A H-ELEMES TÁMFALTÍPUS KÁLVÁRIÁJA H-ELEMENT RETAINING WALLS IN HUNGARY – THE WAY THROUGH THE MILL Szepesházi Róbert – Wolf Ákos Széchenyi István Egyetem, Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék ÖSSZEFOGLALÁS
A vasalt talajtámfalakat gazdaságos voltuknak köszönhetően az 1970-as évek óta világszerte elterjedten alkalmazzák. Magyarországon – sikeres munkák után – a 90-es években egy itthon kifejlesztett változatát, a Helemes, műanyagszalagos szerkezetet vetették be hídfőknél. Konstrukciós és kiviteli hibák folytán azonban több károsodás következett be, s ez nemcsak e típusnak, hanem minden ilyennek a hídfőbeli alkalmazását visszavetette. A szerkezeteket 2000 táján megerősítették, de néhányuk 2011 évi felülvizsgálata rámutatott, hogy ma sem mindegyik biztonsága kielégítő. A konferenciával hasonló korú szerkezet történetének áttekintésének a tanulságok leszűrése, az általános aggályok eloszlatása a célja. ABSTRACT
Highly economical reinforced earth retaining structures have been used world-wide since 1970. In the 90’s, encouraged by successful installation of such structures a new Hungarian design was introduced and applied extensively in bridge abutments. It consisted of H-shape face elements and plastic strips. Unfortunately, system and construction deficiencies led to structural damages in several cases. These bad experiences set back the application of this type and similar abutment walls. Around 2000 the structures were strengthened. However, a revision in 2011 revealed that the safety of certain walls was still not satisfactory. The aim of this historical review is to draw the conclusions and to ease general anxieties. KULCSSZAVAK/KEYWORDS
vasalt talajtámfal, hídfő, károsodás, reinforced earth retaining walls, abutment, damage
Bevezetés A vasalt talajtámfal Vidal, francia mérnök nevéhez köthetően az 1960-as évek végén, számos, a szerkezet viselkedését, méretezési kérdéseit vizsgáló kísérlet alapján fejlődött ki. Az 1970-es évek óta világszerte elterjedten alkalmazzák, főként Franciaországban, Németországban és az USA-ban épültek nagy számban ilyen szerkezetek. Ma is a földmegtámasztó szerkezetek előszeretettel alkalmazott típusa, ami gazdaságosságának, gyors kivitelezhetőségének köszönhető. Segíti az alkalmazást az is, hogy mind nagyobb figyelmet fordítanak a kezdetekben egyhangú homlokfelületek esztétikájára is. Hídfőkben való alkalmazása is már a kezdetektől megjelent, amit jól reprezentál az USA-ban 2010-ig megvalósult mintegy 3300 ilyen projekt. Hazai bevezetéséhez Pálossy, Scharle és Szalatkay munkássága [1] fektette le az alapokat, s ők készítettek egy tervezési segédletet is [2]. Az ő közreműködésükkel épültek az első ilyen támfalak Siófokon és Fényeslitkén 1977 és 1981 között. Ezek lényegileg a nemzetközi szokásokat követték: svájci kereszt alakú, vékony vasbeton homlokelemekből, hozzájuk kapcsolódó acél horgonyszalagokból és szemcsés háttöltésből állnak. E szerkezetek ma is megfelelően funkcionálnak, esztétikájuk változása vitatható (1. ábra)…
1. ábra: A siófoki vasalt talajtámfal képe 1983-ban és 2010-ben A H-típusú szerkezet bemutatása Az 1980-as években egy hazai nagyvállalat egy új faltípus fejlesztését indította el, melynek keretében 1981-ben Veresegyházán kísérleti falszakaszt is építettek. Akkoriban a hasonló igyekvések általában a külföldön bevált szerkezetek megújítására törekedtek jobbára anyagi megfontolások okán. Ahogy más esetben is (pl. dugócölöp) az újításokat nem a kellő alapossággal készítették elő, nem volt minden újítás átgondolt. Így volt ez esetben is, a tetszetős forma és az erősítés ésszerűnek tűnő módosítása mögött számos apróbb konstrukciós hiba maradt. Az új típusú szerkezet felismert hibás részleteiről és ezek következményeiről először itt Ráckevén 1999-ben számoltunk be [3].
