________________________________________________ DU-PLAN MÉRNÖKI IRODA KFT. 8000 Székesfehérvár Gyümölcs u.4-6. Telefon: 06 22/512-620; Telefax: 06 22/512-622 E-mail:
[email protected]
Statikai szakvélemény Balatonföldvár, Kemping utca végén lévı lépcsısor löszfal omlásáról
Készítette:
Szabó Lajos Okleveles építımérnök Teljes körő tartószerkezeti tervezı Geotechnikai tervezı Tartószerkezeti szakértı ET/T-T/Th-T/GT-T/ SZÉS-1-T/07-0042
Székesfehérvár, 2013. június 05.
1
Elızmény: A címben megnevezett partfal omlása 2013. április hónapban kezdıdött kisebb darabok leomlásával majd a jelentısebb partfal omlás április 26-29.-e között következett be. Ezt követıen Irodánktól árajánlatot kért Balatonföldvár Városa, amelyet elfogadva szerzıdést kötöttünk a szakértıi vélemény elkészítésére. Az ajánlattétel elıtt helyszíni bejárást tartottunk, melyen a Város részérıl, Madarászné Tóth Ildikó volt jelen. A bejárás során az érintett területrıl fotókat készítettem. A szerzıdés aláírását követıen kiegészítendı helyszíni felméréseket végeztünk, mellyel a lépcsı hozzávetıleges méreteit megállapítottuk. Terület ismertetése: A lépcsı építésének rövid története: idézet: a Somogy Megyei Tanács Idegenforgalmi Hivatalának Kiadványa, Siófok 1959. Somogyi Séták Balatonföldvár címmel „Az egykori kelta településhely ma erdıs liget, melynek partfelıli sétaútja gyönyörő kilátást nyújt a túlpartra. A sáncút végében vörös homokkıbıl épült, kıpárkányban végzıdı kis kilátó van.” „E kis kilátóhoz a szakadékos magaspart aljáról fel lehet jutni egy 1957-ben készített kényelmes lépcsıs szerpentinen is, mely a kilátó alatt a sánc nyugati végében létesített és pihenı padokkal tőzdelt tágas teraszba torkollik.” A lépcsı és környéke Balatonföldvár lösz partfalának közepe táján épült „szerpentin” szerő alaprajzi elrendezéssel.
2
A lépcsı anyaga vegyes kı és beton szerkezet, mely jelenlegi formáját többszöri „javítgatás” után érte el. A lépcsı szerkezete a földre támaszkodik, alapozás nélkül. A bevágás felıli oldalakon a terepadottságoknak megfelelıen „ciklopkı” falat építettek csekélyke alapozással. E falazat feladata lett volna a földpartfal megtámasztása, mely feladatát több – kevesebb sikerrel el is látta. Az idık folyamán a partfal mozgásainak megfelelıen a lépcsıszerkezet különbözı részei is elmozdultak, megrepedtek.
A partfal látképe a Balaton felıl.
3
Az eltört és elmozdult ciklopkı fal részlet A mozgások hatására a függıleges partfalból jelentısebb tömbök szakadtak le és zuhantak a mélybe (~ 25 m a partfal magassága). A partfal mozgását a fák dılése is jól mutatja.
A leomló tömbök a korlátot áttörték. A szakértıi vélemény készítésének szükségességét az utóbbi partfalomlás indokolta, melynek során a lépcsı szerkezetében viszonylag jelentısebb elmozdulások illetve repedések következtek be.
4
Indokolta továbbá az is, hogy a függıleges partfalból jelentıs tömbök zuhantak a mélybe, a lépcsıre és ezzel veszélyeztették, illetve lehetetlenné tették a közlekedést.
Az omladozó partfal és egy leomlott tömb. A helyszíni szemle idejére már eltávolításra kerültek a leomlott tömbök, és a partfal felsı élénél lévı fákat is kivágták.
