A végleges kialakítással végzett számítások eredményeit a 10-13. ábrák mutatják be. Az eredményekkel kapcsolatosan az alábbi megállapítások tehetők: Gyenge sík figyelembe vételével mind építés közbeni, mind végleges állapotban a csúszólap a megtámasztó szerkezet mögött fut ki a felszínre, azaz a megoldás elegendő megtámasztást biztosít. A biztonsági tényező mindkét esetben értelemszerűen azonos, értéke: n = 1,5. Építés közbeni állapotban, a legmélyebb kiemelés mellett a számított vízszintes elmozdulás 1,5 cm-nél kisebb, mely a szerkezet szempontjából megengedhető. 10. ábra: Teljes földkiemelés, vízszintes elmozdulás ábra, gyenge sík figyelembe vétele nélkül
11. ábra: Teljes földkiemelés, állékonyság vizsgálat, gyenge sík figyelembe vételével (n = 1,5) 12. ábra: Végleges állapot állékonyság vizsgálata gyenge sík figyelembe vétele nélkül (n = 2,0) 13. ábra: Végleges állapot állékonyságvizsgálata gyenge sík figyelembevételével (n = 1,5) A horgonyok minden esetben a csúszólap alatt végződnek, mely igazolja a megfelelő hossz- és dőlésválasztást. Itt megjegyezzük, hogy e szempontból más horgonydőlés és hossz is választható lenne, azonban a rétegződés miatt indokolt a bemutatott geometria alkalmazása. A cölöphossz választást igazolja a gyenge sík figyelembe vétele nélkül végzett végleges állapothoz tartozó állékonyságvizsgálat ábrája, miszerint a cölöp a csúszólap alá ér. A bemutatott modellezés - mint már korábban jeleztük - geometriai és talajadottsági szempontok alapján a középső, kb. 150-200 m-re tekinthető érvényesnek. A két záró szakasz, az 5+180-5+250 km és az 5+460-5+520 km szelvények között a terepszint fokozatosan csökken, míg a felső agyag réteg felszíne magasabbra kerül. Ezen kedvező eltérések lehetőséget biztosították a szerkezet gazdasá-
gosabbá tételét, mely az induló részen nagyobb cölöp tengelytávolságot jelentett, míg a végén, ahol a szintkülönbség jelentősen csökken, a cölöpfal elhagyható volt. 4. KIVITELEZÉSI TAPASZTALATOK A korábbi helyszíni tapasztalatok, a rézsűkárosodás a szokásosnál fokozottabb kivitelezési monitoring mérés végzését tette indokolttá. A korábbi mozgások okaként valószínűsített rétegvíz szivárgások ellenőrzésére 2 db 3-3 szűrőzött szinttel ellátott piezométer cső került telepítésre. A háttérterület mozgásának követésére 3 db inklinométer csövet építettünk ki úgy, hogy kettő közvetlenül a cölöpfal mögötti zóna alakváltozását mutassa, míg a harmadik olyan helyre került, mely az első csúszás során is már stabil állapotban maradt. A szerkezet mozgásának mérésére a cölöpösszefogó fejgerendába mérőcsapokat telepítettek. A méréseket folyamatosan a kivitelezés alatt végeztük. A kivitelezés 2010. év elején indult meg, folyamatát az 5-10. képek illusztrálják. A cölöpözési lavírsík kialakítását követően a cölöpök lehajtására 2010. március hónapban került sor. A horgonyokat a következő két hónapban telepítették és feszítették meg (5. kép). A tervezett teljes földkiemelést 2010. július hónapra végezték el (6. kép). A korábbi megtámasztást biztosító kőrakat elhordására ezt követően került sor, a befogott szerkezet előtti kőrakat és máglyafal kivitelezése 2011-ben történt. A teljes szerkezet 2011. nyár végére készült el. 5. kép: Hátrahorgonyzott fejgerenda 6. kép Kiemelt munkaterület A cölöpfal homlokfelületén kirajzolódó talajkép (ld. 7. kép) igazolta a geotechnikai feltárások alapján felvett geometriai modell helyességét. A felső agyag réteg felszíne az 5+350 km szelvényben volt a legmélyebben, onnan mindkét irányban fokozatosan emelkedett így képezve egy természetes vápát. A cölöpfal két végénél az agyag felszíne eléri a fejgerendát, mely a jól megválasztott lehatárolást jelzi. 7. kép Cölöpfal homloknézet panorámakép A földkiemelés első fázisában a cölöpfal homlokfelületén kb. 40-50 cm vastag talajtakarót hagytak. A csapadékos időszakokat követően a homlokfelület felső zónájában rendre vízszivárgás jelent meg, mely a felszíni beszivárgásnak, és az agyag réteg felszínén való rétegvíz szivárgásnak az eredménye (8. kép). Ennek következtében először csak egy-egy foltban, majd szinte a teljes hosszon a