Az új szerkezethez a külföldről ismert konvex svájci keresztalak (2. ábra) helyett konzolos H-alakot választottak (3. ábra). Ez esztétikailag érdekesnek tűnt, bár kevesebb variációs lehetőséget kínált, statikai szempontból pedig mindenképpen előnytelennek bizonyult. Ez az alak a szalagok egyenletes kiosztását ellehetetlenítette, így függőleges értelemben egy elem szalagjai egymáshoz és az elem súlyvonalához közelebb kerültek, viszont a függőleges „szomszédok” szalagjainak távolsága nagy lett. A konzolokat a szalagok kevéssé „támasztatották meg”, ami nagyobb igénybevételekkel és deformációkkal járt. Hasonló hatást keltett az is, hogy a mélységgel növekvő földnyomás miatt az alsó szalagok nagyobb terhelést kaptak, mivel azok lényegében az elemre ható földnyomás hatásvonalába estek. A szomszédos elemek szalagjainak nagyobb függőleges távolsága azért kedvezőtlen, mert – szintén a földnyomás növekedése miatt – a lejjebb levő elem szalagjaiban sokkal nagyobb erők léphetnek fel, minta a felette levőében. Ezek a különbségek különösen akkor válnak veszélyessé, ha esetleg egy szalag valamilyen okból nem dolgozik. Hátrányos az is, hogy az elemek között csak hornyos kapcsolat van, a hornyokban nincs vasalás, így csak csekély mértékű erő átadására képes, szemben a külföldi megoldásokkal, melyekben az elemeket még általában csapokkal is összekötik.
2. ábra: Általánosan elterjedt kialakítás
3. ábra: A H-típusú szerkezet képe és eleme
A korróziós problémák elkerülése végett a H-elemes szerkezetben a szalagokat acél helyett üvegszál erősítésű poliészterből készítették. Megjegyezzük, hogy az acél korróziója ellen külföldön kombinált védelmet alkalmaztak: galvanizálták az elemeket, illetve olyan keresztmetszeti méretet terveztek, hogy a tervezett élettartam alatt várható elkorrodálódás ellenére is megmaradjon a szükséges keresztmetszet. Az új erősítő elem kedvezőbb korrózióállósága csak felszínes megközelítéssel látszott igaznak. A károsodások utáni vizsgálatok rávilágítottak arra, hogy a „betonos” környezetben a szalagok korrodálnak, mert bennük lúgra érzékeny üveget használtak. Az új anyag azonban több más szempontból is hátrányos volt. Egyrészről az üveg rideg viselkedése révén hirtelen tönkremenetel jellemzi azt, másrészről külpontos húzásra jóval kisebb ellenállással bír, mint központosra, s teherbírás veszteséget okozhatnak a hőmérsékleti hatások és a kúszás is. A fal és a szalag a fejlesztők szándéka szerint csuklós kapcsolatát a 4. ábra szemlélteti. A szalagot két acéllemez közé fogták be a széleken öszszecsavarozva őket, majd ezt a falban levő acél fészekbe habarccsal kellett rögzíteni. E megoldással sem volt azonban minden rendben: a kapcsolat befogásként működik, szemben a szokásos egyetlen csavaros kapcsolattal, mely vízszintes értelemben eleve el tud fordulni, függőeleges értelemben pedig az acél szalagban képlékeny csukló kialakulásával ad lehetőséget arra, ha akkora külpontos terhelés éri, a kivitelezés nehézkes, és bizonytalan, hogy a fészekbe mennyire sikerül a szalagot befogni, azt habarccsal teljesen kitölteni, valamint azt megakadályozni, hogy a befogó elem ne süllyedjen a fészek aljára, a takarékoskodás miatt túlzottan vékonyra választott acéllemezek az összecsavarozás hatására meggörbültek, így a szalagot csak a két szélén „fogták meg”, így ott feszültségcsúcsok és sérülések alakulhattak ki, s ezt tetézte még az acéllemezek leélezésének elmaradása.
