Ekspert radzi: Przebudowa DW 618. Nowoczesne rozwiązania

Artykuł opisuje przebudowę drogi wojewódzkiej nr 618. W ramach projektu zaplanowano rozbiórkę starego mostu i wykonanie nowego, szerszego obiektu z dodatkową ścieżką pieszo-rowerową. Pierwotnie zamierzano wymienić słabe grunty pod nasypem drogowym. W trakcie realizacji, na podstawie szczegółowych analiz geotechnicznych, zdecydowano jednak wzmocnić nasyp przy użyciu geosyntetyków.

Mazowiecki Zarząd Dróg Wojewódzkich w 2024 r. podpisał umowę z Warszawskim Przedsiębiorstwem Mostowym MOSTY Budownictwo Sp z o.o. na realizację przebudowy drogi wojewódzkiej nr 618 na odcinku od km 32+070 do km 32+220 wraz z rozbiórką istniejącego i budową nowego obiektu mostowego nad rzeką Prut w miejscowości Pniewo w województwie mazowieckim. W ramach realizacji przedmiotowej umowy do zadań wykonawcy należały rozbiórka istniejącego obiektu mostowego nad rzeką Prut oraz wykonanie nowego obiektu w tej samej lokalizacji. Dodatkowo do zakresu prac należało również wykonanie dojazdów do mostu poprzez poszerzenie istniejącego nasypu drogowego, aby móc zlokalizować na nim nowe elementy zagospodarowania terenu.

Zmiana technologii – wzmocnienie zamiast wymiany

Istniejący obiekt mostowy był płytowym jednoprzęsłowym mostem żelbetowym o schemacie belki swobodnie podpartej o rozpiętości przęsła wynoszącej 6,85 m. Na obiekcie zlokalizowano jednojezdniową, dwupasową drogę o nawierzchni bitumicznej. Posadowienie mostu było zrealizowane za pomocą wbijanych pali zwieńczonych oczepem. Po rozbiórce istniejącego obiektu zaplanowano wykonanie jednoprzęsłowego nowego mostu o żelbetowej konstrukcji płytowej wykonanej z prefabrykowanych belek strunobetonowych o rozpiętości 11,5 m. Ponadto zaprojektowano wykonanie poszerzenia jezdni oraz ciągu pieszo-rowerowego i chodnika dla obsługi na obiekcie. Prace budowlane dotyczyły nie tylko prac związanych z rozbiórką i wykonaniem nowego obiektu inżynierskiego, lecz również strefy dojazdów do obiektu w postaci obustronnych nasypów drogowych. Most zlokalizowany jest w dolinie rzeki Prut o ukształtowaniu terenu typowym dla tego typu form geologicznych, który zdecydowanie obniża się w stosunku do niwelety drogi w obszarze cieku wodnego. Wraz ze zbliżaniem się do mostu nasypy antropogeniczne wykonane z piasków, otoczaków oraz żwirów zwiększają swoją wysokość. Analizując dostępne dane historyczne, można stwierdzić, że przedmiotowa droga istniała tutaj co najmniej od 1916 r. i była modernizowana w poprzednich latach.

Wykonane na etapie przygotowania dokumentacji projektowej badania geologiczne wskazały, że pod istniejącym nasypem oraz na obszarze doliny rzecznej zalegają grunty organiczne (torfy, namuły gliniaste i piaszczyste) o niskich parametrach wytrzymałościowych oraz odkształceniowych. Świadczy to o tym, że pierwotna droga została wykonana na istniejącym podłożu gruntowym bez usunięcia zalegających tam warstw wspomnianych gruntów organicznych, a następne modernizacje oraz zmiany niwelety następowały na wykonanych już wcześniej warstwach konstrukcji nawierzchni. Konieczność wykonania ścieżki pieszo-rowerowej oraz samego poszerzenia jezdni spowodowała, że zaszła potrzeba poszerzenia istniejącego nasypu. Tym samym zgodnie z dokumentacją projektową stanowiącą podstawę do zrealizowania robót budowlanych w celu zapewnienia bezpiecznego przenoszenia obciążeń zaplanowano wymianę gruntów organicznych zalegających pod istniejącym nasypem. Projektowana wymiana gruntów organicznych zakładała również konieczność częściowej wymiany wykonanych na nich warstw nasypowych i wykonania nowych nasypów wraz z konstrukcją nawierzchni jezdni i ścieżki.

