M0 AUTÓPÁLYA SZÉLESÍTÉS AZ ANNA-HEGYI CSÚSZÁS TÉRSÉGÉBEN M0 MOTORWAY BROADENING IN THE AREA OF ANNA- HILL SLOPE FAILURE Neumann Tamás 1, Wolf Ákos 1 1 Geoplan Kft. 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 kivitelezés alatt álló M0 útgyűrű bővítés során a meglévő pályát az adott szakaszon a hegy felé szélesítik, mely a korábban károsodott rézsűben 6-7 m mélységű bevágás kialakítását teszi 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 lehetőség nyílt a hegyoldal részletes állékonyságvizsgálatára, a megtámasztó szerkezet optimalizálására. ABSTRACT Extensive slope failure occurred during the construction of the first phase of the M0 motorway in the region of the Anna-hill in the end of 1993. The stability of the area was achieved by flattening of the slope and construction of stone pitching at the toe of the slope. The existing track is being broadened currently towards the hill at the given section therefore developing a 6-7 m deep cutting is required in the earlier damaged slope. The hillside could not be accessed by big drilling machine in the course of the design of the retaining wall. The building contractor prepared access road towards the hill enabled to deepen boreholes with 210 mm diameter and sound tests in two sections. New geotechnical exploration provided an opportunity for us to prepare detailed stability analyses of the hill and to optimize the supporting structure. KULCSSZAVAK/KEYWORDS M0 útgyűrű, támfal, Anna-hegyi csúszás M0 motorway, retaining wall, slope failure BEVEZETÉS Az M0 útgyűrű jelenleg kivitelezés alatt álló bővítése során a pályát a szelvényezés szerinti bal irányba, északi oldalra szélesítik, mely az Anna-hegy térségében (5+200-5+500 km szelvény között) a hegy felé történő építést jelent. Rézsűcsúszás 1993 Ezen a szakaszon a pálya nagy mélységű bevágásban halad, mely 1993 és végén a kivitelezés során megcsúszott. Az erdőirtást követően 1993. szeptember hónapban a terv szerinti 1:1,5 rézsűhajlással, 3 m széles padkával alakították ki a 16 m mélységű bevágást. A területre a megnyitást követően, október elején jelentős mértékű (~120 mm) csapadék hul-
lott, 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 rézsűcsúszás hatására a domboldalon több vonalban jelentős mértékű repedések keletkeztek, melyek közül némelyik a néhány deciméter szélességet és több méteres mélységet is elérte (3. kép). 1. kép: Az első csúszás (1993) 2. kép: A csúszás továbbterjedése (1993) A hegyoldal stabilitását 1:3 hajlású rézsűvel, lábnál 3 m koronaszélességű kőrakat megtámasztással biztosították (4. kép). Az így kialakított felszín a tervben szereplőhöz képest jelentős többletbevágást jelent, mely értelemszerűen önsúlyterhelés csökkenést eredményez. A rekultivált domboldalon a kivitelezés befejezése után is folyamatos mozgást tapasztaltak. A mozgások követésére 1994. április-május hónapban a BME Felsőgeodéziai Intézete a rézsűben alappont hálózatot létesítettek. A csapásirányban 5 sorban telepített 15-17 db, 1 m mélységre lefúrt vasbeton oszlopokra helyezett mérőpontok mozgását 1994. 07. - 1995 07. között mérték. A mérési eredmények alapján a kőrakat mozdulatlan maradt, stabil megtámasztást biztosított a domboldalnak, lökhárítóként működött. Ugyanez mondható el a hegy tetején letele-
pített pontsorozatról is, melynek mozgása a szezonális hatásokból származó mozgások mértékét nem haladta meg. A rézsűcsúszás az első károsodás határain túl nem terjedt. A másfél éves mérési intervallum alatt a hegyoldal középső zónájában elhelyezett pontok elmozdulása volt a legjelentősebb, nagysága 20 cm körül alakult. Vélhetően az utómozgások az első károsodás hatására fellazult zónák és a kőrakat mögé beépített háttöltés tömörödéséből, a repedések záródásából keletkeztek. A mérési eredménysorokat tekintve a 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 lejátszódtak. 