4. ábra: Fal és szalag kapcsolata
Mindezek miatt a szalagok húzószilárdságának kb. 900 N/mm2 minősítő értéke helyett külpontos húzás esetén annak legfeljebb csak az ötödével lehetett volna tartósan számolni. A H-elemes vasalt talajtámfal 1988-ban kapott alkalmazási engedélyt, s azt elsőként a következő évben a Helsinki úti felüljárónál alkalmazták. Majd az 1990-es évek első felében összesen mintegy 22 közúti alkalmazásra került sor, melyből kiemelendő az M1 autópálya Győr déli elkerülő szakaszén létesített 9 műtárgy, valamint az M2 gyorsforgalmi út mentén megvalósult 7 híd. Vasalt talajtámfalas hídfők A vasalt talajtámfalakat kezdetektől alkalmazzák hídfőként, s erre kedvező tapasztalatok vannak a régmúltból is (5. ábra), már nagyon magas, 30 m-es hídfőket is kialakítottak velük. Nagy előnye a hazánkban is gyakorta épülő rejtett hídfős kialakítással szemben, hogy a híd mindkét végén egy-egy támasz és egy-egy nyílásköz megtakarítható vele. Ezt felismerve ajánlották be nagy számban az 1990-es években az utas projektekre pályázó cégek.
5. ábra: Vasalt hídfők a régmúltból (1969-, illetve 1975-ben épült falak) A 6. ábrán a hídfőkben való alkalmazásra vonatkozóan [2] korai ajánlásait mutatjuk be, de a mai szakirodalmak [4] is hasonló elrendezéseket javasolnak. Ki kell emelni azt a változatot, melyben a hídszerkezet közvetlenül a vasalt talajtámfal tetejére terhel. E megoldás előnye, hogy a híd és a kapcsolódó háttöltés között süllyedéskülönbség gyakorlatilag nem alakulhat ki. A másik két megoldás lényege a támfal és a műtárgy elkülönített alapozása, előbbi rövidebb, míg utóbbi hosszabb műtárgy esetében célszerű. A szerkezet optimalizálására felmerülhet a homlokfal és a hídszerkezet közös alapon való elhelyezése, ezt azonban például [4] is csak kedvező altalajadottságok esetén tartja lehetségesnek, ahol nagyobb süllyedéskülönbségektől nem kell tartani.
6. ábra: Vasalt hídfők kialakítási lehetőségei [2] szerint A H-elemes talajtámfal hídfőként való építéséről a szerkezet alkalmazási dokumentuma nem adott részletes útmutatást, a megjelent néhány ábra alapvetően összhangban volt a 6. ábrán vázoltakkal. Ennek ellenére olyan konstrukciót terveztek, melyben a homlokfal és a hídfő közös alaptestre került, miként azt a 7. ábra is mutatja. E megoldás óriási veszélye, hogy míg a homlokfal, főként a hídszerkezet mélyalapozása esetén alig süllyed, addig a háttöltésben levő horgonyzó szalagok az altalaj felső, gyakran gyenge zónájának összenyomódásából fakadóan akár deciméteres függőleges elmozdulást is szenvedhetnek. Ennek következményeként a homlokfalhoz való csatlakozásnál a befogott szalagok külpontos húzást kapnak, amire – mint láttuk – nagyon kicsi az ellenállásuk. Meg kell még említeni, hogy néhány szalagot a hídfő oszlopai miatt - mivel a homlokelemek kiosztását ezekével nem hangolták össze - elhagytak. Ezt nem látták veszélyesnek, mert nagy tartalékot vélelmeztek a szalagok teherbírásában.
