Kraj Geotechnika
Likwidacja problemów osuwiskowych w drogownictwie
 skuteczność kompleksowych rozwiązań geotechnicznych, cz. 1
Z' mgr inż. Jakub Sierant, TITAN POLSKA Sp. z o.o.
Zamierzeniem niniejszego artykułu jest próba polemiki ze spotykanym obecnie podejściem do rozwiązywania problemów osuwisk, zwłaszcza
związanych z obiektami infrastrukturalnymi, oraz chęć przekonania, że pomimo wszelkich trudności dysponujemy zarówno wiedzą inżynier-
ską, jak i skutecznymi narzędziami do racjonalnego stabilizowania osuwisk i zwalczania ich skutków. Służące do tego celu technologie omó-
wiono w tej części artykułu, natomiast na łamach następnego numeru  Nowoczesnego Budownictwa Inżynieryjnego zostanie przedstawiony
sposób ich praktycznego wykorzystania na przykładzie stabilizacji osuwiska przy drodze wojewódzkiej nr 941 między Wisłą a Istebną.
1. Wstęp gowych bez konieczności ich klasycznej przebudowy (co wiąże
Rejon południowej Polski to z geologicznego punktu widzenia się np. z możliwością utrzymania przejezdności w trakcie prac),
obszar występowania utworów nazywanych fliszem karpackim. formowanie w pełni bezpiecznych skarp przekopów (o pochyleniu
Jest to złożony ośrodek gruntowy, w obrębie którego wydzielić nawet do 60 70o), jak i tworzenie efektownych, pionowych ścian
można zazwyczaj naprzemianległe warstwy piaskowców i mu- oporowych o znacznej wysokości (ponad 20 m).
łowców (łupków) oraz tzw. pokrywę zwietrzelinową, zalegającą Gwoz
dziowanie to również jedna z najefektywniejszych metod
najpłycej, powstałą w procesach wietrzenia podłoża fliszowego, stabilizacji osuwisk związanych z obiektami komunikacyjnymi.
litologicznie odpowiadającą najczęściej pyłom i glinom z różną Godny uwagi jest również fakt, że według wyliczeń CALTRANS
domieszką piasku i okruchów kamienistych. Jest to ośrodek niejed- (California Department of Transportation) konstrukcje gwoz
-
norodny, bardzo często silnie spękany i szczelinowaty, ze złożoną dziowane są najtańszymi konstrukcjami oporowymi. Tech-
hydrogeologią, którego poszczególne wykształcenia litologiczne nologia do minimum ogranicza konieczność ingerencji w za-
odznaczają się sporą podatnością na wpływ wody. Wszystko to bezpieczany obiekt, co nabiera szczególnej wagi w przypadku
wraz z młodą rzez
bą morfologiczną powoduje, że południowe re- działających ciągów komunikacyjnych (zarówno drogowych,
jony kraju są wybitnie predestynowane do występowania osuwisk. jak i kolejowych) oraz terenów osuwiskowych.
Z tego samych powodów ośrodek jest jednocześnie niezwykle
Obliczenia statecznosci skarpy
40
Obwodnica Przemysla, km 0+500
0.91 0.74 0.79 1.23 kS kS
min = 0.69
trudny do precyzyjnego, technicznego opisu geologicznego, umoż- xm = 7.41 m
ym = 28.87 m
R = 23.59 m
liwiającego planowanie i projektowanie działań inżynierskich. 35
1.27 0.76 0.73 1.15 1.75 kS
Również aspekt wykonawczy, tj. wdrażanie zaplanowanych dzia-
30
kS 0.93 0.69 1.04 1.68 kS
łań w ramach ochrony przeciw osuwiskowej, napotyka na wiele
25
kS 1.46 0.74 0.88 1.69 kS
trudności. Warstwowany ośrodek z naprzemianległymi utworami
miękkimi i czasem bardzo twardymi, dodatkowo spękany, po- 20
kS 6.01 1.04 0.71 1.74 kS
ps = 39.06 ps = 39.06
woduje że, spośród wielu technik i technologii geotechnicznych
15
kS 5.21 2.41 0.81 1.90 2.96
wykorzystywanych w budownictwie inżynieryjnym zaledwie kilka
10
jest użytecznych i możliwych do aplikacji w trudnych warun-
5
kach fliszu karpackiego, a jeszcze mniej spośród nich odznacza
się właściwą, adekwatną do kosztów skutecznością. Stąd zdarzają
w w
0
c
c
c
się nieekonomiczne próby stabilizowania osuwisk przy pomocy c
Soil Designation
Soil Designation
Designation
Designation
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
15.00 17.00 20.70 IA
15.00 17.00 20.70 IA
15.00 17.00 20.70 IA
15.00 17.00 20.70 IA
16.00 19.00 19.50 II
16.00 19.00 19.50 II
16.00 19.00 19.50 II
-5 16.00 19.00 19.50 II
13.00 12.00 19.60 IB
13.00 12.00 19.60 IB
13.00 12.00 19.60 IB
13.00 12.00 19.60 IB
11.50 54.00 19.20 VB
