Dariusz SOBALA, Jacek SZARO, Wojciech TOMAKA, Radosław MUCHALSKI : Żelbetowe pale prefabrykowane wbijane w fundamentach podpór stałych i tymczasowych mostu drogowego przez Wisłok

8/10/2019 Dariusz SOBALA, Jacek SZARO, Wojciech TOMAKA, Radosaw MUCHALSKI : elbetowe pale prefabrykowane wbijan

1/12

Dariusz SOBALA1

Jacek SZARO2

Wojciech TOMAKA3

Radosaw MUCHALSKI2

elbetowe pale prefabrykowane wbijane w fundamentach podpr

staych i tymczasowych mostu drogowego przez Wisok w Rzeszowie

Wprowadzenie

Planowanie budowy pnocnej obwodnicy Rzeszowa rozpoczto w 1992 roku od

zapisania inwestycji w planie rozwoju miasta. Prace przyspieszyy w 2005 dziki budowie

poczeniu drogi DK4 (rondo Pobitno) z ul. Rzecha nad magistraln lini kolejow E30.

Kolejnym silnym bodcem dla kontynuacji budowy obwodnicy pnocnej stao si

uruchomienie obwodnicy autostradowej Rzeszowa (paradoksalnie rwnie pnocnej) i

przeduenie wybudowanego wczeniej cznika do wza autostrady A4/S19 Rzeszw-Zachd.

W 2014 roku firma Bilfinger Infrastructure SA rozpoczabudow krtkiegoodcinka

obwodnicy pnocnej o dugoci 1.8km (droga klasy G) pomidzy ulicami Zask aLubelsk

(rys. 1). Budowany odcinek ulicy:

zastpi ul. Ciepownicz w przeprowadzaniu cikiego ruchu tranzytowego przez

pnocn cz Rzeszowa;

usprawni komunikacj lokaln w pnocnej czci Rzeszowa wpisujc si w cig

zmodernizowanych ulic, tj. al. Wyzwolenia i ul. Lubelskiej;

domknie pierwszy wewntrzny piercie gwnych ulic miejskich w Rzeszowie (wraz z

miejskim odcinkiem DK4);

zbliy komunikacyjnie cz przemysow Rzeszowa do lotniska w Jasionce orazpooonej wok niego specjalnej strefy ekonomicznej.

Najwaniejszym elementem budowanego odcinka pnocnej obwodnicy Rzeszowa jest

duy most podwieszony przez rzek Wisoko dugoci cakowitej 482,0m i szerokoci przsa

rwnej 28,5m. Mostem przeprowadzona zostanie ulica z czterema pasami ruchu, obustronne

chodniki i cieki rowerowe, co pozwoli take na przeduenie cieek rowerowych i

deptakw zlokalizowanych na terenie miasta wzdu Wisoka. Most podzielony zosta na pi

przse o rozpitociach 30,0 + 30,0 + 30,0 + 150,0 + 240,0m i podparty na szeciu podporach,

1dr in., Zakad Drg i Mostw, Politechnika Rzeszowska, Aarsleff sp. z o.o.2

mgr in., Aarsleff Sp. z o.o.3dr in., Aarsleff Sp. z o.o.


2/12

w tym na dwch przyczkach (podpory 1 i 6), trzech filarach kotwicych przso (podpory 2,

3 i 4) oraz pylonie (podpora 5) o wysokoci ok. 108.5m ponad poziom terenu. Schemat mostu

przedstawia rysunek 2.

Rys. 1. Lokalizacja mostu na tle sieci gwnych ulic Rzeszowa

Odcinek obwodnicy wraz z mostem przebiega przez tereny przemysowe. W

ssiedztwie terenu budowy funkcjonuj midzy innymi oczyszczalnia ciekw i

elektrociepownia wraz towarzyszcymi licznymi sieciami, w tym ciepocigiemstanowicym

gwne rdo dostaw energii cieplnej do miasta, liniami energetycznymi i

charakterystycznym zbiornikiem wody technologicznej dla elektrociepowni. Konieczno

przekroczenia tego zbiornika jednym przsem zadecydowaa o przyjtej rozpitoci

maksymalnej przsa i wykorzystaniu konstrukcjipodwieszonej.

Budowa mostu, oprcz fundamentw podpr staych, wymagaa posadowienia

licznych podpr tymczasowych, co w przypadku omawianego obiektu stanowio powane

wyzwanie techniczne i organizacyjne. Do posadowienia mostu i podpr tymczasowych

wykorzystano jedn, uniwersaln technologi posadowienia, jak okazay si elbetowe,

prefabrykowane pale wbijane. Realizacja kontraktu w formule projektuj i buduj powoduje,

e oprcz licznych wymaga technicznych i technologicznych przyjte rozwizanie

posadowienia musiao spenia rwnie ostre kryteria ekonomiczne towarzyszce tego rodzaju

kontraktom. Wykonawc robt palowych bya firma Aarsleff sp. z o.o..