A partfal élen kivágott fák. A látottak és a helyszínen tapasztaltak alapján készítjük el a szakértıi véleményünket. A szakértıi vélemény elkészítéséhez jelen pillanatban nem tartottam szükségesnek talajmechanikai vizsgálat
5
elkészítését, mert a helyszínen látottak alapján a talaj típusa egyértelmően beazonosítható, melyhez a talajfizikai jellemzık szakirodalomból és a szabványból kivehetıek. Partfal vizsgálata, az omlás okai: Ahhoz, hogy az omlás okait megértse a szakvélemény olvasója, meg kell ismerkedni a lösz kialakulásával és fizikai tulajdonságainak változásával. A lösz kialakulása: A pleisztocén idıszakban –mintegy 2-2,5 millió évvel ezelıtt- hulló porból keletkezett. Jelentıs részben nagyobb távolságra, lebegtetve szállított finom szemcséjő porszerő anyagból áll, melyhez helyenként kisebb mennyiségő felszínen görgetett finom homok is kerülhetett hozzá. Keletkezése az ıs éghajlattani körülményekhez, a pleisztocén korszak száraz nyarú, hó nélküli zord telő idıszakához kötött. A lösz azonban nem egységes tulajdonságú, mert az üledék felhalmozódás helyi különbségei és az utólagos hatások miatt többféle lösz változat létezik. Hazánkban a legnagyobb területeket a száraz felszínre hullott „típusos lösz” borítja, többek között a balatonföldvári partfal is ezen lösz típusból van. A lösz jellemzése, roskadása: A szemcsék lazán helyezkednek el, sokszor makropórusos, fakó sárga színő, és jellegzetes a mészkarbonát tartalom. Szerkezetes anyag, tulajdonságai - elsısorban vízvezetı képessége függıleges és vízszintes irányban - igen eltérıek. Ezért az ilyen lösztípus teherbírás szempontjából közepesen kedvezı lenne, ha nem érné a víz. A víz hozzájutásakor a talaj szerkezete jelentısen meg tud változni, azaz összeroskad. A lösz tulajdonságai: Roskadás szempontjából a száraz térszínen keletkezett típusos lösz lehet veszélyes. Minden száraz térszíni lösz jellemzıje,
hogy
fıként
0,05 – 0,005 mm átmérıjő szemcsékbıl
áll
és
hézagtényezıje nagy, színe sárga, selymes tapintású. Szárazon, függıleges falban is megáll, de oszlopos elválásra, erózióra hajlamos.
6
Oszloposan elvált lösz és a leszakadt partfal. Ásványi összetétele sajátos, sok kvarcot, földpátot, csillámot tartalmaz, amelyek aránya érdektelen viselkedése szempontjából. Tulajdonságai a karbonátoktól, szulfátoktól és a sóktól függenek. Szerkezeti felépítése különleges, mert mészhártyával összekötött fıleg függıleges csövecskéket tartalmaz, a durvább szemcsék nem alkotnak összefüggı szilárd szerkezetet, ezért makroporózusos a vázszerkezete. A típusos lösz a jellegzetességek alapján felismerhetı, roskadás veszélyessége elıre valószínősíthetı. A makroporózusos szerkezet miatt viszonylag nagy a hézagtényezıje, melynek jelentıs hatása van roskadékonyságra, és a roskadékonyságot jelentısen befolyásolja a telítettség is. A lösz szerkezetének változására nagy hatással van a víz, valamint a dinamikus hatások. A víz jelenléte kioldja a makroporózus váz kötıanyagát, amely ezáltal „összeomlik”. Ezen összeomlás lokálisan következik be, ekkor a talaj folyadékszerően viselkedik. A megfolyt részekre jutó teher átrendezıdik a még „épp” anyagszerkezeti részekre. Ezen folyamat ismétlıdésével az átrendezıdı erık bizonyos idı után meghaladják az „épp” részek teherbíró képességét és ekkor következik be a partfal megmozdulása, illetve leomlása. A lösz tönkremenetele a megindult erıátrendezıdések után viszonylag gyors lefolyású lehet, függıen a tönkrement szerkezeti részek mértékétıl. (kiterjedésétıl)
7
Partfal mozgások: A helyszínen tapasztaltak alapján a partfalmozgások két esetével kell foglalkozni: - Partfal kúszása, amely az idık során a természetes erózió következtében a partfalról leszakadó tömbökbıl kialakuló rézső, amelynek rézsőszöge meredekebb, mint a lösz belsı súrlódási
szöge.
