Szerokie stosowanie geosyntetyków w budownictwie · Źród ło: 6 Tab. 2 Rodzaje polimerów do...

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Oddział Lublin

Szerokie stosowanie geosyntetyków

w budownictwie oraz prezentacja

programów komputerowych do

optymalizacji ich doboru.

( Materiały z sympozjum )

Opracował: Piotr Jermołowicz

tel. 501 293 746

e-mail : [email protected]

Lublin, 18 październik 2007 r.

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl 2

1.Wstęp

Historia budownictwa łączy się nierozerwalnie z fundamentowaniem na słabonośnych

podłożach oraz modyfikacją właściwości tych gruntów. Wzmacnianie podłoża znane

jest od dawna. Już Persowie ponad 4000 lat temu używali w tym celu liści palmowych,

starannie tkanych i układanych warstwowo, Rzymianie zaś dębowych bali układanych

w korycie drogi w formie siatki. W poszukiwaniu coraz skuteczniejszych i

ekonomiczniejszych metod posadawiania obiektów inżynierskich rozwinięto wiele

technik polepszających podłoże : od klasycznej wymiany gruntu i wstępnego

obciążenia począwszy do rozwiązań nowoczesnych, jak zagęszczanie za pomocą wybuchów, wibroflotacji, konsolidacji dynamicznej czy silikatyzacji. Potrzeba coraz

większego uprzemysławiania procesów budowlanych zmusza do stosowania pewnych

materiałów w celach zupełnie różnych od znanych z życia codziennego oraz

współpracy z nowymi gałęziami przemysłu, które dotychczas nie były związane z

budownictwem.

Od ponad 30 lat coraz większe zastosowanie w robotach ziemnych i

hydrotechnicznych znajdują specjalnie zaprojektowane, a następnie produkowane przez

przemysł włókienniczy i chemiczny wyroby zwane geosyntetykami.

Rys. 1. Podział geosyntetyków

Geosyntetyki – to materiały wiotkie i cienkie, tak że można je rozpatrywać jako

dwuwymiarowe. Są to jedyne materiały konstrukcyjne o takich właściwościach i to w

znacznej mierze tłumaczy ich dynamiczny rozwój. Ponadto właściwości samych

włókien polimerów oraz funkcje jakie spełniają geosyntetyki sprawiają, że otworzyły

się przed nimi szerokie możliwości zastosowania jako materiałów konstrukcyjnych

przy budowie dróg, podtorzy, pasów startowych, placów składowych, ochrony skarp,

zbrojenia korpusów zapór ziemnych oraz jako materiału filtracyjnego, drenarskiego i

izolacyjnego.


Rys.2 Funkcje geosyntetyków


Na rysunku 2 przedstawiono funkcje geosyntetyków oraz główne zastosowania.

Dotychczas opisano ponad 100 rodzajów różnych zastosowań. Niektóre z nich

przedstawiono na rysunku 3.

Rys.3 Przykłady zastosowań geosyntetyków

Duża liczba podejmowanych badań laboratoryjnych i terenowych prowadzi z jednej

strony do weryfikacji niektórych pojęć, metod wymiarowania przy projektowaniu i

sposobów wbudowywania geosyntetyków, z drugiej zaś strony należy stwierdzić, że

wzmacnianie gruntu przez dodanie geosyntetyków jest zagadnieniem

interdyscyplinarnym i bardzo złożonym, ponieważ brak jest jeszcze dostatecznie


ścisłych kryteriów technicznych dotyczących pracy geosyntetyków w złożonych

ośrodkach gruntowych.

Tab.1 Minimalne kryteria doboru geosyntetyków [ 9 ]


Tab. 2 Rodzaje polimerów do produkcji geosyntetyków [ 10 ]

Tab. 3 Funkcje geosyntetyków [ 10 ]

Z punktu widzenia praktyki budowlanej, określenie nośności podłoża

gruntowego w danych warunkach obciążenia jest obecnie jednym z podstawowych

problemów mechaniki gruntów. Zagadnienie nośności podłoża wzmocnionego

geosyntetykami i obciążonego fundamentem pasmowym podjęto stosunkowo

niedawno. W istniejących opracowaniach doświadczalnych i teoretycznych są prezentowane różne podejścia do problemu nośności takiego kompozytu. Przegląd

literatury wskazuje na celowość podejmowania badań modelowych i prób innego

spojrzenia oraz wprowadzenia metod niewyeksploatowanych dotąd, a stosowanych z

powodzeniem w dziedzinach pokrewnych.

2. Funkcje geosyntetyków

Geosyntetyki stosowane w konstrukcjach inżynierskich można podzielić na :

- przepuszczalne:

geotkaniny, geowłókniny, geosiatki, geokraty, georuszty, geokomórki i

geokompozyty,

- nieprzepuszczalne:

geomembrany, bentomaty i geomembrany bentonitowe.

W większości przypadków spełniają one cztery podstawowe funkcje:

- separacyjną – jako warstwy odcinające lub separujące grunt podłoża od nasypu

hamując tym samym mieszanie się tych gruntów jak również likwidując podciąganie wód kapilarnych i uniemożliwianie poprzez

to powstawania przełomów wiosennych w nawierzchniach

bitumicznych,


-! wzmacniającą – jako warstwy poprawiające nośność słabego podłoża pod nasypami

lub polepszające wytrzymałość nawierzchni na rozciąganie,

-! filtracyjną – jako filtry chroniące materiał przepuszczalny przed kolmatacją i zmianą właściwości filtracyjnych,

- drenującą – jako dreny odprowadzające wodę w płaszczyźnie geosyntetyków.

Geosyntetyki mogą i najczęściej pełnią jednocześnie więcej niż jedną z wymienionych

wyżej funkcji.

Rys 4. Podstawowe funkcje geosyntetyków

W trakcie projektowania obiektów inżynierskich najistotniejsze są następujące para-

metry geosyntetyków:

- wytrzymałość na rozciąganie,

- wydłużalność, - wodoprzepuszczalność. - otwartość porów.

Podstawowym czynnikiem decydującym o wyborze geosyntetyków do danej

konstrukcji jest możliwość jej wzmocnienia i zapewnienia długotrwałej stateczności

oraz obniżenia kosztów inwestycji.

Połączenie wiedzy o właściwościach fizyko - mechanicznych geosyntetyków,

kryteriach ich doboru do danych warunków gruntowo - wodnych jak i pełnionych

funkcjach oraz umiejętność dokonywania obliczeń złożonych układów gruntowo -

geosyntetycznych z doświadczeniem inżynierskim w tej dziedzinie daje dopiero

pożądane efekty.

3. Współoddziaływanie grunt - geosyntetyk

Dodanie geosyntetyków przy wzmacnianiu słabych podłoży odgrywa rolę membrany i

powoduje przede wszystkim opóźnianie zniszczeń, hamowanie względnie

przeciwstawianie się płynięciu plastycznemu. Geosyntetyki nie wykazują jednak

wytrzymałości na ścinanie, lecz przejmują te siły poprzez rozciąganie w swojej

płaszczyźnie. Siły rozciągające są przejmowane na bokach przez siły tarcia oraz

zakotwienie geosyntetyków.