11.50 54.00 19.20 VB
11.50 54.00 19.20 VB
11.50 54.00 19.20 VB
technik niemających technicznych racji w ośrodku fliszowym,
jak choćby kolumn jet grouting. Niestety, działania zmierzające -20 -10 0 10 20 30 40 50
do stabilizacji osuwisk mają nierzadko charakter działań nieco ad
Ryc. 1. Obliczenia stateczności skarpy, Stan wyjściowy. Wskaz
nik stateczności Fs = 0,69
hoc, w których właściwie metodą prób i błędów próbuje się dojść
do skutecznego rozwiązania, ponosząc po drodze (niemałe) koszty Gwoz
dziowanie jest metodą zbrojenia wgłębnego gruntu. Polega
kolejnych przybliżeń i narażając lokalne społeczności na dodatkowe na wytworzeniu w obrębie górotworu (skarpy wykopu, nasypie)
koszty i utrudnienia (jak choćby objazdy). materiału (struktury, bryły) geokompozytowego o znacznie wyż-
Poniżej przedstawiono charakterystykę pozytywnie zwe- szych parametrach wytrzymałościowych względem pierwotnych
ryfi
kowanych narzędzi geotechnicznych wykorzystywanych parametrów gruntowych wzmacnianego ośrodka. Idea gwoz
dzio-
w zakresie stabilizacji osuwisk i zwalczania ich skutków wraz wania gruntu jest znana od kilku dziesięcioleci, jednak dopiero
ze wskazaniem ich przydatności do naprawy i rekonstrukcji rozwój odpowiednich technologii pozwolił na pełne wykorzystanie
infrastruktury drogowej. jej zalet i możliwości. Dla gwoz
dziowania jako metody zbrojenia
gruntu najistotniejsza jest efektywność zespolenia gwoz
dzi z grun-
2. Przegląd konstrukcyjnych metod wzmocnienia podłoża tem  im jest ona wyższa, tym formowany wgłębnie geokompozyt
osuwiskowego jest bardziej jednorodny ( monolityczny ), a wzrost parametrów
2.1. Gwoz
dziowanie gruntu wytrzymałościowych wyraz
niejszy. Dlatego też zastosowanie
Uniwersalność technologii gwoz
dziowania gruntu, przejawia- odpowiedniej technologii decyduje w znacznej mierze o efekcie
jąca się szerokim spektrum zastosowań i możliwościami adapta- końcowym zabiegu. Natura w wielu przypadkach negatywnie
cyjnymi, w połączeniu z najwyższą efektywnością ekonomiczną zweryfikowała próby gwoz
dziowania z wykorzystaniem prętów
sprawiają, że konstrukcje gwoz
dziowane stały się częstym elemen- żebrowanych osadzonych w otworach wypełnionych zaczynem
tem dużych projektów infrastrukturalnych. Dzięki tej technologii cementowym. Trudności z utrzymaniem statecznego, drożnego
możliwe stało się m.in. wzmacnianie istniejących nasypów dro- otworu i ograniczony zasięg  iniekcji sprawiają, że podstawowy
20 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Listopad  Grudzień 2011
Geotechnika Kraj
dla gwoz
dziowania gruntu warunek  zmonolityzowania ośrodka o aktywności sejsmicznej (a także m.in. tereny eksploatowane
gruntowego  nie występuje lub jest zbyt słaby dla poprawnego górniczo) właśnie dzięki względnej podatności (ryc. 3, 4).
funkcjonowania konstrukcji. W tym świetle najbardziej wydajne
zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym są
technologie tzw. gwoz
dzi samowiercÄ…cych (self-drilling soil nails
 wiercenie z jednoczesną iniekcją przy użyciu zestawu traconych
elementów przewodu wiertniczego, pełniących następnie funkcję
zbrojenia gwoz
dzia; ryc. 1, 2).
Obliczenia statecznosci skarpy Soil nails
40
Obowdnica Przemysla, km 0+500 Depth L t1 t2
1.96 1.60 1.85 kS kS Nr.
min = 1.58 [m] [m] [kN/m/m]
xm = 7.41 m
9 16.80 12.00 30.62 30.62
ym = 28.87 m
R = 24.58 m 8 15.40 12.00 30.62 30.62
7 14.00 12.00 30.62 30.62
35 6 12.60 15.00 30.62 30.62
2.32 1.59 1.76 kS kS
5 11.20 15.00 30.62 30.62
4 9.80 15.00 30.62 30.62
3 8.40 15.00 30.62 30.62
2 7.00 15.00 30.62 30.62
30
1 5.60 15.00 30.62 30.62
3.54 1.58 1.72 kS kS
Horizontal nail spacing = 1.20 m
Standard: DIN 4084 (old)
Legende Wand
DIMENSIONS
Bottom: x = 10.000 y = 5.000 m
25
Length = 18.258 m Inclination = 45.40 °
nb 1.61 1.67 kS kS
Concrete shell thickness = 0.250 m
Horizontal nail spacing = 1.200 m
20
19999.00 2.02 1.69 1.95 kS
ps = 39.06 ps = 39.06
15
nb 2.87 1.71 kS
Ryc. 3. Widok zagwoz
dziowanych skarp osuwiskowych z oblicowaniem elastycznym.
