Balaton parti tőzegen épült úttöltés deformációja
1999-2001
A burkolatkárosodás képei
Töltésszélesítés és magasítás 4,0
1,5
3,5
5,0
4,0
új töltés régi töltés georács
0,9 1,5
besüllyedt rész tőzeg homok
1,0
1,3
5,7
4,3
2,7
5,0
Részlet a terv műszaki leírásából
„az alakkal kötött georácsok nagy szilárdságot adnak, a süllyedéseket a minimálisra csökkentik kihasználva a puha altalaj teljes támasztóképességét”
A töltéstest feltárása
ütésszám N20 0
5
10
15
20
25
0
1
2
D1
mélység z m
D2 3
4
D3 D4 D5
5
6
Szon-
A tőzeg-
Összesített
Teher-
Minősítési
dázás
réteg
ütésszám a
bírási
sor-
jele
vastagsága
H mélységig
mutató
rend
-
H
N20
N20/H
-
m
db
db/m
D1
4,4
126
28,6
I.
D2
6,2
74
11,9
V.
D3
6,6
98
14,8
IV.
D4
6,6
155
23,5
II.
D5
6,4
130
20,3
III.
7
8
A tőzegréteg vastagságának és minőségének feltérképezése dinamikus szondával
30
drénezetlen nyírószilárdság cu kPa 0
10
20
30
40
50
0
mélység z m
1 2 3 4 5
csúcs-érték reziduális érték
6
A tőzeg nyírószilárdságának mérése nyírószondával
4,0
1,5
3,5
5,0
4,0
9,0
új töltés régi töltés georács
0,9 1,5
besüllyedt rész 1,3
tőzeg
E0
1,0
5,7
4,3
5,0
2,7
3,4
Fsz
T
csúszólap
homok
5,65
Állékonyságvizsgálatok 7,0
6,0
Ea
Ea < Fsz + Ep
E0 < Fsz + T
9,0
Fsz
3,25
Ep
vizsgált függély
csúszólap
< 5 cu
2,4
6,0
idő 0,1
Ödométeres vizsgálatok eredményei
1 nap
log t min 10
1 000
1 hét
1 hó
7 hó 26 hó 10 év
100 000
10 000 000
0
%
p kPa
fajlagos összenyomódás
∆ε C α log
0
t ∆t t
σ σr σ σu ε C sε log m C cε m σm σr σm
10
10
20 20
50 100
30
20 40
100 200
50 20 60
10
100
teher
lgp kN/m
2
1000
fajlagos összenyomódás %
0
10
20
1 nap 26 hó
30
40
kompressziós terhelési ág index
CC
első terhelés
CS
újraterhelés
50
60
minta terhelés időtartama 1,0 m 2,0 m 1 nap
0,13
0,34
26 hó
0,14
0,36
1 nap
0,04
0,06
26 hó
0,08
0,15
4,0
0
1
mélység z m
2
3
4
60
6
0,9 1,5 1,0
1,3
5,7
4,3
2,7
5,0
80 régi töltés alatt bontás után új töltés alatt régi töltés alatt bontás után új töltés alatt régi töltés alatt
5
4,0
homok
2
függőleges feszültség z kN/m 40
5,0
besüllyedt rész tőzeg
20
3,5
új töltés régi töltés georács
süllyedésszámítás
0
1,5
bontás után új töltés alatt
számított süllyedések jobb oldali burkolatszél alatt sj=54 cm a tengely alatt st=51 cm a bal oldali burkolatszél alatt sb=51 cm
szelvényszám 2 200 4
2 300
2 400
2 500
2 600
2 700
%
a geodéziai mérések értékelése
2
szögtorzulás
3 1 0 -1 -2 -3 -4
1998 09.15. 0
1999 04.30. 200
idő 400
t
nap 600
2000 11.15. 800
1000
0
minősítési dokumentum
süllyedés
s cm
10
?
