Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych: geosiatki i geokompozyty do podtorza, nasypów i skarp
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych polega na wbudowaniu geosiatek i geokompozytów w torowisko, nasypy i skarpy linii kolejowej. Zwiększa nośność, ogranicza nierównomierne osiadania i zapewnia stateczność budowli ziemnej. Główne wyzwania to słabe podłoże, cykliczne obciążenia od pociągów oraz migracja drobnych cząstek do podsypki tłuczniowej. Naue oferuje produkty z kwalifikacją DB HPQ do każdej funkcji zbrojenia: Combigrid® do zbrojenia połączonego z separacją i filtracją, dwuosiowe geosiatki Secugrid® do zbrojenia warstwy podbudowy oraz jednoosiowe geosiatki Secugrid® i Secugrid® HS do nasypów, skarp i platform przenoszących obciążenia projektowanych na podstawie obliczeń konstrukcyjnych.
Zastosowanie: Zbrojenie podtorza kolejowego, warstw podbudowy, nasypów i skarp na słabym lub niejednorodnym podłożu, w tym platform przenoszących obciążenia opartych na palach.
Produkty: Podstawowe produkty Naue to Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB, dwuosiowe geosiatki Secugrid® (Q1 i Q6), jednoosiowe geosiatki Secugrid® (R6) oraz Secugrid® HS.
Potencjał oszczędności: W zależności od projektu możliwe jest zmniejszenie grubości warstwy zazwyczaj o 20-50 % w porównaniu z przekrojami niezbrojonymi.
Normy: Projektowanie odbywa się zgodnie z DBS 918 039 (przypadki zastosowania od 3.5 do 3.8), RIL 836, EBGEO i BS 8006-1.
Typowe projekty: Typowe projekty obejmują budowę nowych linii i odnowę torów na słabym gruncie, nasypy na palach, skarpy zbrojone i ekrany akustyczne oraz strefy przejściowe przy obiektach inżynierskich.
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych: wyzwania, rozwiązania i rezultaty
Wyzwania
Miękkie, spoiste lub bagienne podłoże o niskiej nośności (CBR < 3 %)
Nierównomierne osiadania i utrata geometrii toru pod wpływem cyklicznych obciążeń od pociągów
Migracja drobnych cząstek z podłoża do warstwy ochronnej pod podsypką tłuczniową i do podsypki tłuczniowej
Strome skarpy, ograniczona przestrzeń i nasypy na palach
Krótkie okna zamknięć torowych i wymagania dotyczące dopuszczenia przez DB
Rozwiązanie
Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB: zbrojenie, separacja i filtracja w jednej warstwie na powierzchni podłoża (przypadek 3.5)
Dwuosiowa geosiatka Secugrid® do zbrojenia warstwy podbudowy bez obliczeń projektowych (przypadek 3.6)
Dwuosiowe geosiatki Secugrid® Q6 oraz jednoosiowe geosiatki Secugrid® R6 / HS do konstrukcji ziemnych projektowanych na podstawie obliczeń (przypadki 3.7 i 3.8)
Secutex® 151 GRK 3 – włóknina filtracyjna w rowie drenażowym u podnóża skarpy (przypadek 3.3)
Wynik
Grubość warstwy zmniejszona zazwyczaj o 20-50 % w porównaniu z odcinkami bez zbrojenia (zależnie od projektu)
Stateczność nasypów, skarp i platform przenoszących obciążenia potwierdzona obliczeniowo zgodnie z EBGEO / BS 8006-1
Warstwa ochronna pod podsypką tłuczniową zabezpieczona przed migracją drobnych cząstek przez zintegrowaną z Combigrid® geowłókninę
Secugrid® Q1 w odmianach bez odkształceń związanych z budową: zbrojenie działa natychmiast
Każdy produkt z HPQ DB dla danego zastosowania
Typowe zastosowania zbrojenia w kolejowych budowlach ziemnych
Elementy zbrojące Naue stosuje się wszędzie tam, gdzie podtorze kolejowe i budowle ziemne muszą przenosić duże obciążenia na słabym gruncie lub zachować stateczność przy niewielkiej powierzchni zajmowanego terenu.