Soil nail 9/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 9/t1:30.6/t2:30.6/183.8
10
Soil nail 8/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 8/t1:30.6/t2:30.6/178.9
Szymbark
Soil nail 7/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 7/t1:30.6/t2:30.6/179.0
Soil nail 6/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 6/t1:30.6/t2:30.6/276.0
5
Soil nail 5/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 5/t1:30.6/t2:30.6/286.8
Soil nail 4/t1:30.6/t2:30.6/303.9
Soil nail 4/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 3/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 3/t1:30.6/t2:30.6/328.4
w w
0 Soil nail 2/t1:30.6/t2:30.6/361.7
Soil nail 2/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 1/t1:30.6/t2:30.6
Soil nail 1/t1:30.6/t2:30.6/406.6
c
c
c
c
Soil
Soil
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚]
15.00 17.00 20.70
15.00 17.00 20.70
15.00 17.00 20.70
15.00 17.00 20.70
16.00 19.00 19.50
16.00 19.00 19.50
16.00 19.00 19.50
-5 16.00 19.00 19.50
13.00 12.00 19.60
13.00 12.00 19.60
13.00 12.00 19.60
13.00 12.00 19.60
11.50 54.00 19.20
11.50 54.00 19.20
11.50 54.00 19.20
11.50 54.00 19.20
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Ryc. 2. Obliczenia stateczności skarpy. Stan po zagwoz
dziowaniu. Wskaz
nik stateczności
Fs = 1,58
System TITAN  pierwsza zastosowana na świecie technologia
typu self-drilling  została opracowana prawie 30 lat temu przez
niemieckÄ… firmÄ™ Ischebeck. Do wykonywania gwoz
dzi wyko-
rzystywane są najczęściej żerdzie typu 30/11 i 40/16, wyjątkowo
Ryc. 4. Widok skarpy gwoz
dziowanej z oblicowaniem elastycznym po zazielenieniu.
również 52/26. Końcówka żerdzi wyposażona jest w traconą
Grodziec ÅšlÄ…ski
koronkÄ™ wiertniczÄ…, dobranÄ… odpowiednio do rodzaju gruntu
(najczęściej stosowane są koronki o średnicach z przedziału Z uwagi na zestaw unikatowych zalet, opisana technika stała
od 75 do 150 mm). Nośności projektowe gwoz
dzi zawierają się już jednym z podstawowych narzędzi przy rozwiązywaniu
się zazwyczaj w przedziale od 10 do blisko 500 kN! Wykorzy- zagadnień związanych ze stabilizacją osuwisk. Gwoz
dziowanie
stując grunt in situ jako element konstrukcyjny uzyskuje się gruntu jest wydajne, oszczędne i skuteczne, a przy tym inżynier-
bezpieczne,  eleganckie inżyniersko konstrukcje, o dowolnej sko  eleganckie , m.in. wskutek wykorzystania do współpracy
praktycznie geometrii przy odpowiednim dopełnieniu gwoz
- rodzimego gruntu. Jednak zastosowanie konstrukcji gwoz
dzio-
dziowania systemem oblicowania elastycznego. wanych ma największy sens, gdy konfiguracja terenowa w rejonie
Technologiczne zalety gwoz
dzi iniekcyjnych TITAN stajÄ… siÄ™ osuwiska zawiera  bÄ…dz
pozwala wykształcić  powierzchnię,
szczególnie widoczne w przypadku obiektów zlokalizowanych w obrębie której rozmieszczony zostanie raster (układ) gwoz
dzi
w genetycznie słabym ośrodku gruntowym (typu np. drobnoryt- gruntowych. Idealne zatem, pod względem przydatności metody
micznego fliszu karpackiego z zaangażowaną mikrotektoniką) i uzyskiwanych efektów, są wyraz
nie wykształcone skarpy, urwiska,
lub w ośrodkach osłabionych procesami geodynamicznymi. skłony dające możliwość (przynajmniej częściowej) reprofi
lacji oraz
Wyjątkowy sposób osadzania gwoz
dzi (wiercenia z jednoczesną nasypy i korpusy drogowe, zwłaszcza poprowadzone na zboczach.
iniekcją) pozwala nie tylko spiąć strefę aktywną i bierną form Charakterystyka przypadków odpowiada więc warunkom lokali-
osuwiskowych, ale również zapewnić wgłębne wzmocnienie zacyjnym wielu dróg rejonu południowej Polski (ryc. 5).
iniekcyjne samego ośrodka, zwłaszcza w strefie poślizgu. Roz-
wiązanie to jest niezwykle skuteczne i ułatwia nadane zabez-
pieczeniom lekkiej formy, ograniczajÄ…c tym samym znaczÄ…co
zakres prac ziemnych, np. wymiany gruntu czy rozbiórki i for-
mowania masywnych konstrukcji podpierajÄ…cych.
