|
case study: Tarnobrzeg
System GEOWEB - przykłady zastosowań
OCHRONA PRZECIWEROZYJNA BRZEGÓW KANAŁÓW
Ochrona przeciwerozyjna brzegów kanałów w Komórkowym Systemie Ograniczającym
GEOWEB polega na wzmacnianiu brzegów podatnymi sekcjami komórkowymi
wypełnionymi gruntem lub innym materiałem. Uwięziony, ograniczony
w komórkach systemu GEOWEB grunt jest odporny na erozję, dzięki
temu możliwy jest wzrost i utrzymanie roślinności na brzegach kanałów
a w konsekwencji dalszy wzrost odporności na erozję.
Kompletna i wykończona, pokryta roślinnością nawierzchnia brzegów
kanałów w systemie GEOWEB ma wysoką wytrzymałość na erozję oraz
ładny, naturalny wygląd. Komórkowy System Ograniczający GEOWEB w
zależności od wymagań użytkowych oraz występujących warunków hydraulicznych
może być wypełniony mieszaninami gruntu z piaskiem i glebą orną,
żwirem, tłuczniem kamiennym, torkretem lub betonem.
W celu ochrony krajobrazu w San Antonio, Texas f-ma Southwestern
Bell Telephone Co. użyła do ochrony przeciwerozyjnej system GEOWEB.
Ze względów historycznych postanowiono chronić wygląd brzegów rzeki
na terenie Parku Brackenridge. Szczególnie istotnym elementem była
ochrona brzegów przed erozją z jednoczesnym pokryciem wzmacnianego
terenu roślinnością. GEOWEB okazał się jedynym rozwiązaniem zapewniającym
wzmocnienie brzegów rzeki przy pełnym zachowaniu pierwotnego wyglądu
i stanu chronionego obszaru. W pierwszej kolejności wyrównano i
oczyszczono brzegi i dno rzeki. Następnie instalowano sekcje GEOWEB
o wymiarach 2.44 m x 6.10 m x 203 mm na brzegach i pod lustrem wody.
Do kotwienia sekcji w podłożu gruntowym użyto stalowe paliki kotwiowe
typu J". Kotwiono górne i dolne (zanurzone w wodzie) krawędzie
sekcji. Przylegające krawędzie sekcji łączono klamrami drucianymi.
Podatne sekcje bez trudu dostosowały swoje ułożenie do profilu brzegów
i dna rzeki. Do wypełnienia komórek systemu GEOWEB powyżej lustra
wody użyto glebę orną a poniżej mieszaninę gleby ornej i żwiru.
Końcowym etapem prac było obsianie nawierzchni systemu GEOWEB trawą.
W miarę wzrostu trawy jej system korzeniowy powodował dalszy wzrost
stabilności wytrzymałości przeciwerozyjnej. Dzięki użyciu Komórkowego
Systemu Ograniczającego okazało się możliwie równocześnie spełnienie
wymagań w zakresie ochrony przeciwerozyjnej jak również zachowanie
krajobrazu w stanie naturalnym.
NAPRAWA PODTORZA l NASYPU KOLEJOWEGO Z UŻYCIEM KOMÓRKOWEGO SYSTEMU
GEOWEB
Niestabilne nasypy kolejowe stwarzają znaczne problemy i trudności
w utrzymaniu ruchu kolejowego. Prowadzi to zwykle zmniejszenia prędkości
ruchu kolejowego lub w skrajnych sytuacjach do wyłączenia ruchu
niebezpiecznych odcinków. Za granicą komórkowy system GEOWEB stosowany
jest od kilkunastu lat w kolejnictwie do ulep szania gruntów, wzmacniania
podtorzy i nasypów pokryciami ochronnymi lub ściana mi oporowymi.
Podstawowym elementem systemu GEOWEB jest geosiatka komórkowa o
strukturze zbliżonej do plastra miodu, Pojedyncza geosiatka składa
się z kilku do dziesięciu połączonych taśm polietylenowych o następujących
wymiarach w pozycji rozłożonej 6,1 m x 2,44 m i wysokości równej
76, 102, 152 lub 203 mm. W zależności od różnych uwarunkowań i potrzeb
obok geosiatek komórkowych kompletny system GEOWEB obejmuje m.in
geotkaniny, różne sposoby kotwienia, materiały wypełniające /zasypowe/
takie jak piasek, gleba, żwir,tłuczeń a także beton. Po okresie
intensywnych opadów deszczu w 1997 roku zaobserwowano odkształcenia
skarpy i korony nasypu toru nr 3 towarowej linii kolejowej Katowice-Warszawa
w miejscowości Chruszczobród 7285.2-285.26 km/. Deformacje toru,
obniżenia niwelety, pęknięcia oraz szczeliny w gruncie zostały zlikwidowane
poprzez uzupełnienie i zagęszczenie podsypki tłuczniowej. W styczniu
1998 roku zauważono wyraźne szczeliny, usuwanie się gruntu oraz
przewały świadczące o niestabilności nasypu. Niepokojący stan nasypu
doprowadził do zmniejszenia prędkości pociągów a pod koniec marca
1998 roku do podjęcia decyzji o zamknięciu toru dla ruchu kolejowego.