A kétoldali burkolatesés változásának összegzett értéke: + érték = tetősödés - érték = teknősödés
2+375 km szelvény
20
30
40
50
az átadáskor valójában mért adat
általam mért adat
Egy tengelypont süllyedésnek „nyomozati anyaga”
Megoldási lehetőségek • új szakasz építése a tőzeges terület elkerülésével • a szakasz újjáépítése kavicscölöpös alapozással • a töltésváll alatti talajzóna megerősítése
kavicscölöpökkel • burkolatjavítás, várakozás, a földműrés kitöltése
injektálással, végleges burkolatjavítás
1998 09.15. 0
1999 04.30. 200
2000 11.15. 400
600
800
2002 02.15. 1000
1200
idő
t
nap
1400
1600
0
20
t.
j.o.
40
süllyedés
s
cm
b.o.
60
2+375 km szelvény 80
109,00
Ellenőrző mérések értékelése 2002-ben
108,75
108,50
108,25 2+350 km szelvény 108,00
terv
1999
2000
2002
Tanulságok •
A helyi tapasztalatból – főleg újjáépítéskor – illik tanulni!
•
A georács sem old meg mindent!
•
A reklámszöveg nem tervezési utasítás!
•
A földmű is méretezendő szerkezet!
•
Minőségbiztosítást minőségtanúsítás helyett!
•
Sokirányú vizsgálat kell a jó diagnózishoz!
•
A szemilogaritmikus alakváltozási összefüggések jól használhatók!
•
Az MS Excel kitűnő segítőtárs!
Burkolatkárok térfogatváltozó agyagtalajokon M3 autópálya Békés megyei közutak 1991-2003
2003-ban vizsgált Békés megyei utak 4231 j. közút Dévaványa – Gyomaendrőd 11,2 km szakasz 4232 j. közút Kőrösladány – Gyomaendrőd 16,3 km szakasz 47 sz. főút Kőrösladány – Kőröstarcsa 7,0 km szakasz
Vizsgálatok célja 4231 és 4232 j. utak talajvizsgálatok a rehabilitáció előkészítéséhez romlások okainak megállapítása szerkezeti és technológiai javaslatok 47 sz. főút lokális repedések okainak megállapítása helyreállítási lehetőségek felvázolása általános hasznosítás agyagok térfogatváltozásának vizsgálata károsodási mechanizmusok azonosítása útrehabilitációk általános elveinek elemzése
Vizsgálati program földtani, hidrológiai tájékozódás talajadottságok, talajvízviszonyok, csapadékviszonyok, úttörténet tanulmányozása földút, rakott kő, portalanítás, szélesítés, aszfaltbeton, javítások helyszíni szemle: útállapot, károsodás, földmű és a környezet leírása, a földmű geometriájának felmérése méretek, deformáció talajfeltárások fúrásokkal rétegződés, talajvíz a pályaszerkezet és a földmű felső részének nyílt feltárása szerkezet, altalaj leírása behajlásmérés a burkolaton sávonként két vonalban 50 m-enként rutin laborvizsgálatok: azonosítás, víztartalom speciális laborvizsgálatok: tömöríthetőség, nyírószilárdság, duzzadási jellemzők
Jellemző pályaszerkezet főpálya 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg 1 cm emulziós felületi bevonat 10-15 cm utántömörödő aszfaltmakadám itatásos hengerlés több rétegben 15-20 cm szórt vagy rakott alap
1994 1984 1977 1950 1920
szélesítés 4 cm JU 35 aszfaltbeton kopóréteg vagy 1 cm emulziós felületi bevonat 10 cm emulziós záróréteg 15-20 cm kohósalak útalap b/j
1994 1984 1960/80 1960/80
A 4231 j. út azonosító jellemzői a képlékenységi diagramban
plasztikus index I P %
60 50 a középső szakaszon végzett fúrásokból vett agyagminták
40
az út elején és végén végzett fúrásokból származó agyagminták
30
az út végén végzett fúrásból származó nem agyagminta
20
a burkolatfeltárásból vett minták