Nowe linie na słabym gruncie
Zbrojone podtorza na gruntach słabonośnych lub spoistych dla nowych korytarzy kolejowych.
Nasypy na palach
Platformy przenoszące obciążenia, które przekazują obciążenia nasypu na głowice pali.
Skarpy i ekrany akustyczne
Strome konstrukcje z gruntu zbrojonego przy torze, zajmujące niewielką powierzchnię.
Strefy przejściowe
Zbrojony materiał wypełniający przy przyczółkach mostowych w celu ograniczenia nierównomiernych osiadań.
Odnowa toru
Modernizacja istniejących podtorzy poprzez zbrojenie zamiast całkowitej wymiany podłoża.
Zbrojenie w kolejowych budowlach ziemnych: wytyczne techniczne
Dobór odpowiedniego elementu zbrojącego zależy od podłoża, obciążeń, potrzeby separacji i filtracji oraz tego, czy konstrukcja wymaga weryfikacji obliczeniowej. DBS 918 039 przypisuje każdej z tych funkcji odrębny przypadek zastosowania.
Wbudowanie geosiatek Naue Secugrid® do zbrojenia gruntu w kolejowych robotach ziemnych, zapewniających dodatkową stateczność i wspomagających budowę nasypów zbrojonych.
Wytrzymałość podczas wbudowania – niezawodność w eksploatacji
Podtorza i budowle ziemne najpierw przenoszą obciążenia od ruchu pojazdów budowy, a następnie cykliczne obciążenia od ruchu pociągów. Geosiatki Secugrid®, które stanowią również zbrojenie w Combigrid®, są wykonane z rozciąganych, monolitycznych płaskowników o zgrzewanych węzłach. Przejmują obciążenia przy niewielkim odkształceniu, natychmiast tworzą zazębienie z ziarnistym materiałem wypełniającym i stawiają opór.
Praktyczne korzyści dla zespołów na budowie:
Secugrid® Q1 nie wykazują odkształceń związanych z wbudowaniem i osiągają nominalną wytrzymałość na rozciąganie przy wydłużeniu ≤ 7 % (EN ISO 10319).
Współczynniki redukcyjne uwzględniające uszkodzenie podczas wbudowania (RFid) wynoszące od 1.10 do 1.46, zależnie od materiału wypełniającego, zostały udokumentowane dla geosiatki Secugrid®.
Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB łączy dwuosiową geosiatkę i geowłókninę Secutex® w jednej rolce: jeden etap wbudowania zamiast dwóch.
Rolki mają szerokość 4.75 m, co pozwala ograniczyć liczbę zakładów; wariant DB produktu Combigrid® jest dostarczany w rolkach o wymiarach 4.75 m × 50 m.
Secugrid® HS osiąga wytrzymałość na rozciąganie powyżej 400 kN/m, aż do 1,200 kN/m, w zastosowaniach obejmujących nasypy na bardzo słabych gruntach oraz platformy przenoszące obciążenia.
Kolejność wbudowania krok po kroku:
Przygotować i wyrównać podłoże lub istniejącą powierzchnię robót ziemnych.
Rozwinąć Combigrid® geowłókniną skierowaną w dół lub Secugrid® bezpośrednio na podłożu; pasma układać z zakładem zgodnie z projektem.
Układać i zagęszczać ziarnisty materiał nasypowy warstwami o określonej grubości.
W przypadku nasypów, skarp i platform przenoszących obciążenia należy wbudować kolejne warstwy geosiatki Secugrid® w obliczonym rozstawie pionowym i wywinąć je lub połączyć na licu.
Sprawdzić nośność wykonanej warstwy zgodnie z wymaganiami projektu, np. za pomocą badania płytą statyczną.
DBS 918 039 rozróżnia funkcje zbrojenia w zależności od zastosowania. O wyborze decydują dwa pytania: czy konieczne jest zapobieganie migracji drobnych cząstek z podłoża i czy budowla ziemna wymaga weryfikacji obliczeniowej?