Przeprowadzone badania wykazały, że blisko 50-letni nasyp zbudowany
jest w górnej części ze słabonośnych gruntów takich jak żużel wielkopiecowy,
wapienie oraz poniżej z iłów, iłołupków, stwierdzono także występowanie
zjawisk krasowych. Celem projektowanej naprawy nasypu było wbudowanie
równego, wytrzymałego i bezpiecznego torowiska oraz odbudowa i zabezpieczenie
uszkodzonej skarpy. Rozpatrywano kilka wariantów naprawy m.in. usunięcie
słabego gruntu do głębokości prawie czterech metrów poniżej podtorza,
odbudowę podtorza z sypkich gruntów, muru z żelbetonu lub z kamienia
łamanego, umacnianie gabio-nami oraz system GEOWEB. Ostatecznie
do naprawy uszkodzonego nasypu wybrano system GEOWEB ze względu
na możliwość szybkiego przywrócenia ruchu, rezygnację z głębokiej
wymiany gruntu, mniejszy koszt oraz minimalizację osiadania Naprawa
systemem GEOWEB objęła swym zakresem wzmocnienie podtorza, zabezpieczenie
prawej skarpy nasypu pokryciem ochronnym i ścianą oporową. Ze względu
na konieczność jak najszybszego dopuszczenia toru do ruchu w pierwszej
kolejności zakończono odbudowę podtorza. W trakcie odbudowy podtorza
wykonano badania płytą VSS, wyniki potwierdziły przewidywany wzrost
wtórnego modułu odkształcenia E2 równego 26,5-50,0 MPa dla istniejącego
nasypu i 112,5-115,4 MPa dla warstwy wzmocnionej GEOWEB-em. Odbudowę
podtorza i zabezpieczanie prawej strony nasypu rozpoczęto pod koniec
maja 1998, montaż sekcji GEOWEB na skarpie rozpoczęto 23 czerwca
a na podtorzu 29 czerwca, modernizowany odcinek dopuszczono do ruchu
kolejowego 10 lipca a instalacje komórkowego systemu zakończono
30 lipca. Łącznie do modernizacji niestabilnego odcinka użyto prawie
4000m2 geosiatki komórkowej GEOWEB. Ruch kolejowy został przywrócony
w dniu 10 lipca z prędkością 15 km/godz., z dniem 2 sierpnia zwiększono
prędkość do 30 km/godz. Ostatniego odbioru dokonano 29 września
1998 m i przywrócono rozkładgwą prędkość ruchu, *
OCHRONA PRZECIW EROZYJNA ZBOCZY I SKARP
Komórkowy System Ograniczający GEOWEB jest doskonałym rozwiązaniem
w ochronie przeciwero-zyjnej w szerokim zakresie zastosowań od osłon
powierzchni płaskich lub prawie płaskich do nachylonych, stromych
zboczy i skarp. Najistotniejsze korzyści wynikające ze stosowania
systemu GEOWEB w ochronie przeciwerozyjnej to możliwość utrzymania
gruntu wewnątrz komórek sekcji GEOWEB nawet na stromych, spadzistych
zboczach i skarpach oraz możliwość szybkiego pokrycia tak wykonywanych
nawierzchni roślinnością. W zależności od potrzeb i wymagań użytkowych
stosuje się następujące materiały wypełniające: piasek, żwir, tłuczeń,
beton, grunt rodzimy, gleba orna lub mieszaniny. W przypadkach szczególnych
można wykorzystywać geotekstylia jako materia) "podścielający.
W systemie GEOWEB możliwe jest wykonywanie osłon przeciwerozyjnych
i wzmacnianie zboczy i skarp pokrytych roślinnością, materiałami
ziarnistymi lub betonem, wykańczanie nawierzchni filarów i przyczółków
mostowych, wzmacnianie grobli przeciwpowodziowych i obwałowań ochronnych,
zabezpieczanie hałd odpadów przemysłowych, komunalnych itp.