3. kép: Repedések a domboldalon 4. kép: A biztosított rézsű 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. Geometriai kialakítás A tervezett bővítés az Anna hegy felé készül, így a korábban megcsúszott, a pályától távolodva emelkedő felszínbe bevágva kell építeni az új pályát. A bevágási mélységet növeli, hogy az adott szakaszon a keresztirányú vízelvezetést a bal pálya irányába oldják 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 kell készíteni, mely a pályától távolodó felszínemelkedés miatt jelentős földmunkaigényt támaszt. A teljes geometriai kialakítás szempontjából fontos körülmény, hogy a tervezett megtámasztó szerkezet mögötti háttérterületről a kivitelezés kezdeti szakaszában a teljes növényzetet leirtották. Ennek következtében a korábban a tereprendezéssel nem érintett területeken a rézsű laposítására nyílt lehetőség, így a teljes háttérterületen 1:2,5 terephajlást alakítottak ki. 1. ábra: Jellemző keresztszelvény (5+360 km szelvény) Tekintettel arra, hogy a vizsgált szakaszon már korábban csúszás következett be, illetve, hogy a szélesítéshez még nagyobb bevágásra van szükség, mind a Beruházó, a Mérnök, mind pedig a Vállalkozó e szakaszt különös gondossággal kezeli. TALAJADOTTSÁGOK Feltárások A vizsgált domboldal nagyátmérőjű fúróberendezéssel való megközelítése feljáróút építése - a korábbi tervezési fázisokban nem volt biztosítható, így talajmechanikai feltárás csak a padkáról, illetve a dombtetőn húzódó erdei útról volt mélyíthető. A rézsűben csak kisátmérőjű fúróberendezéssel, illetve dinamikus szondázással tudtak vizsgálatot készíteni, mely pontos, részletes eredményt a rétegződés tekintetében nem tudott hozni. 2. ábra: Feltárások helyszínrajza
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 vizsgálata, a talajrétegződés pontos feltárása és ez alapján a megtámasztó szerkezet optimalizálása. Az új és régi feltárások helyét mutatja a 2. ábra. 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 szemcsés talajok a domboldalon összefüggő rétegeket alkotnak. A területen települt talajokra a mikro rétegzettség, 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. 3. ábra: Talajrétegződés - 5+350 km szelvény A területen készült valamennyi feltárás teljes mélységig száraz állapotot észlelt, azonban a rétegdőlés, valamint az agyag és a szemcsés talajok váltakozása rétegvíz szivárgás előfordulását eredményezheti. 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, illetve 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 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. A kedvező adottságok ellenére azonban a lejtő irányú rétegdőlés külön odafigyelést igényel, a korábbi kivitelezés alkalmával bekövetkezett csúszás elemzése is az agyag rétegen történő szemcsés talaj lecsúszását valószínűsítette.
[kpa] 500 400 300 Kötött talaj 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 [kpa] 500 400 300 Szemcsés talaj G5350/1-8,5-tr G5350/2-11,5-ny G5350/3-17-ny Karakterisztikus érték 200 200 100 k = 25 c k = 40 kpa 100 k = 34 c k = 10 kpa 0 0 100 200 300 400 500 600 [kpa] 0 0 100 200 300 400 500 600 [kpa] 4. ábra: Kötött és szemcsés talajok nyírószilárdsági paraméterei SZÁMÍTÁSOK 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 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, a tervezett cölöpfalat gerendaelemként, a horgonyt horgony elemként vittük be a modellbe. Az állékonyság vizsgálatot -c redukcióval végeztük, ami azt jelenti, hogy a talajok kohézióját (c) és belső súrlódási szögének tangensét (tg ) addig csökkenti, amíg tönkremenetel ctényl tg tényl nem következik be, és a biztonságot a n hányadosként adja meg. cszüks tg szüks A modellezésben legkedvezőtlenebb szelvényt, az 5+350 km szelvényt modelleztük, amelynek térségében következett be 1993. év végén a káresemény. E szelvény modellezését indokolta az is, hogy itt a legvastagabb a felső szemcsés réteg vastagsága, és a korábbi mozgásképek, illetve a feltárási eredmények blokkos csúszást prognosztizáltak, és ebben a szelvényben vastagabb a lecsúszni akaró talajtömeg. A bemutatott vizsgálatok és eredményeik a teljes tervezett hossz kb. közbenső 2/3 részére érvényesek, a két végső szakasz geometriai és geotechnikai adottságai attól eltérnek, ezzel külön foglalkozunk a cikk végén. Bemenő paraméterek A modellezéshez során 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.
