Усек Радуњевец – Осигурување на ископи во потенцијално лизгање на земјиште

ГД „Гранит“ АД Скопје веќе полни шест години е присутен на пазарот во Босна и Херцеговина како изведувач на инфраструктурни објекти. Како партнер во конзорциумот со Интеграл Инженеринг ДОО Лакташи од Република Српска, Босна и Херцеговина, има реализирано две делници од Автопатот Бања Лука – Добој (втората делница, Бања Лука – Прњавор ќе биде пуштена во употреба на четврти октомври годинава, додека првата делница, Прњавор – Добој беше пуштена во употреба на 11 септември 2016 година). Во еден од изминатите броеви на „Порта 3“ ви го презентиравме проблемот и техничкото решение за санација на лизгање на земјиштето на усек Слатинци, од делницата Прњавор – Добој. Овој пат, се одлучивме накратко, колку што може да се оддели простор, да се обидеме да ви доловиме кои беа нашите размислувања и како постапивме во случај кога требаше да пробиеме автопат во усек со длабочина од 15 до 16 метри, во материјал класифициран како високопластични глини со примеси на песок и чакал и високо ниво на подземни води.

ОПШТО, ГЕОТЕХНИКА И ПРОЕКТИРАЊЕ

За почеток, важно е да напоменеме дека основа на договорот за проектирање и изведба на автопатот Бања Лука – Добој е FIDIC Yellow Book, Plant and Design – Build, 1999 Edition. Кога се работи договор по споменатата основа, добитникот на тендерот, изведувачот (The Contractor), всушност има задача да испроектира објект т.е. да изготви детален и/или изведувачки проект на основа на постоечки идеен проект и барањата специфицирани во посебните услови на договорот (PCC), а се во согласност со постоечката законска регулатива и важечките државни и EN -нормативи, и да почне со изградба на објектот по добивање на одобрување од комисијата назначена за ревизија на проектната документација.

Врз основа на информациите обезбени од идејниот проект, геологијата на областа под испитување, во случајот усек Радуњевац, километри 31+850 – 32+900, се состои од алувијални седименти, поконкретно песочни глини, глиновити песоци, глини и лапоровити глини. Над геолошката подлога се наоѓа елувијално -делувијална формација која потекнува од распаѓање на основата под дејство на егзогено-геолошки агенси. Квалитативните и квантитативните карактеристики на овие формации се променливи, зависно од процентот на застапеност на глина и природната содржина на вода. Глинената компонента во различни степени на влажност покажува многу променливи механички својства, во состојба на природна влажност подложна е на бабрење, во заситена состојба се претвора во кашеста маса со тенденција да тече, а на ниски температури повторно бабри. Овие слоеви од почвата се условно стабилни во нестабилни падини. На основа на овие информации, добиени со геотехнички истражни работи, проектантот на идејниот проект поставува два инклинометри и два пиезометри и предлага мониторинг во траење од најмалку  една година, а по можност две. По воведувањето во работа, на изведувачот не му беа доставени податоци од предложениот мониторинг, што значи дека недостасуваат технички податоци за проектирање на автопатот во тој дел од теренот. Со цел да се изработи детален геотехнички проект, изведувачот предложи дополнителни геотехнички истражни работи и мониторинг на областа каде што треба да се изведе усекот Радуњевац. Имајќи предвид дека и најмало нарушување на стабилноста во исклучително чувствителната област пред сумирањето на потребните резултати од предложениот мониторинг и пред толкувањето на истите со цел изработка на детален геотехнички проект би било многу ризично за стабилноста на целата област, посебно на постоечките станбени објекти над сртот на усекот, изведувачот не отпочна со градежни активности на тој потег. Во периодот што следуваше, беа избушени единаесет бушоти за потребите на лабораториските испитување и беа поставени четири пиезометри за следење на нивото на подземните води и пет инклинометри за следење на хоризонталните движења во длабочина. Периодот на мониторинг траеше од 13.8.2015 година до 17.3.2016 година, при што беа извршени десет отчитувања вклучувајќи го и нултото, па иако периодот на мониторинг е значително помал од предложениот во идејниот проект, евалуацијата на геотехничките истражувања и измерените резултати доведе до сигурен заклучок дека рамнината што се лизга се наоѓа помеѓу меката глинеста формација и темелната основа – супстратот, високопластичен лапор во цврста конзистенција. Отчитувањата на инклинометрите покажаа дека рамнината што се лизга се наоѓа на 3 – 4 метри под нивелетата на автопатот и дека границите на земјиштето што се лизга се прошируваат и од двете страни на проектираниот автопат. Дејството на подземната вода, која се наоѓа од 0,3 до 1,6 метри од површината, во комбинација со инфилтрација на дождовница преку површински пропустливата почва во подлабоките слоеви, предизвикува висок степен на сатурација во постслојните формации и вишок на порен притисок во слабите зони.