Do 1988 roku poważnym problemem była silna erozja nasypów drogowych
(wykonanych z ilastych piasków) na drodze nr 220 w pobliżu Collinsville,
Yirginia. Utrata roślinności i obsuwanie się gruntu było szczególnie
intensywne po obfitych opadach atmosferycznych. W 1988 roku Zarząd
Dróg w Collinsville zadecydował o zastosowaniu systemu GEOWEB do
wzmacniania szczególnie narażonych na niszczenie erozyjne odcinków
nasypów drogi. Do wzmocnienia użyto sekcji GEOWEB o wymiarach 2.44
m x 6.10 m x 102 mm. Górną krawędź sekcji o długości 2.44 m mocowano
do istniejących słupków drogowych a zewnętrzne komórki krawędzi
sekcji mocowano do podłoża drewnianymi palikami o długości 0,9 m
w odległości co 0.9 m. Przylegające krawędzie sekcji łączono klamrami
drucianymi. Kompletne wzmocnienie z sekcji GEOWEB przyjęło kształt
zboczy. Do wypełniania komórek sekcji użyto wcześniej przygotowanej
mieszaniny gruntu rodzimego i niewielkiej ilości gleby ornej, która
była wsypywana do komórek przy pomocy koparki teleskopowej a następnie
wyrównywana ręcznie (z użyciem łopat, grabi, listew) do poziomu
górnych krawędzi sekcji. Po wyrównaniu mieszaniny gruntu i gleby
natychmiast obsiano nawierzchnię metodą hydroobsiewu odpowiednio
spreparowanymi nasionami, małymi roślinami i ściółką. W kilka lat
później wzmocniona systemem GEOWEB nawierzchnia zboczy nasypów drogowych
nadal pokryta była dywanikiem trawy, a problemy związane ze stabilnością
zostały całkowicie wyeliminowane. Wzmocnienia GEOWEB spowodowały
zwiększenie naturalnej odporności trawy na erozję dzięki osłonięciu
i ochronie strefy korzeniowej, zmniejszeniu energii hydraulicznej
spływającej wody i wleczeniu cząstek gruntu w dół.
OCHRONA NIESTABILNYCH ZBOCZY I SKARP KONSTRUKCJAMI Z GRUNTU ZBROJONEGO
Konstrukcje z gruntu zbrojonego są elementami budowli inżynierskich,
które stosowane są zwykle w rozwiązywaniu skomplikowanych problemów
geotechnicznych i inżynierskich. Ściany oporowe z gruntu zbrojonego
wykonywane w technologii Komórkowego Systemu GEOWEBŽ charakteryzują
się szeregiem unikalnych własności pozwalających na rozwiązywanie
skomplikowanych problemów przy uwzględnianiu rzeczywistych warunków
terenowych oraz istniejących ograniczeń przestrzennych. Podstawowym
elementem systemu jest geosiatka komórkowa, składająca się z wzajemnie
połączonych taśm polietylenowych (HDPE) mających strukturę z wyglądu
zbliżoną do plastra miodu. W pozycji rozłożonej taśmy geosiatek
tworzą ściany przestrzennej komórkowej struktury, którą można wypełniać
materiałami zasypowymi. Ulepszenie własności zasypu wynika z ograniczenia
i zamknięcia go wewnątrz komórek oraz możliwości uzyskania wysokiego
zagęszczenia. Unikalne własności konstrukcji * oporowych wykonywanych
w technologii -Komórkowego Systemu GEOWEBŽ obejmują m.in. dopasowanie
do warunków terenowych przy rezygnacji z głębokiego fundamentowania,
wykonywanie konstrukcji na gruntach ściśliwych, odporność na deformacje
i erozję, stabilność konstrukcyjną na wywierane obciążenia statyczne
i dynamiczne, utrzymanie na licu pokrycia roślinnego, niższe koszty
w stosunku do tradycyjnych rozwiązań i szereg innych.