Talaj megnevezése 1. táblázat: Alkalmazott talajmodell Térfogat-súly Kohézió Belső súrl. szög Kez deti húrmod. Öss zeny modulus Teherment. modulus sat c E 50 E s E ur [kn/m [kn/ [MN/ [MN/ [MN/m 2 3 ] m 2 [ ] ] m 2 ] 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 5. ábra: Elvi elrendezés, véges elemes háló 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. Két korábbi mozgást különböztethetünk meg: a kivitelezés során, 1993. év végén, rögtön a megnyitást követő rézsűcsúszást és a laposított rézsű utómozgását. Előbbi elemzésétől eltekinthetünk, hiszen az egy 16 m mélységű padkás, 1:1.5 hajlású bevágás rendkívüli csapadékos időszakot követő tönkremenetele volt, melyhez hasonló geometriai viszonyok 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. Az előzőekben bemutatottak szerint a helyreállítást követő másfél évben a hegyoldal középső részén még 20 cm-es elmozdulások rajzolódtak ki. A megtámasztó kőrakat és a hegy tetején kialakult csúszási karéj mozdulatlan volt. Ez az 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.
Utóbbi jelenségek 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 háttöltés az első futtatásnál kiiktattuk, ezt szemlélteti a 6. ábra. 6. ábra: Korábbi mozgás vizsgálata - elvi elrendezési vázlat Első számításunk során azt vizsgáltuk, hogy tömeges leromlást feltételezve mekkora biztonság és milyen törési kép adódik. Ekkor n = 2,1 biztonságot kaptunk, melyhez a felső szemcsés fedőréteg elöl elhelyezkedő, háttöltés mögötti meredek rézsűjének tönkremenetele tartozik (7. ábra). A teljes hegyoldalon bekövetkező nagy körcsúszólapos mozgásképhez, a rétegek tömeges leromlásához ennél nagyobb biztonsági tényező tartozik. 7. ábra: Korábbi mozgások modellezése - gyenge réteg nélküli állékonyságvesztés E mozgáskép, illetve a kapott biztonság is azt támasztja alá, hogy a hegyoldalon a korábban bekövetkezett, és jelenlegi veszélyként jelentkező rézsűállékonysági probléma blokkos eredetű mozgást valószínűsít. Azaz a felső agyag réteg felszínén felpuhulás és leromlás következtében, e rétegen a szemcsés rétegek lejtő irányba mozgása feltételezhető. Ennek modellezésére a PLAXIS véges elemes programban a felső agyag zóna réteghatárára úgynevezett interface elemet raktunk be. Az egyes rétegekre vonatkozóan az R inter szám jellemzi, hogy az interface elemen a talaj nyírási paramétereinek hányadrészét veszi figyelembe a program. Feladatunkban az agyag talajra vonatkozóan az R inter számot addig csökkentettük, míg a biztonság n = 1,1-1,2 közé nem került. Ekkora biztonságnál már stabillabil határállapotot feltételezhetünk. A számításaink során R inter = 0,37-re adódott, mely azt jelenti, hogy az agyag réteg nyírószilárdsági paramétereinek ( = 22, c = 30 kpa) 37 %-át veszi számításba a réteghatáron a program. Ehhez n = 1,17 biztonság tartozik (8. ábra). Megvizsgáltuk, hogy a jelenlegi állapothoz milyen biztonsági tényező jut. Kőrakat figyelembe vételével a biztonsági tényező n = 1,35-re növekedett. Ami azonban ennél is markán-