3/12

Rys. 2. Schemat konstrukcji mostu

240.0030.0030.0030.00 150.00

1 2 3 4 6

480.00

WISOK

ZBIORNIK EC RZESZW (PGE)Ok. 170.00

108.

50

Ul. Rzecha

Ok. 50.00

5

Ul. Lubelska

PODWIESZONY MOST DROGOWY

przez Wisok w Rzeszowie


4/12

Rys. 3. Lokalizacja mostu wzgldem gwnych przeszkd

Warunki fundamentowania podpr staych i tymczasowych

Profil gruntowy, charakterystyczny dla Rzeszowa i doliny Wisoka, buduj

zalegajce bezporednio pod powierzchni terenu osady czwartorzdowe. W grnych

warstwach s togwnie sabonone mady rzeczne z wkadkami gruntw organicznych. Mady

podcielone s warstw zagszczonych lub rednio zagszczonych wirw i pospeko rnej

gruboci. Poniej warstw czwartorzdowych zalega, ciga z technicznego punktu widzenia,

warstwa trzeciorzdowych iw, iw pylastych, iw przewarstwionych wkadkami pylastymi

i ioupkw w stanie od twardoplastycznego do pzwartego.W ramach budowy mostu przewidziano posadowienie 6podpr staych na ldzie oraz

11x2=22szt. podprtymczasowych, w tym 4x2=8szt. zlokalizowanych na ldzie, 6x2=12szt.

do wykonania z platformy pywajcej w dnie zbiornika elektrociepowni oraz 1x2=2szt. w

dnie koryta rzeki Wisok z przygotowanej tymczasowej grobli. Wrd wykonanych

fundamentw wikszo pracuje na wciskanie lub wciskanie ze zginaniem. Dla filarw

podstawowym schematem pacy jest wycignie.

Decyzja o wykorzystaniu elbetowych pali prefabrykowanych w fundamentach

mostu i konstrukcji tymczasowych w opisanych warunkach gruntowych podyktowana bya:

wysok wydajnoci robt palowych w przyjtej technologii;

moliwoci efektywnego przenoszenia obcie na grunt zarwno w warunkach

wciskania jak i wycigania;

pozytywnymi dowiadczeniami wynikajcymi z szerokiego wykorzystania technologii w

warunkach gruntowych Podkarpacia (autostrada A4, droga ekspresowa S19, farmy

wiatrowe);

moliwoci atwej, biecej kontroli efektw prowadzonych robt palowych;

moliwoci kompleksowego rozwizania rnych problemw posadowienia przy uyciu

jednej technologii (palowanie z ldu, z wody i w korycie rzeki).

Bardzo istotna okazaa si rwnie moliwo wykorzystania pasywnych chemicznie

prefabrykatw elbetowych pali do budowy podpr tymczasowych w uszczelnionym

membran dnie zbiornika wody technologicznej elektrociepowni. Elektrociepownia

Rzeszw nie wyrazia zgody na posadowienie adnych trwaych obiektw bezporednio przyzbiorniku lub w jego dnie. Obawiano si rozszczelnienia zbiornika, co w konsekwencji


5/12

mogoby zagrozi bezpieczestwu energetycznemu miasta i regionu. Zbiornik zabezpiecza

niezbdn ilowody na potrzeby produkcyjne w okresie niskich poziomw wody w Wisoku.

Zbiornik mapojemnoci ok. 73600m3,powierzchnicakowit 3.74ha, redni szeroko 150m

i maksymaln dugo 240m. Utrzymywany poziom wody w zbiorniku zapewnia gboko

od 1.5 do 4.0m. Zbiornik zosta zbudowany, jako konstrukcja z dnem trudnoprzepuszczalnymz gruntu spoistego. Dno o takiej konstrukcji nie wytrzymao jednak prby czasu. Ubytki

(przesczenia do rzeki) wody byy zbyt due i nie zapewniay odpowiedniegobezpieczestwa

procesw technologicznych elektrociepowni. Dlatego, okoo 20 lat temu, cae dno, skarpy i

ciany (od strony Wisoka zbiornik jest obudowany elbetow konstrukcj oporow) zbiornika

zabezpieczono wykadajcje foli. Zbiornik obecnie jest zarybiony i peni take dodatkow

funkcj rekreacyjnego stawu rybnego dla koa wdkarskiego przy elektrociepowni.