Schemat działania geosyntetyków przedstawia rysunek 5. Ze schematu tego można

wyznaczyć dwa rodzaje pracy geosyntetyków :

1. geosyntetyk pracuje jako napięta membrana

-! wzdłuż AB zachodzi płynięcie plastyczne gruntu górnego ( przykrycia ) pod

obciążeniem,

- wzdłuż BC ( AD ) zachodzi płynięcie plastyczne gruntu dolnego ( podłoża )

wywołane zagłębianiem powierzchni obciążonej;


2. geosyntetyk pracuje jako zakotwienie wzdłuż DE ( CF ).

Rys. 5 Schemat działania geosyntetyku

Badania dotyczące stateczności naturalnego podłoża ze wzmocnieniem obciążonego w

warunkach płaskiego stanu odkształcenia wykazały znaczącą rolę m.in. długości

odcinków traktowanych jako zakotwienie.

a) pasmo krótkie b)pasmo długie

Rys 6 Trajektorie przemieszczeń w fazie plastycznego płynięcia dla różnych długości

pasma geosyntetyku

Z zarysu stref dużych przemieszczeń oraz trajektorii przemieszczeń punktów

charakterystycznych podłoża gruntowego pokazanych na rysunku 6a) wynika , że przy

zbyt małej długości pasma geosyntetyku w przekroju poprzecznym występuje poślizg

na jego końcach – geosyntetyk wciągany jest do środka.

Efektu tego nie zauważa się w przypadku dłuższego pasma – rys.6b)

Z porównania stref plastycznych na rys. 6a) i b) wynika wyraźna różnica pracy

podłoża gruntowego :

-! na rys. 6a) strefa uplastycznienia gruntu jest zwężona na skutek istnienia

poślizgu w zakotwieniu geosyntetyku,

-! na rys. 6b) ze względu na zakotwienie geosyntetyku zasięg strefy

uplastycznienia jest znacznie rozszerzony i obejmuje do współpracy większą strefę gruntu wynikającą z jego oddziaływania.

Z tego wynika, że bardzo ważną czynnością jest obliczenie bezpiecznej długości

zakotwienia. Zakotwienie to jest w konsekwencji zakotwieniem grawitacyjnym dla


którego rozciąganie jest przejmowane przez tarcie dla gruntów niespoistych oraz przez

przyczepność ( adhezję ) dla gruntów spoistych. Na poniższym rysunku przedstawiono

schemat działania sił w zakotwionym elemencie ds. geosyntetyku.

Równowaga tego elementu pozwala napisać : dT = ( σz ⋅ tgφ + ψ ) ds

gdzie σz = γ⋅H

W wyniku całkowania otrzymuje się wzór :

T = (γ⋅H ⋅ tgφ + ψ ) ⋅ lz

gdzie lz – długość zakotwienia w czasie równowagi elementu

γ – ciężar objętościowy gruntu nad geosyntetykiem

H – wysokość nasypu

φ - kąt tarcia grunt – geosyntetyk

ψ - przyczepność gruntu spoistego do geosyntetyku

T – maksymalna siła rozciągająca przejmowana przez zakotwienie

Rys.7 Zestawienie sił w elemencie zakotwienia w stanie granicznej równowagi

Zgodnie z przedstawionymi schematami w układzie płaskim kryterium zakotwienia

określają dwa warunki :

-! lz ≤ Lz - poślizg na końcach geosyntetyku nie występuje

-! lz > Lz -końce geosyntetyku ślizgają się, następuje zniszczenie zakotwienia

lz – obliczeniowa długość zakotwienia

Lz - dysponowana długość zakotwienia


4. Przegląd zastosowania geosyntetyków

4.1. Nasypy drogowe wznoszone na gruntach słabych.

Budowie nasypu na gruntach słabonośnych o znacznych miąższościach zawsze

towarzyszy intensywne osiadanie, niespotykane przy gruntach mineralnych.

Czas potrzebny na osiągnięcie w gruncie nieprzepuszczalnym stanu równowagi jest

bardzo długi; może wynosić od kilku do kilkudziesięciu lat.

Istotą uzdatniania słabonośnych podłoży gruntowych jest wymuszenie w nich procesu

konsolidacji oraz wzmocnienie projektowanych konstrukcji.

Istnieje wiele sposobów osiągnięcia wymienionych celów. Jednak za najbardziej opty-

malną metodę uważa się drenaż pionowy z zastosowaniem drenów z tworzyw

sztucznych połączony ze zbrojeniem geosyntetykami ułożonymi pod nasypem

drogowym.

Zadaniem drenażu pionowego jest skrócenie drogi, jaką musi pokonać woda wyciskana

z gruntu, a co za tym idzie - skrócenie czasu konsolidacji.

Natomiast obecność warstwy geosyntetyków, oddzielających słabe podłoże gruntowe

od warstwy kruszywa nasypu drogi, powoduje:

- zmianę rozkładu naprężenia powstającego w podłożu pod wpływem ruchu,

- bezpieczniejsze przenoszenie składowych stycznych naprężenia w poziomie

geosyntetyku,

- ochronę kontaktujących się materiałów przed wzajemnym przenikaniem.

!"

#$%&

!'()

#

!"#$%&'%()*+#$,#)-+*.$%'/$(*-


!"#"$%&'#"(&)&*+,")&)-

!"#$

%&

Rys.8 Rozwiązania posadowienia nasypu drogowego na warstwie słabonośnej z

zastosowaniem geotkanin i drenażu pionowego

Polepszenie nośności podłoża będzie tym większe im większy będzie moduł odkształcenia geosyntetyku. Dla tej samej linii odkształcenia geosyntetyk bardziej

wytrzymały przeniesie większe naprężenia normalne i nośność będzie zwiększana w

miarę, gdy:

-! siły rozciągające wywołane w geosyntetyk będą mogły być przejęte przez

zakotwienie na bokach,

-! siły rozciągające, których doznaje geosyntetyk będą mniejsze od sił rozciągających powstałych w czasie zniszczenia.

W przypadku znacznego przekroczenia naprężeń granicznych w gruncie i dla

wyeliminowania stref wyporu stosuje się kontrbankiety z obu lub z jednej strony

nasypu. Są to boczne ławy dociskowe o wysokości tak dobranej z obliczeń aby

zachować fazę sprężystą pracy podłoża bez rozwoju stref plastycznego płynięcia.

4.2. Wzmocnienie skarp konstrukcjami oporowymi.

Brak programów wspomagających pracę projektantów oraz wysokowy-

trzymałych geoteksyliów powodował, że materiały te nie były początkowo szeroko

stosowane w konstrukcjach wsporczych.

Zastosowanie odpowiednio dobranych geosyntetyków do zbrojenia stromych skarp,

budowy ścian oporowych, poszerzania nasypów drogowych i do wzmocnień podstawy

nasypów wywołuje jednak coraz większe zainteresowanie jako praktyczne i

ekonomiczne alternatywne rozwiązanie w stosunku do sztywnych ścian betonowych

lub kamiennych.

Do zbrojenia ścian oporowych stosuje się geosyntetyki o małej wydłużalności i dużej

wytrzymałości w tym również geotkaniny, geosiatki i geokraty.


