Wymiana / wzmocnienie podłoża – Autostrada A2 – km 46+620 ÷ 46+960

Przedmiotem opracowania było wykonanie projektu wykonawczego – wzmocnienia podłoża gruntowego, pod nasypem drogowym w ciągu autostrady A2 w km 46+620 ÷ km 46+960 (obszar słabonośny nr 12). Projekt zakładał wykonanie głębokiej wymiany oraz wgłębnego wzmocnienia słabonośnego, ściśliwego podłoża gruntowego pod nasyp drogowy w technologii wibrowymiany oraz wzmocnienie podstawy nasypu autostradowego warstwami zbrojenia geosyntetycznego.

Na powyższym odcinku autostrady stwierdzono występowanie torfowiska o głębokości lokalnie przekraczającej 15,8 m, podścielonego nawodnionymi piaskami równoziarnistymi w stanie od luźnego do średniozagęszczonego.

  • ETAP I – wymiana gruntów słabonośnych

W pierwszym etapie prac, założono wykonanie z poziomu terenu wymiany gruntów organicznych/słabonośnych metodą tradycyjną tj. poprzez bagrowanie. Wymianę wykonywano w warunkach na „mokro” tj. bez obniżania zwierciadła wody. Wybrane grunty zastąpiono kruszywem mineralnym.

  • ETAP II – wgłębne wzmocnienie w technologii wibrowymiany

W drugim etapie prac zaprojektowanie wykonanie wgłębnego wzmocnienia – kolumnami piaskowo-żwirowymi w trójkątnej zagęszczonej siatce o rozstawie 1,6m × 1,6m. Kolumny wykonano z obniżonej platformy roboczej, o dł. od 5m do 18m. Łącznie zaprojektowano 4124 kolumn o łącznym metrażu 49280 mb.

Kolumny piaskowo-żwirowe miały za zadanie zagęścić wbudowany już nasypu budowlany wykonanej wymiany gruntów słabonośnych oraz dodatkowo wzmocnić głębokiego rodzime podłoże słabonośne.

  • ETAP III – wzmocnienie podstawy nasypu drogowego geosyntetykami

Z uwagi na stateczność nasypu autostradowego dodatkowo zaprojektowano wzmocnienie podstawy nasypu poprzez zbrojenie warstwami geotknaniny.

  • ETAP IV – wykonanie nasypu przeciążającego, monitoring osiadań

W celu przyspieszenia konsolidacji warstw gruntów słabonośnych, wzmocnionych kolumnami żwirowymi, zastosowano nasypy przeciążające o wysokości 2 m i 3m, ponad poziom niwelety dróg. Cały analizowany obszar poddano ścisłemu monitoringowi geodezyjnemu (zaprojektowano wykonanie 30 reperów tymczasowych w poziomie podstawy nasypu drogowego). Szacowany, na podstawie obliczeń, zakres osiadań został całkowicie zrealizowany w czasie budowy, przed oddaniem nasypu budowlanego do eksploatacji.

Wzmocnienie podłoża pod nasyp autostrady i nasypy węzła Kopytkowo, km 58+080

Opracowano projekt wzmocnienia podłoża gruntowego na autostradzie A1 w km 58+080 a km 59+160, tj. na odcinku ok. 1,4 km, na którym udokumentowano występowanie obszaru słabonośnego (torfowiska) o miąższości zalegania gruntów organicznych i mineralnym miękkoplastycznych do 7,0m (w pasie głównym) i do ponad 12m (w pasie dróg łącznicowych Ł1 i Ł3, węzła Kopytkowo).

Zaprojektowano posadowienie nasypu pasa głównego i łącznic węzła na podłożu wzmocnionym poprzez wykonanie wymiany gruntów słabonośnych (metodą wybierania/bagrowania) na nasyp piaszczysty oraz, zagęszczenie wbudowanego nasypu metodą wibroflotacji. Lokalnie zaprojektowano też wzmocnienie słabonośnych gruntów mineralnych zalegających bezpośrednio pod warstwami gruntów organicznych metodą wibrowymiany (wykonanie kolumn żwirowych). Kolumny „piaskowo-żwirowe”, zaprojektowano w siatce trójkątnej o boku 2,2 m i 1,8 m.. Łącznie zaprojektowano 945 szt. kolumn żwirowych o długościach 6,5÷12,5 m, o łącznej długości 9.026 mb.

Następnie, po wykonaniu wzmocnienia i wybudowaniu nasypów drogowych, przeciążono część obszaru nasypem o wysokości 2 m. Cały analizowany obszar poddano ścisłemu monitoringowi geodezyjnemu. Przewidywane osiadania na poziomie 4÷13 cm, zrealizowały się w całości w trakcie prowadzanych prac ziemnych i w okresie zastosowania nasypu przeciążającego. Nie zaobserwowano także żadnych oznak utraty stateczności nasypu drogowego.