felső szemcsés réteg a cölöpfal homlokfelületéről leválva a kiemelt földműre, illetve a lejtbetonra hullott (9. kép). 8. kép: Vízszivárgás a cölöpök között 9. kép: Leomlott talajtömbök 10. kép: Elkészült szerkezet Pályára merőleges mozgások elmozdulás [mm] -30-25 -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 0 Pályával párhuzamos mozgások elmozdulás [mm] -30-25 -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 0-2 -2-4 -4-6 -6 mélység [m] -8 mélység [m] -8-10 -12-14 -16 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 14. ábra: Inklinométer mérési eredmények az 5+400 km szelvényben -10-12 -14-16 A kivitelezés során végzett monitoring mérések rendellenességet nem mutattak. A piezométer csövek valamennyi alkalommal száraz állapotot tükröztek, az inklinométer mérések, és a fejgerenda
geodéziai mérése stabil állapotot mutattak. A horgonykészítés során az I1 jelű, az 5+350 km szelvényben telepített inklinométer cső megsemmisült, vélhetően a fúrás során eltalálták, majd az injektálás hatására a cső cementhabarccsal feltöltődött. A 14. ábra az I2 jelű, az 5+400 km szelvényben a cölöpfal mögé telepített mérőcső mozgását érzékelteti. Az első 4 mérés során tapasztalt változó irányú, 5 mm-en belüli abszolút mozgás nem utal rézsűcsúszásra. Ez egyrészt a mérési hibából, másrészt a kivitelezés hatásából (talajtömeg fellazulása, horgonyok feszítése során való tömörödés ), harmadrészt pedig a cső hőmérsékleti hatásokra bekövetkező kismértékű deformációból adódhat. A rézsű rendezése során a mérőcsövet védő kútgyűrűt elsodorták, ennek következtében a felső 70 cm-es csőszakasz letörött. Ennek hatása jelenik meg az 5. méréstől a cső felső kb. 4 m-es szakaszának kitérésében. 5. ÖSSZEFOGLALÁS 1993 év végén az M0 útgyűrű első ütemének kivitelezése során, az Anna-hegy térségében készült nagy mélységű bevágás megcsúszott. A terület állékonyságát a rézsű laposításával és a lábnál kőrakat megtámasztással biztosították. A jelenleg átadás alatt álló M0 útgyűrű bővítése során a meglévő pályát az adott szakaszon a hegy felé szélesítették, mely a korábban károsodott rézsűben 6-7 m mélységű bevágás kialakítását tette szükségessé. A tervezés során a hegyoldalt nagyátmérőjű fúróberendezéssel nem lehetett megközelíteni, azonban a Kivitelezői jelenlét a bejutást elősegítette. Így két szelvényben készített geotechnikai feltárások eredményei alapján lehetőséget adott a hegyoldal részletes állékonyságvizsgálatára, a megtámasztó szerkezet optimalizálására. Az új feltárások és laboratóriumi vizsgálatok megteremtették a korábbi kivitelezés során bekövetkezett károsodásos szakasz geotechnikai viszonyainak alaposabb megismerését, a korábbi mozgások és a várható mechanizmusok modellezését és a megtámasztó szerkezet optimalizálását. A választott összetett szerkezet építési és végleges állapotban más módon veszi fel a földnyomásokat. Ideiglenes állapotban fejtömbből hátrahorgonyzott hézagos cölöpfal biztosítja a hegyoldal állékonyságát, míg végleges állapotban a horgonyokat a cölöpök elé helyezett tömeg helyettesíti. Ugyanakkor a horgonyok a szerkezet elkészülte után bennmaradnak és fokozatosan kúszási és korróziós folyamatok miatti teherfelvevő képesség csökkenésük folytán adják át a terhelést. A kivitelezési tapasztalatok igazolták a feltárások alapján felvett geotechnikai modell helyességét, a cölöpfal homlokfelületén kirajzolódó agyag felszín az 5+350 km szelvény környezetében van a legmélyebben, onnan mindkét irányba fokozatosan emelkedik. Az így kirajzolható kötött zóna felszínén több helyen nedvesedés volt tapasztalható, mely a felszíni beszivárgással magyarázható. E felület jelzi az egykori mozgást kiváltó rossz réteg helyzetét, összhangban a fúrások alapján felvett számítási modellünkkel.