Technologia ta jest szczególnie interesująca z technicznego punktu widzenia, gdyż obciążenie niszczące dla takich konstrukcji niejednokrotnie przewyższa wartość graniczną, obliczoną z zastosowaniem konwencjonalnych metod.

Zastosowanie gruntu zbrojonego umożliwia budowę ścian oporowych ze znacznym

pochyleniem dochodzącym do 90 stopni.

Konstrukcję tego typu po raz pierwszy w Polsce wykonano w 1992 roku na

przecięciu drogi nr 18 Warszawa - Białystok z drogą nr 631 Rębertów - Nieporęt (

węzeł drogowy Struga ) Zastosowano tam geowłókninę o wytrzymałości 200 kN/m i

maksymalnej wydłużalności przy zerwaniu 12%.

Rys.9. Konstrukcja gruntu zbrojonego geotkaniną - węzeł drogowy Struga koło

Warszawy

Innym przykładem zastosowania geosyntetyków jest autostrada A-6 na odcinku

Szczecin - Kołbaskowo. Zastosowanie geotkaniny w tym rozwiązaniu umożliwiło

bezpieczne poszerzenie nasypu pod rozbudowywaną autostradę.

Rys.10. Zastosowanie geotkaniny przy poszerzeniu nasypu


4.3. Drogi tymczasowe

W przypadku tego rodzaju dróg geowłókniny i geotkaniny oprócz podniesienia

nośności nie dopuszczają do mieszania się gruntu nasypowego z podłożem i w

konsekwencji do zmian parametrów fizyko – mechanicznych tego gruntu.

Rys.11. Schemat konstrukcji drogi tymczasowej

A-! bez wzmocnienia

B-! ze wzmocnieniem geosyntetykiem

Przy nawierzchniach wykonanych ( płyty drogowe, płyty otworowe itp.) umieszczenie

geosyntetyku pod warstwą minimum 35 – 45 cm podsypki żwirowej nie dopuszcza do

występowania deformacji punktowej, tj. „klawiszowania” płyt. Po zakończeniu

eksploatacji tych dróg można :

-! pozostawić je jako podbudowę przyszłej drogi stałej,

-! jeżeli drogi tymczasowe znajdują się na terenach przewidzianych do

późniejszego zazielenienia (rekultywacji ), to po usunięciu dowolnej ilości

żwiru można teren taki pokryć warstwą humusu a geosyntetyk pozostawić, -! gdy drogi tymczasowe przebiegają na terenach uprawnych i należy je

całkowicie zlikwidować, wtedy geosyntetyk przeciwdziała dodatkowo

degradacji tych terenów w ten sposób, że zapobiega mieszaniu się żwiru z

gruntem ornym. W tym przypadku usuwa się całkowicie żwir oraz geosyntetyk.

4.4. Nasypy kolejowe

Przy budowie nowych oraz modernizacji istniejących linii kolejowych stosuje się geotkaniny i geowłókniny oraz geosiatki do oddzielania warstwy szutru od podłoża bez

zatrzymywania cyrkulacji wody. W przypadku podłoża mniej nośnego zastosowanie

geosyntetyków zmniejsza znacznie uginanie się szyn w czasie przejazdu ciężkich

składów kolejowych. Dzięki temu linie te nadają się do szybkiego ruchu. Boczne

zabezpieczenie poszczególnych warstw materiału użytego do podsypywania szyn

zapobiega wysuwaniu się podsypki na boki w czasie wibracji szyn. Proces

modernizacji lub remontów istniejących odcinków kolejowych został tak

udoskonalony, że za pomocą tego samego sprzętu ( multiplasera ), służącego do

usuwania, czyszczenia i ponownego układania balastu można rozkładać również


geosyntetyki umieszczając je pod przęsłem torowym. Odbywa się to wszystko

automatycznie, bez dodatkowych nakładów, w czasie tej samej operacji. Dodanie

geosyntetyku powoduje jednocześnie możliwość zredukowania grubości warstwy

podsypki o wartość, przy której nadal będzie spełniony I i II stan graniczny.Warunki te

należy każdorazowo obliczyć.

A – bez ciągów drenarskich

B – z obustronnymi ciągami drenarskimi

4.5. Remonty nawierzchni bitumicznych.

Remonty spękanych warstw nawierzchni bitumicznych polegają najczęściej na

nałożeniu nowej warstwy ścieralnej lub wykonaniu powierzchniowego utrwalenia, co

ma za zadanie niedopuszczenie do penetracji wody w głąb konstrukcji jezdni.

Jednak w krótkim czasie obserwuje się odwzorowanie starych spękań w nowej

warstwie. Są to spękania odbite. Problem tych spękań występuje szczególnie mocno w

przypadku ułożenia warstw bitumicznych na płytach betonowych.

Metodą która jedynie opóźnienia pojawienie się tych spękań jest układanie grubych

warstw bitumicznych, większych niż to wynika z obliczeń. Grubość tych warstw

wynosi od 10 cm do 15cm.

Spękania odbite powstają również w miejscach poszerzeń jezdni, wycięć dokonanych

w trakcie remontów uzbrojenia podziemnego, powtarzalnych obciążeń spowodowanych wzmożonym ruchem, naprężeń termicznych lub odkształceń skurczowych.

Zastosowanie geosyntetyków do przeciwdziałania spękaniom odbitym jest korzystne

zarówno ze względów ekonomicznych jak i technicznych. W stosunku do rozwiązań tradycyjnych zastosowanie geosyntetyków umożliwia zmniejszenie grubości nakładki

bitumicznej, znacznie opóźnia odwzorowania spękań i zmniejsza ilość robót

ziemnych wykonywanych na poboczach i pasie środkowym przy autostradach.

Zastosowanie geosyntetyków w budownictwie drogowym to dziedzina bez której nie

może być mowy o nowoczesnym drogownictwie. Metoda ta wymaga jednak

Rys.12 Sposób ułożenia geosyntetyku w podtorzu kolejowym


stosowania bardzo dobrych jakościowo materiałów z włókien poliestrowych lub

szklanych ze względu na ich odporność na działanie wysokiej temperatury ( powyżej

160 0C ).

4.6. Geosyntetyki w hydrotechnice

Geosyntetyki w budownictwie hydrotechnicznym mają szerokie zastosowanie m. in.

przy budowie i zabezpieczaniu wałów przeciwpowodziowych, grobli, zapór, tam,

nabrzeży, brzegów rzek, wybrzeży morskich, wysokich skarp, nasypów, przy

umacnianiu koryt rzecznych i skarp budowli hydrotechnicznych, przy budowie dróg

dojazdowych i tymczasowych biegnących po koronie wału lub posadawianych na

gruntach organicznych. Pomimo swojej różnorodności materiały te oraz opisane

technologie charakteryzują się kilkoma wspólnymi cechami do których zaliczyć można:

-! łatwość i szybkość wykonania,

-! trwałość i bezawaryjność eksploatacji konstrukcji hydrotechnicznych,

-! brak konieczności tworzenia wielkich placów budów.

Należałoby sobie tylko życzyć, aby znalazły one szerokie zastosowanie w pracach

hydrotechnicznych prowadzonych na terenie Polski i zyskały pozytywną opinię inwestorów, a problemy związane z budową i ochroną wałów przeciwpowodziowych

czy tam i zapór były rozwiązywane systematycznie bez oczekiwania na akcje związane

z wysokim stanem wody.