Możliwość sprawnego funkcjonowania gwoz
dzi z elastycz-
nym systemem zabezpieczenia powierzchniowego pozwala
wtopić konstrukcję w otoczenie  uzyskać efekt  zielonego
wykończenia, z pokrywą wegetacyjną, zaś konstrukcje oporowe
formowane w technologii ścian gwoz
dziowanych, z uwagi na
odmienny charakter pracy, sÄ… znacznie bezpieczniejsze i Å‚a-
twiejsze w użytkowaniu niż tradycyjne konstrukcje oporowe
z kotwami sprężanymi (bezproblemowa i bezobsługowa kil-
kudziesięcioletnia eksploatacja). Dodatkowo zaobserwowano,
Ryc. 5. Widok zabezpieczonych skarp i urwiska skalnego. Lubień
że tego typu konstrukcje świetnie sprawdzają się na terenach
Wrzesień  Paz
dziernik Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 21
Kraj Geotechnika
Nieco inaczej należy podchodzić do problemów osuwisko-
wych na terenach, które pozornie nie są predestynowane do
340
Analiza statecznosci zbocza, osuwisko Gromnik 2
Przekroj B-B, parametry zredukowane, zabezpieczenie
rozwoju zjawisk geodynamicznych. min = 2.21
xm = 43.77 m
ym = 292.44 m
320 R = 59.65 m
2.2. Bariery mikropalowe
Mikropale TITAN 40/16, dl.9m, rozstaw 1m x 0,5m
Według dostępnych statystyk, pokaz
na liczba form osuwi-
c pw
c pw
c pw
c pw
Soil Designation
Soil Designation
Designation
Designation
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚] [-]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚] [-]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚] [-]
[°] [kN/m²] [kN/mÅ‚] [-]
5.78 5.43 4.41 2.47 2.65 6.50 15.00 18.50 0.00 Nn
6.50 15.00 18.50 0.00 Nn
6.50 15.00 18.50 0.00 Nn
6.50 15.00 18.50 0.00 Nn
300
9.50 30.00 20.20 0.00 Ib
9.50 30.00 20.20 0.00 Ib
9.50 30.00 20.20 0.00 Ib
9.50 30.00 20.20 0.00 Ib
1.50 12.00 18.70 0.00 Ia
1.50 12.00 18.70 0.00 Ia
1.50 12.00 18.70 0.00 Ia
1.50 12.00 18.70 0.00 Ia
skowych rozwija siÄ™ na stokach o nachyleniu 12 18o. Pomimo
5.63 4.73 4.73 2.21 2.80 30.00 5.00 19.80 0.00 IIc
30.00 5.00 19.80 0.00 IIc
30.00 5.00 19.80 0.00 IIc
30.00 5.00 19.80 0.00 IIc
8.00 60.00 19.70 0.00 III
8.00 60.00 19.70 0.00 III
8.00 60.00 19.70 0.00 III
8.00 60.00 19.70 0.00 III
30.00 60.00 21.00 0.00 Podloze fliszowe
30.00 60.00 21.00 0.00 Podloze fliszowe
30.00 60.00 21.00 0.00 Podloze fliszowe
30.00 60.00 21.00 0.00 Podloze fliszowe
5.34 4.23 4.99 2.30 2.94
względnie łagodnego nachylenia osuwiska, które rozwijają się
5.20 4.35 4.04 2.40
280
4.85 4.48 3.64 2.65
w
na tych terenach, mają zazwyczaj duży zasięg. W odniesieniu
4.19 4.81 3.94 3.24
w
3.66 5.58 4.35 3.53
do obiektów infrastrukturalnych oznacza to, iż konstrukcje są
260
3.23 8.74 5.39 w
12.00 m
12.00m
zagrożone już nie tylko koluwiami osuwiska, lecz mogą znalez
ć
w
12.00 m
12.00m
w
12.00 m
12.00m
pv = 2 5 . 0 0 pv = 25.00
240
So dowel 6/e1:0.0/e2:88.0
się w całości w jego obrębie. Rozległość form obejmujących Soilildowelss5/e1:0.0/e2:88.0
w
Soilldowelss3/e1:0.0/e2:88.0
Soi dowel 4/e1:0.0/e2:88.0
Soi dowel 4/e1:0.0/e2:88.0/208.9
w w Soilldowelss3/e1:0.0/e2:88.0/198.0
Soilldowelss1/e1:0.0/e2:88.0
Soilldowelss1/e1:0.0/e2:88.0/228.7
Soi dowel 2/e1:0.0/e2:88.0
Soi dowel 2/e1:0.0/e2:88.0/231.4
nierzadko tereny użytkowane rolniczo stanowi w kwestii sta-
220
bilizacji nie lada wyzwanie. Z jednej strony zabiegi stabilizujÄ…ce
wymagajÄ… zastosowania konstrukcji geotechnicznych charak-
200
teryzujących się dużą wytrzymałością i nośnością, z drugiej
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
jednak istnieją poważne ograniczenia techniczne i terenowe,
Ryc. 8. Obliczenia stateczności osuwiska z zastosowaniem barier mikropalowych
uniemożliwiające wprowadzenie na obszar osuwiska ciężkiego
sprzętu. W sytuacji takiej idealnym rozwiązaniem są bariery
mikropalowe (ryc. 6). Bariery mikropalowe sÄ… elastycznie konfigurowalne. W za-
leżności od potrzeb, składają się z jednego, dwóch lub trzech