sabban mutatja a kőrakat szerepét, az, hogy a csúszólap a megtámasztás mögött kifut a felszínre. Azonban vélhetően ennél nagyobb a biztonság, hiszen 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 feltételezhető, a megfelelő szerkezetnek ilyen mozgás megakadályozása a feladata. A jelenleg alkalmazott kőrakat megtámasztás egyrészt súlyánál fogva, másrészt pedig az alapsíkon fellépő súrlódási erővel képes a megfelelő megtámasztást biztosítani. 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. Tervezett szerkezet kiválasztása Az új feltárási, laborvizsgálati eredmények, illetve a bemutatott állékonyság analízis alapján a tervezendő megtámasztás feladata egy blokkos mozgás megakadályozása. A mozgási mechanizmus alapján a szerkezetre a csúszási felületen jelentős nyíróerő hat, hiszen a felette levő talajzóna a gyenge síkon tömbként csúszik le, míg a gyenge sík alatti kedvező adottságú rétegek állékonysága nincsen veszélyben. Megjegyezzük, hogy a megtámasztó szerkezetre gyenge sík figyelembe vétele nélkül is jelentős földnyomás, igénybevétel hat. A geometriai adottságok miatt az építés közbeni állapotra függőleges munkatér határoló szerkezet építése szükséges. Ugyanakkor a tönkremeneteli mechanizmus alapján az állékonysággal szembeni biztonságra a legideálisabb egy, a kőrakathoz hasonló megtámasztó tömeg elhelyezése, mely egyrészt a súlyánál fogva, másrészt az alapsíkon fellépő súrlódási erővel képes felvenni a rá ható földnyomást. A csak függőleges falú megtámasztás esetében a nagy nyíróerő felvétele jelentős keresztmetszeti méreteket tesz szükségessé. Továbbá a szerkezetválasztásnál szem előtt kell tartani, hogy az alkalmazandó megoldásnak a hátulról érkező szivárgó rétegvizek átvezetését is biztosítania kell. 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 csak ideiglenes szerkezetként alkalmaznak. A helyette szükséges tömeg elhelyezése fenntartást nem igénylő megoldást jelent. Ugyanakkor nem javasoljuk a megtámasztó tömeg meglétét követően a horgonyok kiiktatását, mivel akkor a szerkezetre a megtámasztó tömeg megfelelő erőfelvételéhez szükséges elmozdulás hirtelen dinamikus jelleggel alakul ki. A horgonyok bennmaradása esetén azok hosszú idő alatt bekövetkező, kúszási vagy korróziós tönkremenetele
mellett fokozatosan veszi át a terhelést a kőrakat, mely mechanizmus a cölöpök szempontjából kedvezőbb. E megoldással építés közbeni állapotban elegendő kevesebb cölöp alkalmazása, és a vízszintes erő egy részét a horgonyok veszik fel, míg végleges állapotban a teherviselésben a horgony már nem vesz részt, csupán a kőrakat és a hézagos cölöpfal viseli a terheket, vagyis a horgonyok többlet biztonságot jelentenek. Számítás menete A szerkezetválasztást követően a fő feladat a szerkezetek geometriai méreteinek meghatározása volt. A hézagos cölöpfalat a Vállalkozóval egyeztetve D = 80 cm átmérőjű folyamatos spirállal fúrt (CFA) cölöpökkel terveztük, melyet a számításban helyettesítő folytonos fallal, gerendaelemként modelleztünk. A cölöpök kiosztását és hosszát az igénybevételek maximális értéke határozta meg. Előzetes számítások alapján az egyedi cölöpre jutó maximális nyomatéki igénybevétel tervezési értéke M d = 800-850 knm lehet. A cölöp hosszának meghatározásában a kialakuló csúszólap, illetve a megfelelő befogás biztosítása volt a fő szempont. A horgonyok dőlését és hosszát a rétegződés szabta meg. Úgy kellet megválasztani a szabad hosszt, és a horgony dőlését, hogy a befogott szakasz lehetőleg az alsó szemcsés rétegbe kerüljön. Valamennyi rendelkezésre álló talajfeltárást alapul véve = 25 -os dőlésű és 16 m szabad hosszú horgonnyal lehet azt biztosítani, hogy a 6 m-es befogási hossz minimum 2/3-a az alsó kavicsos homok rétegbe fogjon be. E befogási hosszt figyelembe véve maximális erőként F d = 800-1000 kn-nal lehet számolni. A számítások során valamennyi építési fázist nyomon követtünk 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 