4.6.1. Geomembrany i bentomaty

Geomembrany HDPE ( gładkie lub szorstkie ) i bentomaty stosowane do

uszczelnień wałów ppow. charakteryzują się łatwością i szybkością wykonywanych

prac z gwarancją szczelności nieosiągalną przy metodach tradycyjnych np.

uszczelnianiu gliną. Dodatkową zaletą geomembran jest ochrona wałów przed gryzoniami ( nornice,

piżmaki ). Ich gładka i bardzo mocna powierzchnia uniemożliwia wgryzanie się zwierząt do środka konstrukcji. Przeprowadzone obserwacje tak zabezpieczonych

wałów potwierdzają fakt, że gryzonie po nieudanej próbie przegryzienia materiału

przechodziły na drugą stronę po jego koronie.

Mimo wielu zalet geomembran niejednokrotnie okazuje się, że w danych warunkach

gruntowo – wodnych korzystniejsze jest zastosowanie bentomaty. Jest to uzasadnione

szczególnie przy dużych prędkościach przepływu, silnych prądach dennych i przy

konieczności zapewnienia lepszej wegetacji roślin.


!

!

!"#$%&''()*+,-."''/-#.0#01-2'3+0,+,45-6"'7'4+6.0,-."'

4.6.2. Geowykładziny i maty antyerozyjne

Geowykładziny i maty w budownictwie hydrotechnicznym znalazły szerokie

zastosowanie m. in. do:

-! zabezpieczania wszelkiego typu brzegów i wybrzeży oraz ochrony skarp i

obwałowań przed erozją gruntów,

-! zapobiegania wymywania gruntu z wałów i skarp odwodnych,

-! zwiększenia przyczepności materiału nasypowego,

- zwiększenia wytrzymałości gruntu tworzącego korpus wału na siły ścinające,

-! wzmocnienia stabilności konstrukcji ziemnej poprzez umożliwienie swobodnej

wegetacji roślinności,

-! zabezpieczania powierzchni uszczelnień syntetycznych przed uszkodzeniami

mechanicznymi,

-! zwiększenia stabilności struktury rozbudowywanych skarp i nasypów.


W przypadku konieczności zastosowania w pracach budowlano – montażowych

materiałów przyjaznych środowisku istnieje możliwość zastosowania geomaty

wykonanej w 100 % z włókien sizalowych lub biowłókniny wykonanej z włókien

bawełnopodobnych z wsianą mieszanką traw. Tego typu rozwiązania tymczasowo

spełniają funkcję geowykładziny lub geowłókniny jednak po jakimś czasie ulegają one

całkowitej biodegradacji a w przypadku biowłókniny pozwalają dodatkowo na szybki

rozwój roślinności.

4.6.3 Wały przeciwpowodziowe

Po powodzi z 1997 roku wyciągnięto szereg wniosków m. in. dotyczących

zastosowania nowych materiałów i technologii przy odbudowywaniu wałów

przeciwpowodziowych.

Skuteczność ochrony terenów z optymalizacją kosztów w stosunku do klasycznych

rozwiązań to kierunek z którego nie ma praktycznie odwrotu. Świadomość odpowiedzialności za stan wałów oraz niedoskonałość „Przepisów technicznych ...”

powoduje konieczność zrewidowania również „Wytycznych” ( WIP ).

Wybierając odpowiednie materiały i technologie w fazie projektowania wału

przeciwpowodziowego należy obliczyć i zapewnić: -! stateczność ogólną i lokalną korpusu wału,

-! stabilność niwelety ze względu na osiadanie,

-! bezpieczeństwo ze względu na przebicie hydrauliczne poprzez ustalenie krzywej

filtracji dla warunków przepływu w czasie wezbrania ( filtrację odwrotną ), -! separację podłoża od warstwy nasypowej,

-! minimalne dopuszczalne wymiary korpusu dla wody obliczeniowej ( miarodajnej i

kontrolnej ),

-! przejazdy pojazdów i przejścia ludzi i zwierząt, -! spełnienie wymagań ochrony środowiska i ekologów.

Typowe przekroje poprzeczne wałów uwzględniające wiele czynników destrukcyjnych

pokazano na schematach poniżej:


"#$#"#!!!!%&'()*+!

Tradycyjne sposoby budowy wałów przeciwpowodziowych lub ich remontów

polegają na przemieszczaniu dużych mas ziemnych - pozyskiwanych z reguły w

miejscach oddalonych od placu budowy, w trudnych warunkach terenowych – jazda

ciężkim sprzętem po rozmytej i niestabilnej koronie wału istniejącego lub po grząskich

terenach polderów, ich wbudowywaniu w korpus wału, darniowaniu i obsiewaniu

skarp roślinnością. Jest to proces wyjątkowo kosztowny, długotrwały oraz w znacznym

stopniu ingerujący w środowisko naturalne. W przypadku przecieków wałów podczas

podwyższonych stanów wód w celu ich „załatania” stosuje się okładanie tych miejsc

workami z piaskiem.

Zastosowanie hydraulicznie napełnianych refulatem pozyskiwanym z dna rzeki lub

innego naturalnego zbiornika wodnego długich, elastycznych geotub z geotkaniny jako

rdzenia przy budowie nowych i jako solidnego wzmocnienia przy remoncie

istniejących wałów przeciwpowodziowych, grobli, zapór, tam oraz do ochrony

brzegów morskich zmniejsza w znacznym stopniu koszty inwestycyjne, skraca czas

realizacji inwestycji oraz minimalizuje zniszczenia środowiska naturalnego.


Każda geotuba posiada dodatkowe wstęgi ( wąsy ) z jednej lub obu stron, których

zadaniem jest eliminowanie erozji powierzchniowej wywołanej dużym przepływem

wody oraz falowaniem.

Geotuby posiadają szereg zalet:

-! przy wykorzystania urobku powstałego podczas bagrowania dna rzeki lub

pogłębiania torów wodnych i nurtów rzek do wypełniania elastycznych geotub z

geotkaniny zamiast odkładania go na polach refulacyjnych nie ma konieczności

przeprowadzania badań oceny oddziaływania na środowisko i wielu innych

czynności formalno – prawnych,

-! długość geotuby może być indywidualnie dobierana w zależności od potrzeb w

zakresie 20 – 200 m przy średnicy 1 – 4 m,

-! geotuby mogą być układane zarówno na lądzie jak i pod wodą do głębokości 3 m,

-! wykonywane są z bardzo wytrzymałych geotkanin ( 80 – 200 kN/m ) za pomocą specjalnie opracowanych technik szycia zapewniających wysoką wytrzymałość szwów,

Rys.14 Schematy zastosowania geotuby


-! geotuby są bardzo wytrzymałe, odporne na promieniowanie UV, nie ulegające

biodegradacji, odporne na uszkodzenia mechaniczne, mają długi okres

bezawaryjnej eksploatacji,

-! są elastyczne więc idealnie dopasowują się swoim kształtem do podłoża,

-! z uwagi na swój ciężar 130 – 5.200 kN tworzą masywną i trwałą konstrukcję nie

ulegającą erozji.