(rzadko więcej) rzędów mikropali, zwieńczonych żelbetowym
oczepem. Dużą wytrzymałość na siły poprzeczne (ścinające)
uzyskuje siÄ™ przez odpowiedniÄ… konfiguracjÄ™ przestrzennÄ…
mikropali, np. rozchylenie poszczególnych rzędów w układ
kozłowy. W przypadku osuwisk szczególnie głębokich bariery
uzupełnia się elementem zakotwienia, np. rzędem mikropali
kotwiÄ…cych o nachyleniu ok. 40 45o, zamocowanych w poziomie
oczepu, co pozwala na dodatkowe zwiększenie wytrzymałości
poprzecznej i ograniczenie przemieszczeń w strefie przypo-
wierzchniowej. WyjÄ…tkowÄ… cechÄ… barier jest ich niezwykle ko-
rzystny stosunek wartości dodatkowej siły utrzymującej wpro-
wadzanej w masyw do gabarytów samej konstrukcji  zajętość
w planie rzędu 1,0 1,5 m. Dodatkowo w większości przypadków
oczepy zwieńczające można umiejscowić na pewnej głębokości
(ok. 1,0 m p.p.t.), co umożliwia zrekultywowanie powierzchni
i przywrócenie pierwotnych funkcji terenu po wykonaniu prac
Ryc. 6. Schemat bariery mikropalowej
stabilizujących. W zależności od warunków stateczności i kon-
Z uwagi na możliwości i rozmiary sprzętu do wykonywania figuracji terenowej, na osuwisku wykonuje się jedną lub więcej
mikropali, bariery łączą potencjał konstrukcji o dużej wytrzy- barier. Układy wielobarierowe charakteryzują się większym za-
małości z zachowaniem pełnej możliwości operowania na tere- pasem bezpieczeństwa z powodu mniejszego wytężenia poszcze-
nie osuwiska. Zasadniczo, idea bariery polega na zdyblowaniu, gólnych elementów. Pozwalają ponadto stabilizować rozległe
zszyciu aktywnej i biernej strefy osuwiska, uniemożliwiając formy z zachowaniem racjonalności ekonomicznej (ryc. 9 11).
przemieszczenia mas koluwialnych. Elementem konstrukcyj-
nym są odpowiedniej długości mikropale, utwierdzone w stabil-
nym podłożu. Wytrzymałość bariery dobiera się stosownie do
działających sił i określa się ją zazwyczaj w drodze modelowania
numerycznego (ryc. 7, 8).
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.04
0.07
0.11
0.14
0.18
0.21
0.25
0.28
0.32
0.35
0.39
0.39
Ryc. 7. Wynik modelowania numerycznego MES dla zbocza osuwiskowego. Widok stref
uplastycznienia
Ryc. 9. Wykonywanie bariery mikropalowej
22 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Listopad  Grudzień 2011
5.00
-5.00
15.00
25.00
35.00
45.00
55.00
65.00
75.00
85.00
95.00
105.00
115.00
125.00
135.00
145.00
155.00
165.00
175.00
185.00
195.00
202 00
Geotechnika Kraj
Proces odbył się zatem nie poprzez wcięcie w istniejące zbocze,
lecz odsunięcie się w dół stoku. Możliwość dobudowywania kon-
strukcji drogowych w części odstokowej bardzo szybko została
doceniona przy rekonstrukcji odcinków dróg uszkodzonych
w wyniku osuwisk. Zazwyczaj naprawy tego typu stanowią duży
problem techniczny (brak dojazdu i możliwości wprowadzenia
sprzętu do prac ziemnych) i logistyczny (konieczność całkowi-
tego wyłączenia ruchu i tyczenie, nierzadko długich, objazdów),
gdyż wymagają szeroko zakrojonych robót ziemnych, rozbiórki
korpusu i uformowania go na nowo. Zastosowanie konstrukcji
tesyńskiej likwiduje większość problemów i minimalizuje czas
naprawy, która może odbywać się z zachowaniem ciągłości ru-
chu. Proces tworzenia konstrukcji przebiega w kilku etapach.
W pierwszej kolejności wykonuje się rząd mikropali stanowiący
fundament przyszłej ściany oporowej. Mikropale wykonywane
są z poziomu uszkodzonej drogi przy użyciu oprzyrządowania
wiertniczego zamocowanego do ramienia koparki, wysięgnika
Ryc. 10. Mikropale tworzÄ…ce barierÄ™
itp. W kolejnym etapie formuje się żelbetową konstrukcję ściany
z pozostawieniem otworów technologicznych dla zakotwień.
Grubość ścianki wynosi zazwyczaj ok. 0,4 0,5m. W dalszych
etapach wykonuje się zasypkę konstrukcyjną, wypełniając prze-
strzeń pomiędzy ścianą a uszkodzonym korpusem drogowym.