Po przeanalizowaniu dokumentacji projektowej, dostępnych danych archiwalnych oraz szeregu wizji lokalnych w terenie wykonawca WPM MOSTY podjął próbę usprawnienia procesu budowy poprzez zmianę technologii z pełnej wymiany gruntu nasypu na jego wzmocnienie z wykorzystaniem geosyntetyków. W tym celu:

• wykonano uzupełniające badania geotechniczne (obejmujące większy zakres badań specjalistycznych niż te wymagane na etapie przygotowania dokumentacji projektowej) wykonane przez GEOTEKO SERWIS Sp. z o.o.,
• przeprowadzono analizy osiadań i stateczności podłoża wzmocnionego geosyntetykami wykonane przez Tensar Polska Sp. z o.o., których efektem było przygotowanie przez tę samą firmę Zaleceń Projektowych stanowiących podstawę do zasadniczych prac projektowych w zakresie technologii wzmocnienia nasypu,
• w czerwcu 2024 r. Pracownia Projektowa WPM Mosty przygotowała dokumentację techniczną: Projektu Technologiczny. Wykonanie nasypu drogowego,
• przedstawiono proponowane rozwiązania i uzgodniono zmianę technologii z projektantem obiektu oraz zamawiającym.

Szczegółowe analizy obliczeniowe przeprowadzone przez Tensar Polska Sp. z o.o. w oparciu o nowe parametry geotechniczne wskazały, że grunty zalegające pod nasypem zostały poddane procesom wieloletniej konsolidacji spowodowanej zróżnicowanym ruchem kołowym. Tym samym możliwa była rezygnacja z wymiany gruntu rodzimego na rzecz wykonania wzmocnienia podłoża nasypu oraz samego nasypu z wykorzystaniem geosyntetyków oferowanych przez Tensar Polska Sp. z o.o., tj. georusztu jednoosiowego oraz wielokształtnego oraz typowych materiałów stosowanych w budownictwie drogowym (kruszywo łamane, geowłóknina separacyjna, grunty nasypowe).

Rozwiązania zaproponowane przez Tensar Polska Sp. z o.o. zapewniły uzyskanie następujących celów projektowych:

• trwałe podparcie i posadowienie w celu poszerzenia istniejącego nasypu,
• osiągnięcie niezbędnych parametrów odkształceniowych i wytrzymałościowych dla podłoża gruntowego oraz nasypu drogowego,
• zapewnienie stateczności lokalnej oraz globalnej nasypu.

Podsumowanie

Przedstawione autorskie rozwiązanie klasycznego problemu dotyczącego wzmocnienia podłoża gruntowego oraz nasypu wnosi pewną świeżość do praktyki budowlanej. Problem konieczności wzmocnienia gruntów o zbyt niskiej nośności pojawia się w budownictwie od lat i będzie się intensyfikował w związku z realizacją przedsięwzięć budowlanych na terenach, na których występują niekorzystne warunki dla budownictwa. Problem ten będzie się pogłębiał i konieczne jest poszukiwanie nowych rozwiązań, które będą dopasowane do specyfiki danego przedsięwzięcia. Z drugiej strony trzeba stosować rozwiązania, które będą dopasowane do dynamicznie zmieniających się warunków środowiskowych, w tym również klimatycznych. W tym przypadku zaproponowano zmianę poprawnego rozwiązania technicznego, jakim było wykonanie wymiany gruntu na wzmocnienie podłoża gruntowego z zastosowaniem nowoczesnych rozwiązań materiałowych w postaci geosyntetyków. Zastosowanie wzmocnienia podłoża i samego nasypu bez jego zupełnej rozbiórki opartego na rozwiązaniach wypracowanych przez WPM Mosty Budownictwo Sp. z o.o. oraz Tensar Polska Sp. z o.o. pozwoliło na uzyskanie wieloaspektowych korzyści.

