Opinia producenta

OPINIA PRODUCENTA
WYKONANIA ZABEZPIECZENIA PRZECIWEROZYJNEGO
dot. powierzchniowego zabezpieczenia skarp na drodze ekspresowej S7 odcinek na
terenie miasta Krakowa ”Trasa Nowohucka” wykonawca STRABAG
Zamawiający:
TABOSS 48-303 Nysa, ul. Nowowiejska 21
Stadium:
Opinia Producenta
Opracował:
mgr. inż. Rafał Łukomski
Wrocław, Kwiecień 2015
Analiza zabezpieczenia przeciwerozyjnego
Analizując zaprojektowane zabezpieczenie antyerozyjne skarp w odniesieniu do technologii
wykonania nasypów z takich materiałów jak:
 Żużel Paleniskowy UTEX
 Żużel Paleniskowy MADROBET
proponuję zmianę systemu na zastosowanie przestrzennego systemu komórkowego.
Wykonanie nasypów z Żużli paleniskowych spowoduje powstanie warstwy poślizgowej jak na
nasypach stabilizowanych chemicznie. Z problemem zabezpieczeń antyerozyjnych na warstwie
poślizgowej mieliśmy do czynienia na kontraktach autostradowych A1; A4; S1 i S8 i z całą stanowczościom
stwierdzamy że wykonanie zabezpieczeń skarp w tych warunkach jest bardzo trudnym zadaniem.
Nieprzepuszczalna powierzchnia jaką w efekcie uzyskamy z warstw materacy, tworzą nienaturalną
warstwę poślizgową, a przenikającą przez warstwę humusu woda opadowa natrafiając na taką barierę
zwiększa poślizg powodując ścięcie całych warstw antyerozyjnych.
Wykonanie zabezpieczenie skarp za pomocą cienkiej warstwy humusu zabezpieczoną matą
antyerozyjną może okazać się niewystarczające. Minimalna ilość humusu dla prawidłowego ukorzenienia
się traw i zapewnienia odpowiedniej ilości wody to około 10cm. Zjawisko to ma szczególne znaczenie na
nasypach wykonanych z materiałów powodujących nieprzepuszczalność warstw takich jak Żużle
paleniskowe (np.: UTEX; MADROBET) lub ulepszane spoiwami hydraulicznymi. Zabezpieczenie skarp
nasypów wykonanych z materiałów tworzących nieprzepuszczalną powierzchnie w okresie wiosennych
deszczów jedynie siatką lub matą jak można zaobserwować na wykonanych już odcinkach autostradowych
jest niewystarczające, podstawowe problemy to:
 Powstanie warstwy poślizgowej na styku stabilizowanych materacy a okrywy antyerozyjnej
 Brak możliwości stałego połączenia z korpusem nasypu
 Utrudniony montaż mat (rozkładanie z drabin) na skarpach powyżej 1:1,5
 Konieczność wykonania rowków kotwiących
Proponujmy zastosowanie technologii która potrafi skutecznie zabezpieczyć skarpy nasypów
zwłaszcza wykonanych w technologii nieprzepuszczalnej. Technologia komórkowa posiada najlepsze
wyniki w okresie w którym roślinność jeszcze nie powstała.
Jedyna technologia sprawdzona podczas powodzi Maj 2010.
Taboss system® oparty został na skutecznej i sprawdzonej współpracy dwóch polskich firm,
producenta geokraty firmy TABOSS i dystrybutora geowłókniny firmy Elikopol BK. Stosowanie
geowłókniny jest szczególnie wymagane dla zabezpieczanych skarp które są wykonane z piasków. Ściany
komórek geokraty wypełnionych glebą tworzą serię mini-zapór. Sekcje geokraty połączone w
opatentowany i unikalny sposób stanowią ochronę skarp i zboczy. Normalny rozwój strug spływowych,
wytwarzanych przez skoncentrowany spływ powierzchniowy, przecinający grunt jest powstrzymywany, a
dzięki geowłókninie igłowanej firmy Elikopol o chropowatej i szorstkiej / kosmatej / teksturze, która
zapewnia doskonałą przyczepność ( adhezję ) dodatkowo kierowany na powierzchnię. Taki mechanizm
zmniejsza prędkość przepływu, co w konsekwencji obniża również wartość siły erozyjnej spływu
powierzchniowego.