A végleges szerkezeti megoldás ellenőrzése, a szerkezet optimalizálása során a visszaszámolt R inter = 0,37 értéket R inter = 0,45-re növeltük az alábbi megfontolások alapján. Az utómozgás 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 rendezik, repedések nem várhatóak, így a csapadék nem érheti el koncentráltan az agyag felszínét. A mozgásképre az R inter ekkora változtatása nem hat, csak a biztonsági tényező értékét befolyásolja kismértékben. A szerkezet kialakítás és elhelyezése akkor megfelelő, ha a gyenge sík figyelembe vételével a kritikus csúszólap nem tud azt megkerülve kialakulni. A vizsgálatok során ellenőrzésként nem csak a gyenge sík esetét vizsgáltuk, hanem ellenőrzésként külön számítottuk az igénybevételeket és alakváltozásokat a gyenge sík beiktatása nélkül is. Mintakeresztszelvény A cölöp hosszának meghatározását a kialakuló csúszólap befolyásolja leginkább, a cölöpök talpszintjét úgy kellett megválasztani, hogy a megfelelő befogás biztosított legyen. Ezek alapján a kb. 6-7 m-es kiemelési mélységhez 12 m hosszú cölöpök alkalmazása tűnt legideálisabbnak. A cölöpök tengelytávolságát a kiadódó igénybevételek határozták meg. Az egyedi cölöpre korábban ismertetett határ igénybevétel alapján a vizsgált közbenső szakaszon t = 1,4 m tengelytávolság, azaz a cölöpök között 60 cm tiszta távolság adódott. 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 kőra-
katra és az elemes szerkezetre hulló csapadék kivezetését a szerkezeten keresztül lejtbetonnal meg lehet oldani, így nincsen szükség eldugott szivárgó rendszer kiépítésére. Az így meghatározott, a tervezendő szakasz középső részére megfelelő szerkezet mintakeresztszelvényét a 9. ábra mutatja. 9. ábra: Mintakeresztszelvény Számítási eredmények A végleges kialakítással végzett számítások eredményeit a 10-14. 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, így megállapítható, hogy a megoldás elegendő megtámasztást biztosít. A biztonság 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. 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. 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 állapotban számított teljes elmozdulások gyenge sík figyelembe vétele nélkül 14. ábra: Végleges állapot állékonyságvizsgálata gyenge sík figyelembevételével (n = 1,5)
Záró szakaszok 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. További befolyásoló körülmény a korábban ismertetett rézsűlaposítás is, a teljes háttérterület dőlése 1:2,5 hajlású. A kezdeti, 5+180-5+250 km szelvények között a felszín a pálya felé fokozatosan, enyhén lejt, azonban a hegyoldalon még magas háttérterületek maradnak. E geometriai változás a cölöpök tengelytávolságának t = 1,6 m-re való növelését tette lehetővé. A szakasz végén, az 5+460-5+520 km szelvények között a terep meredeken fut a mélybe, a szintvonalak az útpályára közel merőlegesen haladnak. Ez az adottság építési állapotban nem igényel függőleges falú megtámasztást, így a támfalépítés rézsűs földkiemelés mellett történhet. KIVITELEZÉSI TAPASZTALATOK A támfal kivitelezését megkezdték. A cölöpözést 2010. március hóban hajtották végre, a horgonyok telepítésére és megfeszítésére április-május hónapban került sor. A cölöpfal előtti területen a teljes földkiemelés július közepére készült el, ezt követően kezdték meg a kőrakat elhordását. A máglyafal alapozása kész, jelenleg a szerkezetépítés előkészületei zajlanak. Tekintettel arra, hogy a korábbi káresemény okának a szélsőséges mennyiségű csapadék