Kolumny piaskowe w geosyntetycznym rękawie na Autostradzie A2
Właściwa nazwa tej nowej w naszym kraju techniki wzmacniania nienośnego podłoża gruntowego to Geotextile-Encased Columns (w skrócie GEC) lub Möbius Foundation System. Kolemny piaskowe znane są od lat jako jedne ze sposób ulepszania słabych gruntów, jednak zastosowanie tkaniny geosyntetycznej, jako elementu formującego oraz usztywniającego kolumnę po raz pierwszy zastosowano w Niemczech w latach siedemdziesiątych. Rękaw wykonany był wówczas z tkaniny syntetycznej, a następnie zszyty. Nie trudno się domyślić, że właśnie ów szew był najsłabszym punktem całej kolumny i otrzymywane parametry nośności pala były niesatysfakcjonujące dla projektantów i inwestorów, stąd stosowanie tego rozwiązania było marginalne.
Jednak w latach dziewięćdziesiątych firma Möbius wprowadziła na rynek kolumny w geosyntetycznym rękawie tkanym w technice bezszwowej, co zdecydowanie poprawiło ich parametry wytrzymałościowe. Dzięki temu kolumny GEC stały się tańszą alternatywą dla już obecnych na rynku technik wzmacniania podłoża i szybko znalazły grono swoich zwolenników. W roku 2000 Möbius Foundation System posłużył do budowy nasypu dla posadowienia fabryki Airbusa w Hamburgu. Olbrzymia skala tego projektu i wzorowe wykonanie założonego zadania spowodowały gwałtowny wzrost stosowania techniki kolumn piaskowych w gesyntetycznym rękawie na całym świecie.
W roku 2010 po raz pierwszy w Polsce na dużą skalę zastosowano kolumny GEC. Na odcinku Świecko-Nowy Tomyśl w ciągu Autostardy A2, w trakcie przygotowywania dokumentacji geologiczno-inżynierskiej stwierdzono występowanie słabonośnych gruntów zastoiskowych o miąższości ponad 20 metrów. (Fot. 1-3).
Jako system wzmocnienia nienośnego podłoża zaprojektowano zastosowanie kolumn GEC - wypełnionych piaskiem. Kolumna taka formowana jest w rurze osłonowej, która jest wciskana w podłoża rozpierając grunt na boki. (Fot. 4).
Do konstrukcji kolumn stosuje się przygotowane wcześniej rury osłonowe o takiej samej długość jak projektowana kolumna. (Fot. 6-8). Do wnętrza rury wprowadzany jest geosynetyczny rękaw, który przed przystąpieniem do prac należy dociąć na odpowiednią długości i zszyć jego dno. (Fot. 9-11).
Zadaniem tkaniny jest zapewnienie ochrony kolumnie, usztywnienie i oddzielenie jej od słabego gruntu. Dzięki zastosowaniu techniki bezszwowej w produkcji rękawa (zszywamy jedynie dno) dysponuje on bardzo dużą wytrzymałością na rozciąganie, co powoduje koncentracje sił wywołanych obciążeniem na podstawie kolumny a nie na otaczającym słabym gruncie. Rękaw wypełniamy piaskiem lub pospółką, które formują kolumnę (Fot. 12-13).
Po wykonaniu kolumn teren zastoiska zostanie pokryty nasypem, którego zadaniem jest dociążenie i skonsolidowanie słabonośnych gruntów. W trakcie prac prowadzony jest monitoring osiadania nasypu, na który składają się repery ziemne oraz specjalny system oparty na systemie rurek wypełnionych cieczą pod ciśnieniem. Zmiana parcia cieczy znajdującej się w rurkach jest zapisywana przez przetwornik i podawana jako zmiana wysokości pomiędzy punktem pomiaru, a poziomem porównawczym. Dodatkowo wykonano również sondowania CPT w sąsiedztwie kolumn, w celu sprawdzenia czy grunt je otaczający uległ skonsolidowaniu.
dr Michał Grela
dr inż Krzysztof Traczyński
Artykuł publikowany w czasopiśmie Materiały Budowlane 3/2012