Wykonanie zakotwień odbywa się podobnie jak w przypadku
mikropali, z wysięgiem  pod siebie , i przebiega w sposób sko-
ordynowany z kolejnymi poziomami formowania zasypki.
W ten sposób odtwarza się pierwotny przebieg drogi lub w ra-
zie potrzeby zyskuje siÄ™ dodatkowe miejsce na pobocze, zatokÄ™
mijankowÄ… itp. (ryc. 13, 14)
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-40.0
-36.8
-33.3
-29.8
-26.3
-22.8
-19.3
-15.8
-12.3
-8.8
-5.3
-1.8
0.1
Ryc. 11. Bariera mikropalowa z częściowo wykonanym oczepem
2.3. Konstrukcje tesyńskie
Ściany tesyńskie (tessyńskie) to lekkie, żelbetowe konstrukcje
oporowe, których fundament stanowią mikropale, a statyka
zapewniona jest przez układ zakotwień. Nazwa pochodzi od
kantonu Ticino w Szwajcarii, gdzie po raz pierwszy zastosowano
tę konstrukcję do poszerzania górskich odcinków dróg, z zacho-
waniem przejezdności w trakcie robót. Technologia mikropali
i mikropali CFG przyczyniła się do spopularyzowania tego
Ryc. 13. Wyniki modelowania MES stateczności korpusu drogowego. Widoczne prze-
typu obiektów z powodu łatwości i krótkiego czasu realizacji.
mieszczenia sięgające pod drogę.
Idea konstrukcji powstała z potrzeby poszerzenia odcinka drogi
przez dobudowanie korpusu pod dodatkowy pas ruchu do już
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-38.2
-34.7
-31.2
istniejÄ…cego obiektu ziemnego (ryc. 12).
-27.7
-24.2
-20.7
-17.2
-13.7
-10.2
-6.7
-3.2
0.4
1.5
Ryc. 14. Wyniki modelowania MES zabezpieczeń dla korpusu drogowego. Widoczne
wygaszenie przemieszczeń.
Ryc. 12. Schemat konstrukcji tesyńskiej
Listopad  Grudzień 2011 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 23
Strefy przemieszczen pionowych
Przekrój II-II
Analiza stateczno

ci zbocza osuwiskowego w miejscowo

ci Brzyna
Przem Z: min: -40.0[mm]; max: 0.1[mm]
Zmienna : Przem Z
Strefy przemieszcze

pionowych
Przekrój II-II wraz zabezpieczeniem
Analiza stateczno

ci zbocza osuwiskowego w miejscowo

ci Brzyna
TITAN POLSKA Sp. z o.o.
Przem Z: min: -38.2[mm]; max: 1.5[mm]
Zmienna : Przem Z
0.00
10.00
20.00
30.00
37.70
0.00
10.00
20.00
30.00
37.70
Kraj Geotechnika
Konstrukcje tesyńskie wykorzystywane w rekonstrukcjach powyżej osuwiska). Z uwagi na uwarunkowania technologiczne
osuwiskowych mogą być obiektami samodzielnymi, tzn. poza w wykonywaniu drenów wierconych (wiercenie dwuprzewo-
funkcją obiektu służącego rekonstrukcji mogą równocześnie dowe z pełnym rurowaniem), czasochłonność i koszty, drenaż
pełnić funkcje konstrukcji stabilizującej całą formę osuwiskową. taki stosowany jest rzadko bądz
w formie znacznie okrojonej
W razie potrzeby, w przypadku bardziej złożonych warunków, w stosunku do potrzeb technicznych  dreny są zbyt krótkie,
mogą być również uzupełniane o dodatkowe elementy i kombi- rozmieszczone zbyt rzadko lub zlokalizowane jedynie w miej-
nowane z gwoz
dziowaniem lub barierami (ryc. 15). scach, gdzie możliwy jest dostęp i dojazd dla wiertnicy. Po-
woduje to znaczne problemy z poprawnym funkcjonowaniem
tego elementu i obniża wyraz
nie skuteczność funkcjonowania
całego rozwiązania technicznego, którego celem jest stabiliza-
cja osuwiska. Efekt ten jest jeszcze wyraz
niejszy w przypadku
osuwisk zlokalizowanych w masywach fliszu karpackiego (rejon
południowej Polski). W masywach fliszowych woda gruntowa
ma zazwyczaj charakter szczelinowy, nie tworzy wyraz
nego
horyzontu (zwierciadła), lecz fi ltracja odbywa się
ltracja i infi
przez systemy spękań i szczelin. Powoduje to, że wypływy
i sączenia mają charakter często zupełnie nieprzewidywalny
z oznakami okresowości, co oznacza, że w zależności od pory
roku woda może pojawiać się w różnych miejscach i z roz-
maitym natężeniem, bez wyraz
nej prawidłowości. Sprawne
uchwycenie takich wód przy pomocy drenów wierconych,
rozmieszczonych w rozstawie rzędu 5 10 m, w jednym pozio-
mie (taki układ obserwowany jest najczęściej), jest w zasadzie
niemożliwe. Pozostawienie tej kwestii w stanie obecnym nie
wydaje się dobrym rozwiązaniem. Doświadczenia wskazują, że
brak sprawnego i efektywnego systemu odwodnienia wgłębnego
skutkuje postępującą degradacją parametrów wytrzymałościo-
Ryc. 15. Formowanie ściany tesyńskiej.