На основа на изработениот детален геотехнички проект се пристапи кон изработка на техничко решение за осигурување на косините во период на градба и експлоатација на автопатот. Со цел да се дефинира стабилно, функционално, издржливо и економски исплатливо решение, се водевме од следниве принципи минимизирање на длабочините на отворен ископ, имајќи предвид дека би требало да се изведува во средина која е нестабилна или на граница на стабилноста во природни услови, избегнување на геотехнички анкери, најмногу поради трајноста дури и во случај да се постават активни – трајни анкери, а и поради ограничениот капацитет на материјалите во кои би требало да се наоѓа инјекционата зона, да се осигура адекватно дренирање на водата која би се наоѓала зад потпората.

На усвојувањето на проектното решение му претходеа пресметковни анализи кои имаа за цел да се одреди во која мера подолжното осовинско растојание помеѓу шиповите влијае на поместувањето и стабилноста на заштитната конструкција, попречното осовинско растојание помеѓу шиповите влијае на поместувањата по завршувањето на ископот како и на пресечните сили во самите шипови, на кој дел од трасата може да се изведат шипови со помало осовинско растојание по попречната оска, а на кој дел е неопходно да се изведе рамка со шипови во разделниот појас, потребната длабочина на дренажната завеса со цел да се осигура глобалната стабилност на теренот во фаза на изградба и потоа, оптимална длабочина на дренажниот канал.

ИЗВЕДБЕН ПРОЕКТ

Врз основа на горенаведеното, усвоено е проектно решение со АБ шипови во еден и два реда, и тоа по следниот принцип (на делот 31+925 – 32+399, вкупна должина од 477,6 метри):

· Потпорна конструкција (кампада) 1 и 5: еден ред шипови на местата каде што има мали засекувања на теренот (31+925 – 31+949 и 32+384,6 – 32+402,6);

· Потпорна конструкција (кампада) 2 и 4: Шипови во два реда сместени долж ивицата на автопатот на местата со средна висина на засекување на теренот (31+919 – 32+129 и 32+312,6 – 32+384,6);

· Потпорна конструкција (кампада) 3: Два реда шипови, од кои едниот е долж ивицата на автопатот, а другиот во разделниот појас (32+129 – 32+312,6).

Концептот на потпорната конструкција е ѕид од шипови. Самата контрукција се состои од 279 шипови со дијаметар од 120 сантиметри кои се поделени во пет кампади, при што шиповите се поставени во еден, односно два реда шипова, и тоа по следниот концепт:

– Потпорните конструкции (кампади) 1 и 5 претставуваат шипови во еден ред со должина од  8,60 m, односно 9,60 m, кои се на меѓусебно растојание од 2,40 m, преку кои се изведува наглавна греда;

– Потпорните конструкции (кампади) 2 и 4 претставуваат шипови во два реда, кои се поставени долж ивицата од самиот автопат, преку кои се изведува наглавна греда, при што двата реда шипови меѓусебно се поврзани со хоризонтална плоча. Меѓусeбното растојание на шиповите од горниот ред е 4,80 метри, додека меѓусeбното растојание на шиповите од долниот ред е 2,40 метри. Должината на шиповите во втора кампада е 11,60 метри во горниот ред шипови, односно 8,60 метри во долниот ред, додека должината на шиповите во четврта кампада е 13,60 метри во горниот ред, односно 10,00 метри во долниот ред на шипови;

– Потпорнатa конструкција (кампада) 3 претставува шипови со должина од  13,60 метри кои се на меѓусебно растојание од 3,60 метри, и кои се поставени во два реда, при што едниот ред е поставен долж ивицата од самиот автопат, додека другиот ред на шипови е поставен во разделниот појас од автопатот. Преку шиповите се изведува наглавна греда, а двата реда шипови меѓусебно се поврзани со попречни греди, кои се на меѓусебно растојание од 7,20 метри, и со хоризонтална плоча која се наоѓа под коловозната конструкција, и е по целата должина на третата кампада.