Ezen
rézsőben
került
megépítésre valamikor a lépcsı. A belsı súrlódási
szöge
természetesnél,
e tehát
partfalnak a
lösz
nagyobb
a
szerkezetébıl
adódóan rendelkezik bizonyos mértékő nyíró teherbírással. A lépcsın keletkezett károsodások lassú csúszás nyomai, amelyre jellemzı, hogy bizonyos lassú mozgások után a talaj belsı nyírási munkája (felemésztette) elnyelte a külsı teher munkáját, ezért a mozgási folyamat ideiglenesen leállt, azaz a talajszerkezet belsı erırendszere átrendezıdött, talált olyan részeket, ahol még volt tartalék, és ezért Partfallal párhuzamos kúszási repedés
ideiglenesen nyugalmi állapotban van.
A partfal kúszási repedése és az épület helyzete.
8
- Partfal omlása, a függıleges partfali részekrıl nagyobb tömbök zuhantak
a
mélybe.
Ez
azért
következhetett be, mert a lassú esızések és hóolvadás hatására a lösz talajszerkezetben a függıleges vízmozgás bizonyos szinteken oly mértékőre
növelte
a
semleges
feszültséget, amely a cellás – makroporózusos feloldotta
a
szerkezetben homok
szemcsék
közötti kötést, és a talajban lokális folyást idézett elı. A folyások következtében az erıátrendezıdés miatt a talaj belsı nyíróteherbírása kimerült, és kisebb-nagyobb tömbök leszakadtak a partfalról.
A lösz tömbök által tönkre ment járda és korlát.
9
A leomló tömbök a fákat is letarolták. A partfal és rézső mozgások megismerése után a védekezés lehetséges módozataival kell foglalkozni. Védekezés a partfal mozgások ellen: A partfalmozgások általában rendkívül összetett természeti jelenségek, amelyek számos ok és azok kedvezıtlen összejátszásának eredményei. Nagyon sok esetben olyan természeti erık érvényesülnek, amelyeket csak nagyon kis mértékben tudunk befolyásolni. Más természetesen a helyzet, amikor emberi tevékenység beavatkozása teremti meg a mozgás kialakulásának feltételeit. Az így kialakuló mozgások leginkább megelızhetıek, illetve elkerülhetıek. A partfal mozgásoknak két fı oka állapítható meg: -
az egyensúlyi állapothoz képest nyírófeszültség megnövekedése
-
a talajszerkezetben rendelkezésre álló nyíró teherbírás lecsökkentése
A fentiekbıl adódóan a megelızésnek és a helyreállításnak is két módja lehetséges: -
csökkentjük a nyíró feszültséget, azaz csökkentjük a terhelést
-
növeljük a nyíró szilárdságot, azaz növeljük a teherbírást
A védekezés során tehát növeljük a biztonsági tényezıt. Legtöbb esetben a biztonsági tényezı növelését a különbözı módszerek kombinálásával érjük el. A konkrét esetben a terhelés csökkentése csak a víz terhelés csökkentésében nyilvánulhat meg, mert az épületek és építmények adottak, és ez a partfal rézsős kialakításával elérhetı súlycsökkentést nem teszi lehetıvé. A teherbírás növelése az adottságok miatt nagyon költséges és csak alapos gazdaságossági vizsgálat után lehet a módszert kiválasztani.
10
Partfal helyreállításának módjai: A partfal mozgások utáni helyreállításainak módszerét négy fı csoportba sorolhatjuk: - geometriai módszerek, amelyeknél a terep átalakításával (rézső geometriai megváltoztatása) érünk el eredményt - hidrogeológiai
módszerek
(a
talaj
víztartalmának
csökkentése,
pórusvíz
nyomás
csökkentése, talajvízszint lesüllyesztése) - kémiai és mechanikai módszerek (injektálás, stb.), amelyek növelik a talaj nyíró szilárdságát - megtámasztások, amelyekkel a partfal kialakuló oldalnyomásait vesszük fel A fenti módszerek közül a helyszíni adottságokat figyelembe véve az alábbiakat állapíthatjuk meg: - Geometriai módszernél a partfal állékonyságát rézső laposabbá tételével, padkák kialakításával, vagy nyomópadkák kialakításával lehetne növelni. A hatékony geometriai kialakítás a beépítési adottságok miatt több helyen nem alakítható ki és a jelentıs mennyiségő földmunka miatt nem is gazdaságos. (Az épületek nagyon közel vannak a partfalhoz.) - Hidrológiai módszer: elmondható, hogy nagyon ritka az a partfal mozgás, amelynél a víznek ne lenne valamilyen szerepe, így a védekezésnek egyik leghatékonyabb módja a víztelenítésnek valamilyen formája. A víz hatásai a következık: - vízbeszivárgás következtében megnı
a
tömeg,
ezáltal
növekszik a nyíró feszültség -
a
talajban
nyomás
az növeli
áramlási a
nyírófeszültséget - a hidrosztatikus víznyomás és a
pórusvíznyomás
pedig
csökkenti a nyírószilárdságát.