Spenienie wszystkich wymaga waciciela zbiornika zostao zrealizowane przez

budow przsa o rozpitoci ok. 240m. Przyjcie konstrukcjipodwieszonej umoliwiao

teoretycznie monta przsa nad zbiornikiem metod wspornikow, jednak ze wzgldw

ekonomicznych byo to rozwizanie nieracjonalne. Zdecydowano na zlokalizowanie w

zbiorniku podpr tymczasowychumoliwiajcych nasunicie konstrukcji stalowej przsa zbrzegw, co z kolei pocigno za sob konieczno wykonania w dnie zbiornika pali z

jednoczesnym zapewnieniem jego szczelnoci. Przyjto podpory tymczasowe o konstrukcji

stalowej zamocowane do pyt elbetowych zwieczajcych elbetowe pale prefabrykowane

wbite i uszczelnione przy dnie zbiornika. Rozwizanie to uzgodniono z wacicielem zbiornika

(rys. 7).

Fundamenty podpr staych

Fundamenty przyczkw -podpr nr 1 i 6

Rys. 4. Plan palowania przyczka 1 i 6 schemat

W fundamentach przyczkw wykorzystano pale o przekroju 0.4x0.4m i dugoci

cakowitej 7 i 9m dostosowanej do warunkw gruntowych w lokalizacji podpory. Pale w

przednich rzdach pochylono w zakresie od 5 do 15 stopni w kierunku przeszkody


6/12


7/12

W fundamencie pylonu (podpora 5) zaprojektowano i wbito (fot. 1) pale

prefabrykowane o przekroju 0.4x0.4m i dugoci cakowitej 13m. W przewizce midzy

stopami zlokalizowanymi pod nogami pylonu wykorzystano pale o dugoci cakowitej 10m

(rys. 5). Wyliczone osiadania cakowite podpory wynosz ok. 0.14m. Zdecydowana wikszoosiada wystpi jednak jeszcze w trakcie budowy obiektu. Na fundamencie pylonu

zainstalowano repery, na ktrych zaplanowano wykonanie niwelacji. Wyniki niwelacji

posu do biecej kontroli przyrostu osiada w trakcie budowy pylonu i montau przsa.

Wyniki pomiarw umoliwi z jednej strony weryfikacj przyjtego modelu obliczeniowego,

a z drugiej rektyfikacj konstrukcji w trakcie budowy i dostosowanie jej do rzeczywistych

wartoci osiada.


8/12

Rys. 6. Schemat fundamentu podpory nr 5elbetowepale prefabrykowane 0.4x0.4m o

dugoci cakowitej 10 i 13m

Fundamenty podpr tymczasowych

Fundamenty palowe podpr tymczasowych w zbiorniku EC Rzeszw

Pale w dno zbiornika wbijano kafarem ustawianym na specjalnej pywajcej

platformie roboczej (fot. 2). Wykorzystanie platformy pywajcej byo moliwe ze wzgldu


9/12

na wystarczajco du gboko wody w zbiorniku. Wbiciu pali w dno towarzyszyo

wykonanie specjalnego zabezpieczenia i uszczelnienia styku dno-foliapal. Przyjto te

odpowiedni kolejno wykonania robt palowych z dodatkowymi czynnociami

technologicznymi:

w miejscu wbicia pala w dnie nacinano foli, aby unikn jej niekontrolowanegoprzerwania w trakcie wbijaniapala, nastpnie

wbijano pal na wymagan rzdn,

nakadano na pal specjalny, prefabrykowany konierz z folii PEHD,

konierz dociskano do folii dna betonowym krgiem, a przestrze pomidzy palem i

krgiem wypeniono kruszywem.

Po zakoczeniu budowy planuje si obcicie pali i dociniecie/uzupenienie krgwbetonem

ukadanym pod wod. Prace prowadzono z udziaem nurkw. Wykonane specjalnie

dodatkowe uszczelnienie wok pali wbitych w dno zbiornika spenio stawiane przed nim

wymagania. Suby techniczne EC Rzeszw monitorujce stan zbiornika nie stwierdziy

istotnego wypywu wody przez dno, pomimo wbicia w nie 75szt. pali prefabrykowanych.

Rys. 7. Schemat podpory tymczasowej na elbetowych palach prefabrykowanych w

zbiorniku Elektrociepowni Rzeszw

Pale zwieczone zostay oczepem elbetowym, na ktrym wniesiono typow podpor

montaow z klatek stalowych (rys. 7, fot. 3).


10/12

Fot. 2. Wbijanie pali w fundamentach podpr tymczasowych w zbiorniku Elektrociepowni

Rzeszw

Fot. 3. Podpory tymczasowe w zbiorniku Elektrociepowni Rzeszw


11/12

Fundamenty palowe podpr tymczasowych ldowych

Obawy dotyczce moliwoci uszkodzenia konstrukcji zbiornika dotyczyy rwniewbijaniapali w podpor tymczasow pomidzy konstrukcj oporow (stanowic i obudow

zbiornika od strony Wisoka) i pylonem (okoo 18m od konstrukcji oporowej) oraz pali

stanowicych fundament pylonu (okoo 48m od konstrukcji oporowej). Dno zbiornika w

rejonie konstrukcji oporowej jest na rzdnej ok. 197.0m, a spd zwieczenia pali w

fundamencie ssiadujcej podpory tymczasowej na rzdnej 194.69m (ok. 2.3m poniej dna

zbiornika), natomiast spd zwieczenia pylonu (podpora 5) na rzdnej 190.27m (ok. 6.7m

poniej dna zbiornika oraz ok. 3.25m poniej redniego poziomu wody w Wisoku).