Kluczowa zasada: Zbrojenie zwiększa nośność i stateczność. Separacja i filtracja zapobiegają zanieczyszczeniu podtorza. Na podłożach drobnoziarnistych potrzebne są obie funkcje, a geosiatka połączona na budowie z oddzielną geowłókniną nietkaną nie spełnia wymagań przypadku zastosowania 3.5.
Podtorze z separacją i filtracją – Combigrid® (przypadek 3.5)
Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB na przygotowanym podłożu; Combigrid® 60/60 Q1 GRK 4 DB przy większych obciążeniach lub na bardzo słabym gruncie
Do podłoży drobnoziarnistych, spoistych lub miękkich, w których występuje ryzyko migracji drobnych cząstek
Zwiększa nośność i umożliwia stosowanie cieńszych warstw podbudowy bez obliczeń projektowych
Do podłoży bez ryzyka migracji drobnych cząstek
Korzyść techniczna: natychmiastowe zazębienie z kruszywem warstwy ochronnej pod podsypką tłuczniową.
Konstrukcje ziemne projektowane pod względem nośności – Secugrid® Q6 / R6 / HS (przypadki 3.7 / 3.8)
Dwuosiowe geosiatki Secugrid® 40/40 Q6 i Secugrid® 80/80 Q6 w miejscach, gdzie siły działają w dwóch kierunkach, np. na skarpach zbrojonych
Jednoosiowe geosiatki od Secugrid® 80/20 R6 do Secugrid® 400/40 R6 oraz Secugrid® HS do nasypów na słabym gruncie, platform przenoszących obciążenia i przekrywania pustek
Projektowane na podstawie obliczeń zgodnie z EBGEO / BS 8006-1
Korzyść techniczna: długoterminowa wytrzymałość projektowa określona na podstawie badań pełzania zgodnie z EN ISO 13431.
Dobór produktu: odpowiedni element zbrojący do Państwa projektu kolejowego
Tabela przyporządkowuje typowe zastosowania kolejowe do produktu Naue i przypadku zastosowania według DB.
Uwaga: W celu doboru produktu do konkretnego projektu i wykonania obliczeń stateczności należy skontaktować się z Działem Inżynierii i Projektowania Naue (EDD).
Zastosowanie
Produkt Naue
Funkcja
DB HPQ
Podtorze na podłożu drobnoziarnistym lub słabonośnym
Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB; Combigrid® 60/60 Q1 GRK 4 DB do większych obciążeń
Stateczność skarpy lub ściany, określona obliczeniowo
3.7 / 3.8
Nasypy na gruntach słabonośnych
Secugrid® R6 / Secugrid® HS
Stateczność w trakcie budowy i w stanie docelowym
3.8
Platformy przenoszące obciążenia nad palami
Secugrid® R6 / Secugrid® HS
Przekazuje obciążenia nasypu na głowice pali
3.8
Zastosowanie
Produkt Naue
Funkcja
DB HPQ
Przekrywanie zapadlisk i pustek
Secugrid® R6 / Secugrid® HS
Ogranicza odkształcenia powierzchni nad pustkami
3.8
Wbudowanie zbrojenia geosyntetycznego Naue Combigrid® z użyciem specjalistycznego sprzętu podczas budowy linii kolejowej.
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych z Naue: korzyści dla Państwa
Korzyści te wynikają bezpośrednio ze sposobu działania produktów Naue w tym rozwiązaniu oraz z ich praktycznego znaczenia dla Państwa projektu.
DB HPQ dla każdej funkcji zbrojenia
Combigrid® (przypadek 3.5), dwuosiowe geosiatki Secugrid® (przypadki 3.6 i 3.7), jednoosiowe geosiatki Secugrid® R6 / HS (przypadek 3.8) oraz Secutex® 151 GRK 3 (przypadek 3.3) pochodzą od jednego producenta. Eliminuje to niepewność dotyczącą dopuszczenia na etapie przetargu i realizacji budowy.
Cieńsze warstwy, mniej kruszywa
W zależności od projektu możliwe jest zmniejszenie grubości warstw zazwyczaj o 20-50 % w porównaniu z przekrojami niezbrojonymi. W wielu przypadkach można uniknąć wymiany gruntu.