A-vonal 10 0 0
20
40
60
folyási határ w L %
80
100
4231 j. út talajjelmezőinek mélység szerinti alakulása 0
20
40
60
80
100
%
0
víztartalom m
1
folyási határ
mélység
sodrási határ
2
3
pd kPa duzzadási nyomás alakulása
47. sz. út 94+450 wL=58,7 %
wP=31,1 %
IP=27,6 %
i0=9,2 %
2,00 715 490 605
Sr=1,0
Sr=0,8
1,90 pd=600 kPa
száraz térfogatsűrűség
g/cm
3
dmax =1,805 g/cm Tr=100 % Tr=100 %
1,80
3
395
pd=400 kPa 290
5x25 ütés 270 MNm/m3
175
pd =300 kPa
1,70 192 75
122
pd=200 kPa
természetes állapot
155
Tr=90 %
50
85
1,60
70
97
98
80
Tr=85 %
62
43
pd=100 kPa
1,50
3x12 ütés 78 MNm/m3
pd =50 kPa wopt =12 % 80
1,40 0
5
10
15
víztartalom
20
w %
25
30
ds %
47. sz. út 94+450
duzzadás alakulása
wL=58,7 %
wP=31,1 %
IP=27,6 % i0=9,2 %
2,00 20,6
Sr=1,0
14,8 18,1
1,90
Sr=0,8
17,0
g/cm3
ds=20 % ds=15 % 3
dmax=1,805 g/cm Tr=100 %
1,80
11,1
száraz térfogatsűrűség
8,3
5x25 ütés 3 270 MNm/m 1,70 8,7 10,9
4,5
természetes állapot
6,0
Tr=90 %
1,8
3,6
1,60 9,9
6,1
ds=10 %
2,8
2,9 2,6
3,7
Tr=85 % 1,50 ds=5 %
3x12 ütés 3 78 MNm/m
ds=2,5 %
wopt=12 % 5,3
1,40 0
5
10
15
víztartalom
20
w %
25
30
d g/cm
3
A duzzadás vektora és végállapota a kezdeti állapot függvényében
száraz térfogatsűrűség
Sr=0,95
Nedves oldali tömörítés előnyösebb víztartalom
w %
a) A burkolatszél alátámasztásának megszűnése a földműfelszín zsugorodás miatt
kerékterhelés burkolat önsúlya
b) Rézsűmozgás a zsugorodás miatti kohéziócsökkenés következtében
kerékterhelés burkolat önsúlya kiszáradó, mozaikosodó rézsűanyag
megrepedő burkolat süllyedés zsugorodó földműfeszín
elnyíródó burkolat
mozgás kifelé
talpnyomás
csúszólap
c) A burkolatszél romlása a burkolat alatti függőleges zsugorodási hosszrepedés felett
kerékterhelés burkolat önsúlya
d) Rézsűmozgás a padka alatti zsugorodási hosszrepedés miatt
kerék terhelés burkolat önsúlya
megrepedő burkolat besüllyedés berepedő földműfelszín talpnyomás
elnyíródó burkolat másodlagos csúszólap
függőleges repedés víznyomással mozgás kifelé elsődleges csúszólap
e) Burkolatrepedés a burkolat alatt egyenlőtlenül kifejlődő duzzadási nyomás miatt
kerékterhelés burkolat önsúlya
f) Oldalirányú mozgás a töltéstestben kifelé ható duzzadási nyomások miatt
kerék terhelés burkolat önsúlya
megrepedő burkolat emelkedés duzzadó földműfeszín
valószínű eset
extrém eset
talpnyomás jármű nélkül
duzzadási nyomás
repedő, deformálódó burkolat mozgás kifelé szétcsúszás az
talpnyomás jármű esetén
g) Burkolatkárosodás a földműfelszín duzzadás okozta teherbíráscsökkenése miatt
kerékterhelés burkolat önsúlya
h) Rézsűmozgás a duzzadás okozta szilárdságcsökkenés miatt
kerék terhelés burkolat önsúlya
megrepedő burkolat
felpuhuló rézsűanyag
emelkedés besüppedő földműfeszín talpnyomás gyenge talaj
jó talaj
elnyíródó burkolat
mozgás kifelé csúszólap
500
bal oldal külső bal oldal belső átlagos 400
behajlás 1/100 mm
jobb oldal belső jobb oldal külső
300
200
100
0 2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
7 000
8 000
9 000
10 000
11 000
12 000
szelvény
13 000
14 000
15 000
16 000
A 4232 j. út mértékadó behajlásai szakasz kezdő szelvény
bal oldal
jobb oldal összesen
végszelvény
külső
belső
belső
külső
2+000
3+050
262
171
131
184
199
3+100
4+600
232
156
152
152
178
4+650
5+300
261
208
131
177
224