Преку отворениот, односно видливиот дел од шиповите, каде што меѓусебното растојание е максимално 3,60 метри, односно три пати по дијаметарот на самите шипови, се нанесува торкрет бетон. Таму каде што меѓусебното растојание е поголемо од 3,60 метри, односно кај горниот ред шипови од втора и четврта кампада, се предвидени префабрикувани армиранобетонски плочи со дебелина од 15 сантиметри. Зад торкрет бетонот и префабрикуваните армиранобетонски плочи се поставува дренажен материјал во дебелина од 40 сантиметри, чијашто функција е намалување на хидростатскиот притисок на потпорната конструкција.  Површинското одводнување на врвот од конструкцијата е преку отворен канал составен од префабрикувани каналици, а длабочинското одводнување е со помош на перфорирани дренажни цевки.

На видливите бетонски површини, а со цел заштита од продор на вода, дејство на мраз, продор на агресивни медиуми како CO₂, хлориди од сол за размрзнување, сулфати и слично, односно продолжување на трајноста на конструкцијата, како и со цел спречување на појава на мразулци на попречните греди на трета кампада (како би се создала хидрофобна површина која не дозволува задржување на вода на бетонските површини), предвидено е да се нанесе Антикорозин-ББ, кој е сертифициран во согласност со европскиот стандард EN1504-2.

На делот од трасата од 32+399 до 32+800 предвидена е изведба на дренажна завеса во длабочина од шест метри.

ИЗВЕДБА

Изведбата на усекот заедно со сите елементи на автопатот се состоеше од неколку фази:

–Прва фаза: ископ на постоечкиот терен и спремање платформа за машината за бушење шипови.  Бидејќи имаме шипови распоредени во пет кампади кои се на различно ниво како и шипови во два реда ископот за спремањето на платформите се вршеше парцијално. Прво се изработија надворешните шипови на прва, втора, трета и четврта кампада за да се обезбеди стабилност на теренот во период на градба и како би се извел дел од ископот потребен за спремање на платформа за бушење на вториот ред шипови.

Шиповите се изведени како зацевени по цела должина, при што за втиснување на самите цевки во почвата е користен хидрауличен  осцилатор, т.н. лавирка. Ископот на земјата од градежната јама е со помош на грајфер. Вградувањето на арматурниот кош е со помош на автодигалка. Вертикалниот транспорт на бетонот е со помош на пумпа за бетон, а самото вградувањето на бетонот е по контракторска постапка, со помош на контракторски цевки.

–Втора фаза: Бетонирање на наглавни греди на првиот ред шипови на прва и втора кампада, ископ до ниво потребно за изработка на попречните и подолжни греди на потпорната конструкција од трета кампада и ископ до ниво за спремање на платформа за бушење на вториот ред шипови. Во оваа фаза се опфатени неколку позици кои се работат последователно. Прво откако се изврши ископ до ниво на наглавни греди на прва и втора кампада се пристапи кон изработка на истите кои се изработуваа во кампади од по 12 метри, на тој начин се доби компактна конструкција која обезбеди стабилност за да може да се пристапи кон ископ на второто ниво и изработка на платформа за бушење на вториот ред шипови. Истовремено се пристапи и кон ископ до ниво за изработка на потпoрната конструкција односно шаловање на попречните и подолжните греди од потпорнатa конструкција кои исто така се изведуваа парцијално, а за да се избегне подупирање се изврши ископ до кота на греда и се вршеше шаловање на спреманата подлога.

–Трета фаза: Ископ и изработка на платформа за бушење на вториот ред шипови и ископ на лева коловозна трака од усекот до ниво на коловоз со оформување на косини на истата. Оваа фаза опфаќа ископ до кота и изработка на платформа за бушење на вториот ред шипови на втора кампада и нивна изведба. Во оваа фаза се пристапи и кон ископ на левата коловозна трака во широк откоп, а истовремено и оформување на косините кои се со наклон 1:3.

