Przygotowanie podłoża pod 500 tonowy dźwig typu Hercules
Opis dźwigu
Dźwig TEREX DEMAG CC 2500/1 jest jednym z największych i najcięższych urządzeń tego typu w Polsce (Ryc.1). Jest to samojezdny żuraw gąsiennicowy, który może zostać wyposażony w przeciwwagę o masie nawet 250 ton. Urządzenie porusza się na olbrzymich gąsienicach o szerokości 1,2 m i długości 11,0 m (Ryc.2). Hercules jest niezastąpiony podczas realizacji wielu inwestycji budowlanych, gdzie konieczne jest podnoszenie elementów o masie rzędu kilkudziesięciu ton. W ostatnim roku Hercules gościł, tylko w Warszawie, na budowie Centrum Nauki Kopernik, Mostu Północnego oraz Stadionu Narodowego.
Największym wyzwaniem było przygotowanie podłoża dla dźwigu właśnie na Stadionie Narodowym, a dokładniej budowa drogi roboczej wokół nowo wznoszonego obiektu, zlokalizowanej na koronie starego Stadionu Dziesięciolecia. Duże restrykcje związane z podłożem pracy Herculesa, wymagały specjalnego przygotowania podłoża oraz obliczenia jego nośności. Pamiętajmy, ze żuraw musiał się poruszać po warstwie niekontrolowanych nasypów o kilkunastometrowej miąższości. Zapewne jest to doświadczenie nie spotykane wczesnej w naszym kraju.
Budowa geologiczna i charakterystyka podłoża
Badania geologiczno-inżynierskie wykonane na potrzeby projektu budowlanego stadionu sprowadzały się do wykonania otworów badawczych oraz sondowań statycznych CPT i dynamicznych DPSH. Część punktów badawczych zlokalizowana została na koronie starego stadionu. Miąższość gruntów antropogenicznych osiągała tu nawet 17 metrów. Dla koncepcji posadowienia budowli miąższość i jakość nasypów były mniej istotne, dlatego też nie przeprowadzono bardziej szczegółowych badań celem określenia parametrów geotechnicznych tego gruntu. Dodatkowo krótkie terminy oraz presja opinii publicznej spowodowały duży pośpiech w fazie projektowej. Próbowano wtedy znaleźć rozwiązanie jak najszybsze. Ostatecznie zaprojektowano pośrednie posadowienie obiektu na palach prefabrykowanych oraz wierconych wielkośrednicowych. Dla wzmocnienie słabonośnych gruntów zastosowano kolumny żwirowe i betonowe oraz kolumny jet-grauting.
Kwestia gruntów nasypowych została całkowicie zapomniana, aż do czasu przygotowań do wznoszenia konstrukcji stalowej dachu stadionu. Postawienie olbrzymich słupów nośnych o wadze kilkudziesięciu ton wymagało użycia dźwigu o masie roboczej przekraczającej 500 ton. Zaprojektowano drogę, zlokalizowaną na koronie starego stadionu. Opory na stożku podczas sondowania statycznego CPT oscylowały od 2 do 30 MPa, przy średniej wartości około 7 MPa (dla gł. 0-10 m), co pozwalało domniemywać średnio zgęszczony stan nasypów na terenie całej inwestycji. Celem potwierdzenia tezy, wykonano 18 dziesięciometrowych sondowań DPSH (Ryc.3), rozmieszczonych równomiernie na trasie pracy dźwigu. Uzyskany stopnień zagęszczenia wahał się ID = 0.30 - 0.90, przy czym wartość średnia wyniosła ID =0.45
Obliczania
Obliczony, na podstawie uzyskanych wyników, opór graniczny podłoża wahał się w przedziale 239 - 312 kPa (w zależności od uwzględniania w obliczeniach warstwy ceglanej w przypowierzchniowej partii nasypów) wobec obciążeń przekazywanych na grunt przez dźwig rzędu 250 Kpa. Ostatecznie zaprojektowano podbudowę złożoną z warstwy wyrównawczej zbudowanej z pospółki, oraz warstwy wzmacniającej (o minimalnej miąższości 0,2 m), zbudowanej z naturalnego kruszywa łamanego o całkowitej mrozoodporności oraz wytrzymałości na ściskanie > 200 MPa (Ryc.4) Warstwy dodatkowo zostały rozdzielone geowłókniną. Dopuszczalna frakcja kruszywa wynosiła 31,5 - 63 mm, natomiast wskaźnik zagęszczenia Is ≥ 1,00 oraz Ev2=120 MPa.
Jednostkowy opór podłoża pod fundamentem, w przypadku braku ciągłości warstwy ceglanej, nie spełniał założeń projektowych, dlatego też uznano za konieczne użycie mat drewnianych pod gąsienicami dźwigu celem rozproszenia obciążeń na podłoże i wyeliminowania oddziaływania potencjalnych słabszych obszarów niezwierających podbudowy.
Wnioski końcowe
Założenia oraz wartości parametrów nasypów, przyjęte do celów projektowych okazały się słuszne. Wykonana droga robocza zdała egzamin podczas pracy i poruszania się dźwigu. Ze względu na niekorzystne i zmienne warunki pogodowe w jakich miał pracować dźwig, wymagane było zastosowanie odpowiedniego materiału do budowy drogi. Użyto całkowicie mrozoodpornego kruszywa dolomitowego i pospółki, na których ułożono drewniane maty.
Praca Herkulesa rozpoczęła się w styczniu, kiedy temperatura powietrza spadała do – 20°C, a podłoże na którym pracował było całkowicie zamarznięte. W następnych miesiącach warunki pogodowe uległy całkowitej zmianie, poprzez wiosenne roztopy, liczne ulewy, do ponad 30 stopniowych upałów w czasie wakacji. W trakcie prowadzonych robót nie zaobserwowano niekorzystnych zmian w podłożu, po którym poruszał się Herkules.
Artykuł publikowany w Geoinżynieria drogi mosty tunele 1/2011