wych ośrodka gruntowego, rozwojem ciśnień spływowych, co
Najważniejsze zalety to możliwość odtworzenia infrastruk- prowadzi w efekcie do ponownego uruchomienia osuwiska,
tury do stanu sprzed osuwiska w najkrótszym możliwym czasie i to pomimo wykonanego odwodnienia powierzchniowego. Na
w wyniku wyeliminowania konieczności rozbiórki korpusu rycinie 16 widoczne są zerwane przypory drenażowe, zniszczone
i zminimalizowania zakresu zbędnych robót ziemnych oraz w wyniku odnowienia się osuwiska.
utrzymania przejezdności na naprawianym odcinku dzięki tech-
nologicznym możliwościom pracy na ograniczonej przestrzeni.
Rozwiązanie jest niezwykle ekonomiczne w sposób całościowy,
tj. w zakresie bezpośrednich kosztów technicznych, jak i mi-
nimalizowania kosztów społecznych, niezwykle istotnych dla
lokalnych wspólnot w rejonie dotkniętym awarią.
2.4. Odwodnienie wgłębne  gwoz
dzie drenujÄ…ce
Odwodnienie i regulacja stosunków wodnych w obrębie ma-
sywu osuwiskowego należą do podstawowych czynności, tj.
koniecznych do wykonania w pierwszej kolejności w ramach
zwalczania zjawisk geodynamicznych  stabilizowania osuwisk
i napraw zniszczonych w ich wyniku konstrukcji. Właściwe
wykonanie tego elementu pozwala wyeliminować lub wyraz
-
nie zredukować wpływ jednego z najistotniejszych czynników
inicjalnych, czyli wpływ wody na podatny ośrodek gruntowy.
W praktyce inżynierskiej stosuje się różnorodne systemy
odwodnienia. Można je zasadniczo podzielić na dwie grupy: Ryc. 16. Widok zerwanego drenażu
systemy odwodnienia powierzchniowego i przypowierzch- Właściwe rozwiązanie kwestii odwodnienia wgłębnego wy-
niowego oraz odwodnienie wgłębne. Wśród rozwiązań grupy magałoby zatem elementów odwadniających, które mogą być
pierwszej najczęściej spotyka się sączki, przypory drenażowe, wykonywane szybko i sprawnie (a zatem względnie niskokosz-
dreny francuskie połączone w system z użyciem studni i ścieków. towo), które wolne są od ograniczeń sprzętowych i terenowych
Generalnie urządzenia te wykonuje się do maksymalnej głębo- (mogą być wykonane bez ograniczeń wysokościowych, na skar-
kości ok. 2,0 2,5m p.p.t. W zakresie odwodnienia wgłębnego pie lub zboczu bez bezpośredniego dojazdu) oraz które dzięki
stosowane są dreny wiercone. O ile rolą systemów odwodnienia niskim nakładom pracy i swobodzie instalacji zapewnią odpo-
powierzchniowego jest przechwycenie i szybkie odprowadzenie wiednią gęstość pokrycia odwadnianego masywu. Po blisko 10
wód opadowych poza zagrożony teren, tak aby nie dopuścić do latach prac badawczo-rozwojowych udało się taką technologię
ich infiltracji w podłoże, o tyle zadaniem drenażu wgłębnego jest opracować. Nosi ona nazwę gwoz
dzi drenujących i została opra-
odprowadzenie wód gruntowych niewychwyconych przez sys- cowana według założeń opisanych powyżej, co stworzyło nowe
tem powierzchniowy lub zasilających teren wgłębnie (np. przez możliwości przy projektowaniu kompleksowych rozwiązań dla
filtrację poziomą z górnych partii zbocza lub terenów leżących stabilizacji terenów osuwiskowych (ryc. 17).
24 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Listopad  Grudzień 2011
Geotechnika Kraj
stosowanych w systemie gwoz
dziowania CFG, zazwyczaj Å‚Ä…cznie
z gwoz
dziami konstrukcyjnymi (jednocześnie z prowadzonymi
> 10°
robotami wzmacniajÄ…cymi), wplecione w ich raster (ryc. 18).
Podobnie jak w przypadku konstrukcyjnych gwoz
dzi CFG, żer-
dzie wraz z Å‚Ä…cznikami, elementami dystansowymi i jednorazowÄ…
końcówką wiertniczą tworzą kompletny zestaw będący konstrukcją
gwoz
dzia drenującego, jednocześnie wykorzystywany do wierce-
slope stabilisation
with shotcrete nia otworu (przewód wiertniczy) i iniekcji (przewód iniekcyjny).