7. ábra: H-elemes talajtámfal alapozási megoldása
Károsodás, állapotértékelés A szakma sikertörténetként élte meg a H-típusú talajtámfalas hídfők alkalmazást. Ezért is okozott nagy megrázkódtatást az 1996 nyarán az M1 autópályán bekövetkezett első károsodás (8. ábra) A kár okait elsőként vizsgáló szakértők pusztán a háttöltés süllyedésében látták az okot, de nem vezették végig, hogy ezek miként vezethettek a fal leomlásához. A szerkezettel szembeni aggályokat nem fogalmaztak meg, azt problémamentesnek ítélték, s e tönkremenetelt véletlen, egyedi esetnek vélték.
8. ábra: Omlások az M1 autópályán (1996) és a 2. sz. főúton (1998) Ezt a magyarázatot az egykori Útgazdálkodási és Koordinációs Igazgatóság (UKIG) vezetői nem tartották meggyőzőnek, ezért megbízták intézményünket a szerkezet általános analízisével és a megépültek állapotának értékelésével. Az első, 1997-ben kiadott tanulmány az előző fejezetekben ismertetett problémákra világított rá, s ezek alapján a szerkezetet veszélyesnek, a helyi adottságoktól függően életveszélyesnek minősítette. Ezt természetesen nem fogadta osztatlan egyetértés. A megépült hidak hídfőinek állapotát egyrészt a szokásos módon, a terhek és az ellenállások összevetésével vizsgáltuk. Ebben azonban sok bizonytalanság volt, mert számos részletre csak becslést lehetett adni. Ennek haszna inkább az volt, hogy megmutatta, mely tényezők lényegesek a károsodásban. Erre támaszkodva egy tízkritériumos állapotértékelő rendszert dolgoztunk ki. Megemlítjük, hogy ez a geotechnika szakterületén – hazai viszonylatban feltétlenül – az egyik első olyan minősítő eljárás volt, melyben a szerkezeteket nem „pontos” számítással ellenőrzik. Mára e megközelítési mód egyre jobban terjed, ide sorolhatók például a szabványban megjelenő megfigyeléses módszer vagy mesterséges intelligencián alapuló eljárások.
Az állapotértékelő rendszer szempontjait és a kategóriákat az 1. táblázat foglalja össze. Az I-VI. kritérium a szalagokban fellépő feszültségek nagyságát reprezentálja a fal adottságai, szerkezeti jellemzői alapján. A fal aktuális állapotát a VII-VIII. kritérium minősíti, mely arról adhat tájékoztatást, hogy aktuálisan mekkora a szalagok kihasználtsága. A fal kora (IX.) az erősítő szalag korróziója szempontjából fontos, míg az esetleges omlás következményeit értékeli az utolsó kritérium. Egy vasalt hídfőt akkor minősítettünk (élet)veszélyesnek, ha ezen értékelés alapján 20 pontnál többet kapott, amire nem kevés példa volt.
