Nowe technologie na budowie S19 Rzeszów-Kielanówka-Racławówka

Trwa realizacja projektu „Kontynuacja projektowania i budowa drogi ekspresowej S-19 odcinek węzeł Świlcza (DK4) bez węzła – węzeł Rzeszów Południe (Kielanówka) z węzłem”. Wykonawcą jest konsorcjum firm Eurovia Polska S.A oraz Warbud S.A. (obydwie firmy wchodzą w skład francuskiej grupy Vinci, głównymi specjalistycznymi podwykonawcami są też francuskie firmy z tej grupy).

Wartość kontraktu brutto to ponad 342,5 mln zł. Budowa rozpoczęła się 2 czerwca 2015 roku i ma potrwać do 9 sierpnia 2017 roku.

Na zakres Inwestycji składają się budowa odcinka drogi ekspresowej S-19 o długości 6 309,31 m; budowa węzła "Rzeszów Południe" typu WB, karo w wraz z budową dużego ronda o średnicy 85 m na skrzyżowaniu łącznic (rondo będzie na dużym nasypie), budowa czterech łącznic przy węźle "Rzeszów Południe", przebudową i budowę dróg gminnych i powiatowych oraz dróg serwisowych, wiadukty, przejścia dla zwierząt, rowy melioracyjne, budowa przepustów i zbiorników retencyjnych, nasadzenia drzew i krzewów,

Odcinek jest przebiega przez Świlczę, Rzeszów (Przybyszówkę), Kielanówkę i Racławówkę. Inwestycja obejmuje zaprojektowanie, uzyskanie wymaganych decyzji oraz zezwoleń na budowę, wybudowanie, uzyskanie decyzji o pozwoleniu na użytkowanie oraz oddanie do użytkowania drogi ekspresowej nr 19 na odcinku węzeł Świlcza (bez węzła) – Rzeszów Południe (Kielanówka), ściślej Racławówka. W ramach zadania zostanie zrealizowane 12 obiektów inżynierskich w tym estakada E-1 o dł. 476,4m nad ulicą Dębicką i rzeką Przyrwa. Zostanie zrealizowany węzeł Rzeszów Południe(Kielanówka) łączący S-19 z projektowaną drogą wojewódzką 878.

W tej chwili zaawansowanie rzeczowe kontraktu wynosi 14,47 proc., a zaawansowanie finansowe (z uwzględnieniem zaliczki+ płatność za materiały): 20,58 proc.

Obecnie realizowane prace szmocnienie gruntu (kolumny CMC, dreny VD, roboty palowe, typu trenchmix), - wykonywane pod obiekty inżynierskie i dojazdy do nich; wykonywanie nasypów, wykopów; przebudowa sieci teletechnicznych, energetycznych wodociągowych, gazowych; fundamenty obiektów inżynierskich; wymiana gruntu; ulepszanie podłoża pod nasypami

Odcinek jest krótki, ale jak mówią przedstawiciele firm wykonawczych bardzo skomplikowany. Wszystko przez pagórkowaty teren. Różnice poziomów powodują, że trzeba by poprowadzić drogę, trzeba wznosić nasypy. Jeden z nich ma aż 22 metry nad poziom gruntu, inny 17 metrów.

Konieczne było wyburzenie 20 domów mieszkalnych. Jeden z wywłaszczonych mieszkańców zbudował nowy dom tuż obok drogi. Prawdopodobnie konieczne będzie jeszcze jedno wyburzenie, gdyż podczas budowy zaczęły pękać ściany jednego z pozostawionych budynków (niedaleko ulicy Dębickiej.

Na budowie pracuje około 200 osób, wliczając w to kierowców ciężarówek.

Metody wzmacniania podłoża

Technologia Trenchmix

Polega na wgłębnym wymieszaniu na miejscu w terenie gruntu z zaczynem cementowym, stosuje się ją również do wykonania przegród przeciwfiltracyjnych i ścian oporowych.
Przystępując do robót zasadniczych wykonano  platformy robocze dla bezpiecznego poruszania się ciężkiego sprzętu. Do realizacji zadania wykorzystana została maszyna o nazwie Trencher ze specjalnie skonstruowanym mieczem (mieszadłem) na którym znajduje się łańcuch z nożami. Obracający się łańcuch na mieczu przecina grunt do 10 metrów w głąb, jednocześnie go spulchniając - jego praca przypomina pracę piły łańcuchowej. Podczas  przecinania i spulchniania gruntu podawany jest zaczyn cementowy, który wymieszany wraz z gruntem tworzy po stwardnieniu cementogrunt. Zaczyn przygotowywany jest na placu budowy.

Panele są wykonywane poprzecznie do osi drogi na całej szerokości nasypu w rozstawach od 2,0m do 3,0m głębokość ich waha się od 6,0m do 10m, szerokość pojedynczego panelu wynosi 0,4m.

Trenchmix jest innowacyjną  metodą wgłębnego mieszania gruntu wykorzystywaną w specyficznym, trudnym, podmokłym lub osuwiskowym terenie.

W Polsce zastosowana została po raz pierwszy. Roboty prowadzi firmy Soletanche, wchodząca w skład grupy Vinci.

