SWScan00042

TEMAT WYDANIA — Budownictwo wodne

a)

odległość od osi nasypu [m]

osiadanie [mm]

500

70__

krawędź warstwy drenażowej

— nasyp bez wzmocnienia -- nasyp wzmocniony

przemieszczenie poziome [mm] 0    100 200 300 400 500 600

—    nasyp bez wzmocnienia

—    nasyp wzmocniony

C_h - współczynnik konsolidacji pozi mej [rrv7r.]; d - równoważna średnica geodrenu [m] U, - przeciętny stopień konsolidacji.

Przedstawiony wzór wykorzystar do opracowania nomogramów (rysi nek 5), w których wzajemnie powiąz< no czas, stopień i współczynnik k< solidacji oraz rozstaw drenów, który] określono za pomocą trójkątnej siat drenów (rysunek 6).

szei

pev\

osia

Zat pia z v\ ge<

Rys. 3. Osiadania (a) i przemieszczenia poziome (b) dziewięć i omctr owego nasypu wzmocnionego materacem komórkowym i bez wzmocnienia (P. Symes i inni, 1984)

tetyków o doraźnej wytrzymałości na zerwanie nawet rzędu kilkuset kN/m, podczas gdy geokraty mają wytrzymałość wynoszącą zaledwie kilkanaście kN/m (nie wspominając o ich dużym pełzaniu). Stosowanie geokrat jako zbrojenia podstawy nasypów wydaje się zatem bardzo wątpliwe. Ma ono sens tylko w przypadkach, gdy nie jest wymagana duża wytrzymałość zbrojenia, lecz służy ono w początkowej fazie budowy utworzeniu spójnej platformy startowej dla robót ziemnych i transportu, przy czym sam nasyp jest samonośny.

Przyspieszanie konsolidacji podłoża za pomocą geodrenów

Stosowanie geodrenów jest techniką przydatną i ekonomiczną. Jako bardzo efektywną metodę BS 8006 zaleca jednoczesne zastosowanie geodrenów oraz zbrojenia w podstawie nasypu (rysunek 1c). Pozwala to na szybkie uzyskanie wymaganej stateczności oraz konsolidacji podłoża.

Konstrukcja drenu musi zapewniać zdolność odprowadzania odpowiednio dużej ilości wody nawet wtedy, kiedy dren jest zakrzywiony bardziej niż o 90°, co może następować w wyniku dużych osiadań (zmniejszenie objętości gruntu nawet do 50% objętości pierwotnej).

Zasada działania geodrenu to szybki i wysokowydajny drenaż pionowy. Odprowadzenie wody porowej do drenu następuje w płaszczyźnie poziomej (rysunek 4b), natomiast sam dren transportuje wodę do warstwy wodo-przepuszczalnej (jeżeli taka występuje) i warstwy drenażowej w podstawie nasypu. Pozwala on rozproszyć nadmiernie wzbudzone ciśnienie wody w porach gruntu, umożliwiając

a)

nasyp

warstwa drenażowa (piasek

Rys. 4. Fi lit racja wody porowej pod wpływem obciążenia nasypem: a be/ drenażu pionowego; b z drenażem pionowym

stopień konsolidacji [%]

czas konsolidacji [miesiące]

2x10** 4 6 10^r

|C* (m²/s)

\ 2 3 4 6 8 10T* |

3.0 2.5 2.0 1

: li 2

1    2 345 8 12 20

s (m) c* (m²/r.)

Rys. 5. Nomogram do projektowania geodrenów Colbonddrain* CX 1000/10

Rys. 6. Trójkątna siatka rozstawu drenów: S rozstaw drenów pionowych; D - średnica równoważnego walca gruntu odwadnianego pr/cz dren (D = 1.05 S)

w ten sposób osiągnięcie 90% konsolidacji w czasie mierzonym nie w latach, lecz w miesiącach. Tak radykalna redukcja czasu konsolidacji ściśliwych gruntów spoistych prowadzi do uzyskania znacznie wyższego współczynnika bezpieczeństwa i skrócenia czasu realizacji projektu, a co za tym idzie - obniżenia kosztów inwestycji.

Wpływ pionowego drenu na proces konsolidacji określa metoda zaproponowana pierwotnie przez Kjellmana (BS 8006 nie podaje metodyki projektowania geodrenów). Wyraża się wzorem:

t =

D^:

8C.

In

1-a

1

gdzie:

t - czas konsolidacji [lata];

D - średnica drenowanej kolumny gruntu [m];

Zastosowanie trójkątnej siatki rozstawu drenów daje najbardziej efektywny stosunek między powierzchnią gruntu wyznaczaną przez cylinder średnicy D odwadniany przez dren i powierzchnią trójkąta równobocznego o boku S określającym rozstaw siatki drenów.

Zastosowanie kolumn/pali i geosyntetycznego zbrojenia w podstawie nasypu

Norma BS 8006 określa zasady projektowania nasypów na słabonoś-nym podłożu dla takiego rozwiązania konstrukcyjnego (rysunek 1d). Zastosowanie zbrojenia pozwala na zwięk-

wcz

częj

grur

wa

Do i

w tr

brać

jący

nas

cyc!

pop

nie

ny F

zwy

nier

nas

D wyc syn1 rozc ści. weg włól wa i

Zbi

za

wa

B

strei

fills”

nycł

pień

jektc

go.

twie

tanii

ło lu

ści)

zost

Mięć

synt

brali

a)

Rys.

nn?»fłł»kv

wx iuuim 5‘2005 (nr 393)

36