and TITAN soil nail
Podczas wykonywania gwoz
dzi stosuje się płuczkę powietrzną
lub specjalnÄ…, stworzonÄ… na bazie wody z dodatkiem systemowej,
slope dewatering mieszanki suchej do płuczki. Tak przygotowana płuczka umoż-
with DRILL DRAIN®
liwia utrzymanie stateczności otworu bez ograniczania póz
niej-
and TITAN 40/27
szych zdolności filtracji (migracji) wody do zasadniczego trzonu
DRILL DRAIN®
filtracyjnego. PÅ‚uczkÄ™ przygotowuje siÄ™ w proporcjach Ms/w 1:50
drilled upwards
(mieszanka sucha / woda). Medium jest wytłaczane do otworu
up to 1 m into
water-bearing
wiertniczego przez dysze w końcówce wiertniczej. Wiercenie od-
strata
bywa się bez rur osłonowych. Nie dopuszcza się stosowania czystej
płuczki wodnej. Iniekt, z którego tworzony jest trzon fi
ltracyjny,
jest podawany po zakończeniu wiercenia przez otwór centralny
żerdzi i dysze w końcówce wiertniczej. Iniekcja zasadnicza (po
pogrążeniu całej długości gwoz
dzia) jest prowadzona zaczynem
o wskaz
niku w/c = 0,5. Iniekt fi
ltracyjny należy przygotowywać
bezpośrednio przed iniekcją, czas mieszania wynosi minimum 2
minuty. Przygotowanie polega na wymieszaniu wody z systemowÄ…,
Ryc. 17. Schemat gwoz
dzia drenującego konfekcjonowaną suchą mieszanką. Iniekcję prowadzi się z uży-
ciem systemowego napowietrzacza, łączącego zaczyn ze sprężonym
powietrzem w celu odpowiedniego napowietrzenia. W trakcie
iniekcji zasadniczej żerdz
powinna się obracać. Iniekcję prowadzi
siÄ™ od dna otworu do wierzchu, do momentu gdy z otworu zacznie
wypływać czysty, gęsty iniekt końcowy. Iniektuje się całą długość
gwoz
dzia. Uzyskuje się w ten sposób element o dowolnej praktycz-
nie długości (instalacja gwoz
dzi drenujących o długości 18 21m nie
nastręcza żadnych problemów) i efektywnej powierzchni roboczej
odbierającej wodę na poziomie 0,4 0,6m2 na każdy 1 m.b. długości.
A
ącząc to z wysokim współczynnikiem fi
ltracji, charakterystycz-
nym dla np. pospółek, oraz gęstością  przy typowym rastrze
gwoz
dziowania rozstaw poziomy wynosi 1,5 2,5m  otrzymuje
się przestrzenny (wielopoziomowy) system odwodnienia wgłęb-
Ryc. 18. Widok trzonu filtracyjnego
nego o niedostępnej dotychczas skuteczności. Z uwagi na walory
Gwoz
dzie drenujące to odmiana konstrukcyjnych, samowier- techniczne i efektywność ekonomiczną gwoz
dzie drenujÄ…ce to
cÄ…cych gwoz
dzi iniekcyjnych CFG Ich zadaniem jest poprawa nowe, niezwykle skuteczne narzędzie uzupełniające lukę w arsenale
stosunków wodnych i redukcja ciśnienia porowego w obrębie środków technicznych wykorzystywanych do stabilizacji terenów
wzmacnianego ośrodka gruntowego w celu kompleksowej po- osuwiskowych (ryc. 19).
prawy warunków stateczności. Gwoz
dzie drenujÄ…ce redukujÄ…
ciśnienia porowe i odprowadzają wodę przez fi
ltracyjny (silnie
porowaty) trzon iniekcyjny, wytworzony wzdłuż całej długości
elementu. A
ącząc w sobie swobodę, łatwość i wysoką wydajność
instalacji pozwalają na stworzenie systemu odwodnienia wgłęb-
nego o dużej gęstości, a więc nieporównanie skuteczniejszego
w wychwytywaniu wód od tradycyjnych drenów wierconych.
Gwoz
dzie drenujące składają się z dwóch zasadniczych kompo-
nentów  stalowego elementu zbrojącego w postaci gwintowanej
żerdzi oraz filtracyjnego trzonu iniekcyjnego, wypełniającego
otwór na całej długości. Jako stalowy element zbrojący stosuje się
elementy systemu gwoz
dziowania CFG w odmianie 40/27 (śred-
nica zewnętrzna / wewnętrzna żerdzi). Element podstawowy to
filtracyjny trzon iniekcyjny to porowata buława iniekcyjna (silnie
porowaty kamień cementowy) o współczynniku filtracji rzędu k =
10-4  10-3 m/s. Filtracyjny trzon iniekcyjny tworzony jest z miesza-
niny wody, powietrza oraz specjalnej, systemowej, konfekcjonowa-
Ryc. 19. Schemat i wykres obrazujący skuteczność pracy gwoz
dzi drenujÄ…cych w stabilizacji
nej mieszanki mikrocementu, mikrosfer i czynnika spieniajÄ…cego.
osuwisk poprzez redukcję ciśnień porowych
Urządzenia te wykonywane są z użyciem sprzętu i elementów
Listopad  Grudzień 2011 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 25
rata
st
ng
beari
-
r
e
t
a
w
t
e
l
t
u
o
r
te
wa
epage line
se