Korzyści uzyskane dzięki wzmocnieniu podłoża bez jego wymiany:

1. Zmniejszenie śladu węglowego poprzez zmniejszenie ilości dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń wyemitowanych do środowiska w czasie prowadzenia prac budowlanych w związku z ograniczeniem zakresu prac budowlanych dotyczących wymiany gruntów organicznych i koniecznością wykonywaniem nowego nasypu. Dzięki pozostawieniu części nasypu w stanie pierwotnym (z jego jednoczesnym wzmocnieniem) zmniejszył się zakres prac, do których należało wykorzystać ciężki sprzęt budowlany, taki jak: koparki, spycharki, pojazdy samowyładowcze, walce wibracyjne czy równiarki. Ograniczenie sprzętu na budowie pozwoliło na minimalizację ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery.
2. Przyśpieszenie realizacji prac budowlanych, przez co czas na zaplanowane całkowite zamknięcie drogi łączącej Pułtusk z Wyszkowem mógł zostać zoptymalizowany i wykorzystany w pełni w czasie szczytu jednego sezonu budowlanego. Rozpoczęcie prac w okresie wiosennym, planowane zakończenie prac w okresie jesiennym oraz zasadnicze prowadzenie prac budowlanych w najlepszym momencie sezonu pozwoliło na maksymalne wykorzystanie okresu sprzyjającej pogody. Rozpoczęcie prac w okresie wiosennym, planowane zakończenie prac w okresie jesiennym oraz zasadnicze prowadzenie prac budowlanych w najlepszym momencie sezonu pozwoliło na maksymalne wykorzystanie okresu sprzyjającej pogody.
3. Usprawnienie procesu realizacji inwestycji poprzez utrzymanie przez większość czasu dojazdów do obiektu, przez co możliwe były dostawy materiałów i sprzętów koniecznych do realizacji mostu. Dzięki temu można było sprawnie przeprowadzić realizację obiektu bez potrzeby wykonywania dodatkowych prac dotyczących tymczasowych dojazdów poza obszarem zasadniczych robót budowlanych.
4. Zmniejszenie ingerencji w środowisko naturalne i obszar szczególnej bioróżnorodności, jakim jest dolina rzeki Prut, poprzez minimalizację zakresu prac dotyczących wód powierzchniowych, gruntowych oraz rodzimego podłoża gruntowego. Proponowane zmiany w technologii dotyczącej nasypu pozwoliły na zachowanie jak największej ilości naturalnych elementów środowiska i ograniczenie ich wpływu na elementy sąsiednie. Brak czasowego obniżenia wody gruntowej korzystnie wpłynął na roślinność występującą w obszarze inwestycji, co jest szczególnie ważne w kontekście tegorocznej suszy, jaka ponownie wystąpiła w II części roku.
5. Przedmiotowa realizacja to przykład optymalizacji rozwiązania technologicznego dotyczącego wykonania nasypu, w przypadku którego jego sprawna realizacja korzystnie wypływa również na inne części całego przedsięwzięcia, takie jak budowa obiektu mostowego. Brak opóźnień w realizacji dojazdów do mostu pozwolił na właściwe skoordynowanie obu zakresów prac i prowadzenie prac wykończeniowych w jednym okresie.

Agnieszka Kuleszewicz
Tensar Polska Sp. z o.o.