–Четврта фаза: Ископ, шаловање и изработка на наглавни греди на вториот ред шипови на втора кампада и изработка на длабока подземна дренажа на потегот км 32+400 – 32+830 десна страна. Во оваа фаза се изврши ископ до кота на наглавни греди и шаловање на истите и бетонирање кое исто така се вршеше парцијално во кампади од по 12 метри. При геомеханичките истражувања на делот од  км 32+400 – 32+850 утврдено е присуство на подземна вода која претставува потенцијална закана за стабилноста на косината (морфологијата на теренот укажува на лизгање во минатото) која иако не е со некоја значајна висина сепак е потенцијално активна, па поради тоа на овој дел е предвидена длабока дренажа која се движи во висина од 3 до 6 метри. Дренажата се состоеше од перфорирана цевка ф 300 mm тип SN 4KN/m² која се наставува, ровот е обвиткан со геотекстил  300 g/m² кој заштитува да не дојде до мешање на честици од глинестиот материјал и филтерскиот материјал, како и исполна на дренажниот ров со дренажен материјал со гранулација 32-100 mm. Специфично за оваа дренжа што треба да се спомне е начинот на изведба бидејќи се работи за длабока дренажа која се изведува во присуство на подземни води како и во нестабилно тло, а за постигнување на максимална безбедност при работа, па затоа се изведуваше со изработка на подграда од метални плочи со димензии 2,5/3 m кои се спојуваа со метални вретена и се подесуваа на потребната ширина од 1 метар. Металните подгради се приготвуваа на страна и со секои ископани 3 m во должина се спушта по една оплата со багер CAT 336E поради големата тежина на истите, а на местата каде што имаше поголема длабочина се поставуваа две подгради една врз друга за да се постигне потребната заштита. Со секои ископани 25-30 метри се поставува перфорирана цевка ф 300 mm, се преклопува геотекстилот и исполнува ровот со дренажен материјал. Предвидени се и ревизиони шахти на секои 60 метри за повремена ревизија и чистење на истите.

Битно е да напоменеме дека во близина на планираниот автопат постоеше поток кој понира и излегува на неколку места на другата страна на автопатот, што значи дека водата од потокот низ каверни поминува низ усекот. Со цел да ја анулираме потенцијалната опасност која доаѓа од овој феномен, а за да ја навлечеме и канализираме водата, на стационажа км 32+063,05 беше изведен цеваст пропуст ф1600, од префабрикувани армиранобетонски цевки.

–Петта фаза: Ископ на преостанатиот материјал внатре во потпорната конструкција до ниво на коловоз, ископ и спремање на плато за бушење на втор ред шипови на четврта кампада. Оваа фаза опфаќа ископ до кота и спремање на плато за бушење на вториот ред шипови која не се разликува од претходните фази. Во оваа фаза специфичен е начинот на ископ во самата потпорна конструкција – галерија, бидејќи се одвива во ограничени услови како висински така и ширински и е потребно да се врши внимателно да не дојде до оштетување на самата конструкција. Затоа е започнато со ископ од самиот почеток на галеријата и се вршеше ископ до потребната ширина и висина до ниво на коловоз, а притоа се ослободуваа од земјен  материјал средните шипови односно шиповите поставени во централниот дел на автопатот кои сега претставуваат столбови на потпорната конструкција.

–Шеста фаза: Изработка на наглавни греди на четврта кампада и ископ до ниво на коловоз, изработка на шиповите и гредите од петтата кампада. Во оваа фаза како и во претходните се изврши шаловање и бетонирање на наглавните греди на вториот ред шипови исто така во кампади од по 12 метри. По добивањето на предвидената јакост на бетонот се пристапи кон ископ до ниво на коловоз.

По завршувањето на овие фази се отпочна финален ископ до кота на подтло, меѓутоа поради лошата подлога – слабо носив материјал заситен со подземни води како и присуството на подземни каверни предвидено е подобрување на подтлото со насипен материјал, камен со гранулација 0-300 милиметри и изработка на подолжна француска подземна дренажа и  попречни ребра. Со проектот е предвидена француска дренажа поради поголемата ефикасност и брзиот начин на изработка за такви нестабилни терени и се состои од ископ на ров, поставување на геотекстил 300 g/m² кој се исполнува со фракција со гранулација 16-32 милиметри и истиот се обвиткува да спречи мешање на честиците од глина и филтерскиот материјал и да обезбеди максимална функционалност. Исто така подобрувањето на подтлото се врши парцијално со отворање на потези од 50 метри една коловозна трака, па друга за да би се обезбедила непречена комуникација, а  зависно од временските услови притоа не дозволувајќи продор на вода. Потоа следува насипување со насипен материјал и распостилање со дозер, набивање со вибро еж, нивелирање до проектирана кота со грејдер и валирање со вибро валјак и постигнувње минимален модул на стисливост 10 MРa.

