PL178299B1 - Sposób renowacji wałów przeciwpowodziowych - Google Patents

Abstract

Sposób renowacj i walów przeciwpowodzio- wych, walów o nasypowym korpusie ziemnym i trape- zowym przekroju poprzecznym, znamienny tym, ze kolejno wykonuje sie: okorowanie z humusu korony walu, nastepnie dogeszcza korpus przez wielokrotne przejazdy po odkrytej koronie walu walca wibra- cyjnego o statycznym nacisku liniowym walca nie mniejszym od 40 kg/cm i sile wibracji wiekszej od 200 kN, przy czym dogeszczanie prowadzi sie z systematycznym badaniem postepu zageszczania gruntu przy pomocy lekkiej sondy dynamicznej z koncówka stozkowa az do osiagniecia stabilnosci podloza przy nie zmieniajacym sie po kolejnych przejazdach walca oporze gruntów na sondowa- nie, z kolei dosypuje i wibracyjnie zageszcza warstwy gruntu uzupelniajac korone do stanu zaprojektowa- nego, a na koniec odkryte powierzchnie nasypo- we obsiewa mieszanka traw. Fig.1 Fig 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób renowacji wałów przeciwpowodziowych o nasypowym korpusie ziemnym i trapezowym przekroju poprzecznym, których korpus ulega z czasem postępującej degradacji wywołującej przy wysokich stanach rzeki wzrost przesiąków, przebić hydraulicznych oraz niebezpieczeństw rozmycia tych budowli.

Wał przeciwpowodziowy jest ziemnym obiektem nasypowym, wykonanym z gruntów pozyskanych z międzywala. Sąto osady rzeczne, głównie małospoiste, zawierające nieznaczne domieszki części organicznych. Budowla pracuje w bardzo szczególnych warunkach. Warstwa konturowa, o grubości zbliżonej do strefy przemarzania gruntu - około 1,2 do 1,5 m - ulega podczas eksploatacji stopniowemu starzeniu się. Erozja wału i obniżenie parametrów rzutuje na skuteczność jego pracy jako przegrody hydraulicznej. Wynika to z procesów fizycznych, zachodzących przy przemiennym wysychaniu, nasiąkaniu, przemarzaniu i działaniu czynników biologicznych. Z uwagi na brak zakłóceń środowiska przez przykładowo drgania i hałas od ruchu kołowego, wały przeciwpowodziowe sprzyjają gnieżdżeniu się w ich obrębie różnych zwierząt, a zwłaszcza gryzoni: kretów, nornic i szczurów, ze skutkiem w postaci drenażu skarp systemem kanałów, gniazd i otworów wejściowych. Również niekontrolowany rozwój roślinności z rozbudowanym systemem korzeniowym powoduje to, że korzenie po zamieraniu rozkładająsię tworząc sieć makro i mikro-przewodów dla przesiąkającej wody. W wyniku tych oddziaływań wały przeciwpowodziowe poprzez wzrost ich porowatości starzeją się. Rośnie ich nasiąkliwość, zwiększa współczynnik filtracji, zmniejsza gęstość, powstaje coraz więcej kawern i przestrzeni pustych. Przy wysokich stanach wody prowadzi to do niebezpieczeństwa zjawisk sufozyjnych, zwłaszcza w najcieńszej strefie koronowej. Strefy głębsze wału są mniej przepuszczalne dla wody naporowej, co wynika głównie z mniejszej penetracji przez gryzonie oraz mniejszego wpływu czynników meteorologicznych. Trapezowy przekrój wału przy najczęściej stosowanym nachyleniu skarp 1:2 powoduje to, że na każdym metrze głębokości szerokość wału wzrasta o 4 m.

Dotychczasowe sposoby renowacji wałów polegają głównie na poszerzeniu korpusu wału po stronie odpowietrznej z dobudową tak zwanej ławeczki przyporowej. Szczególnie zagrożone odcinki wału ekranizuje się foliąhydroiz.olacyjną, układaną na głębokości około 1 metra pod powierzchnią. W niektórych warunkach przy niskich wałach do około 3 metrów korpus uszczelnia się centralną przeponą z folii PCV. Wszystkie znane sposoby renowacji wymagają co najmniej częściowej rozbiórki wału, co w okresie remontu stwarza zagrożenie powodziowe w sytuacji wystąpienia fali wezbraniowej. Również przy najmniej naruszającym budowlę sposobie z poszerzeniem wału, strona stanowiąca zbocze odpowietrzne musi być okorowana z darniny.