Przebudowa ulicy Górniczej w Gdyni wymagała zabezpieczenia stromej
skarpy o wysokości do 10 m. Zasadniczym problemem stojącym przed
projektantem byt fakt, że istniejąca skarpa o nachyleniu od 1:1,5
do 1:1,09, z rosnącym na górze skarpy lasem była czynnym osuwiskiem
a opady deszczu powodowały coraz większą, postępującą erozję. Dodatkowe
trudności stwarzało istniejące u podnóża skarpy uzbrojenie: kanału
c.o., kanalizacji deszczowej, sanitarnej oraz wodociągu. Badania
wykonane w istniejącym pasie drogi gruntowej wykazały występowanie
nasypów z piasku i gruzu o dobrym zagęszczeniu oraz warstw gleby
piaszczystej, nasypów piasku z przewarstwieniami żwiru, kamieni
oraz piasków. Analiza stanu istniejącego i lokalizacja uzbrojenia
wykazała brak możliwości budowy klasycznej ściany oporowej z betonu
bez naruszania uzbrojenia podziemnego. Dlatego też zaproponowano
zastosowanie Komórkowego Systemu GEOWEB*'. Dodatkową zaletą była
możliwość płytkiego posadowienia fundamentu ściany oporowej oraz
możliwość uzupełnienia niedoborów materiału zasypowego gruntem miejscowym
z innych odcinków ulicy. W rozwiązaniu przewidziano uzyskanie zielonej
skarpy o wysokości do 10 metrów, wraz ze ścianą oporową typu grawitacyjnego
długości ponad 100 metrów z drenażem. Przestrzeń od strony skarpy
została zasypana gruntem piaszczystym, zagęszczanym mechanicznie
w miarę układania kolejnych warstw ściany oporowej. Do konstrukcji
ściany oporowej przewidziano geosiatki typu GW-A8-30x o wysokości
203 mm wypełnione pospółką zagęszczoną do ls=0,95. Przesunięcie
wzajemne lica sekcji geosiatek o 33 mm umożliwiło uzyskanie prawie
pionowej ściany o nachyleniu lica 1:6 oraz utworzenie przestrzeni
umożliwiającej wzrost roślin w licowych komórkach w celu utworzenia
zielonego" pokrycia lica. Skarpa powyżej ściany oporowej została
zabezpieczona geosiatką typu GW-A4-30x o wysokości 102 mm. Geosiatki
po odpowiednim zakotwieniu zostały wypełnione glebą i obsiane trawą.
Ścianę oporową wraz z ochroną skarpy wybudowano w okresie od września
1998 roku do kwietnia 1999 roku. Ulewne deszcze, które przeszły
nad Trójmiastem w czerwcu 1999 roku nie spowodowały uszkodzeń tak
zabezpieczonej skarpy. Zastosowanie do zabezpieczenia skarpy Komórkowego
Systemu GEOWEBŽ okazało się technicznie i ekonomicznie uzasadnioną
alternatywą tradycyjnych rozwiązań konstrukcji oporowych i przeciwerozyjnych
do zabezpieczeń niestabilnych skarp i zboczy. Może być ono także
stosowane jako kompleksowe rozwiązanie inżynierskie skomplikowanych
i trudnych problemów geotechnicznych.
ZABEZPIECZANIE KANAŁÓW BETONEM
Komórkowy System Ograniczający GEOWEB umożliwia wykonywanie trwałych
a przy tym podatnych betonowych zabezpieczeń kanałów, w których
sekcje GEOWEB działają jak serie połączeń dylatacyjnych. Zaletą
systemu jest to, że komórki wypełnione betonem dostosowują się do
nieregularności i przemieszczeń podłoża oraz chronią beton przed
niekontrolowanymi pęknięciami. Użycie GEOWEB z wypełnieniem betonowym
jest najwłaściwsze w osłonie ka-natów pracujących w ciężkich warunkach
hydraulicznych oraz w osłonie kanałów z ciągłym przepływem. Zabezpieczanie
kanałów betonem w systemie GEOWEB jest ekonomicznie efektywnym rozwiązaniem
w porównaniu do dotychczas stosowanych tradycyjnych metod.
W 1986 roku kanadyjska firma A.G. Simpson zamierzała zlecić wykonanie
kanału burzowego. Pierwszy projekt przewidywał zabezpieczenia (obudowę)
ze zbrojonego betonu o grubości 152 mm na długości 300 m, przy nachyleniu
skarp od 1:1 do 3:1 i maksymalnej prędkości przepływu równej 3.5
m/s. Do realizacji wybrano wykonanie obudowy kanału w systemie GEOWEB.
Pierwszym etapem prac była instalacja niewłóknistych geotekstyliów
na skarpach i dnie kanału. Następnie instalowano sekcje (o wymiarach
2.44.m x 6.10 m x 102 mm) na geotekstylnej podściółce, górne krawędzie
sekcji kotwiono palikam stalowymi typu J" o długości 381 mm
w odstępie co 0.9 metra. Komórki sekcji zalano z nadmiarem betonem
marki 25", rozprowadzając dół i wyrównując ręcznie z górnymi
krawędziami komórek. W celu zapewnienia swobodnego przepływu l wody
gruntowej spod geotekstyliów wyznaczone wcześniej komórki wypełniano
wyselekcjonowanymi kamieniami i nie zalewano ich betonem. Obudowie
betonowej nadano spadek i chropowatą powierzchnię. Czterech pracowników
wykonało betonowe zabezpieczenia kanału o grubości 102 mm na powierzchni
2 800 m kw. w ciągu dwu dni. Całkowity czas wykonania kanału o długości
300 m wyniósł 8 dni. Zaoszczędzono połowę czasu i kosztów przewidywanych
w tradycyjnym wykonaniu. Kilka lat później kanał był w takim samym
stanie jak po zakończeniu prac, w tym okresie nie wykonano żadnych
prac związanych z konserwacją czy naprawami.