Największe problemy wykonawcze napotkano na obszarze rozlewiska wodnego, w miejscu planowanej budowy łącznic Ł1 i Ł3 węzła Kopytkowo. Na tym obszarze, grunty słabonośne zalegały do głębokości ponad 12 m, i nie udało się ich całkowicie usunąć metodą bagrowania i wypierania.

Po przeprowadzeniu obliczeń osiadań i stateczności wysokiego nasypu drogowego, podjęto decyzje o konieczność wgłębnego wzmocnienia podłoża. Wzmocnienie zrealizowano w technologii wibrowymiany

Wzmocnienie podłoża pod nasypy oraz tunel na obszarze węzła Rusocin, km 00+990

Przedmiotem opracowania było wykonanie projektu wzmocnienia podłoża na obszarze węzła Rusocin, leżącego po wschodniej stronie autostrady A1, w km 00+990.

Na obszarze tym udokumentowano występowanie gruntów organicznych i słabonośnych do głębokości ok. 8 m. Budowa podłoża charakteryzowała się naprzemiennym ułożeniem warstw piasków, mułków i gruntów organicznych. Ze względu na niekorzystne warunki geotechniczne istniało zagrożenie wystąpienia nadmiernych i nierównomiernych osiadań nasypów drogowych oraz tunelu dla pieszych, w związku z czym podjęto decyzję o wykonaniu wgłębnego wzmocnienia podłoża wraz z odpowiednim przeciążeniem całego obszaru.

  • ETAP I – wgłębne wzmocnienie (kolumny żwirowe i kolumny DSM)

W obrębie nasypów drogowych zaprojektowano kolumny żwirowe o długości 3÷9 m, w siatce trójkątnej o boku 2,6 m, zagęszczonej do rozstawu 1,8 m w sąsiedztwie tunelu. Łącznie zaprojektowano 2.535 szt. kolumn o długości 14.180 mb.

Tunel dla pieszych, zlokalizowany pod drogami łącznikowymi DŁ1-R i DŁ2-R, węzła Rusocin, pierwotnie projektowany był jako posadowiony bezpośrednio na materacu z geotkanin. Jednak po wykonaniu uzupełniających badań geotechnicznych, podjęto decyzję o posadowieniu tunelu na kolumnach DSM (ang. Deep Soil Mixing – wet) o średnicy 80 cm i długości 6,0 m i 6,5 m; wykonanych w technologii wgłębnego mieszania gruntu, na mokro, z zaczynem cementowym. Łącznie wykonano 113 kolumn DSM wet 80 cm o długości całkowitej ok. 709 mb.

  • ETAP II – wykonanie nasypu przeciążającego, monitoring osiadań

W celu przyspieszenia konsolidacji warstw gruntów słabonośnych, wzmocnionych kolumnami żwirowymi, zastosowano nasypy przeciążające o wysokości 2 m, ponad poziom niwelety dróg.

Cały analizowany obszar poddano ścisłemu monitoringowi geodezyjnemu. Szacowany, na podstawie obliczeń, zakres osiadań został całkowicie zrealizowany w czasie budowy, przed oddaniem węzła do eksploatacji.

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Autostrada A2; Posadowienie nasypu drogowego na torfowisku; km 118+240÷118+515

Opracowano projekt posadowienia nasypu drogowego i wzmocnienia słabonośnego podłoża w ciągu Autostrady A2.

Ze względu na niekorzystne warunki gruntowe zaprojektowano wzmocnienie podłoża palami prefabrykowanymi o wymiarach 30×30 cm, rozmieszczonymi w reguralnej siatce 2,5×2,5 m. Po wprowadzeniu pali w grunt przewidziano rozkucie ich głowic oraz ułożenie między nimi podbetonu o grubości min. 5 cm. Na podbetonie zaprojektowano wykonanie żelbetowej płyty o grubości 30 cm, której realizację podzielono technologicznie na etapy (odcinki).

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Budowa północnej obwodnicy miasta Kalisza w ciągu Drogi Krajowej nr 25; km 5+705÷5+825

Opracowano projekt wzmocnienia słabonośnego, ściśliwego podłoża gruntowego pod planowany nasyp drogowy, pomiędzy km 5+661 a 5+745 projektowanej północnej obwodnicy miasta Kalisza, w ciągu drogi krajowej nr 25.