Po przeanalizowaniu dokumentacji projektowej oraz dostarczonych szczegółowych badań geotechnicznych przeprowadzono dokładną analizę i zaproponowano rozwiązanie niewymagające rozbiórki istniejącego nasypu. Analiza drogi została przeprowadzona w celu określenia zachowania się warstw podłoża o niskiej nośności oraz ich wpływu na nawierzchnię drogową podczas jej budowy i eksploatacji. W tym celu wykonano poniższe obliczenia:

• osiadania konsolidacyjne podłoża istniejącego nasypu drogowego wraz z poszerzeniami,
• stateczność globalna nasypu,
• możliwość doprowadzenia do wymaganego modułu.

W analizowanych przekrojach zastosowano warstwę kruszywa stabilizowanego georusztami wielokształtnymi Tensar^® InterAx^® (NX) na dwóch poziomach:

• Na poziomie terenu pod poszerzenia nasypu. Warstwa miała za zadanie doprowadzenie do modułu E2 = 120 MPa, oraz zapewnienie trwałego podparcia dla nowego poszerzenia nasypu.
• Pod konstrukcją nawierzchni drogowej na całej szerokości nasypu. Warstwa miała dwa zadania: pierwszym było doprowadzenie do wymaganego modułu E2=120 MPa, a drugim, nie mniej ważnym, ciągłe połączenie starej i nowej części konstrukcji nasypu.

W celu zapewnienia odpowiedniego współczynnika stateczności skarp nasypów zastosowano zbrojenie geosyntetyczne w postaci georusztów jednokierunkowych Tensar^® (RE). Zastosowanie połączenia konstrukcji stabilizacji kruszywa georusztami wielokształtnymi i zbrojenia skarpy georusztami jednokierunkowymi pozwoliło na uzyskanie wymaganej nośności oraz dodatkowe korzyści, takie jak zwiększona stateczność nasypu, uciąglenie konstrukcji nawierzchni oraz zapewnienie jej równomiernego podparcia. Aspekt równomiernego podparcia był istotny ze względu na posadowienie konstrukcji na istniejącym i poszerzanym nasypie. Uzyskano również większe zagęszczenie warstwy wbudowywanego kruszywa, a także oszczędność czasu oraz kosztów. Obecność słabych i niejednorodnych warstw budujących podłoże gruntowe stanowi wyzwanie dla każdej realizowanej inwestycji. I tym razem przekonaliśmy się, że technologia i specjalistyczna wiedza firmy Tensar w zakresie wzmacniania podłoża pozwala nie tylko na skuteczne rozwiązania, lecz również na redukcję kosztów i ograniczenie negatywnego wpływu inwestycji na środowisko. Nasze innowacyjne georuszty wielokształtne Tensar^® InterAx^® zaprojektowane są w taki sposób, aby zapewniały maksymalnie efektywne skrępowanie ziaren kruszywa w oczkach georusztu. W efekcie skrępowania i zablokowania ziaren kruszywo tworzy z georusztem materiał kompozytowy – sztywną warstwę. Warstwa stabilizowana pozwala na redukcję nierównomiernych osiadań i zwiększenie nośności podłoża, co w efekcie pozwala na zmniejszenie głębokości wykopów dzięki możliwości redukcji wymaganej grubości konstrukcji. Jako zespół Tensar Polska mamy dużo satysfakcji z naszego wkładu w realizację przebudowy drogi wojewódzkiej nr 618. Było to możliwe dzięki partnerskiej współpracy z generalnym wykonawcą WPM Mosty na etapie realizacji inwestycji. Współpraca pozwoliła na wykorzystanie doświadczenia naszego zespołu projektowego oraz na zastosowanie rozwiązań dostarczanych przez naszą firmę.

dr inż. Damian Waliszewski
Warszawskie Przedsiębiorstwo Mostowe MOSTY BUDOWNICTWO Sp. z o.o.