Jest to system służący do umocnień dna akwenów wodnych przy nabrzeżach

oraz ochrony i odbudowy skarp dna przybrzeżnego oparty na workach wykonanych z

geotkaniny.

Worki te, o dowolnej długości, wypełnione materiałem sypkim, mają doskonałe

zdolności separacyjne, uniemożliwiają mieszanie lub wydostanie się na zewnątrz

refulatu. Jednocześnie zachowana jest przepuszczalność wody, dzięki właściwościom i

strukturze geotkaniny (wytrzymałość na zerwanie do 800 kN/m). Wielkość worków

uzależniona jest od stosowanych barek z otwieranym dnem. W przypadku

występowania znacznych sił rozciągających w geotkaninie, wynikających z głębokości

układania oraz z rodzaju materiału wypełniającego worki, stosuje się specjalne

zabezpieczenia w postaci dodatkowych zakładek.

Zalety stosowania systemu geokontenerów:

-! oszczędność czasu i materiału (można wykorzystywać refulat uzyskiwany z

pogłębiania rzek, basenów portowych i zatok ),

-! możliwość dokładnego układania niezależna od warunków atmosferycznych, stanu

wody, zmiennych prędkości prądów wodnych i głębokości,

-! brak strat materiałów wynikających z procesów erozji, podczas i po zainstalowaniu,

-! krótki czas montażu,

-! konkurencyjność w stosunku do metod tradycyjnych.

"#$#,#!!!%&'-'.(&.&/+!


4.6.6. Elastyczne materace betonowe

Elastyczne materace betonowe na podkładzie z geotkaniny są optymalnym

rozwiązaniem zabezpieczenia nabrzeży i skarp odwodnych przed erozją i

rozmywaniem.

Materace te są tworzone z pojedynczych bloczków ze specjalnie utwardzonego i

zagęszczonego betonu, powiązanych ze sobą linami stalowymi poprzez otwory

znajdujące się w każdym elemencie. Utworzony w ten sposób materac układa się dźwigiem na pokrytą geotkaniną skarpę, dno akwenu portowego lub powierzchnię terenu. Powiązanie bloczków betonowych linami stalowymi stanowi gwarancję długotrwałej eksploatacji oraz wpływa na dużą zdolność wygaszania energii fal,

zapobiega wypłukiwaniu gruntu spod materaca, zwiększa odporność gruntu na

osiadanie oraz sprzyja szybkiemu rozwojowi flory brzegowej.

W okresach zlodzenia nie ma możliwości uszkodzenia takiego zabezpieczenia poprzez

lokalne wynoszenia wywołane zmianami poziomów wody.

Materace te mogą być wykorzystane również w sytuacjach awaryjnych do szybkiej

budowy dróg tymczasowych na koronie wałów przeciwpowodziowych lub u ich

podstawy.

Rys.15 Schemat układania elastycznych materacy betonowych ( archiwum f. Nicolon )

4.6.7. Materace faszynowo - tkaninowe

Umacnianie koryt rzecznych i skarp budowli hydrotechnicznych dotychczas

realizowane tradycyjną metodą z zastosowaniem typowych materacy faszynowych

zostało z powodzeniem wzbogacone o geotkaniny. Obecnie taki materac jest

prefabrykowany na miejscu wbudowania lub przywożony na barkach. Konstrukcja


materaca jest tworzona na geotkaninie poprzez przymocowanie kiszek faszynowych do

specjalnych pętli utworzonych na powierzchni geotkaniny w siatce kwadratów o

rozstawie 0,50 x 0,50 m.

Taki materac może swobodnie pływać po powierzchni wody a zatapia się go w miejscu

wbudowania poprzez równomierne obciążenie narzutem kamiennym.

Zaletą tego systemu jest trwałość, odporność na erozję i łatwość wbudowania.

Zdj. z archiwum f. Nicolon

5.! Geomembrany i bentomaty w ochronie środowiska.

Dzięki swoim właściwościom znalazły szerokie zastosowanie w izolowaniu

konstrukcji ziemnych, betonowych, żelbetowych i stalowych. Przy ich zastosowaniu

buduje się baseny i sztuczne zbiorniki wodne, a także przeprowadza rekultywację skażonych gruntów. Obecnie stanowią standardowe zabezpieczenie wysypisk

komunalnych, składowisk przemysłowych i wylewisk nieczystości

Budowane składowisko musi spełniać następujące normatywne wymagania :

-! wody gruntowe i powierzchniowe powinny być zabezpieczone przed wpływem

składowanych odpadów,

-! wody opadowe infiltrujące przez odpady mają być zbierane i oczyszczane,

-! wytwarzający się na wysypisku gaz powinien być zbierany i zagospodarowany,

-! eksploatacja składowiska powinna przebiegać prawidłowo, a po zakończeniu

eksploatacji należy je poddać rekultywacji


Dla ograniczenia wpływu odpadów na wody gruntowe stosuje się odpowiednie

zabezpieczenia. Polegają one na izolacji dna i obrzeży składowiska, a także

odprowadzeniu wód opadowych z powierzchni składowanych odpadów. Stosowane są różne sposoby zabezpieczeń, na przykład z warstwy gliny, asfaltu, geomembrany lub

bentomaty.

W ostatnim okresie najczęściej do tego celu stosuje się geomembrany i bentomaty.

Wielką zaletą geomembran i bentomat jest ich odporność na substancje

chemiczne, warunki klimatyczne, duża wytrzymałość na zerwanie przy rozciąganiu

oraz wydłużalność w granicach 700 %.

Geomembranę układa się na uprzednio wyrównanym i pozbawionym humusu podłożu.

Poszczególne pasma geomembrany łączy się poprzez zgrzewanie tworząc szczelnąpowierzchnię.

Schemat połączeń

a. połączenie poprzez zgrzewanie

Rys.16 Schemat składowiska


b. połączenie poprzez napawanie

Do zabezpieczenia uszczelnionego geomembraną podłoża niecki w ostatnich latach

stosuje się geowłókniny ochronne na których układana jest warstwa piaskowa i

tworzony jest drenaż odwadniający. Zadaniem drenażu jest odprowadzenie wód

opadowych infiltrujących przez odpady. Wody te zawierają znaczną ilość zanieczyszczeń i dlatego muszą być poddane oczyszczeniu.

Odprowadzenie odcieków poza składowisko może odbywać się poprzez studnie

odciekowe wewnętrzne lub zewnętrzne.

W przypadku studni zewnętrznych bardzo ważne jest aby zapewnić szczelność geomembrany w miejscach przenikania rur odciekowych.

Rys.17 Studnie odcieków : wewnętrzna i zewnętrzna


Rys.18 Uszczelnienie elementów przenikających przez geomembranę

5.1. Uszczelnienia boczne składowisk

W przypadku gdy doszło do skażenia gruntów na skutek :

-! przenikania odcieków ze składowiska o nieuszczelnionym podłożu,

-! działalności przemysłowej,

-! wycieków substancji ropopochodnych lub innych cieczy z nieszczelnych

zbiorników,

-! świadomago nielegalnego składowania odpadów,

usunięcie i oczyszczenie skażonego gruntu jest bardzo kosztowne. Dotyczy to

zwłaszcza dużych powierzchni terenów, które uległy skażeniu.

