Zabezpieczenie wykopu pod konstrukcję podpór wiaduktu

Niespełna miesiąc temu Prywatne Przedsiębiorstwo Inżynieryjne Gerhard Chrobok sp.j. ukończyło kolejne zadanie, jakim było zabezpieczenie wykopu dla wykonania konstrukcji podpór wiaduktu ZT-12 nad torowiskiem kolejowym w km 12+830.18 Drogowej Trasy Średnicowej w Zabrzu.
Celem budowy tego wiaduktu jest przeprowadzenie ruchu samochodowego w ciągu DTŚ nad torowiskiem kolejowym KWK Makoszowy – „Kotlarnia” S.A. Dalej trasa biegnie przez nasypy hałdowe obok Oczyszczalni Ścieków EC Zabrze i dojdzie do ul. Jodłowej.


Dokumentacja geologiczno-inżynierska określiła warunki gruntowe w tym rejonie jako złożone. I tak w istocie było. Lustro wody kształtowało się już od głębokości 1 m p.p.t., a miąższość warstwy wodonośnej dochodziła do 7 m. Z kolei od strony północnej, bezpośrednio pod warstwą nasypów niebudowlanych do głębokości 8,5 m p.p.t. występowała miękkoplastyczna glina piaszczysta o IL = 0,58, poniżej której nawiercono twardoplastyczne gliny i iły o IL = 0,06 ÷ 0,25. Na głębokości około 13 m nawiercono warstwę zwietrzałego piaskowca o dużej miąższości.
Wobec powyższego posadowienie obiektu wykonano na kolumnach jet-grouting. Łączna suma to 606 pali o długości min 10 m oraz średnicy wynoszącej 0,6 m. Część wykonano w formie palisady (rozstaw pali 0.60 m), natomiast pozostałe wykonano w rozstawie 1,20 m. Zbrojenie pali stanowi profil stalowy HEB 100.
Metoda jet-grouting wykorzystuje efekt przecinania i rozdrabniania gruntu pod działaniem strumienia zaczynu cementowego, wypływającego z dyszy z prędkością ponad 100 m/s pod ciśnieniem 30÷50 MPa.


Do wykonania pali w technologii jet-grouting wykorzystano następujący sprzęt:
–    wielozadaniową palownicę RTG MDT 180 na podwoziu gąsienicowym,
–    pompę wysokociśnieniową HT 400 firmy Halliburton.
Komputerowy system monitoringu iniekcji typu JGS 2000KIT kontroluje głębokość wiercenia, proporcję składników iniektu, ciśnienie i wydatek iniekcji, nacisk i moment obrotowy wiertnicy, szybkość posuwu przewodu wiertniczego, czas iniekcji, datę i godzinę oraz całkowitą ilość zużytego iniektu.
Dobór odpowiednich parametrów iniekcji zapewnia uzyskanie projektowanej średnicy pali w każdej z występujących warstw podłoża gruntowego. Przyjęto następujące parametry:
–    ciśnienie iniekcji: 30–35 MPa,
–    czas iniekcji: 100–120 sec/m,
–    ilość dysz: 2,
–    średnica dysz iniekcyjnych: 3,5 mm.
Poziom głowicy pala uzyskano poprzez skucie jego technologicznego naddatku.

W czasie formowania pala z wydostającego się na powierzchnię terenu gruntobetonu pobierane są próbki do badań na ściskanie. Wytrzymałość próbek powinna być równa wytrzymałości na ściskanie betonu B7,5.
Jako zabezpieczenie wykopu zaprojektowaliśmy i wykonaliśmy ścianki z grodzic stalowych GU16-400 ze stali S270GP o długościach od 6 m do 12 m. Ze względu na bliskość ścian po obu stronach podtorza oraz na znaczne obniżenie kosztów w stosunku do wariantu z kotwami lub rozporami, zdecydowaliśmy się na zastosowanie 16 ściągów prętowych T76N układanych pod torami metodą przewiertu poziomego. Ściągi miały długość od 9 m do 21 m. Wypada tutaj nadmienić, iż podobne ściągi zastosowano z powodzeniem w Krakowie na zadaniu „Bonarka City Center”. Na pozostałej części, (gdzie odległość pomiędzy ściankami nie pozwalała na zastosowanie ściągów), wykonaliśmy podparcie w postaci rozpór z profili rurowych φ406,4/8,0 mm oraz kotwienie za pomocą kotew gruntowych (R51, T76N) w sąsiedztwie istniejącego ciepłociągu. Jednym z problemów jaki pojawił się podczas pogrążania grodzic, było natrafienie w rejonie podtorza na pozostałości po niezinwentaryzowanych fragmentach przyczółków betonowych, w rejonie których zastosowano krótsze grodzice. Ze względu na znacznie mniejszą głębokość zakotwienia „larsenów” oraz fakt, iż roboty były prowadzone przy czynnej linii kolejowej, a więc przy znacznym obciążeniu od taboru kolejowego (fot. 2) konieczne stało się dodatkowe zakotwienie krótszych brusów, poniżej ściągów prętowych. W tym celu użyto 8 kotew o długości 12 m.
Na przedmiotowym zadaniu zostało wbitych1570 m2 ścianki z grodzic, zastosowano 203 mb ściągów T76, 75 mb kotew gruntowych R51 i 45 mb kotew T76. Na kleszcze stalowe zużyto łącznie 600 mb profili HEB 300 (46 mb) i 2 x HEB240 (554 mb), natomiast na rozparcie wykorzystano 65 mb rur φ406,4 / 8 mm.
Fot. 2. Wykop wstępny. Obciążenie taborem kolejowym

Podsumowując, można powiedzieć, że nawet rzetelna analiza projektowa często nie uwzględnia wszystkich czynników, jakie mogą się pojawić podczas budowy prowadzonej na terenach silnie zurbanizowanych, gdzie występują zróżnicowane warunki geologiczne. Niemniej jednak nasza firma zawsze stara się stanąć na wysokości zadania i znaleźć alternatywne rozwiązanie, m.in. w takiej sytuacji, jak przy budowie wiaduktu ZT-12.