Jako wykonawca w czasie realizacji przedsięwzięcia musieliśmy się zmierzyć z pewnymi problemami, które dzięki zastosowaniu rozwiązań zaproponowanych przez Tensar Polska Sp. z o.o. zostały zniwelowane do minimum. Pierwszym zagadnieniem, które mogło mieć wpływ na terminowość i jakość prac, były warunki geologiczne panujące w miejscu inwestycji. Zawsze należy pamiętać, że rozpoznanie geologiczne jest zagadnieniem punktowym, wskazującym warunki gruntowe tylko w danym miejscu wykonywania badań. Zmienność parametrów geotechnicznych w obszarach dolin rzecznych może być znaczna i odbiegać od przyjętych w dokumentacji. Również prowadzone roboty budowlane mogą negatywnie wpływać na podłoże gruntowe i obniżać jego nośność np. poprzez jego nawodnienie lub powodować pęcznienie niektórych rodzajów gruntów. Dzięki zastosowaniu rozwiązań proponowanych przez Tensar Polska nie było konieczności bezpośredniej ingerencji w zalegające w podłożu grunty organiczne, przez co uniknęliśmy zagrożenia zmniejszenia nośności istniejącego podłoża gruntowego. Drugim elementem, jaki negatywnie wpływał na przedmiotową realizację, był podwyższony poziom wód gruntowych oraz zwierciadła wody w rzece Prut. Na początku 2024 r. (czyli w początkowym okresie realizacji) okolice wokół Wyszkowa nawiedziły serie podtopień wynikających z wiosennych roztopów i zatorów lodowych na rzekach Narew i Bug. Podobnie było w przypadku, gdy poziom wody był zdecydowanie wyższy niż określony w dokumentacji projektowej jako przepływ nominalny. Brak konieczności wykonywania wykopów i nasypów poniżej poziomu wody pozwolił na realizację robót bez konieczności stosowania czasochłonnych i kosztownych rozwiązań takich jak pompowanie wody. Podkreślić należy, że powyższy sukces był skutkiem ścisłej współpracy inżynierów wielu specjalności i branż, do których zaliczyć należy geologów, geotechników, projektantów branży inżynieryjnej drogowej i mostowej oraz inżynierów zajmujących się bezpośrednim nadzorem nad realizacją prac w terenie.

Przedmiotowa realizacja jest przykładem, że jest możliwe realne i praktyczne współdziałanie wszystkich zaangażowanych w proces budowlany osób i instytucji, tak aby osiągnąć założony cel. Ścisła współpraca była realizowana w postaci wielu spotkań, rozmów, uzgodnień oraz wspólnie wypracowywanych kompromisów. Wspomniane zaangażowanie przełożyło się również na terminowość i jakość wykonanych prac. Pomimo wprowadzonych zmian technologicznych już po podpisaniu umowy zarówno prace dotyczące nasypu, jak i całą inwestycję udało się zakończyć w zakładanym czasie. Współpraca z firmą Tensar Polska Sp. z o.o. przebiegała bardzo dobrze, w czasie procedowania zmian technologicznych mogliśmy liczyć na ich pełne wsparcie i pomoc. Dowodem jakości tej współpracy są kolejne przedsięwzięcia, do których również zaprosiliśmy firmę Tensar Polska jako nasze doradztwo techniczne w zakresie rozwiązywania zagadnień technicznych związanych ze wzmocnieniem podłoża gruntowego. Na koniec jako jeden z najważniejszych elementów przedsięwzięcia podkreślić należy szczególną rolę zamawiającego, jakim jest Mazowiecki Zarząd Dróg Wojewódzkich, który zauważa korzyści płynące ze stosowania nowoczesnych rozwiązań technicznych i zgadza się na ich stosowanie w praktyce. Z punktu widzenia wykonawcy jest to bardzo ważne, ponieważ ma pewność, że taki zamawiający jest profesjonalnym podmiotem otwartym na nowoczesne i skuteczne rozwiązania, przy jednoczesnym zachowaniu dbałości o wiele innych zagadnień. Szczególnie mam tutaj na myśli poszanowanie środowiska naturalnego, interesów lokalnej społeczności czy też odpowiedzialność za zrównoważony rozwój.