178 299

Wał pozbawiony okrywy darniowej jest wydatnie osłabiony i podatny na przesiąkanie wody, może być łatwiej rozmyty nawet niewielką falą powodziową.

Podczas budowy wałów przeciwpowodziowych od podstaw stosuje się zagęszczanie każdej kolejno sypanej warstwy gruntu, używając między innymi wałów wibracyjnych o zmiennej amplitudzie i częstotliwości drgań. Stosowane są zarówno walce okołkowane, jak i gładkie. Przy założonej grubości zagęszczanego materiału, praktycznie nie przekraczającej 0,5 metra gruntu o znanych, jednorodnych właściwościach fizycznych używane sąwalce wibracyjne, których statyczny nacisk liniowy nie przekracza 20 do 30 kg/cm szerokości walca a siła wibracji jest nie większa od 100 kN. W czasie zagęszczania dokonywane są pomiary postępu prac przez badanie osiąganego zagęszczenia gruntów, między innymi przy pomocy przenośnych przyrządów połowych, jak na przykład lekką sondą dynamiczną z końcówką stożkową.

W sposobie renowacji wału przeciwpowodziowego, według niniejszego wynalazku, jako pierwszą operację wykonuje się okorowanie z humusu, zdjęcie darniny zkorony wału. Następnie przez tak odkrytą koronę prowadzi się dogęszczenie renowacyjne korpusu przez wielokrotne przejazdy po koronie wału walca wibracyjnego o statecznym nacisku liniowym nie mniejszym od 40 kg/cm i sile wibracji większej od 200 kN. Dogęszczanie prowadzi się z systematycznym badaniem postępu zagęszczenia gruntu przy pomocy lekkiej sondy dynamicznej z końcówką stożkową, aż do uzyskania stabilności podłoża, przy nie zmieniającym się po kolejnych przejazdach walca oporze gruntów na sondowanie. Kolejną operacjąjest dosypanie i wibracyjne zagęszczanie warstw gruntu uzupełniających koronę do stanu zaprojektowanego. Na koniec remontu odkryte powierzchnie nasypowe wału obsiewa mieszanką traw.

W wyniku tak przeprowadzonej renowacji okazało się, że zastosowanie bębna wibracyjnego o zwiększonym nacisku, oddziaływującym liniowo z powierzchni gładkiej wywołuje w tak szczególnej strukturze gruntów wałowych nieoczekiwanie wysoki wzrost zagęszczenia. Oddziaływanie zagęszczające przekracza znacznie strefę przemarzania i degradacji przypowierzchniowej , sięgając często do 3,5 metra w głąb. Można stwierdzić, że tak pozytywne efekty wynikają ze szczególnych uwarunkowań gruntowych w obrębie wałów przeciwpowodziowych. Przy gruntach mało i średniospoistych naciski walca wywołują niekiedy nawet oddawanie nadmiaru wody z porów w strefę skarp. Ponad to grunty nasypowe zostają w znacznej mierze pozbawione powietrza porowego przez wchodzące na jego miejsce cząstki gruntowe. Osiągnięte w osiowej strefie korpusu zagęszczenie spełnia funkcję pasywnej, pionowej przepony, obniżającej przepuszczalność szczelinowąkorpusu i podnoszące stabilność nasypu gruntowego. Przy zagęszczaniu wibracyjnym z odkrytej kory następuje zaciskanie gniazd, szczelin i korytarzy gryzoni, czyli eliminacja najbardziej niebezpiecznych miejsc dla przesiąkania spiętrzonych na międzywalu wód naporowych. Silne, penetrujące w głąb drgania wywo-hują też naturalną ucieczkę gryzoni, lub ich likwidację wraz z makroporami. Istotną zaletą sposobu jest zdolność stałego pełnienia przez wał swej podstawowej roli, to jest ochrony przeciwpowodziowej podczas całego remontu. Z darniny okorowanajest tylko szczytowa część budowli, a oś jej korpusu poddawana jest procesowi dogęszczania. Koszt renowacji, przy mniejszym zakresie prac budowlanych jest około 4 do 5 razy niższy od kosztów ponoszonych przy dotychczasowych metodach.