11
- a felázott talajnak megváltozik a szerkezete, ezáltal csökken a nyírószilárdsága - a víz hatására a földanyag kémiai változásokat szenved A fentiekben leírtakból látszik, hogy a víz távoltartása és a bekerülı víz eltávolítása az egyik legfontosabb feladata a megelızésnek illetve a védelemnek. A megelızésnél nagyon fontos, hogy hatásos víztelenítést csak akkor tudunk elérni, ha a víz eredeténél tudunk kedvezı irányba beavatkozni. A felszíni vízelvezetés szinte minden esetben megoldható építési stádiumban. Nehezebb a helyzet az építkezések után. A vízelvezetés elengedhetetlen része minden megelızésnek és helyreállításnak. Nagyon fontos, hogy a felszíni vizeket távol kell tartani a kritikus helyektıl.
Az épület víz elvezetése nem jó.
A csatorna a megmozdult partfalban szivároghat.
12
Ez a jelenlegi helyzetben utólagosan kialakított burkolt árok rendszer megépítését jelentené, amelyekkel a felszíni vizeket a partfaltól távolra kellene vezetni, és a partfal felett közvetlenül övárokkal kellene megfogni a lefolyó vizeket, mert az elvezetı árok esetleges sérülése látható lenne. A jelenlegi beépítettség és domborzati viszonyok ismeretében ezen rendszer kialakítása nagyon nehézkes és nem olcsó megoldás. A felszíni repedéseket be kell tömni, hogy a felszíni vizek mélyebbre jutását megakadályozzuk. A további repedések kialakulását a terepen lévı növényzet megvédésével és telepítésével lehet megoldani (talajtakaró növények), amelyek a felszíni vizek elpárologtatásával csökkentik a talajba jutó víz mennyiségét. A felszín alatti talaj tömegek víztelenítésére több módszer is ismert (dréncsövezés, szivárgók beépítése, tárók és aknák telepítése, nyomáscsökkentı kutak, stb.), de ezek a helyszíni adottságok miatt szintén csak részben megoldhatóak és nagyon drága kivitelezésük. - Mechanikai módszerek: E módszerek lényege, hogy a laza vízzel telt talajt tömöríti, és ezáltal a megfolyósodás veszélyét csökkenti (cölöpözés, lokális robbantás, durva szemcséjő talajok besajtolása stb.). ezen módszerek utólagos alkalmazása nagyon költséges, és nem alkalmazható a beépítettség miatt. - Megtámasztások: A megtámasztó szerkezetek lényege az, hogy akadályozzák a mozgást, ezáltal növelik az ellenállást. Megtámasztható a partfal támfallal, cölöpökkel, valamint földtömeggel. A támfallal való megtámasztás önmagában nem megoldás, ha a helyreállítás ezen módját választjuk, arra nagy hangsúlyt kell fektetni, hogy a támfal alapja kellı teherbírású talajra kerüljön. Jelen esetben ~ 25 m-es partfal magasságánál a földtömeg kiegyensúlyozatlan, lejtı irányú komponensét kellene a támfalnak felvenni. A partfal megtámasztását
vasbeton
megtámasztó szerkezettel már megkísérelték, de az mint a mellékelt képeken látható, ez csak ideiglenesnek bizonyult.
