Technologie robót drogowych

Impoktowe wprowodzcmie lanc.gW'oździ imikropali 'W grunt

Najczęstsze defekty skarp grunto-wych to osuwiska. Przyczyny po-wstawania osuwisk skarp natural-

nych i skarp uformowanych drogowychbudowli ziemnych mogą być różne. Za-zwyczaj są to mechanizmy powstawaniatypu antropogenicznego, to znaczy takie,których źródła wiążą się z działalnościączłowieka. Człowiek zakłóca stosunkiwodne na pewnym obszarze oraz wywo-łuje zjawiska parasejsmiczne (np. drga-nia komunikacyjne). Wymyśla równieżsposoby profilaktyki i sanacji tychże nie-korzystnych następstw.

Wzmacnianie skarp podłoża i bu-dowli gruntowych może następowaćw technologiach szybkich i wydajnych,lecz relatywnie drogich. Należą do nichtechniki wzmacniania gruntów lancami(metalowymi żerdziami), gwoźdźmi, mi-kropalami i kotwami gruntowymi. Jakopierwszą można przybliżyć czytelnikomtechnologię wstrzeliwania, czyli impakto-wego wprowadzania w grunt gwoździ,lanc i kotew, która może być stosowanaz równie dobrym skutkiem w wielu przy-padkach wzmacniania gruntów i budow-li gruntowych.

The 50il Nail Launcher (5NL) , czylimiotacz gwoździ gruntowych to system

wzmacniania gruntów przy pomocy wbi-janych metalowych gwoździ i lanc. Zostałon rozpowszechniony w USA, aczkolwiekjest oryginalnym opracowaniem brytyj-skich sił zbrojnych. SNL jest odtajnionymnarzędziem wojsk brytyjskich, które po-trafi przyśpieszyć stalowy pręt o długości6 m i średnicy 0,46 m do prędkości oko-ło 320 km/h. Z taką właśnie prędkościągwóźdź czy lanca wbija się w grunt, a fa-la uderzeniowa tworzona na czubku po-woduje, że cząsteczki gruntu odrzucanesą na bok. Pręt wchodzi w grunt bezznacznych obtarć. Cząsteczki gruntu na-stępnie "zaciskaja się" na pręcie powo-dując w ten sposób zcdziwioiqco wysokąwytrzymałość na wyciąganie. Główna ta-jemnica technologiczna, to rodzaj ładun-ku wybuchowego wywołującego falęuderzeniową oraz konstrukcja głowicystanowiąca działo wystrzeliwujące. Siłakonieczna do wyciągnięcia takiego prętajest wiele razy większa niż w przypadkuwbijanych pali bądź prętów.

Wstrzeliwanie jest możliwe dla prawiekażdego typu prętów, zwanych niekiedylancami. Można używać pełnych stalo-wych prętów, pali powlekanych i pali pu-stych w środku, które pełnią funkcje dre-nów oraz zapewniają dodatkową wytrzy-

~~ LaU~S~Horizontal Drains

1

małość na rozciąganie. Pale mogą byćrównież galwanizowane. Można równieżpompować zaprawę cementową przezdrążony pal zwiększając w ten sposób wy-trzymałość skarpy. Głowice pali możnauzbroić siatką lub płytami i powlec beto-nem natryskiwanym. SNL jest przeważniemontowany na koparce (fot. l). Może byćteż montowany na innym pojeździe lubna ramieniu wysięgnika pojazdu o innymprzeznaczeniu. SNL waży około dwóchton, co czyni go urządzeniem przenośnymi zdatnym do łatwego przewozu.

Najskuteczniejsze zastosowanie tejtechnologii jest możliwe w miejscach,gdzie szerokość skarp musi zostaćograniczona - wówczas stosuje się "na-kłuwanie" górnej części skarp prętami.W ten sposób zapobiega się rozpadowiskarpy. Jednocześnie zabezpiecza siękoronę bez konieczności korekty wy-miarów przekroju całego nasypu.Uzyskuje się wówczas redukcję kosztównawet o 75 proc. w stosunku do trady-cyjnych napraw, pod warunkiem jednakposiadania sprzętu SNL we względniebliskiej odległości.