5+350
6+050
227
162
148
80
176
6+100
7+400
270
174
192
184
209
7+450
7+900
308
183
219
296
297
7+950
9+300
125
125
129
90
121
9+350
10+100
271
222
134
201
217
10+150
11+200
176
223
302
158
231
11+200
12+550
63
70
62
63
64
12+600
13+350
104
155
208
157
159
13+400
14+200
100
90
130
144
123
14+250
15+340
183
143
193
144
173
15+340
16+000
293
267
322
172
302
16+050
18+300
187
184
243
138
193
222
184
203
172
197
összesen
A mértékadó értékeket az sm=sátlag+1,28·sszórás képlettel számítottuk
A károsodás hatástényezői az éghajlati viszonyok és változásaik 2000 év szárazsága meghatározó lehetett a talajvízszint mélysége nem látszik meghatározónak a környező növényzet fasorok kedvezőek – bozótos kedvezőtlen a földmű geometriája töltésben: repedés, csúszás terepen: zsugorodás, teherbíráscsökkenés a földmű anyaga fiatal öntéstalaj veszélyes, szikesek nem közepes agyag is „térfogatváltozik” a felszín közelében a pályaszerkezet anyaga, minősége hajlékony deformálódik, törik – merev „hosszreped” gyenge szélesítések; vékony erősítés, kátyúzás: hiábavaló forgalmi terhelés nem számottevő a szokásos leromlási folyamat szempontjából nehézjárművek kerekének közvetlen terhelő hatása jelentős
Agyag altalajú utak rehabilitációja Békés megyében A földmű és a pályaszerkezet felépítése semmiben sem felel meg a mai elveknek. Sokszor javítás, vastag „aszfaltszerű” rétegek, ismételten leromló állapot. Új pálya vagy újabb erősítés ?
tárgy
útmérnök
geomérnök
burolathibák oka
sztochasztikus kapcsolatok, sokféle hatás időbeli összegződése
determinisztikus kapcsolatok, hibahelyenként megállapítható domináns ok
tönkremenetel forgalmi terhelés okozta földmű vagy más szerkezeti elem lokális értelmezése „szabályos” (várt, természetes) leromlás hibája miatt induló és fokozódó károsodás megoldás tartománya
technológiákhoz igazodó szakaszokban, egyedileg, a károsító hatástartományára gazdaságosnak gondolható időszakra az élettartamon belül véglegesnek gondolt
megoldáskeresés eszköztára
szabványos tervezési metodikák, típusmegoldások kiválasztása
egyedi szakértői vizsgálat, speciális megoldás tervezése
preferált megoldások
erősítés aszfaltrétegekkel, remix eljárások
víztelenítés, vízelvezetés javítása, teljes burkolatcsere földműjavítással
kivitelezési gyorsan, a forgalom kis zavarásával, tartós megoldás hely‐, munka‐, időigényével, követelmények az éppen elégséges költségráfordítással a szükséges költségráfordítással
A rehabilitáció lehetőségei Teljes újjáépítés Pályaszerkezet javítása Földmű javítása Kiegészítő beavatkozások
Teljes újjáépítés Mértéke teljes szélességben félpályán csak a szélesítés helyén Módszer talajcsere min. 1,0 m szemcsés anyaggal az agyagtalaj meszes kezelése geotextília az altalaj és a védőréteg közé típus-pályaszerkezet építése. Indokoltsága töltésszélesítés mozog, anyaga rossz pályaszerkezeti anyagok elöregedtek szélesítés rossz altalaj puha