Pełne zrozumienie wynalazku umożliwi opis przykładowego wykonania renowacji wału, którego przekrój poprzeczny pokazany jest na fig. 1 rysunku. Figura 2 przedstawia uśredniony wykres stanu zagęszczenia gruntu przed i po renowacji.

Renowacji poddany został 800 metrowy odcinek wału przeciwpowodziowego na zakolu rzeki, którego przeciętna wysokość wynosiła 4 m, szerokość w koronie 3 m, a nachylenie zboczy 1:2. Decyzja o konieczności prac konserwacyjno-remontowych wynikła z nasilających się przecieków, podczas podwyższonych stanów rzeki. Przeprowadzone wstępne badania zagęszczenia gruntu na wale potwierdziły degradację budowli. Wykres oporów gruntów wałowych na sondowanie w stanie przedremontowym przedstawia linia przerywana a na fig. 2, opisana wartością pierwszej liczby z prawej strony tego wykresu. Po okorowaniu z humusu korony wału przy pomocy spychaczy na koronę wprowadzono ciężki walec wibracyjny firmy Stavostroj, typ VV 170, o statycznym nacisku liniowym walca 43 kg/cm i maksymalnej sile wibracji 250 kN. Wielo4

178 299 krotne przejazdy walca z szybkcoi^t^iią3-5 km/godz. prowadzono aż do stanu stabilności podłoża, co stwierdzono sondą i wizualnie brakiem różnicy w śladach po kolejnych przejazdach. Podczas zagęszczania utrzymywano spadki powierzchni zagęszczanej w celu łatwiejszego odpływu wody przy ewentualnych opadach. Stan zagęszczenia gruntu badano lekką sondą dynamiczną z końcówką stożkową, uzyskując wyniki przedstawione linią b na wykresie fig. 2, opisane wartością drugiej liczby z prawej strony wykresu. Na głębokości 0,5 do 1,0 m uzyskano prawie 16-to krotny wzrost oporów sondowania w stosunku do stanu z przed remontu. Na głębokości 2,5 m poniżej poziomu korony opór ten zwiększył się dwukrotnie. W fazie końcowej wykonano uzupełnienie obniżonej okorowaniem i osiadaniem strefy dogęszczonej wału. W tym celu przywożono z rezerw grunt, rozścielano i wibracyjnie zagęszczano go warstwowo do zaprojektowanej wysokości i nachylenia korony. W końcowej czynności odkryte, świeże powierzchnie nasypowe lekko bronowano a następnie obsiano mieszanką traw.

Zaznaczona na fig. 1 zwiększoną gęstością kreskowania strefa środkowa poprawionych własności wału stanowi rodzaj przepony o podwyższonej gęstości ze zmniejszonąporowatościąi wydłużonym okresem przesiąkania wód powodziowych.

178 299

178 299

N«tτι-jn _ m <£ jn co O> 00' Κ M5 5I l l I > > > f

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób renowacji wałów przeciwpowodziowych, wałów o nasypowym korpusie ziemnym i trapezowym przekroju poprzecznym, znamienny tym, że kolejno wykonuje się: okorowanie z humusu korony wału, następnie dogęszcza korpus przez wielokrotne przejazdy po odkrytej koronie wału walca wibracyjnego o statycznym nacisku liniowym walca nie mniejszym od 40 kg/cm i sile wibracji większej od 200 kN, przy czym dogęszczanie prowadzi się z systematycznym badaniem postępu zagęszczania gruntu przy pomocy lekkiej sondy dynamicznej z końcówką stożkową aż do osiągnięcia stabilności podłoża przy nie zmieniającym się po kolejnych przejazdach walca oporze gruntów na sondowanie, z kolei dosypuje i wibracyjnie zagęszcza warstwy gruntu uzupełniając koronę do stanu zaprojektowanego, a na koniec odkryte powierzchnie nasypowe obsiewa mieszanką traw.

   * * *