Czyste podłoże
Geowłóknina zintegrowana z Combigrid® zapobiega migracji drobnych cząstek z podłoża do warstwy ochronnej pod podsypką tłuczniową i do podsypki tłuczniowej, która jest jedną z głównych przyczyn utraty geometrii toru na słabym podłożu.
Stateczność zweryfikowana obliczeniowo
Konstrukcje z Secugrid® są wymiarowane zgodnie z EBGEO lub BS 8006-1. Długoterminowa wytrzymałość projektowa jest określana na podstawie badań pełzania zgodnie z EN ISO 13431 oraz współczynników redukcyjnych właściwych dla danego projektu.
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych: najczęściej zadawane pytania (FAQ)
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych polega na wbudowaniu geosiatek lub geokompozytów w torowisko, warstwę podbudowy, nasypy i skarpy linii kolejowej. Zwiększa nośność, ogranicza nierównomierne osiadania i zapewnia stateczność budowli ziemnej. Typowe przesłanki do jego zastosowania to podłoża o CBR poniżej 3%, rygorystyczne ograniczenia odkształceń, strome skarpy oraz nasypy na gruntach słabonośnych lub palach.
Przypadek 3.5 obejmuje zbrojenie z dodatkową funkcją separacji i filtracji (Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB). Przypadek 3.6 obejmuje zbrojenie warstwy podbudowy bez obliczeń projektowych (dwuosiowa geosiatka Secugrid®). Przypadki 3.7 i 3.8 obejmują elementy zbrojące w budowlach ziemnych projektowanych na podstawie obliczeń, odpowiednio z dwuosiową i jednoosiową geosiatką Secugrid®. Przypadek 3.3 obejmuje elementy filtracyjne w instalacjach drenażowych, takich jak rów u podnóża skarpy (Secutex® 151 GRK 3).
Należy stosować Combigrid® tam, gdzie podłoże jest drobnoziarniste, spoiste lub miękkie, a drobne cząstki mogą migrować do warstwy ochronnej pod podsypką tłuczniową. Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB zapewnia zbrojenie, separację i filtrację w jednym produkcie; połączenie geosiatki i oddzielnej geowłókniny na budowie nie spełnia wymagań przypadku zastosowania 3.5. Należy stosować dwukierunkową geosiatkę Secugrid® tam, gdzie zbrojenia wymaga jedynie warstwa podbudowy.
Dwuosiowe geosiatki Secugrid® 40/40 Q6 i Secugrid® 80/80 Q6 stosuje się tam, gdzie siły działają w dwóch kierunkach, na przykład w skarpach zbrojonych. Jednoosiowe geosiatki Secugrid® od 80/20 R6 do Secugrid® 400/40 R6 oraz Secugrid® HS, o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 400 kN/m do 1,200 kN/m, przenoszą duże siły w jednym kierunku w nasypach na słabym gruncie, w platformach przenoszących obciążenia nad palami oraz przy przekrywaniu pustek.
Platforma przenosząca obciążenia to zbrojona warstwa ziarnista ułożona na siatce pali. Warstwy jednokierunkowych geosiatek Secugrid® R6 lub Secugrid® HS rozpięte między palami przenoszą obciążenie nasypu na głowice pali, co ogranicza nierównomierne osiadania na powierzchni. Sztywna płyta oczepowa często nie jest wymagana. Projektowanie odbywa się zgodnie z EBGEO i BS 8006-1.
Możliwe jest zmniejszenie grubości warstwy zazwyczaj o 20-50 % w porównaniu z odcinkami niezbrojonymi, a w wielu przypadkach można uniknąć wymiany gruntu. Rzeczywiste oszczędności zależą od podłoża, obciążeń i projektu.
W projektach DB obowiązują DBS 918 039 (HPQ dla każdego przypadku zastosowania) oraz RIL 836. Projektowanie odbywa się zgodnie z EBGEO i BS 8006-1. Wytrzymałość na rozciąganie bada się zgodnie z EN ISO 10319, a pełzanie zgodnie z EN ISO 13431. Wyniki obu badań stanowią podstawę określenia długoterminowej wytrzymałości projektowej. W przypadku geowłóknin filtracyjnych charakterystyczną wielkość porów określa się zgodnie z EN ISO 12956.