Niepokojono si o stan konstrukcji oporowej, ktrju wczeniej obserwowano i

monitorowano wystpujce w niej pknicia i przecieki. Nadmierne pknicie mogo

doprowadzi do gwatownego wycieku wody ze zbiornika, a take do zalania placu budowy

podpr, ktry znajdowa si poniej jego dna. Dlatego podczas palowania ssiadujcychfundamentw kontrolowanostan konstrukcji i monitorowano jej drgania.

W trakcie robt mogo take doj do przebicia hydraulicznego z warstwy wirw z

wod pod napiciem przez dno wykopu lub zalania terenu robt palowych i betonowych w

wyniku naturalnego podniesienia poziomu wody w Wisoku. Zagroenie to wyeliminowano

wwibrowujc przeson z krtkich grodzic stalowych i budujc tymczasowy wa ziemny

wok terenu robt.

Roboty palowe zakoczono bez uszkodzenia konstrukcji zbiornika, przebicia

hydraulicznego i koniecznoci wykorzystania wau ziemnego.

Fundamenty palowe podpr tymczasowych w korycie Wisoka

Podpory tymczasowe zlokalizowane w korycie Wisoka wykorzystuj generalnie

rozwizanie konstrukcyjne zastosowane w zbiorniku elektrociepowni. Pale zostay wbite w

dno rzeki przy niskim stanie wody z tymczasowej grobli (fot. 4). Fundament palowy w korycie

Wisoka zosta dodatkowo zabezpieczony obrzutem kamiennym oraz dalb zabezpieczajca

podpor w trakcie ewentualnego lodochodu.

Fot. 4. Palowanie fundamentw podpr tymczasowych w korycie Wisoka


12/12

Podsumowanie

Wykorzystanie elastycznej i uniwersalnej technologii elbetowych

prefabrykowanych pali wbijanych pozwolio w sposb kontrolowany na szybkie wykonanie: pracujcych w rnych stanach obcienia fundamentwpalowych podpr staych i

tymczasowych budowanego duego mostu drogowego (wciskanie, wyciganie,

wciskanie/wyciganie);

robt palowych z ldu, z wody i z grobli w korycie rzeki.

Cay zakres robt palowych obj wbicie w fundamentach podpr staych 722szt. pali

o przekroju 400x400mm i cznej dugoci 7960mb oraz140 szt. pali o przekroju 400x400mm

i cznej dugoci 2074mb w fundamentach podpr tymczasowych.

W ramach kontroli efektw robt palowych przeprowadzono:

2 kalibrujce badania statyczne pali (po jednym na wciskanie i wyciganie);

16 bada dynamicznych nonoci palioraz

oszacowanie nonoci wszystkich wbitych pali na podstawie wpdw.

W przypadku pali wykazujcych due wpdy wykonywano na bieco kontrolne badania

metod dynamiczn. W trakcie robt palowych zapewniono spenienie wymaga stanw

granicznych oraz wysokich wymaga Elektrociepowni Rzeszw w zakresie ochrony

konstrukcji zbiornika wody technologicznej w trakcie i po wykonaniu robt palowych.

Literatura

[1].Mosty Gdask sp. z o.o. Budowa drogi od ul. Zaskiej do ul. Lubelskiej wraz z budow

mostu na rzece Wisok.Most na rzece Wisok. Projekt wykonawczy. Czerwiec 2014.

PRECAST REINFORCED CONCRETE PILES DRIVEN FOR THE

FOUNDATION OF CABLE STAYED BRIDGE OVER THE WISOKIN RZESZW, POLAND

Summary

The paper covers the basics of design solutions and works related to the pile driving

for foundation of the road cable stayed bridge over the Wisok currently being under

construction in Rzeszw, the largest in Podkarpacie region and ranking among the biggest

bridge structures in Poland.

The preparatory work is described as well as the volume of piling works, load testsand engineering surveys. The results of tests and measurements carried out during and upon

the completion of piling works prove:

correctness of the construction and technology solutions of foundations assumed

during the design phase, and

accuracy of their implementation using driven precast reinforced concrete piles.

Documents

Dariusz SOBALA, Jacek SZARO, Wojciech TOMAKA, Radosław MUCHALSKI : Żelbetowe pale prefabrykowane wbijane w fundamentach podpór stałych i tymczasowych mostu drogowego przez Wisłok