Komórkowy system ograniczający GEOWEB powstał pod koniec lat 70-tych
przy współpracy naukowej z Korpusem Inżynierskim Armii Amerykańskiej.
Zaawansowane prace naukowe, badania i ewolucja zastosowań terenowych
stanowią o właściwościach systemu GEOWEB- Konsekwencją wykonanych
prac jest wiele udogodnień oraz organizacja dystrybucji na całym
świecie. Komórkowy system ograniczający GEOWEB dostępny jest w dwu
odmiennych wykończeniach powierzchni ścian wyrobów: gładkim i teksturowanym.
W wykończeniu teksturowanym powierzchnia ścian komórek posiada sieć
regularnych wgłębień. Ten unikalny wzór wgłębień znacząco zwiększa
oddziaływanie sił tarcia pomiędzy materiatem wypełniającym a powierzchnią
ścian komórek podnosząc własności systemu we wszystkich zastosowaniach.
Wszystkie fazy produkcji są kontrolowane oraz poddawane stat^( tycznej
kontroli jakości. Tak więc bez względu na wybór wykow' czenia gładkiego
lub teksturowanego każda sekcja przed wysyłką na miejsce instalacji
(wbudowania), posiada standardowe świadectwo jakości. Ponadto, każda
sekcja może być zwrócona zgodnie z warunkami gwarancji w przypadku
stwierdzenia wad materiałowych lub produkcyjnych. Sekcje z polietylenu
o dużej gęstości (HDPE) składają się w lekkie, zwięzłe wiązki łatwe
do wysyłki i transportu. Podczas instalacji (wbudowania) sekcje
są elastyczne i nie stwarzają problemów przy ręcznej manipulacji.
Stosuje się wiele metod rozkładania sekcji GEOWEB, np. stosowanie
sztywnych ram do instalacji podwodnych oraz w celu zachowania tolerancji
wymiarowych. System poprawia własności stosowanych wypełnień konstrukcjnych
w szerokim zakresie zastosowań do przenoszenia obciążeń od pojedynczycń
warstw podłoży drogowych do wielowarstwowych gruntowych ścian oporowych.
ZASTOSOWANIA DO PRZENOSZENIA OBCIĄŻEŃ
Stabilizacja podłoża drogowego
Sekcje komórkowe w systemie GEOWEB stwarzają nośne podłoża o wysokiej
wytrzymałości giętnej. Działają jak półsztywna płyta, rozkładając
obciążenie i wybitnie redukując naprężenia kontaktowe w podłożu.
Odkształcenia i osiadania są minimalne. W porównaniu do tradycyjnych
metod i wymagań grubości podłoża możliwa jest redukcja grubości
podłoża ze żwiru lub tłucznia kamiennego o 50% i więcej. Stosując
system GEOWEB możliwe jest wykorzystanie piasku o niskiej jakości
do tymczasowych lub stałych konstrukcji drogowych nawet w przypadku
bardzo miękkiego podłoża.
Place składowe
Sekcje komórkowe w systemie GEOWEB ulepszają charakterystykę rozkładu
obciążeń na obszarach pokrytych twardymi nawierzchniami oraz na
obszarach bez twardych nawierzchni. Naprężenia kontaktowe podłoża
pochodzące od obciążeń statycznych lub dynamicznych są rozkładane
przez trójwymiarową sieć komórek systemu GEOWEB. W rezultacie następuje
redukcja deformacji nawierzchni, redukcja kolein oraz zmniejszenie
kosztów wykonania
Podsypki torowisk
Sekcje komórkowe w systemie GEOWEB zapobiegają przemieszczeniom
bocznym warstwy tłucznia i jej podłoża. Wynikiem tego jest poprawa
sztywności konstrukcji torowiska oraz zwiększenie nośności i stabilności
torowiska. Nierównomierne i całkowite osiadanie podsypki nawet na
podłożu o niskiej wytrzymałości jest znacząco zredukowane. System
GEOWEB zapewnia długotrwałą odporność w miejscach o dużym nasileniu
ruchu jak jednopoziomowe skrzyżowania, zwrotnice i rozjazdy.
|