Współpraca firm zaowocowała kompleksowym wykonawstwem na czterech kluczowych
odcinkach autostradowych około 1,5 mil/m2 prac, związanych z zabezpieczeniem antyerozyjnym
i wzmocnieniem podbudowy.
Zastosowanie Taboss system® do ochrony skarp nasypów wykonywanych w technologii
nieprzepuszczalnej daje stu procentową pewność nawet bez roślinności, jej zalety to:
a)
b)
c)
d)
geokrata jest tańszym rozwiązaniem, stanowi koszt około 60% maty
zabezpiecza wyższą warstwę ziemi co ma znaczenie w okresie roztopów wiosennych
jest jedynym rozwiązaniem które sprawdza się w 100% przed wzrostem traw
technologia instalowania nie wymaga wykonywania rowków kotwiących co ma przełożenie na
cenę montażu
e) o 200% szybsza instalacja, jedna brygada cztero osobowa instaluje około 1500m2
f) zastosowanie dodatkowo geowłókniny zabezpiecza przed penetracją wody w głąb korpusu
System ten jest z powodzeniem stosowany na wielu odcinkach autostradowych w okresie jesienno
zimowym, a działanie jego zostało potwierdzone. Dzięki utrzymaniu zwiększonej zabezpieczonej grubości
ziemi zwiększamy wilgotności w gruncie w okresach suszy.
1. Zakres opinii
Niniejsza opinia w niczym nie narusza i nie zmienia rozwiązań przyjętych w projekcie drogowym. Obejmuje
ono jedynie propozycje rozwiązania powierzchniowego zabezpieczenia skarpy rowu przed erozją.
2. Warunki gruntowe
Z przedłożonych materiałów wynika, że korpus skarp nasypów jest zbudowany z Żużela Paleniskowego UTEX
Żużela Paleniskowego MADROBET w stanie zagęszczonym.
lub
3. Geometria skarpy i ułożenie geokraty na skarpie rowu
Z przeprowadzonej rozmowy w biurze budowy przyjęto dwa rozwiązania dla powierzchniowego
zabezpieczenia przeciwerozyjnego skarp w nasypie dla pochylenia skarp ≥ 1:1,5 i dla pochylenia ≤ 1:1.
- dla skarp autostradowych w nasypie gdzie pochylenie skarpy wynosi 1:1,5 i więcej ale nie przekracza 1:1;
Do obliczeń kontrolnych przyjęto pochylenie 1 : 1,5; tg α = 0,674; kąt α = 34,00°; sin α = 0,559
Geokratę należy zakotwić ( o ile warunki terenowe na to pozwalają) w koronie (szczycie) skarpy na
szerokości ok. 1,00 m. Przyjęto poziomy układ sekcji geokraty na skarpie pasmami o długości 6 ÷ 12 m (tj.
równej długości sekcji geokraty) i szerokości 2,60 m wynikającej z geometrii skarpy. Biorąc pod uwagę
wysokość skarpy i jej nachylenie, przyjęto zabezpieczenie z teksturowanej i perforowanej geokraty
TABOSS-Tdp-680 o dużych komórkach o wysokości 75 mm o wymiarach komórek Bk = 520 mm i Hk =
420 mm. Komórki geokraty należy zakotwić w podłożu stalowymi szpilkami typu „J” ze stali „St0” o średnicy
8 mm i długości 550 mm.