1. táblázat: Vasalt hídfők értékelő rendszere A támfalakat veszélyeztet ő hatások összegzése kritérium jel
VII
általános megnevezése falmagasság (terhelés) az altalaj minősége (süllyedéskülönbség) a homlokfal alapozása szalagok kihagyása szalag-fal kapcsolat szárny- és homlokfal csatlakozása a fal képe
VIII
a fal alakja
IX
szalagkúszás, -korrózió mértéke a leomlás következménye
I II III IV V VI
X
konkrét jellemzője H (m) összenyomódási. modulus ES (MN/m2) a fal és a hídfő alapjának viszonya a hídfő előtt csatlakozó elemeknél a befogó acélpofa ß törésszög és a dilatáció minősége síkbeli elemmozgás elemszélek kifordulása uf max. kimozdulás max. elemelfordulás az építmény kora t (év) veszélyeztetett terület létesítményei
kedvező 1 H5m
kategória, ill. osztályzat közepes, á tlagos 2 5H7m
kedvezőtlen 3 H7m
ES 20
20 ES 5
ES 5
független alapok 0-0 szalag hiányzik lekerekített perem 8 mm lemez ß5 és egyenes dilatáció "nyugodt" felület uf 20 mm v. 0,01 radián t 3 év
egyesített síkalap 1-1 v. 0-2 szalag hiányzik lekerekített perem 5 mm lemez 5ß30 kissé változó dilatáció. összefeszülések "hullámzó síkok" 20uf0,01.H v.0,010,03 3 t 9 év
egyesített cölöpalap 2-2 szalag hiányzik éles perem 5 mm lemez ß 30 erősen változó dilatáció. repedések v. kiugró fülek uf 0,01.H v. 0,03 radián t 9 év
a fal előtt nincs közlekedés
földút a fal előtt v. távolabbi útpálya
az elemek az útra v. vasútra eshetnek
Mivel az első káresetet az illetékesek többsége szívesen látta véletlen eseménynek, ezen értékelésnek és a javasolt beavatkozásoknak nem volt foganatja, kivéve azt, hogy hasonló szerkezetre építési engedélyt nem adtak ki. Még váratlan eseményként értelmezték a Helsinki úti felüljáró egy szakaszának 1997 nyarán történt tönkremenetelét. Amikor azonban a következő évben súlyosan károsodott két további hídfő (8. ábra), az meggyőzött mindenkit a fal veszélyességéről. Az értékelés helyessége is beigazolódott, mert a M2. sz. gyf. út mentén az a fal omlott le, melyet korábban az értékelés a legkritikusabbnak ítélt. A károsodások alapos szemrevételezése és elemzése azt mutatta, hogy több szalag már jóval a leomlás előtt el- vagy kiszakadt. Az M1 és M2 utak mentén leomlott hídfőknél a háttöltés és a homlokfal közötti süllyedéskülönbségből fakadó külpontos húzás lehetett a meghatározó, míg a
Helsinki úti felüljáró esetében elsősorban a korróziót kellett „bűnösnek” ítélni. Említhető továbbá, hogy mind a négy szerkezet nyáron, meleg időszakban ment tönkre, így a hőmérsékleti hatás, s az ebből fakadó többletfeszültség, illetve teherbíráscsökkenés is szerepet játszhatott. Megfigyelhető volt, hogy a szalagok a háttöltéseket alapvetően együttdolgoztatták, csak egy kb. 70-80° hajlású csúszólap mentén folyt ki a talaj, mikor az ezt megakadályozni hivatott homlokelemek leomlottak. Mindezek után a H-elemes vasalt talajtámfal alkalmazási engedélyét viszszavonták, ami természetesen helyes döntés volt. Nem volt indokolt viszont az, hogy a közúti hidak tervezésére vonatkozó útügyi előírásba [5] bevették, s azt a közelmúltbeli korszerűsítéskor is bennmaradt, hogy „vasalt talajtámfal típusú … szerkezeteket hídfők építéséhez használni nem szabad”. Mint említettük, s még rámutatunk, vasalt talajtámfallal kitűnő szerkezetek sokaságát építik, egy szerkezettípus jól azonosított egyedi hibái miatt nem volna szabad ezekről lemondani. A bekövetkezett omlások után, és mivel a szerkezetek egy jelentős részét meg nem engedhető, veszélyes vagy életveszélyes állapotúnak kellett nyilvánítani, mindegyik hídfő ideiglenes megtámasztást kapott (9. ábra).