Długoterminowa wytrzymałość projektowa (LTDS) jest wyznaczana na podstawie charakterystycznej krótkoterminowej wytrzymałości na rozciąganie (EN ISO 10319), z uwzględnieniem współczynników redukcyjnych z tytułu pełzania (EN ISO 13431), uszkodzenia podczas wbudowania i oddziaływań środowiskowych, zgodnie z EBGEO lub BS 8006-1. Udokumentowane współczynniki redukcyjne z tytułu uszkodzenia podczas wbudowania dla geosiatek Secugrid® wynoszą od 1.10 do 1.46, w zależności od materiału wypełniającego.
W przypadku odmian Q1 z polipropylenu produktów Secugrid® i Combigrid® deklaracja właściwości użytkowych (załącznik B) określa trwałość na co najmniej 100 lat w gruntach naturalnych o pH od 4 do 9 i temperaturze gruntu poniżej 25 °C. W przypadku odmian poliestrowych właściwości związane z pełzaniem są badane zgodnie z EN ISO 13431 i uwzględniane przy określaniu długoterminowej wytrzymałości projektowej.
Zbrojenie kolejowych budowli ziemnych: projektowanie zgodnie z uznanymi normami
Zbrojenie geosyntetyczne kolejowych budowli ziemnych projektuje się zgodnie ze standardami DB AG i uznanymi normami projektowymi. Dział Inżynierii i Projektowania Naue (EDD) wspiera wymiarowanie i obliczenia stateczności dostosowane do specyfiki danego projektu:
DBS 918 039: Warunki techniczne dostawy geosyntetyków do budownictwa kolejowego. Przypadki zastosowania 3.3 (element filtracyjny), 3.5 (zbrojenie z funkcją separacji/filtracji), 3.6 (zbrojenie warstwy podbudowy), 3.7 i 3.8 (elementy zbrojenia projektowane na podstawie obliczeń); dla każdego z nich wymagane jest ważne HPQ.
RIL 836: Wytyczna DB dotycząca projektowania, budowy i utrzymania budowli ziemnych oraz konstrukcji geotechnicznych.
EBGEO: Niemieckie zalecenia dotyczące zbrojenia geosyntetykami, obejmujące warstwy podbudowy, nasypy na gruntach słabonośnych, platformy przenoszące obciążenia i skarpy zbrojone.
BS 8006-1: Wytyczne dotyczące gruntów zbrojonych, nasypów na gruntach słabonośnych i na palach oraz platform rozkładających obciążenia.
EN ISO 10319 / EN ISO 13431: Test rozciągania szerokich próbek i test pełzania przy rozciąganiu, stanowiące podstawę określania długoterminowej wytrzymałości projektowej.
EN ISO 12956: Charakterystyczna wielkość porów geowłóknin filtracyjnych.
Odnowa toru z użyciem specjalistycznej maszyny do budowy linii kolejowych, ze zbrojeniem Naue Combigrid® do stabilizacji podłoża torowego.
Jak działa zbrojenie Naue w układzie warstw
Styk z podłożem: geowłóknina Combigrid® zapewnia separację i filtrację, zapobiegając przedostawaniu się drobnych cząstek do warstwy ochronnej pod podsypką tłuczniową.
Zbrojona warstwa podbudowy: dwuosiowa geosiatka Secugrid® lub Combigrid® zazębia się z kruszywem i rozkłada obciążenia od pociągów na większą powierzchnię podłoża.
Budowla ziemna: Secugrid® R6 / HS ułożone w warstwach o obliczonym rozstawie przejmują siły rozciągające w nasypach, skarpach i platformach przenoszących obciążenia.
Drenaż u podnóża: geowłóknina filtracyjna Secutex® 151 GRK 3 w rowie drenażowym umożliwia odpływ zebranej wody, zatrzymując grunt.
Zatwierdzony układ warstw: każda warstwa posiada DB HPQ zgodnie z DBS 918 039.