W takich przypadkach doskonała jest technologia polegająca na stałym

odseparowaniu zanieczyszczonego gruntu tak aby skażenie nie rozprzestrzeniało się. System ten jest to elastyczny ekran złożony z pasm wysokogęstościowego polietylenu

HDPE połączonych ze sobą specjalnymi zamkami.

Zagłębienie takiego ekranu aż do stropu warstwy nieprzepuszczalnej znajdującej się pod strefą skażoną i zamknięcie tej strefy gwarantuje trwałą separację zanieczyszczonego gruntu.


Element ścianki szczelnej ekranu składa się z następującej części :

Rys.20 Przekrój poprzeczny elementu ekranu

Duża wytrzymałość i wydłużalność ekranów powoduje odporność na uszkodzenia

mechaniczne. Również w przypadku osiadania podłoża, ekran wraz z zamkami

odkształca się ale nie traci ciągłości. W zapewnieniu szczelności ważną rolę odgrywa

uszczelka, która po zetknięciu z wodą zwiększa swoją objętość.

"#$%&'!!()*+,-.!/-$.0$01-23-!430201#)*!+56-271!!


6.! Programy komputerowe w projektowaniu i optymalizacji doboru

geosyntetyków.

Projektowanie nasypów drogowych posadawianych na słabonośnych podłożach wiąże się z modyfikacją właściwości tych gruntów. W dzisiejszych warunkach intensywnej urbanizacji i z tym związanej ograniczonej lokalizacji, często projektanci

stają przed trudnym zadaniem posadowienia obiektu inżynierskiego na podłożu zbudowanym z utworów czwartorzędowych wieku holoceńskiego reprezentowanych w stropowych partiach przez torfy, pod którymi mogą występować dodatkowo jeszcze namuły, kredy i gytie. Szczególnie wyraźnie występuje to zjawisko przy budowie tras

komunikacyjnych, które z racji swego optymalnego zarysu często prowadzą przez organogeniczne tereny. Grunty organiczne charakteryzują się stosunkowo niską nośnością i dużą odkształcalnością. Posiadają dużą wilgotność 200 ÷ 1200 %, małą wytrzymałość na

ścinanie (ф = 2 ÷l0° i c = 4 ÷ 25kPa ) oraz niskie wartości modułów (Mo = 200 ÷ 2000 kPa ). Z punktu widzenia praktyki budowlanej, szczególnie mając już dość duże doświadczenia poszczególnych środowisk projektantów i wykonawców, określanie nośności podłoża gruntowego w danych warunkach obciążenia ułatwiają obecnie

dostępne na rynku specjalistyczne programy komputerowe. Znalazły one szerokie zastosowanie w budownictwie między innymi w drogownictwie i kolejnictwie. Umożliwiają projektowanie prostych i złożonych nasypów posadawianych np. na gruntach słabonośnych, wysokich skarp, zabezpieczeń skarp „płynących" o małej

stateczności oraz zagospodarowanie osuwisk. W sposób istotny pomagają rozwiązać problemy związane między innymi z określaniem poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania podłoża, określaniem wielkości deformacji w fazie sprężystej wraz z osiadaniem i konsolidacją podłoża, określaniem stateczności lokalnej i ogólnej

konstrukcji nasypu lub skarpy i przede wszystkim sposobu wzmocnienia podłoża o złożonych warunkach gruntowo - wodnych.

6.1. Sposoby modelowania układów i ich współoddziaływanie: konstrukcja –

ośrodek gruntowy.

W większości przypadków mamy doczynienia z procedurami opartymi na MES z elementami membranowymi ( geotkaniny, geosiatki i geomembrany ) oraz modelami sztywno -plastycznymi i sprężysto - plastycznymi ośrodków gruntowych.

Przy określaniu nośności granicznej zgodnie z normą posadowień bezpośrednich,

używa się modelu sztywno - plastycznego z powierzchnią C - M → f ( c, ф ) lub

sprężysto - plastycznego z powierzchnią D - P→ f ( E , ν ) . Przedstawione w

nawiasach właściwości fizyko -mechaniczne gruntów są przedmiotem normalizacji.

Przy określaniu deformacji podłoża gruntowego zbudowanego szczególnie z gruntów

słabonośnych, stosuje się modele ze wzmocnieniem. W każdym przypadku, podejmując decyzję o wykorzystaniu programów komputerowych projektant jest zobligowany do zapoznania się z algorytmem modelowania numerycznego i poprawności doboru stosowanych modeli do

rozpatrywanego problemu geotechnicznego. W większości przypadków, analizując dotychczasowe znane zaprojektowane i zrealizowane obiekty liniowe na gruntach organicznych ze wzmocnieniem geosyntetykami i drenażem pionowym,


należy się liczyć z koniecznością przeprowadzania dodatkowych badań polowych i laboratoryjnych. Dokładne określenie parametrów fizyko - mechanicznych gruntów

podłoża, szczególnie na próbkach NNS, wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne w momencie przystępowania do modelowania i określania poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania (osiadania, konsolidacji ). Dla gruntów organicznych, gdy dochodzi dodatkowo reologia i konsolidacja

( przyspieszenie drenażem pionowym ), należy wykonać badania: - kąta tarcia wewnętrznego i kohezji,

-! wilgotności naturalnej, -! modułów odkształcenia,

-! współczynników konsolidacji Cv i Ch, -! parametrów ciśnienia wody porowej i

- współczynników Ψ, ν

6.2 Analiza istniejących metod obliczeniowych

W zagadnieniach określania granicznego oporu podłoża wzmocnionego geosyntetykami istnieje duża różnorodność w sposobach podejścia projektantów.

Płaszczyznowo ułożone materiały wywołują nie tylko bezpośredni wzrost nośności, wywołany wytrzymałością na rozciąganie geotkanin, lecz spełniają również funkcję separującą dla różnych warstw gruntu. Efektem wtórnym ( membranowym ), uwarunkowanym zachowaniem pierwotnej wysokości warstwy nośnej jest wzrost

nośności granicznej podłoża poprzez zmianę charakteru zniszczenia. W terminologii Terzaghiego wygląda to tak, że geotkanina wymusza raczej ogólne zniszczenie niż lokalne polegające na przebiciu warstwy słabej. Poprzeczne zakotwienie kruszywem przyczynia się do szerszego rozkładu składowych naprężenia działających na podłoże,

wywołanych obciążeniem powierzchni ( efekt płytowy ). Efekt ten nieprecyzyjnie omówiono w metodzie Stewarda oraz Giroud i Noiray'a. Efekt membranowy natomiast włączony jest do czterech z siedmiu szeroko znanych metod projektowania. Jego znaczenie uwidacznia się badając wpływ głębokości koleiny i modułu geotkaniny.

Z całego przeglądu metod projektowych na uwagę zasługuje metoda Giroud i Noiray. Jest ona, jak się wydaje „najzgrabniejsza" z całej grupy. Metoda ta bierze pod uwagę nośność podłoża i moduł geotkaniny dla ustalenia wymaganej grubości warstwy nasypu dla danej liczby przejazdów umownych.