9. ábra: Ideiglenes fa megtámasztás Megerősítés Az omlásokat követően a megerősítési lehetőségek felvázolására is megbízást kaptunk. A támfal fejlesztésekor a javítási módokkal még elvi szinten sem foglalkoztak, s nyilvánvaló, hogy egy újszerű szerkezet megerősítése újszerű megoldásokat kívánt meg. Olyan megoldásokat kellett ta-
lálni, melynek teherbírása hosszú távon sem függ a kritikusnak vélt szalag-fal kapcsolattól. A javaslatok kidolgozásakor szem előtt kellett tartani, hogy az ideiglenes megtámasztás a kivitelezhetőséget befolyásolja, s nagy számú szerkezetről lévén szó fontos a költségtakarékosság is. A hídfők hosszú távú stabilizálására háromféle megoldást javasoltunk: vasalt talajszerkezet megtartása mellett a hibás kapcsolat kiiktatása azok cseréjével vagy a homlokelemek hátraszegezésével, a szalag-fal kapcsolatról lemondva külső, bordás megtámasztás építése cölöpalapozással vagy hátrahorgonyzással továbbítva a homlokfal terheit a talajra, a fal kiváltása a terhelés alól a háttöltés szilárdításával vagy esetleg cölöpfal létesítésével. Ezek közül első helyen a 10. ábrán vázolt megtámasztásokat ajánlottuk a megadott becsült méretekkel. A homlokelemeket mindkét változatban 3,0 m-enként építendő függőleges bordák, s azok között vízszintes gerendák támasztották volna meg. Így minden homlokelem legalább két oldalról kaphatott volna külső megtámasztást, míg másik két oldalon a szomszédos homlokelemek biztosították volna a megtámasztást. A cölöpalapozású szerkezetnél minden borda alá két-két cölöp került volna, így azok a bordáról érkező nyomatékot is tengelyirányú erővel fel tudták volna venni. A cölöpök számának csökkentése végett terveztünk ritkább bordakiosztást és vízszintes gerendákat.
10. ábra: Megerősítés cölöpökön álló, illetve hátrahorgonyzott bordákkal
A horgonyok hosszát minimálisra vettük, mert úgy gondoltuk, hogy a vasalt talajhídfők ellenőrzött szemcsés anyagú töltésében jól elkészíthető a horgonyok injektált befogási szakasza, illetve elegendő azokat a homlokfaltól nem túl távol, az említett 70-80°-os csúszólap mögé tenni. A cölöpalapozást előnyösebbnek láttuk, mert a másiknál olcsóbb, járatosabb megoldás, s mert a horgonyokat korrózióálló, tartós horgonyként kellett kialakítani, amire még Magyarországon nem volt addig példa. E megoldásokat választotta a hídfők üzemeltetője is, ám az engedélyezési tervek elkészítésével más céget bízott meg, aminek okát ma már az elévülés okán akár meg is fogalmazhatnánk. A nagy késéssel elkészült tervek alapján épültek meg a végleges megerősítések a 11. ábrán látható megjelenéssel. Az M1 autópálya győri elkerülő szakaszán minden esetben cölöpözött bordás megtámasztást alkalmaztak. 1,50 m-enként készültek bordák, s a vízszintes gerendák elmaradtak. Ezt önmagában magunk is esztétikusabbnak láttuk, de a cölöppárok számának vélelmezett megduplázása miatt kételkedtünk a gazdaságosságában. Az M2 gyorsforgalmi út mentén szintén alkalmazták a bordás megtámasztást, de néhány hídfő esetében hátrahorgonyzás mellett döntöttek. A terheket egy monolit vasbeton köpenyfal továbbítja az elemes szerkezetről a horgonyokra. A horgonyok száma sokkal nagyobb volt az általunk szükségesnek tartottnál, s – megtudtuk – hogy a javaslatunkkal szemben 15-20 m-es hosszal készültek. Ezt azzal indokolták, hogy „az ember alkotta” háttöltés minősége bizonytalan, abban nem lehet jó teherbírású horgonyt készíteni, inkább választották a termett talaj felső zónáját. Mivel pedig a horgonyok – hogy függőlegesen ne nagyon terheljék a homlokfalat és az alapokat – nem lehettek meredekek, csak ilyen nagy hosszal lehetett a termett talajban kiépíteni a befogást. (Mellesleg, a szerkezetekkel éppen azért volt baj, mert a felső talajzónák gyengék voltak…) Az igazi ok valójában az volt, hogy kevés és rövid horgonyért nem lett volna érdemes végigjárni a tartós horgonyok alkalmazásának engedélyezését.