4. Kontrolne obliczenia statyczne konstrukcji zabezpieczającej
4.1. kontrolne obliczenia dla skarp autostradowych 1:1,5
S7 Kraków Trasa Nowohucka 1:1,5
_____ Dane ______________________________________________________
Grunt w korpusie skarpy
Piaski grube lub średnie zagęszczone
Moduł podatności gruntu skarpy
na głębokości 2 m
C(-2) = 60000 kN/m3
Kąt tarcia wewnętrznego w gruncie skarpy fik = 24.0 °
Kąt nachylenia skarpy do poziomu
alfask = 33.0 °
Współczynnik przeciążenia
gammap = 1.500
Wysokość geosiatki komórkowej
hg = 0.075 m
Wymiar komórek geosiatki w poprzek sekcji Bk = 0.520 m
wzdłuż sekcji Hk = 0.410 m
Średnica szpilki
Fis = 8.0 mm
Długość szpilki
ls = 0.520 m
_____ Wyniki ____________________________________________________
Obliczeniowy moment wywracający szpilki
(na 1 m2 skarpy) Mw = 0.175 kNm
Liczba szpilek na 1 m2 skarpy konieczna ns0 = 0.6 szt/m2
przyjęta nss = 0.8 szt/m2
Rozstaw szpilek w poprzek sekcji
rp = 1.04 m (co dwie komórki)
wzdłuż sekcji
rw = 1.23 m
(co trzy komórki)
Rysunek poglądowy
5. Dla powierzchniowego umocnienie i zabezpieczenie skarp i nasypów przed erozją firma TABOSS
proponuje:
Przyjęcie wykonania warstwy zabezpieczającej skarpę powierzchniowo z teksturowanej i perforowanej
geokraty TABOSS i geowłókniny Tiptex BS-4, geokrata o oznaczeniu Tdp-680 H-75 o dużych komórkach,
i wysokości 75mm i wymiarach komórek Bk = 520 mm i Hk = 420 mm. Komórki geokraty należy zakotwić
w podłożu stalowych szpil „J” ze stali „St0” o średnicy 8 mm. Dla zabezpieczenia skarp wykonanych w
technologii nieprzepuszczalnych nasypów z Żużli Paleniskowych na odcinku drogi ekspresowej S7
konieczne jest zastosowanie geowłókniny, której zadaniem jest nieprzepuszczanie wody w głąb nasypu. To
książkowy przykład gdzie na nasypach nieprzepuszczalnych obligatoryjne należy zastosować geowłókniny.
Komórki geokraty będą wypełnione gruntem humusowym, aby możliwy był wysiew trawy, przykładowe
takie rozwiązanie zostało zastosowane i sprawdzone na budowie autostrady A1 dla firmy STRABAG.
5.1 Wytyczne techniczno wykonawcze
Przed rozłożeniem geosiatki komórkowej należy wyrównać i w stopniu możliwym do uzyskania
zagęścić powierzchnię skarpy. Na tak przygotowanym podłożu należy ułożyć geowłókninę Tiptex BS13 i
przymocować ją do skarpy za pomocą szpil kotwiących. Następnie rozłożyć geosiatkę komórkową
TABOSS-Tdp-75, poczynając od wyznaczonej linii na koronie skarpy. Na skrajnych komórkach geokratę
należy zakotwić w każdej komórce wzdłuż wyznaczonej linii, następnie geokratę należy zakotwić na całej
powierzchni sekcji geokraty zgodnie z wyliczeniami szpilkami typu „J”. W sytuacjach nie możliwości wbicia
szpilek należy wykonać otwory prowadzące o odpowiedniej średnicy (np.: wiertarką udarową)
Dla zminimalizowania koncentracji naprężeń w geosiatce, należy w kolejnych rzędach poziomych
rozmieszczać szpilki w razie konieczności w układzie „mijankowym” (przesunięte o Bk = 52 cm w
stosunku do szpilek w sąsiednich rzędach poziomych). Na rozłożone sekcje geosiatki należy wysypać,
poczynając od dołu, i przed zagęszczeniem równomiernie rozłożyć warstwę humusu o grubości
przewyższającej o ok. 3 cm wysokość sekcji geosiatki.
Po wstępnym zagęszczeniu materiału wypełniającego komórki geokraty należy nadsypać ziemię
roślinną warstwą o grubości ok. 1 ÷ 2 cm, ponownie zagęścić do uzyskania wskaźnika zagęszczenia wg.
Proctora Is ≥ 0,95 a następnie na całości posiać trawę ręcznie lub w technologii hydrobsiewu.
Do zagęszczania materiału wypełniającego stosuje się wibracyjne zagęszczarki płytowe.
Po zagęszczeniu ziemi w geokracie i posianiu trawy należy skarpę przez kilkanaście dni
systematycznie zraszać,. Nie wolno jednak polewać skarpy silnym strumieniem wody .