13
Ezen módszer leginkább ott alkalmazható, ahol a terület kiterjedése kicsi, és viszonylag nem nagy a magassága a partfalnak. A támfallal való megtámasztás mellett a partfal víztelenítését is meg kell oldani, ezért ez a megoldás rendszerint nagyon költséges, és további problémát jelent a megtámasztó szerkezet építésénél az a tény is, hogy a partfal nagyon labilis egyensúlyi állapotú, és a kivitelezés megkezdésével ezt a labilis egyensúlyi állapotot tovább ronthatjuk. A cölöpökkel való megtámasztás akkor alkalmazható, ha várhatóan viszonylag kis kiterjedéső mozgás megelızésérıl van szó. A cölöpözés okozta rázkódások, és átgyúró hatás gyakran kritikus érték alá csökkenti a nyírószilárdságot, ezáltal nem hogy javítaná, rontja a helyzetet. Összegzés: A partfal mozgások elleni védekezésnek sokféle módja lehetséges. A védekezési módszerek megválasztása során alaposan meg kell gondolni, hogy milyen hosszú idıre kívánjuk az állékonyságot biztosítani. Az állékonyság általában annál tartósabb, minél nagyobb a biztonsági tényezı, a biztonsági tényezı növelése viszont jelentıs pénzbe kerül. A jó megoldás kiválasztásához gazdaságossági vizsgálatot kell készíteni. A gyakorlatban tartósnak nevezhetı egy megoldás, ha a biztonsági tényezı nagyobb 1,5-nél. Ezen értéknél kisebb biztonsági szint csak átmeneti megoldásnak fogadható el.
A biztonságos közlekedéshez szükséges helyreállítási munkálatok: Az elızıekben leírt okok, és azok elhárításához szükséges mőszaki megoldások megvalósítása nem egyszerő feladatot ró a szakvélemény készítıjére és a megbízó Balatonföldvár Város Önkormányzatára.
14
Nehéz a feladata a szakértınek, mert a sokféle mőszaki megoldás közül nagyon kevés a gazdaságosan megvalósítható a lépcsı környezeti beépítési körülményeit figyelembe vevı megoldás. Nehéz a feladata Balatonföldvár Városának, mert a legalacsonyabb biztonsági szintet biztosító megoldás is nagyon költséges és ezzel a megoldással csak ideiglenes állapotúra hozható a lépcsı. Ezalatt azt kell érteni, hogy a partfal mozgását nem fogja megszüntetni az általunk javasolt megoldás. A vis maior pályázati leírás, amelynek anyagára a szerzıdésünkben a Megbízó hivatkozott, nem teszi lehetıvé csak a károsodás elıtti állapotnak megfelelı helyreállítást. Errıl azt kell tudni, hogy a lépcsı és közvetlen környéke fıleg csapadékos idıszakban rendszeresebb ellenırzést igényel, és természetesen rendszeres karbantartást is. A karbantartás fıleg a közlekedés biztonsága miatt szükséges.
Helyreállítási javaslat: A fentiekben leírtak alapján javasoljuk a lépcsı és rámpa burkolatának cseréjét szakaszos bontással és szakaszos újjá építéssel. Nagyon fontos a szakaszosság hangsúlyozása, mert nagyobb terület megbontása esetleg egyensúly megbomlást eredményezne, ami a partfal csúszását okozhatja. A járda és rámpa helyreállítása során olyan folyókát kell kialakítani, amely a területrıl a közlekedı felületre folyó vizet biztonsággal levezeti. A járófelület kijavítása után a ciklopkı falazat javítása végezhetı el azokon a részeken, ahol eltört vagy elrepedt. A lépcsı környezetében javasoljuk az aljnövényzet felújítását kertész szakcéggel elvégeztetni. A kiszáradt fák kivágását oly módon kell megoldani, hogy azok gyökérzete megmaradjon, mert ez segít a talaj stabilitásában. Mindezen munkálatok megkezdése elıtt a környezı partfal geotechnikai vizsgálatát el kell végeztetni és ezek ismeretében kiviteli tervet kell készíttetni.
15
A helyreállítási munkák becsült szakértıi költsége: Bontási munka
1.100.000.-Ft
Lépcsı és rámpa alatti földmunka
300.000.-Ft
Lépcsı feletti partfal alakító földmunkái (instabil tömbök eltávolítása) 1.500.000-Ft Lépcsı és rámpa alatti zúzottkı ágyazat készítése
800.000-Ft
Lépcsı és rámpa készítése folyókával
2.600.000.-Ft
Korlát készítése acél csıbıl festéssel
1.450.000.-Ft
Lépcsı körüli tereprendezés
560.000.-Ft
Kertészeti munkák fakivágással
1.350.000.-Ft
Talajmechanikai szakvélemény kiviteli tervek készítése
1.250.000.-Ft
Összesen
10.910.000.-Ft + ÁFA
Székesfehérvár, 2013. június 05.
Szabó Lajos Okleveles építımérnök Teljes körő tartószerkezeti tervezı Geotechnikai tervezı Tartószerkezeti szakértı
16