11. ábra: Megerősített H-elemes támfalak
Felülvizsgálat 2010-ben az UVATERV irányításával megindultak az M2 gyf. út második pályájának kiépítésére irányuló előkészítő munkák, s ennek keretében szükséges volt a megerősített vasalt talajtámfalas hídfők felülvizsgálata. Emlékeztetőül: itt eredetileg hét híd készült ilyen hídfővel, közülük egy omlott le. Ennél a hídfő mögé egy új nyílást építettek, s annak új támasza más megoldást kapott. Három hídnál cölöpalapozású bordás megtámasztás készült, míg három híd hídfőit hátrahorgonyzással erősítették meg. Ismervén az előzményeket a hídfők felülvizsgálatával az UVATERV megbízta a Széchenyi István Egyetemet. Helyszíni szemléken (12. ábra) súlyos hibára utaló jeleket nem találtunk, rögzíthettük, hogy a megerősített hídfők alapvetően megfelelnek. A szemlézés után áttanulmányoztuk a terveket is, s ennek nyomán már nagyon kellemetlen megállapításokra kényszerültünk.
12. ábra: M2 gyf. út megerősített hídfőinek felülvizsgálat 2011-ben A horgonyzott szerkezetek többségén a vasbeton köpenyfal felületén repedések rajzolódnak ki, amelyek vélhetően a horgonyok feszítésekor keletkeztek. Egyes horgonyfej sapkákon folyások látszottak. E hibák azonban nem haladták meg azt a szintet, melyet egy alaposabb karbantartással ne lehetett volna megoldani. A tervek azt mutatták, hogy a horgonyok teherbírásában jelentős a tartalék, s a vasbeton köpenyfal vasalása is megfelel, azt gondosan méretezték. Így azt lehetett megállapítani, hogy e szerkezetek megfelelő karbantartással tartósan megfelelhetnek. A bordás megtámasztásokon azt kellett észrevennünk, hogy a támpillérek kb. a félmagasságtól felfelé az eredeti homlokelemektől elváltak, felül néhány mm-t kifelé mozdultak (12. ábra). Az üzemeltetők arról tájékoztattak, hogy ez az elválás csak az utóbbi 4-5 évben vált szembetűnővé. Ennek feltételezhetően az az oka, hogy a H-elemes homlokfal a támpillé-
rek elkészülte óta is alul kifelé mozdul (kihasasodik), amint azt korábban a megerősítések előtt több falon ki is mértünk. A homlokfal alul kifelé tolja a támpilléreket, melyek így felül elválnak a H-elemektől. E jelenséget a helyszínen önmagában még nem tekintettük kritikusnak, hiszen ez csak annak a kifejeződése, hogy valóban szükség van a megtámasztásra. A tervek áttanulmányozása azonban más okra is fényt derített, s bennünket és partnereinket is zavarba hozott. Kiderült, hogy a támbordák alá csak egyetlen 40 cm átmérőjű cölöpöt terveztek (13. ábra), így annak a földnyomásból eredő vízszintes erőt és nyomatékot is fel kellene vennie, s a talajra hárítania. Ezt számítással igazolni vélték, ám a számítást súlyos hiba terhelte. A támpillér ráült a hídfő alaptestére, azzal való együttdolgozását azonban mindössze 25 cm-enkénti 10 mm acéltüske lett volna hivatott biztosítani (ha azok egyáltalán elkészültek). Egyértelműen bebizonyosodott, hogy ha a szalagok az említett hibák miatt valamikor már nem fognak működni, akkor a szerkezet nem lesz stabil. Ezért elengedhetetlenné vált a megerősítés megerősítése. Az erre az UVATERV munkatársaival kidolgozott módszer lényegét szemlélteti a 13. ábra bal oldali vázlata. Az eredetileg tervezett és elkészült rövid cölöp elé egy további ferde, hosszabb cölöp készülne. E cölöp elkészítésére szóba jöhet talajhabarcsosítási technológia is. A szerkezetet PLAXIS véges elemes modellel és AXIS VM modellel is méreteztük. Az újabb megerősítés forráshiány miatt eddig nem készült el.
