24.7.2009 | Ing. Tomáš Plicka
Systém chemické stabilizace štěrkového lože (most Žichlínek, tunely pod Vítkovem)
Během několika posledních desetiletí zažila železnice neobyčejný rozvoj a proměnu. Očividně se zvýšily nároky především na vyšší rychlost jízdy, na přepravu většího počtu cestujících a nákladu, jakož i na vyšší pohodlí jízdy. To všechno však mělo být spojeno s vyšší bezpečností a tento požadavek přirozeně vyžaduje rovněž opatření ke zlepšení bezpečnosti železnice. Se stoupající rychlostí vlakových souprav rostlo i zatížení stavebních konstrukcí a běžná technická a technologická řešení často nesplňovala očekávání. Když byly uvedeny do provozu první vysokorychlostní vlaky, objevil se další problém. V důsledku turbulence při vysoké rychlosti se uvolňovaly drobné částice štěrku, což mělo za následek nebezpečí nehody u protijedoucích vlaků. Aby se tomu zabránilo, zavedlo se lepení štěrku jako způsob řešení, který otevřel nové perspektivy v oblasti techniky. Všeobecná informace o lepení štěrku Lepení štěrku je chemický stabilizační postup, při němž se částice štěrku slepí na hranách a kontaktních plochách (obr. 1 a 2). Dvousložkové lepidlo (pryskyřice) se značnou pevností v lomu drží štěrkové lože ve tvaru, který zaujímaly částice štěrku před lepením (obr. 3).Je velmi důležité nezaměňovat lepení s injektáží. Zatímco během injektáže se dutiny mezi částicemi úplně zaplní, vyznačuje se lepení štěrku tím, že lepidlo spojuje částice jen v místech jejich doteku a tím zůstávají průchozí dutiny pro odvod srážkové vody. Předpoklady pro kvalitního lepení Pro dosažení požadovaného výsledku i požadované jakosti pomocí technologie lepení štěrku, musí být bezpodmínečně splněny následující předpoklady: − pevný základ (spodní stavba), − dobře zhutněné štěrkové lože, − dokonalá geometrie tratě, − odborné provedení lepících prací. Přednosti lepení štěrku Použití technologie lepení štěrku má mnohé výhody; nejdůležitější z nich jsou: − stabilizace štěrkového lože, − ochrana štěrkového lože před rozvolněním, − zvýšení odolnosti štěrkového lože,− zachování mřížkovité struktury štěrkového lože, − zlepšení vertikálního a horizontálního rozložení zatížení, − žádné ovlivnění vodopropustnosti štěrkového lože, − nastavení pružnosti / tuhosti štěrkového lože. Metody a oblasti použití lepení štěrku V zásadě existují pro lepení štěrku dvě základní dobře odlišitelné metody: − lepení povrchové, − lepení strukturní. Povrchovým lepením se zamezuje uvolnění materiálu z povrchu štěrkového lože. Cílem není zlepšení mechanických vlastností štěrkového lože, tedy zahrnutí lepené struktury do přenosu zatížení. Při povrchovém lepení je tloušťka lepené vrstvy v rozmezí do 10 cm. Povrchové lepení se používá v následujících oblastech: − lepení štěrku pro zabránění jeho úletu (obr. 4), − lepení štěrku pro ulehčení čištění štěrkového lože průmyslovými vysavači (obr. 5), − lepení štěrku pro ochranu štěrkového lože proti deformaci při pochozím zatížení (obr. 6), − lepení štěrku pro zpevnění boční strany štěrkového lože, především u úseků tratě ve stavbě, např. při stavbě druhé koleje (obr. 7).Dalším způsobem je lepení strukturní. Vedle snahy zamezit uvolňování částic pomocí strukturního lepení štěrku je hlavním cílem i uvážení mechanického zatížení štěrkového lože, tedy zahrnutí technologie lepení do přenosu zatížení. U strukturního lepení je tloušťka vyšší, používá se i lepení po vrstvách, kdy tloušťka každé lepené vrstvy je 10 až 25 cm. Strukturní lepení se používá v následujících oblastech:− vytváření tzv. přechodových oblastí mezi drážními úseky se štěrkovým ložem a úseky s pevným podložím – při napojování mostů, tunelů, přejezdů (obr. 8), − lepení štěrku pro zvýšení odporu proti příčnému posunutí u oblouků s malým poloměrem (obr. 9), − lepení štěrku pro zvýšení polohové stability a životnosti izolovaných styků kolejnic (obr. 10), − lepení štěrků pro zvýšení únosnosti (obr. 11).Naše první aplikace na tratích v České republice V roce 2005 jsme