hatására keletkező rétegvizek okozta agyag felszín leromlását valószínűsítik, így a vízszivárgások észlelésére 2 db piezométer csövet telepítettünk 3-3 db szűrözött szinttel. Az eddig elvégzett mérések rendre száraz állapotokat tükröztek. A háttérterület mozgásának mérésére 3 db inklinométer cső telepítésére került sor a tervezett szerkezet mögött, melyek nullmérését 2009. október 5-én végeztük el. Az 5+400 km szelvényben telepített (I2 jelű) inklinométer mérési eredményeit a 15. ábra mutatja be. Az első 4 mérés során tapasztalt változó irányú, 5 mm-en belüli elmozdulások különbsége egyrészt a mérőműszer érzékenységéből, másrészt a számításból, miszerint a cső fix pontjának az alsó végét tekintettük, harmadrészt pedig a cső hőmérsékleti hatásokra bekövetkező kismértékű deformációból adódhatnak. A cső felső 70 cm-t a rézsű rendezése során munkagéppel letörték, a károsodás során bekövetkező mozgásokat mutatja az utolsó méréssor. A fejgerendában elhelyezett mérőcsapok szintén nem mutattak mozgást. 0-1 -2-3 -4-5 Pályára merőleges mozgások elmozdulás [mm] -25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 0-1 -2-3 -4-5 Pályával párhuzamos mozgások elmozdulás [mm] -25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 mélység [m] -6-7 -8-9 -10-11 -12-13 -14-15 1. mérés: 09.10.22. 2. mérés: 09.11.13. 3. mérés: 10.03.02. 4. mérés: 10.05.10. 5. mérés: 10.08.14. mélység [m] -6-7 -8-9 -10-11 -12-13 -14-15 15. ábra: Inklinométer mérés eredménye
A kivitelezés folyamatát az 5-7. képek mutatják be. Az 5. képen a hátrahorgonyzott fejgerenda látható, a horgonyfejek lezárását beton védelemmel oldották meg. A földkiemelést követően a cölöpfal előtt jól kirajzolódó a csúszási felület igazolta a felvett geotechnikai modell helyességét. A hézagos szerkezeten kb. 40-50 cm vastag talajtakarót hagytak, mely a felső zónában a háttérterületről érkező vizesedés hatására rendre leomlott. A csúszási felület a feltárásokkal összhangban az 5+350 km szelvényben található a legmélyebb helyen, onnan mindkét irányban folyamatosan emelkedik az agyag felszíne, ezt érzékelteti a 7. kép. A képen jól látható, hogy az agyag felszíne a cölöpfal végénél éri el a fejgerenda szintjét. A 6. képen a cölöpfal homlokfelületén megjelenő nedvesedés látható, mely a felszíni beszivárgással magyarázható. 5. kép: 2010. június 13.: hátrahorgonyzott fejgerenda, horgonyfejek lezárása 6. kép: 2010. szeptember 15.: Vízszivárgás a cölöpök között
7. kép: 2010. szeptember 15.: Cölöpfal homloknézete, agyag felszín emelkedése 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 kivitelezés alatt álló M0 útgyűrű bővítés során a meglévő pályát az adott szakaszon a hegy felé szélesítik, mely a korábban károsodott rézsűben 6-7 m mélységű bevágás kialakítását teszi 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 lehetőség nyílt a hegyoldal részletes állékonyságvizsgálatára, a megtámasztó szerkezet optimalizálására. Az új feltárások és laboratóriumi vizsgálatok lehetőséget nyújtottak arra, hogy a korábbi kivitelezés során bekövetkezett károsodásos szakasz geotechnikai viszonyait alaposan megismerjük, a korábbi mozgások és a várható mechanizmusok modellezését elvégezzük és a megtámasztó szerkezetet optimalizáljuk. 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 tapasztalható, mely a felszíni beszivárgással magyarázható. E felület jelzi az egykori mozgást kiváltó rossz réteg helyzetét, összhangban a fúrások alapján felvett számítási modellünkkel.