13. ábra: M2 gyf. újabb megerősítésének koncepciója és modellezése E vizsgálati eredmények felvetették az M1 autópálya mentén hasonló terv alapján épített megtámasztások felülvizsgálatának szükségességét is. Ennek előkészítése megindult, egy hazai tervező iroda az ajánlatadáshoz kérte közreműködésünket, de a tender eredményét nem hirdették ki. Talán egy újabb falomlásra várunk?
Összefoglalás, jövőkép A dolgozatban áttekintettük a H-elemes támfalak 25 éves történetét. A világszerte alkalmazott szerkezet tükrében rávilágítottunk ennek hibáira, bemutattuk, hogy ezek miként vezettek károsodásokhoz. Ismertettük a megépült falak állapotértékelésére kidolgozott módszerünket, s a megerősítésre adott javaslatainkat. Rá kellett mutatnunk, hogy ezek helyett sajnos hibás megoldásokat terveztek, amit egy 2011 évi felülvizsgálat során kellett felfedeznünk. Az általunk kidolgozott újabb erősítés eddig nem valósult meg, s a korábban szintén tévesen megerősített többi fal felülvizsgálata sem. A szerkezet kálváriája tehát máig sem ért véget, s bizony tartanunk kell újabb kellemetlen meglepetésektől. A károsodások idehaza visszavetették a vasalt talajtámfal hídfőbeli alkalmazását. Támfalként ugyanakkor gazdaságos és látványos erősített talajszerkezetek épültek, pl. az M7 autópálya mentén mutatós, nem zárt vb. homlokfelületű szerkezetek (14. ábra). Csak remélni merjük, hogy előbb-utóbb e hazai példák és a hídfőkkel kapcsolatos kedvező külföldi tapasztalatok (15. ábra) feloldják a hídfőbeli alkalmazás korlátozását.
14. ábra: Vasalt talajtámfalak az M7 autópálya mentén A történetből sok tanulság adódik, melyeket már részint megfogalmaztunk, részint azt az olvasóra bíznánk. Scharle Péternek, az erősített földtámfalak hazai alkalmazásában úttörő szerepet vállaló győri professzorunknak erre (is) érvényes azon gondolatának idézését viszont elengedhetetlennek tartjuk, miszerint „a tervezői kockázatérzékenység és a kivitelezői felelősségtudat a versenygazdaságban sokszor háttérbe szorulhat, s a siker hozta magabiztosság-érzet okán elszunnyadhat”.
15. ábra: Vasalt talajtámfalas hídfők a nagyvilágból
Irodalomjegyzék [1] Pálossy L., Scharle P., Szalatkay I.: Földtámfalak, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1985 [2] Szalatkay I.: Vasalttalaj-támfalak tervezése és kivitelezése, TS-M-57. TTI, 1983 [3] Szepesházi R.: Hazai vasalt talajtámfalak vizsgálata, Ráckeve, 1999 [4] Brügemann, M.: Langjärige Erfahrungen des Tragverhaltens von Bewehrte-Erde-Brückenwiderlagern, Bautechnik, pp. 61-72, 2010.02. [5] e-ÚT 07.01.11 Útügyi Műszaki Előírás: Közúti hidak tervezése, 2011.08. [6] Szepesházi R.: Korszerű hídfők – veszély vagy lehetőség?, Nemzeti Közlekedési Napok, Siófok, 2010