tuto metodu poprvé představili na námi pořádaném odborném semináři a díky tomu se nám podařilo ji prosadit při realizaci stavby nového železničního mostu u obce Žichlínek v roce 2007. Tento most byl součástí výstavby jedné z nejvýznamnějších staveb protipovodňové ochrany v České republice, poldru Žichlínek. Nový železniční inundační most má rozpětí 23 m a výšku 2,8 m. a propojuje dvě části retenčního prostoru poldru rozděleného železnicí. Nachází se v severní části ochranných hrází v trase železničního koridoru Česká Třebová – Olomouc. Z důvodu významnosti této dvoukolejné železniční tratě a její frekventovanosti byl základním požadavkem výstavby mostu zachování provozu vždy alespoň na jedné koleji. Generálním dodavatelem stavby byla společnost D.I.S. Brno. Vzhledem k požadavku na výstavbu bez celkové výluky byl most realizován po polovinách, vždy s jednokolejnou výlukou provozu na dané koleji. Vzhledem ke krátkosti uvažované doby výluky byly železobetonové rámy obou polovin mostu realizovány vně železničního tělesa, na podvozcích, a do profilu tratě byly v průběhu výluky zasunuty. Po zasunutí první poloviny mostu a provedení následných stavebních prací (izolace mostovky, zábradlí, nové štěrkové lože, položení kolejnic atd.) bylo nutné odstranit mechanické pažení pomocí štětovnicových stěn a začít s odtěžováním druhé poloviny původního náspu tak, aby bylo možné zasunout druhou polovinu mostu.V této části výstavby bylo nutné část kolejového lože ve směru od kolejnice ke středu mostu polohově dočasně stabilizovat. Vzhledem k rychlosti aplikace a následnému rychlému zatížení a vzhledem k omezenému manipulačnímu prostoru byla použita metoda chemické stabilizace pomocí nástřiku reakční pryskyřicí MC-Ballastbond (obr. 12 a 13).Zpevnění štěrkových ploch před tunely pod Vítkovem Součástí projektu Nové spojení v Praze jsou také dva tunely pod Vítkovem. Z důvodu možnosti efektivního zásahu požární techniky v případě nutného zásahu v tunelech byla požadována zlepšená pojížditelnost štěrkových ploch před oběma portály tunelů. Již ve fázi projektu byla navržena trvalá stabilizace těchto ploch metodou nástřiku reakční pryskyřicí. Tato stabilizace byla jedna z posledních stavebních prací před uvedením tunelů do provozu a byla provedena během 3 pracovních dnů v srpnu roku 2008 na ploše cca 500 m2 (obr. 14 a 15).
Závěr Do dnešního dne jsme realizovali na tratích v ČR 6 samostatných projektů bez jakýchkoliv následných problémů. Dále máme k dispozici celou řadu dalších referenčních objektů v Belgii, Německu, Maďarsku, Rakousku nebo Švýcarsku. Spektrum možných použití je velice rozmanité a metoda chemické stabilizace se během jejího používání ukázala jako velice efektivní a časově i finančně výhodná. Literatura a použité materiály: [1] Interní materiály společnosti MC-Bauchemie, [2] Szabó, J. sen.; Szabó, J. jun.: Možnosti použití technologie lepení štěrku... Část I, 2008
Obr. 1 Fyzikální kontakt mezi lepidlem a št ěrkem
Obr. 2 Kameny spojené na hranách a plochách
Obr. 3 Geometrické t ěleso vytvořené lepením štěrkového lože
Obr. 4 Úsek trati s lepeným št ěrkem pro zabránění jeho úletu
Obr. 5 Kolej s lepeným št ěrkem pro usnadnění čištění v oblasti zastávky
Obr. 6 Zastávka s lepeným št ěrkem pro ochranu před deformací od pochozího zatížení
Obr. 7 Úsek trati s lepeným št ěrkem pro zpevnění boční strany štěrkového lože
Obr. 8 P řechodová oblast mezi úsekem se štěrkovým ložem a úsekem s pevným podložím
Obr. 9 Železni ční úsek s lepením štěrku pro zvýšení odporu proti příčnému posunutí
Obr. 10 Železni ční úsek s lepením štěrku pro zvýšení polohové stability a životnosti izolovaných styků kolejnic
Obr. 11 Železni ční úsek s lepením štěrku pro zvýšení únosnosti
Obr. 12 Nást řik reakční pryskyřicí
Obr. 13 Stabilizované štěrkové lože po odtěžení
Obr. 14 Realizace ploch p řed tunelem
Obr. 15 Stav po dokončení stabilizačních prací náspu
Autor: Ing. Tomáš Plicka
Příspěvek z konference Železniční mosty a tunely, 14. ročník, 22.1.2009
|