Pályaszerkezet javítása erősítés hidegremix-technológiával aszfaltbeton kötő- és kopóréteggel leromlott, de értékes, javítható pályaszerkezeti anyagok esetén ha nem kell tartani a földmű függőleges repedéseitől FZKA réteg (min. 15 cm) aszfaltbeton vagy itatásos makadám kopóréteggel erősen deformálódott, kátyús burkolatfelületek esetén ha a földmű duzzadása további deformációkat okozhat aszfaltbeton erősítő-kiegyenlítő-, kötő- és kopórétegek aszfaltráccsal kevéssé deformálódott, mozaikos, kátyús szakaszokon ha alapvetően megfelelő a földmű teherbírása foltszerű földmű- és burkolatalap javítás után aszfaltbeton vagy itatásos makadám erősítőréteg aszfaltráccsal jó profilú, foltszerűen tönkrement burkolat esetén ha egészében jó, de lokálisan gyenge a földmű teherbírása repedések kitöltése bitumenemulzióval a pályaszerkezet teherbírása megfelelő ha nincs deformáció a repedés mentén
A földműjavítási technológiák meszes (vagy más szilárdító anyagú) kezeléssel szemcsés talajjal javított helyi agyagból, vagy alkalmas anyagnyerőből georács alkalmazásával a töltésrézsűk anyagának kicserélése a lehető legteljesebb mértékben a burkolatszéltől indulva ahol a rézsűcsúszás jelei érzékelhetők meliorációs árkok feltöltése szükség esetén az előbbivel kombinálva ahol az árok koronaéle 3,0 m-nél jobban megközelíti a burkolat szélét a padka anyagának kicserélése min. 1,0 m mélységig alacsony töltésben és a terepen vezetett pályán ahol függőleges repedések észlelhetők a padkán, illetve ahol a burkolat széle erősen károsodott, de a teljes újjáépítés lehetetlen a padka szintre hozása, szélesítése min. 3,0 m-re, 5 % oldalesés kialakítása alacsony töltésekben és a terepszinten vezetett szakaszokon lehumuszolás után a pályaszerkezet javításához kacsolódva.
Kiegészítő beavatkozások a vízháztartás kedvező befolyásolása céljából fasor telepítése a lehető legkisebb távolságra a burkolattól lehetőség szerint mindkét oldalon bozótosok, cserjések eltávolítása a burkolatot 3,0 m-nél jobban megközelítő növényzet esetén vízzáró fólia beépítése a padkába és/vagy a rézsű oldalába legalább 50 cm takarással csúszásveszélyt nem okozó hajlással.
SPT
mélység szelvény pálya hely z [m] 83+900
B
P
folyási sodrási plaszticitási kavics- homok- iszap+agyaghatár határ index tartalom tartalom tartalom wL [%] wP [%]
IP [%]
Gr [%]
Sa [%]
0,00 0,70
45
35
0,70 1,00
3
36
egyenlőtlenségi mutató
vízkonzisztencia izzítási SPTtartalom index veszteség ütésszám
Cu [-]
w [%]
20
300
16,2
61
60
20,6
Si+Cl
[%]
1,00 1,10
IC
[-]
i0 [%]
N30
talaj neve
[-] barna vegyes kőzettörmelék (kavics agyagos homok)
4
sárgásbarna homokos agyagos iszap
12,7 8
1,10 1,30
55,1
25,3
29,8
1,30 1,60
52,6
29,7
22,9
barna meszes kövér agyag 23,2
1,28
11
1,60 1,90
vörösesbarna meszes közepes agyag
11
ütésszám n10
Megjegyzések
0 0,4
1. Az SPT-vizsgálat a burkolat alsó síkjától indult, de a felső 70 cm-ből is vettek mintákat, s eszerint a padka anyaga elég jó.
4. A szelvény táján a haladó sáv repedezett volt, és ott nagy behajlásokat mértek.
0,8 m
3. Az 1,10 m-től megjelenő, a felette levő rétegektől az n10 ábra szerint is világosan elkülönülő közepes agyag kedvező állapotú, amiben meszessége is szerepet játszhat, ez nem okozhatott károkat a burkolatban.
0,6
mélység
2. A burkolat alatti 30 cm zóna kedvezőtlen anyagú, nagyon nagy az iszap+agyag tartalom, a víztartalom magas, a tömörség minősítése az N30 érték szerint laza.
1,0 1,2 1,4
11. ábra. Burkolat mellett végzett SPT-vizsgálat jegyzőkönyve
1,6 1,8
2
4
6
8
10
Ideiglenes helyreállítás stabilizálása