Во меѓувреме, во зимскиот период 2017/2018 поради обилните вренежи од снег се појавуваат одредени пукнатини, ползење и лупење на материјалот на косината над потпорната конструкција на стационажа км 32+160- 32+ 400 како и лизгање на земјиштето на  потегот  км 32+460 – 32+570. Проектот беше надополнет со решение за санација на новонастанатите нестабилности.

На првиот дел или на потегот над потпорната конструкција на стационажа километри 32+160 – 32+400 решението е со изработка на баласт односно замена на лоша носивиот на глинест материјал со каменит материјал со гранулација на зрно 0-500 mm кој обезбедува стабилност и дренирање на подземните води да се запре понатамошното лизгање на теренот. При извршувањето на ископот на овој дел очигледно беше дека постои голема количина на вода која е потребно да се спроведе односно да се дренира. Со изборот на камен со гранулација од 0 до 500 мм е обезбедено потребното дренирање и одведено до системот за дренажа на потпорната конструкција која обезбедува филтрација на подземната вода помеѓу торкретот и подлогата која е предвидена со проектот и спуштена е во француската дренажа која е претходно изработена. По завршеното подупирање на целиот потег км 32+160 – 32+400 се пристапи кон обликување на косините од камен и нивно хумусирање и затревување. Исто така битно е да се напомене дека на круната на потпорната конструкција израбоен е канал од префабрикуфани каналици со димензии 50/100 сантиметри кои обезбедуваат зафаќање на површинските води од косината и спроведување до ободни канали, кои завршуваат во реципиент.

На вториот дел, 32+460 – 32+570 , за да би се обезбедила долготрајна стабилност на теренот, беше предложено, и после тоа прифатено и изведено, решение со коешто се предвидува потпорна конструкција од шипови (вкупно четириесет и два шипа), со дијаметар од 120 сантиметри и должина од 8,00 метри, меѓусебно поставени на растојание од 3,00 метри, поврзани со наглавна греда, која има таков попречен пресек кој овозможува задржување на дробениот камен кој се поставува на неа, а кој има двојна функција, односно служи за зголемување на факторот на сигурност против лизгање, и овозможува дренирање на процедните води од теренот зад потпорната конструкција.

Во меѓувреме се работеше на заштита на површината меѓу шиповите со торкретирање. Вградувањето на торкрет-бетонот е по т.н. мокра постапка, со додавање на соодветни адитиви во бетонот, како би се овозможило забрзано врзување на истиот. Вертикалниот транспорт на бетонот е преку цевки, со помош на воздух под притисок, при што на крајот се вградува млазница преку која торкрет бетонот се исфрла на површината со голема брзина. По завршувањето на оваа позиција, вградени се длабочинските дренажни цевки.

Кога се заврши со стабилизацијата  на целиот потег се пристапи кон  изработка на горната носива конструкција која се состои од подобрена постелка d=30 сантиметри, тампонски слој d=25 сантиметри, цементна стабилизација d =20 сантиметри и три слоја асфалт од кои  првиот слој BNS 22 d=7 сантиметри, вториот слој BNS 22 d=6 сантиметри и завршниот слој асфалт SMA d=4 сантиметри.

Мониторинг на сите елементи од усекот и автопатот е предвиден во период на градба и во гарантниот период.

Финалните количини за изградба на споменатите објекти се следниве:

– 3.668 m шипови дијаметар ф 1200;

– 1.600 m² торкрет бетон;

– цеваст пропуст ф 1600 со должина 110 m;

– 8.500 m³ вграден бетон;

– 865 тони арматурно железо и арматурни мрежи.

 

Изработиле: Виктор МИТЕВСКИ, д. г. и., Игор АТАНАСОВСКИ, д. г. и., Виктор СТОИЧКОВСКИ, д. г. и., Иван РОСО, д. г. и.