Wzmocnienie podłoża gruntowego metodą drenów VD i nasypu przeciążeniowego

Metoda ta polega na konsolidacji gruntu poprzez wykonanie drenów pionowych VD w gruncie i wykonaniu na nasypie dodatkowego nasypu przeciążeniowego o wysokości 2,0 m i pozostawieniu go na około 3 miesiące. Masa nasypu wraz z nasypem przeciążeniowym ma za zadanie wycisnąć znajdującą się wodę w podłożu gruntowym i skonsolidować go.  Proces osiadania jest obserwowany na podstawie wykonania pomiarów geodezyjnych. Po stwierdzeniu, na podstawie wykonanych pomiarów, że grunt został skonsolidowany, nasyp przeciążeniowy zostaje usunięty i zostaje wykonana konstrukcja nawierzchni drogi.

Przed wykonaniem drenów pionowych VD wykonano platformę roboczą pełniącą również funkcję warstwy odsączającej. Jest to geowłóknina separacyjno-filtracyjna na którą została rozłożona i zagęszczona warstwa piasku o grubości 0,5 m. Platforma robocza pozwala na bezpieczne poruszanie się ciężkiego sprzętu. Do wykonania drenów użyto koparki gąsienicowej z pionowym masztem na której została zamontowana wyciskarka hydrauliczna z prowadnicą wciskającą pionowo dreny syntetyczne (polimerowe) o przekroju prostokątnym 0,5 x 10 cm i dużej wodoprzepuszczalności.

Betonowe kolumny przemieszczeniowe typu CMC (Controlled Modulus Columns)

Specjalnie zaprojektowany świder przemieszczeniowy, zainstalowany na maszynie wyposażonej w głowicę o dużym momencie obrotowym i statycznym nacisku pionowym, przemieszcza (rozpycha) grunt w kierunku poziomym do osi otworu. Po przemieszczaniu gruntu poza obręb kolumny, wykonywana jest pod ciśnieniem iniekcja mieszanki betonowej. Iniekt dobrany jest w specjalny sposób pozwalający na osiągniecie z góry ustalonego stosunku sztywności kolumny do otaczającego ją gruntu. W rezultacie uzyskujemy kompozyt gruntu i kolumn, współpracujących jako jednolita struktura o zwiększonej nośności. Proces wykonywania kolumny nie powoduje praktycznie żadnych uszkodzeń powierzchni terenu i nie generuje niebezpiecznych dla otoczenia wibracji. Wydajności prac dochodzi do kilkuset mb kolumn na zmianę.

Kolumny żwirowe SC

Kolumny żwirowe wykonuje się za pomocą specjalnie zaprojektowanego wibratora wgłębnego, zamontowanego na jednostce sprzętowej. W zależności od głębokości kolumn jednostką sprzętową może być koparka (wtedy maksymalne długości kolumn to 7,0 m), palownica (wtedy maksymalne długości kolumn to 20,0 m), lub dźwig gąsienicowy (maksymalne wykonane kolumny o długości 40,0 m).

Technologia wibrowymiany składa się z trzech podstawowych etapów, tj.:
pogrążenie wibratora – następuje jego zagłębianie w grunt do głębokości projektowej, proces pogrążania często wspomagany jest podawaniem sprężonego powietrzem, wody lub mieszanki powietrzno - wodnej,

zasyp kruszywa – powstała w pierwszym etapie przestrzeń jest wypełniana kruszywem,

dogęszczenie – podanego kruszywa realizowane krokami najczęściej co 0,5m

Do formowania kolumn SC należy wykorzystywać różnoziarniste kruszywo naturalne tj. żwir, pospółka lub kruszywo łamane, dla którego zawartość frakcji pylastej jest mniejsza niż 5%. W zależności od wykorzystanej metody kruszywo podawane jest przez połączoną z wibratorem rurę zasypową (dry bottom feed) lub z poziomu platformy roboczej wzdłuż rury wibroflotu (wet top feed).

Formowane za pomocą hydraulicznego lub elektrycznego wibratora kolumny żwirowe osiągają  średnicę od 40 do 120 cm, przy średniej wydajności 200 mb na zmianę roboczą.

Technologia kolumn żwirowych SC dobrze sprawdza się w gruntach spoistych w stanie plastycznym i miękkoplastycznym (w pyłach, pyłach piaszczystych, glinach, gruntach niejednorodnych) oraz w gruntach niespoistych, gdy konieczne jest doziarnienie gruntu.

Pale przemieszczeniowe Screwsol

Pale Screwsol to wiercone pale przemieszczeniowe. Wiercenie pali odbywa się
z użyciem specjalnego świdra, o kształcie pozwalającym na rozpychanie przewiercanego gruntu na boki, powodując dogęszczenie ośrodka i ograniczenie wydobycia urobku. Pal formowany jest na miejscu budowy (in-situ). Świder wyposażony jest w dolnej części we frez pozwalający uzyskać przy rotacyjnym podnoszeniu gwintowany kształt betonowanego pala, zwiększając tym samym pole powierzchni bocznej, a tym samym nośność na pobocznicy. Parametry procesu wykonywania pali są na bieżąco monitorowane i zapisywane. Określany jest profil pala, moment obrotowy głowicy, ilość podanej mieszanki betonowej i ciśnienie podczas betonowania.

Fazy robót i formowania pala:

- Wykonanie platformy roboczej o  wymaganej grubości, z zapewnieniem drenażu powierzchniowego
- Pale Screwsol – wykonywane z poziomu platformy roboczej

1. Wprowadzenie świdra w ośrodek gruntowy, z równoczesnym częściowym rozpychaniem i zagęszczeniem gruntu;

2.  Rotacyjne podnoszenie świdra z jednoczesnym formowaniem betonowego rdzenia pala;

3.  Instalacja kosza zbrojeniowego;
- Skucie głowic pali do rzędnej projektowanej.