Na odcinku o długości około 85 m, projektowany nasyp drogowy (o wysokości około 5,5 m) przebiega na słabonośnym, ściśliwym podłożu gruntowym. Dodatkowe obciążenie podłoża nasypem i ruchem drogowym spowodowałoby niekontrolowane, duże (ponad 6 cm) i rozciągnięte w czasie osiadania.

W celu bezpiecznego technicznie oraz uzasadnionego ekonomicznie posadowienia, zaprojektowano wzmocnienie podłoża za pomocą kolumn KSS, wykonywanych metodą wibrowymiany, przy użyciu kwalifikowanego kruszywa naturalnego. Zaprojektowano kolumny KSS o średnicy około 70÷80 cm (średnica formowanych kolumn jest zawsze uzależniona od parametrów wzmacnianego podłoża i zostaje ostatecznie zweryfikowana przez wykonawcę prac wzmacniających podłoże). W projekcie zastosowano również krótkotrwały nasyp przeciążający, którego podstawowym celem było doprowadzenie do realizacji osiadań w czasie budowy (w czasie trwania przeciążenia).

Ponieważ na odcinku długości około 120 m, przebieg projektowanego nasypu drogowego znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie granicy nieruchomości konieczne było wykonanie konstrukcji oporowej zabezpieczającej skarpę. Zaprojektowano więc konstrukcję z gabionów (dł. 200 cm – szer. 100 cm – wys. 50 cm) wypełnionych kwalifikowanym kruszywem łamanym.

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Modernizacja Drogi Krajowej nr 10; km 336+394÷336+754

Opracowano projekt wzmocnienia podłoża gruntowego drogi krajowej nr 10 Toruń – Warszawa, w km 336+394 ÷ 336+754, tj. na odcinku około 360 m, biegnącym na wysokim (do około 10 m) nasypie, przecinającym głęboką dolinę, wypełnioną holoceńskimi osadami organicznymi.

Po analizie projektowej przyjęto następujące rozwiązania technologiczne:

  • wzmocnienie górnej partii (do głębokości 4÷5 m od istniejącego poziomu nawierzchni) niekontrolowanego nasypu drogowego poprzez zastosowanie technologii wgłębnego mieszania gruntu z zaczynem cementowym (wykonanie kolumn cementogruntowych DSM-wet o średnicy 60 cm
  • z uwagi na fakt, iż nasyp posadowiony jest na ściśliwym podłożu organicznym – niedopuszczalne było poszerzenie podstawy nasypu, dlatego zaprojektowano zabezpieczenie skarp nasypu gabionami wypełnionymi tłuczniem oraz zbrojenie górnych partii nasypu geosyntetykami (geotkaniny, geosiatki)
  • aby zmniejszyć ciężar nasypu, przewidziano wbudowanie w remontowany nasyp odciążającej warstwy (grubości 50 cm) ze styropianu
  • dla zminimalizowania (do akceptowalnego poziomu) wpływu osiadań głębszego podłoża na odkształcenia nawierzchni zaprojektowano wykonanie górnej partii, odtworzonego po częściowym rozebraniu, nasypu z gruntu zbrojonego geosyntetykami
  • zabezpieczenie skarp nasypu przed erozją powierzchniową należy wykonać poprzez wbudowanie w ich powierzchnię geosyntetyku w postaci geokraty

Miejsce wykonania nowego żelbetowego przepustu zabezpieczono przy użyciu tymczasowych stalowych ścianek szczelnych (wciskanych statycznie lub wbijanych) oraz zaprojektowano wykonanie pali w technologii wysokociśnieniowej iniekcji strumieniowej jet-grouting jako elementów podpierających prefabrykowane płyty fundamentowe.

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Projektowana budowa ul. Leśnej

Opracowano projekt wzmocnienia podłoża gruntowego pod planowany nasyp drogowy nowo projektowanej ulicy Leśnej w Wągrowcu, pomiędzy ulicą Rogozińska i torami kolejowymi. Ponieważ projektowana ulica przecina dolinę bezimiennego, niewielkiego cieku wodnego, wypełnioną do głębokości około 8 m gruntami organicznymi, zaszła konieczność wgłębnego wzmocnienia słabonośnego podłoża gruntowego.

Ze względu na wąski pas własności terenu, uniemożliwiający pełną wymianę gruntu oraz stosunkowo krótki czas realizacji, uniemożliwiający wzmocnienie podłoża poprzez konsolidację wspomaganą zastosowaniem geodrenów i nasypu przeciążającego zdecydowano się na posadowienie analizowanego odcinka na podłożu wgłębnie wzmocnionym kolumnami piaskowo – żwirowymi.