6. Charakterystyka ogólna użytej geokraty
Geokrata wykonana jest z zespołu taśm z polietylenu o dużej gęstości (HDPE), dwustronnie teksturowanych,
połączonych seriami głębokich, ultradźwiękowych zgrzein punktowych, rozmieszczonych pasmowo, prostopadle do
wzdłużnych osi taśm. Zastosowana wysokość geokraty, równa szerokości taśmy, wynosi 75 mm. W geokracie
standardowej pasma zgrzein są odległe od siebie o 680mm. Geokrata jest produkowana w odcinkach, zwanych
sekcjami, składających się z sześćdziesięciu taśm. W pozycji złożonej (transportowo-magazynowej) sekcja stanowi
zespół wzajemnie do siebie przylegających taśm. W pozycji rozłożonej (rozciągniętej) sekcja stanowi układ faliście
wygiętych taśm, złączonych grzbietami, wyznaczających trójwymiarowe struktury komórkowe. Geokrata jest
wykonana z materiału palnego. W temperaturze około 130°C materiał ulega uplastycznieniu, a w temperaturze około
360°C zapala się. Tabela: 1 przedstawia parametry wymagane dla systemu TABOSS 75mm perforowanej.
Tabela: 1
Lp.
Właściwości
Jedn.
Wysokość
Metodyka badań według
1
Szerokość taśmy
mm
75mm
Przymiarem
2
Wytrzymałość taśmy na
rozciąganie
kN/m
15,00
PN-EN 10319
3
Wytrzymałość połączenia na
ścinanie
kN/m
22,00
PN-EN 10321
4
Wytrzymałość połączenia na
rozrywanie
kN/m
21,00
PN-EN 10321
7. Pakowanie, przechowywanie i transport
Sekcje geokraty są transportowane, dostarczane i przechowywane w stanie złożonym. Każda sekcja powinna
mieć etykietę zawierająca jej oznaczenie. Geokrata może akumulować elektryczność statyczna podczas składowania;
w takim przypadku niezbędne jest uziemienie. Geosyntetyki przeznaczone do niezwłocznego wbudowania można
składować na budowie w opakowaniach fabrycznych na wyrównanym i osuszonym terenie z dala od otwartych źródeł
ognia i magazynów paliw.
8. Charakterystyka ogólna użytej geowłókniny
Geowłókniny igłowane BS4 wykonane z włókien ciętych krótkich posiadają takie same wartości
wytrzymałości na rozciąganie w kierunku wzdłużnym i poprzecznym pasma. Duża graniczna
wydłużalność, giętkość i, wytrzymałości na przebijanie a co za tym idzie przyjmowanie kształtu podłoża
powoduje, że geowłóknina ta szczególnie nadają się do użycia jako warstwa odcinająca (separacyjna),
filtracyjne i wodoprzepuszczalne pod obciążeniem, zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej.
między gruntem skarpy i gruntem wypełniającym system.
Geowłókniny mają zwartą, chropowatą i szorstką / kosmatą / teksturę, zapewniającą doskonałą
przyczepność ( adhezję ) oraz współpracę z gruntem i różnymi kruszywami, dostosowują się do
znacznych lokalnych deformacji gruntu, wydłużając się bez obawy przerwania ciągłości materiału.
Tabela: 2
Lp.
Właściwości
Jedn.
Wysokość
Metodyka badań według
1
Masa powierzchniowa
g/m2
85
PN-EN 9864
2
Wytrzymałość na rozciąganie
MD; CMD
kN/m
6,00
6,00
PN-EN 10319
kN
1,1
PN-EN 12236
m/s
0,115
PN-EN 11058
Siła przebicia metodą CBR
3
4
Prędkość przepływu wody
prostopadłego do geowłókniny
System TABOSS ponadto wyróżnia się innowacyjnym i opatentowanym rozwiązaniem (patent nr 63459), którego
zaletą jest łączenie sekcji za pomocą atestowanych opasek samozaciskowych. Dzięki temu otrzymuje się efekt
jednorodnej półsztywnej płyty. Poprzez połączenie sekcji z wytrzymałością porównywalną do wytrzymałości taśmy,
zostaje wyeliminowany efekt najsłabszego ogniwa. Dla osiągnięcia odpowiedniej trwałości oraz efektu półsztywnej
płyty należy sekcje geokraty połączyć ze sobą z wytrzymałością nie mniejszą niż w tabeli nr.1
Tabela: 1
1
Wytrzymałość połączenia
półsztywnej płyty
455 : 500
PN-EN 50146
- zakryć w przeciągu jednego miesiąca po zainstalowaniu
- przewidywana trwałość co najmniej 25 lat w gruntach naturalnych o 4 < pH < 9 i w
gruncie o temperaturze < 25 ◦C na podstawie oceny trwałości zgodnie z badaniem odporności
mikrobiologicznej (EN 12225)
Trwałość:
2
N