Różnorodność rodzajów gruntu i występujących kombinacji warstw, a przede wszystkim złożoność wpływów warunkujących pracę podłoża wzmacnianego geosyntetykami powodują, że w pełnym ujęciu zagadnienia te są rozwiązywane jedynie poprzez modelowanie numeryczne wykorzystując dostępne programy użytkowe.

Według teorii z mechaniki gruntów i fundamentowania pod nasypem, po wystąpieniu stanu granicznego formuje się z reguły sztywny klin a w następnej kolejności strefy plastycznego płynięcia z wyporem gruntu na powierzchni. Zadaniem zbrojenia jest hamowanie rozwoju stref plastycznych, możliwych poślizgów, klinów odłamu oraz

stawianie oporu na wyciąganie. Poznanie mechanizmów zniszczenia działających w masywie konsolidowanego gruntu oraz współoddziaływania gruntu - geosyntetyków pozwala na swobodę w wyborze sposobu zbrojenia budowli. Współczynniki tarcia i


zakotwienia oraz zasięg stref wyporu gruntów słabych poddanych obciążeniu nasypem umożliwiają określenie:

- tempa konsolidacji (parametry fizyko - mechaniczne gruntów), - rozstawu drenów dla drenażu pionowego, - szerokości kontrbankietów i ich wysokości, - wysokości nadnasypów przeciążających i

- wielkości osiadań podłoża.

7. Programy komputerowe

Program komputerowy ReSlope wersja 3.0 jest aktualnie jednym z najczęściej wykorzystywanych programów przy projektowaniu zbrojonych geosyntetykami konstrukcji ziemnych między innymi nasypów drogowych i kolejowych, murów oporowych i skarp ze znacznym kątem nachylenia dochodzącym do 90°

posadawianych na gruntach słabonośnych z możliwością indywidualnego doboru konkretnych geosyntetyków o określonych parametrach wytrzymałościowych spełniających kryteria projektowe. Wykorzystując proste metody równowagi sił, za pomocą których program

przeprowadza analizy stateczności: wewnętrznej, poprzecznej, ogólnej stateczności po głębokiej powierzchni cylindrycznej poślizgu oraz określa geometrię nasypu bądź skarpy zapewniającą wymagany długotrwały współczynnik bezpieczeństwa obliczany według metody Bishop'a. Do prawidłowego przeprowadzenia wyżej wymienionych

analiz potrzebne jest dokładne określenie parametrów technicznych projektowanej konstrukcji ziemnej (rys. 21 ):

-! wysokość - H,

-! nachylenie - „i" oraz „beta",

-! szerokość naziomów A i B,

-! obciążenia Q1,Q2, Q3.

Rys. 21 Parametry określające geometrię projektowanego nasypu i jego obciążenia

Ważne jest również precyzyjne określenie właściwości fizyko - mechanicznych gruntu

podłoża

jak i materiału nasypowego poprzez podanie wartości kąta tarcia wewnętrznego ( ф ), kohezji

( c ), i ciężaru objętościowego ( γ ). Przy wysokim poziomie lustra wody gruntowej dodatkowo określane są parametry ciśnienia wody porowej lub współrzędne geometryczne położenia krzywej depresji (XY). W przypadku występowania szkód górniczych lub ruchów sejsmicznych podawane są również


współczynniki sejsmiczne: poziomy (Kh ) i pionowy (Kv). Projektant ma możliwość doboru długości ułożenia poszczególnych warstw zbrojenia dla

danej konstrukcji ziemnej. Długość geosyntetyków może być: -! jednakowa ( stała ) dla wszystkich warstw,

-! z liniową interpolacją pomiędzy podstawą a szczytem konstrukcji lub

-! analizowana indywidualnie dla każdej warstwy zbrojenia.

Ponadto projektant określa projektową wytrzymałość geosyntetyków w kN/m, maksymalną i minimalną dopuszczalną odległość między warstwami oraz wysokość ułożenia najniższej

warstwy

Rys. 22 Dane do projektowania nasypu zbrojonego geosyntctykami

Podanie wymaganych wartości współczynników bezpieczeństwa pozwala ustalić obliczeniowe

obciążenie dopuszczalne wyrażające wpływ uszkodzeń mechanicznych i środowiska na

projektowane zbrojenie konstrukcji ziemnej. Są to między innymi współczynniki:

- materiałowy,

- uszkodzeń spowodowanych robotami,

- wpływu środowiska,

- oddziaływania chemicznego i bakteriologicznego, - ogólny współczynnik bezpieczeństwa. Po wpisaniu wszystkich wymaganych parametrów technicznych program komputerowy

przeprowadza analizy stateczności wewnętrznej, poprzecznej oraz ogólnej stateczności po

głębokiej powierzchni cylindrycznej poślizgu w wyniku których otrzymujemy przedstawione

bardzo czytelnie w formie rysunku przekroju poprzecznego rozmieszczenie warstw zbrojenia z

geosyntetyków dla projektowanej konstrukcji nasypu bądź skarpy. Szczegółowo opisywana jest każda warstwa zbrojenia z podaniem: kolejnego numeru warstwy,

jej długości i wysokości ułożenia oraz wymaganych i osiąganych parametrów

wytrzymałościowych materiału tekstylnego, rodzaju przeprowadzonej analizy i aktualnego

współczynnika bezpieczeństwa. Wszelkie nieprawidłowości dotyczące parametrów

wytrzymałościowych zaproponowanych geosyntetyków są sygnalizowane kolorem czerwonym

i pulsowaniem obrazu na monitorze. Program umożliwia zmianę danych w każdym momencie


pracy w celu dostosowania ich do aktualnych warunków. Wyniki końcowe poszczególnych

analiz stateczności zebrane są w formie tabel.

Rys.23 Projekt rozmieszczenia zbrojenia skarpy

W przypadkach konieczności posadawiania nasypów dróg kolejowych na gruntach słabonośnych nieodłącznym problemem jest określenie nośności podłoża, sposobu jego wzmocnienia, stateczności skarp obiektu oraz wielkości deformacji w fazie sprężystej wraz z osiadaniem i konsolidacją podłoża. Podstawowe problemy przedstawione są na

pięciu schematach nasypu.

Rys.24 Podstawowe problemy związane z posadawianiem nasypów na gruntach słabonośnych


Żmudne obliczenia poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania można przyspieszyć posługując się programem komputerowym MSEW. Jest to program

projektowy dla geosyntetyków używanych jako napięta membrana z wykorzystaniem modelu sprężysto-plastycznego gruntu. Dla danych warunków geometrii obciążenia i właściwości fizyko -mechanicznych gruntu poprzez optymalizację oblicza on moduł Young'a, siłę rozciągającą we wzmocnieniu oraz wyznacza strefy plastyczne w

podłożu. Możliwość modyfikacji wytrzymałości na rozciąganie pasm wzmocnienia podłoża w zależności od wysokości nasypu jest niepowtarzalną zaletą tego programu. Otrzymywane wydruki w formie tabelarycznej i graficznej umożliwiają optymalizację warunków przyszłej eksploatacji na etapie projektowania.

