Rozbudowa infrastruktury kolejowej w porcie Szczecin

Podłoże na terenach portowych budują przede wszystkim torfy i namuły pokryte średnio 3 metrową warstwą piasków pochodzących z narefulowania.
Miąższości gruntów organicznych dochodzą tutaj do 8,0 m. Nośność takiego podłoża wynosi 15 – 20 kPa. W tej sytuacji ze względu na zbyt małą nośność podłoża posadowienie konstrukcji kolejowych na tym terenie przyjęto za pośrednictwem wzmocnienia geotkaninami i geokomórkami.

Geotkaniny jako główne zbrojenie ułożono w formie „poduszki” wypełnionej piaskiem o Is = 1,0 z kontrbankietami, czyli obustronnymi poszerzeniami podstawy nasypu. 
W dalszej kolejności, dla ograniczenia wpływu rozporu bocznego kruszywa zastosowano geokomórki ułożone bezpośrednio na górnej warstwie geotkaniny tworzącej „ poduszkę „
Analiza obliczeń I i II stanu granicznego z udziałem programu Geo 1 jak również kształtu i zasięgu stref powierzchni poślizgu, potwierdziła zasadność wprowadzenia kontrbankietów i geokomórek. W ten sposób wyeliminowano rozwój stref wyporu gruntu w rejonie podstawy nasypu oraz zahamowano proces uplastycznienia stref naprężeń w podłożu.

Minimalne wymagania dla geotkanin przy obciążeniu pasmowym (q = 80 kPa ) od taboru kolejowego wynoszą :

  • wytrzymałość na rozciąganie min. 100 kN/m,
  • wydłużenie przy obciążeniu maksymalnym 10 -20 %,
  • siła przebicia statycznego ( metoda CBR ) min. 10 kN,
  • średnica otworu przy dynamicznym przebiciu ( metoda spadającego stożka )  3-5 mm.

W trakcie projektowania rozpatrywano również możliwość zastosowania geosiatek. Jednak  ich funkcja wzmacniająca była niewystarczająca. Maksymalna wytrzymałość na rozciąganie geosiatek - 60 kN/m była niewystarczająca.
W większości przypadków ta funkcja jest decydująca o wyborze materiału.
Dodatkowo funkcja separacyjna jest wykluczona w przypadku geosiatek i dlatego konieczne byłoby podścielenie jej geowłókniną. Takie połączenie obu materiałów jest niekorzystne również z uwagi na koszty łączne materiałów i robocizny.W zestawieniu z wysokowytrzymałymi geotkaninami, geosiatki nie zdają egzaminu w większości zastosowań.
Podstawowe różnice geosiatek i geotkanin prezentowane są na rys. 1.

Rys. 1. Porównanie krzywych wytrzymałości w funkcji wydłużenia geosiatek i geotkanin

 

Rys. 2. Geotkanina vs. geosiatka – uwarunkowania stosowania

 

Geotkaniny pełnią wszystkie funkcje jednocześnie, tj :.

  • wzmocnienie podtorza,
  • separację gruntów podłoża od warstw podtorza z wyeliminowaniem zjawiska kolmatacji materiału,
  • filtrację  i 
  • drenowanie ( przy założeniu prawidłowo wykonanych spadków poprzecznych).

Fot. 1. Układanie torowiska na wzmocnionym podłożu

 

Rys. 3. Różne sposoby układania geotkanin w nasypach

 

Uwaga :

W przypadku podłoża o wyższych nośnościach możliwe jest układanie płaszczyznowe geotkanin z charakterystycznym zakotwieniem na bokach.

Wieloletnie doświadczenia we wzmacnianiu podłoża gruntowego z analizą pracy w trakcie eksploatacji torowisk przemawiają za wyborem geotkanin.

Rys. 4. Schemat wzmocnienia podłoża i sposobu uszczelnienia tacy pod torowiskiem kolejowym na terenie placu manipulacyjnego w Porcie Szczecin (inwestycja zrealizowana w 2007 r.)