W miejscach, gdzie teren zaczyna sięosuwać, grunt może być "nakłuwany"w stanie nienaruszonym - redukuje siętym samym siłę powodującą zsuw.Wstrzeliwane stalowe pręty mogą być pu-ste w środku i pełnić podwójną funkcjęjako poziome dreny. Zestawy poziomychdrenów osuszają skarpę, a tym samymwzmacniają ją. Pręty te stanowią pozio-me rury, które jednocześnie zapewniająznaczący wzrost wytrzymałości na rozcią-ganie w dolnych fragmentach skarpy.Wstrzeliwane gwoździe ziemne mogą byćteż wykorzystane do tymczasowego pod-trzymywania skarp pionowych. Dziękinim zyskuje się wiele dni, a nawet tygodniw harmonogramie robót.

Gwoździe wstrzeliwane działają na-tychmiast - bez oczekiwania na związa-nie betonu. Także wykonywanie tych

Technologie robót drogowych

gwoździ jest szybkie - do 13. sztukw ciągu godziny. Wybieranie gruntui wstrzeliwanie może odbywać się jed-nocześnie. Metoda ta może być stoso-

wana, gdy nie ma rmejsco na sprzętwbudowujący mikropale wykonywanemetodami tradycyjnymi. Metodawstrzeliwanych mikropali została wyko-rzystana do wymiany zniszczonej ścianyoporowej wykonanej ze wzmocnieniemgeosentytekami, w miejsce ściany opo-rowej kotwionej palami tradycyjnymi.Rozwiązaniem alternatywnym byłobyrozebranie całej skarpy - pociągnęłobyto jednak za sobą zniszczenie całejjezdni i zamknięcie drogi. przy wykorzy-staniu SNL utrzymano jeden pas drogizapewniając jednocześnie bezpiecznąpracę przy odbudowie ściany oporowej.

Inny przykład zastosowania SNLw USA to skuteczna sanacja osuwiskana drodze szybkiego ruchu. Droganr 22 w Kentucky jest trasą o dużym na-tężeniu ruchu, bez możliwości objazdu,z przydrożnymi drzewami oraz gęstymuzbrojeniem nadziemnym. Osuwiskomiało około 300 m. Na górze osuwiskowidoczne były spękania.

Uwarunkowania otoczenia orazwzględy komunikacyjne nie pozwalałyna wykorzystanie tradycyjnych metod -takich jak pale wbijane, wymianagruntu na mocniejszy, ściany oporowe

. - dlatego zastosowano SNL, który za-trzymał osuwanie się gruntu w ciągudwóch dni - przy dużo mniejszych(w porównaniu z metodami tradycyjny-mi) kosztach.

Na innej autostradzie wystąpiłoosuwisko, którego klin odłamu sięgałprzeciwległej krawędzi granicy drogi.Pobocze i bariera ochronna drogi zo-stały bezpośrednio zagrożone zawa-leniem się. Skarpę wzmocnionogwoźdźmi wstrzeliwanymi oraz ścia-

. ną z betonu natryskowego na stalo-wej siatce (fot. 8). Wykonanie całegoprojektu zajęło około 10 godzin i wy-magało zamknięcia jednego pasa ru-chu. Koszty tej operacji zawarły sięponiżej połowy kosztów rozwiązańtradycyjnych, takich jak budowanieścian oporowych, wzmacnianie pala-mi oraz wymiana gruntu.

dr inż. KRZYSZTOF GRADKOWSKI

Oprocowano no podstawie The Soil Noil LauncherPomp/lel ol The Oregon SIole Uniwersity oraz informacji zeslrony inlernelowej hHp:! /ww.:soilnoillauncher.com/

Styczeń-wty 2007 ~oV$~~e drogi 1_4_3_~::.:r