Rys.25 Wyznaczanie stref naprężeń pod nasypem

Innym rzadko spotykanym w praktyce sposobem projektowania skarp i murów oporowych jest wykorzystanie gotowych elementów – bloczków do tworzenia segmentowych ścian oporowych. Przy jednoczesnym zastosowaniu geosyntetyków do

zbrojenia gruntu otrzymujemy stabilną konstrukcję, która spełnia nie tylko wszelkie parametry użytkowe, ale również może stanowić estetyczne i nowoczesne wykończenie współgrające z otoczeniem.

Rys.26 Projekt segmentowej ściany oporowej zbrojonej geosyntetykami (program SRWalls ).


8.Efekty ekonomiczne wynikające ze stosowania geosyntetyków w

różnych konstrukcjach inżynierskich

Rodzaj konstrukcji

Technologie

tradycyjne

Proponowane

rozwiązania

Efekty

Ekonomi

czne

Użytkowe

Mur oporowy

• żelbet

• geosyntetyki

do 40 %

1.Bez-

Place manewrowe,

Parkingi

• nasypy ziemne

• wymiana gruntu

• geosyntetyki

do 50 %

awaryjność

konstrukcji

Uzdatnianie terenów

bagiennych

•wymiana gruntu

• kolumny cem.-wap.

•kolumny żwir.-kam.

•drenaż pionowy z

z syntetycznych

wkładek

do 80 %

2.

Eliminacja

remontów i

napraw

bieżących

Drogi,linie kolejowe,

wały ppow.

• nasypy ziemne

• wymiana gruntu

•geosyntetyki

•geotuby

•geokontenery

do 40 %

3.

Rekultywacja terenów

zdegradowanych

• przykrycie grubymi

warstwami gruntu

•geomembrany

•bentomaty

•biowłókniny

do 40 %

Skrócenie

cyklu

inwestycji

Remonty nawierzchni

bitumicznych

• nowe warstwy

bitumiczne

•geosiatki

•geowłókniny PES

do 25 %


9. Podsumowanie.

Przedstawione materiały i technologie pokazują szerokie możliwości zastosowania

geosyntetyków w budownictwie m.in. przy budowie i zabezpieczaniu wałów ppow., grobli, zapór, tam, nabrzeży, brzegów rzek, wybrzeży morskich, wysokich skarp, nasypów, przy umacnianiu koryt rzecznych i skarp budowli hydrotechnicznych, przy budowie dróg dojazdowych, ulepszonych i tymczasowych posadawianych niejednokrotnie na gruntach

słabych. Pomimo swojej różnorodności materiały i technologie opisane wyżej charakteryzują się kilkoma wspólnymi cechami do których zaliczyć można :

-! łatwość i szybkość wykonania,

-! trwałość i bezawaryjność eksploatacji konstrukcji

-! brak konieczności tworzenia wielkich placów budów.

Na rynku pojawiają się również specjalistyczne programy komputerowe wspomagające pracę projektantów. Program komputerowy przystosowany do obliczania zbrojenia nawierzchni bitumicznych dobiera potrzebny typ geosyntetyku. Program do analizy działania drenów pionowych, na podstawie danych o budowie podłoża oraz wartości współczynnika konsolidacji dla filtracji poziomej wyznacza potrzebny rozstaw geodrenów a także czas

konieczny do uzyskania wymaganego stopnia konsolidacji podłoża. Program komputerowy STABL5 lub SLOPE W wykorzystuje procedury ograniczonej równowagi do wyznaczania minimalnego współczynnika bezpieczeństwa przy projektowaniu nasypów na słabonośnych podłożach. Zarówno krótkoterminowa jak i długoterminowa stateczność nasypu jest

analizowana przy pomocy parametrów wytrzymałościowych podłoża. Jednak najpopularniejszą metodą stosowaną nadal w wielu przypadkach w budownictwie ziemnym, a zwłaszcza w budownictwie drogowym przy pracach związanych z posadawianiem konstrukcji ziemnych na gruntach słabonośnych jest metoda „U.D.A." ( uda się albo się nie

uda ). Tak więc cieszy fakt, że zapotrzebowanie na specjalistyczne programy komputerowe mające szerokie zastosowanie w budownictwie ziemnym stale rośnie, tak więc jest ich obecnie na rynku coraz więcej. Wzrastające zainteresowanie nowymi produktami geosyntetycznymi oraz technologiami ich szerokiego zastosowania zmusza inwestorów i

projektantów do poszukiwania pewnych i bezpiecznych rozwiązań opartych na sprawdzonych wdrożeniach. Przedstawione w artykule zastosowania programów komputerowych wspomagających pracę projektantów w budownictwie ziemnym zwłaszcza drogowym i kolejowym, wykorzystujących różnego rodzaju materiały syntetyczne celem zwiększania

wytrzymałości gruntów, wymagają stosowania bardzo dobrych jakościowo materiałów geotekstylnych jak również przygotowania merytorycznego projektantów i wykonawców robót.


Literatura:

1.! Jermołowicz P.: Zastosowanie geowłóknin w aspekcie zagadnień melioracyjnych.Materiały Konf. P.S. 1982r.

2.! Dembicki E., Jermołowicz P., Niemunis A.: Bearing capacity of strip foundation on soil

reinforced by geotextile. In 3 rd Int. Conf. on Geotextiles, Vienna 1986, s. 205 - 209 3.! Jermołowicz P.: Zastosowanie geowłóknin do wzmacniania słabych podłoży gruntowych.

Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 26, Szczecin 1987, s. 111 - 128 4.! Dembicki E., Jermołowicz P.: Model tests of bearing capacity of a weak subsoil reinforced by

geotextiles. In 1 rd Indian Geotextiles Conf. on Reinforced Soil and Geotextiles. Bombay 1988, s.67 - 72

5.! Jermołowicz P. Współoddziaływanie grunt - geowłóknina.! Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 31, Szczecin 1989, s. 117 - 145

6.! Dembicki E., Jermołowicz P.: Soil - Geotextile Interaction. Geotextiles and Geomembranes 1991, nr 10, s. 249-268

7.! Jermołowicz P., Sołowczuk A.: Praktyczne zastosowania geowłókniny. Materiały XLII Konferencji Naukowej Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki

PZITB, Kraków - Krynica 1996, s. 61 - 68 8.! Jermołowicz P.: Geosyntetyki w drogownictwie. BTE 1997, nr 2. s. 20 – 21 9.! Jermołowicz P. : Geotuba – nowoczesna technologia w budownictwie hydrotechnicznym. Materiały Budowlane 2004, nr 8

10.!Kempska A.: Projektowanie komputerowe nasypów i ścian oporowych zbrojonych

geosyntetykami. Drogownictwo 1999, nr 3, s. 90 – 93

11.!Wysokiński L.: Funkcje i zasady układania geosyntetyków. Materiały Budowlane 2001, nr

7

12.! Wysokiński L. : Skuteczność stosowania geosyntetyków. Materiały Budowlane 2001, nr 7

Szerokie stosowanie geosyntetyków w budownictwie · Źród ło: 6 Tab. 2 Rodzaje polimerów do...

Documents

Transcript of Szerokie stosowanie geosyntetyków w budownictwie · Źród ło: 6 Tab. 2 Rodzaje polimerów do...