Zaprojektowano posadowienie nasypu drogowego na słabonośnym podłożu wgłębnie wzmocnionym przez wykonanie kolumn żwirowo – piaskowych o dużej średnicy (od około 0,5 do około 1,1 m), pełniących rolę drenów pionowych (przyspieszających konsolidację osadów organicznych) oraz będących jednocześnie elementem częściowej wymiany gruntów słabonośnych. Przyspieszenie i zredukowanie czasu konsolidacji uzyskane zostało przez wykonanie (na okres ok.4 miesięcy) nasypu przeciążającego. Ze względu na występowanie gruntów organicznych w stanie płynnym / miękkoplastycznym o bardzo małej wytrzymałości na ściskanie zaprojektowano kolumny piaskowo – żwirowe, nie stawiając im wysokich wymagań odnośnie zagęszczenia, traktując je jako podatne elementy przestrzennej wymiany i wzmocnienia podłoża. Założono i obliczono, że po wykonaniu nasypu drogowego i nasypu przeciążającego zrealizowane zostaną osiadania, związane z konsolidacją gruntów organicznych, o całkowitej wartości około 55cm (od około 40 cm do około 70 cm).

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Obwodnica Miasta Śrem; km 3+450÷3+650

Opracowano projekt posadowienia nasypu drogowego i wzmocnienia słabonośnego podłoża na obwodnicy drogowej miasta Śrem.

Wykonanie powyższych prac zrealizowano w trzech etapach:

  • Etap I – wymiana gruntu

Zaprojektowano wymianę gruntu organicznego na nasyp piaskowy metodą klasyczną (wybieranie i klasyczne zagęszczanie) w obszarze płytkiego zalegania gruntów słabonośnych. Na obszarze głębokiego zalegania gruntów organicznych (>4,0 m) wykonano wymianę metodą wypierania nasypem przeciążającym z równoczesnym usuwaniem spiętrzonego gruntu organicznego sprzed czoła sypanego nasypu.

  • Etap II – palowanie

W celu zredukowania osiadań oraz zapewnienia stateczności projektowanego nasypu drogowego zaprojektowano wykonanie (wbicie) prefabrykowanych, żelbetowych pali przemieszczeniowych.

  • Etap III – roboty żelbetowe i inne

Aby zapewnić współpracę pali, możliwość wykonania nasypu drogowego, przeniesienie i równomierny rozkład obciążeń zaprojektowano płytę żelbetową (oczep spinający) o długości 100,0m; szerokości 8,0m i grubości 0,3m.

W podstawie nasypu obwodnicy na odcinku przeprowadzonej wymiany, przewidziano poduszkę piaskowo-żwirową zbrojoną geosyntetykiem.

Dla umożliwienia wykonania „stromej” skarpy (o pochyleniu 60°) zaprojektowano jej umocnienie konstrukcją oporową wykonaną z koszy gabionowych wypełnionych kruszywem łamanym oraz dodatkowe zbrojenie nasypu przy wykorzystaniu geosyntetyku.

Wymiana / wzmocnienie podłoża – Autostrada A1, km 69+800÷69+995

Opracowano projekt wykonawczy wymiany i wzmocnienia słabonośnego, ściśliwego podłoża gruntowego oraz projekt wbudowania nasypu budowlanego w obszarze jeziora

Czarnego w ciągu autostrady A1 w sąsiedztwie czynnej linii kolejowej relacji Gdynia-Chorzów.

Opracowano zakres wymiany gruntów słabonośnych zalegających na dnie oraz na brzegu jeziora Czarne.

Najtrudniejszymi elementami zadań projektowych były:

  • wykonanie wymiany podłoża gruntowego pod wodą w obszarze Jeziora Czarnego,
  • wykonanie nasypów budowlanych w obszarze Jeziora Czarnego,
  • zabezpieczenie istniejącego nasypu kolejowego relacji Gdynia-Chorzów zbudowanego z gruntów piaszczystych w stanie luźnym (podatnymi na samozagęszczenie pod wpływem drgań) – eliminacja drgań powstałych podczas wzmacniania nasypów budowlanych w technikach wibracyjnych
  • wzmocnienie nasypu budowlanego wbudowanego w obszar Jeziora Czarnego – dobór technologii robót, granicznych częstotliwości drgań sprzętu budowlanego
  • zapewnienie stateczności skarpy nasypu budowlanego od strony Jeziora Czarnego

Po wykonaniu nasypu drogowego w obszarze Jeziora Czarnego wykonano nasyp przeciążający z ciągłym monitoringiem geodezyjnym przemieszczeń. Ostateczne osiadania ustabilizowały się na max. poziomie 7,9cm, jednak średnie osiadania ustabilizowały się na poziomie 2,4cm.