Tomasz Białobrzeski, Aleksander Sucharzewski

W trakcie eksploatacji nasypów odnotowuje się częste przypadki, w których dochodzi do awarii w postaci deformacji podtorza czy nawet utraty stateczności skarpy nasypu. W efekcie tego powstają powierzchniowe ruchy mas ziemnych, które dzieli się na: zmywy, spływy, spełzywanie, obrywy, zsuwy i osuwiska.

1.Spotykane najczęściej w praktyce inżynierskiej przyczyny utraty stateczności
nasypu można podzielić na następujące grupy [4]:1. geologiczne – budowa geologiczna:
– bliskość procesów geodynamicznych, np. związanych ze szkodami pogórniczymi,
– występowanie w podłożu rodzimym gruntów nienośnych i ściśliwych, zwietrzelinowych, zapadowych,
– niekorzystne ułożenie warstw geologicznych, np. upad warstw zgodny z możliwym przemieszczeniem skarpy;

2. hydrologiczne i hydrogeologiczne:
– działalność filtracyjna wód gruntowych, w szczególności przy niewłaściwie zastosowanym odwodnieniu,
– erozja – rzeczna, powierzchniowa;

3. wykonawcze:
– błędy wykonawcze, np. wykorzystanie niewłaściwych materiałów przy budowie nasypu;

4. eksploatacyjne, konserwatorskie:
– obciążenia dynamiczne (ruch kołowy, kolejowy),

Wzmocnienie podłoża w kontekście awarii stateczności skarpy na podstawie wybranego przykładu W trakcie eksploatacji nasypów odnotowuje się częste przypadki, w których dochodzi do awarii w postaci deformacji podtorza czy nawet utraty stateczności skarpy nasypu. W efekcie tego powstają powierzchniowe ruchy mas ziemnych, które dzieli się na: zmywy, spływy, spełzywanie, obrywy, zsuwy i osuwiska.
– brak odpowiednich remontów konstrukcji,
– działalność ludzka, np. zmiana warunków wodnych, podkopanie zbocza.

Obecnie istnieje wiele skutecznych i sprawdzonych metod wzmacniania podłoża gruntowego, które niwelują ryzyko niestabilności budowli. Podzielić je można na następujące kategorie [5, 6]:
– zbrojenie przy wykorzystaniu gwoździowania, kotwienia, palowania,
– zagęszczanie wibracyjne: wibroflotacja, wibrowymiana,
– zagęszczanie dynamiczne: wymiana dynamiczna,
– geosyntetyki: geosiatki, geotkaniny, geowłókniny,
– zbrojenie szkieletowe, np. gabiony.

Przed wyborem właściwej technologii wzmocnienia podłoża należy dokładnie przeprowadzić analizę warunków gruntowych pod kątem pracy konstrukcji ziemnej w trakcie eksploatacji. Żadna z metod wzmacniania podłoża gruntowego nie jest uniwersalna i zależy od wielu czynników. Niewłaściwe zastosowanie danej technologii może doprowadzić do efektu odwrotnego niż zamierzony. Kolumny żwirowe (fot. 1, 2), które są bardzo dobrym sposobem poprawy właściwości mechanicznych gruntów słabonośnych, mogą również mieć charakter drenażowy. Wówczas przy zastosowaniu kolumn w gruntach bardzo ściśliwych, nieskonsolidowanych, można uaktywnić długotrwały, powolny proces osiadań i deformacji nasypu w trakcie eksploatacji. Problem ten został bliżej opisany między innymi w literaturze branżowej [1]. Poprawa parametrów stateczności istniejącego nasypu kolejowego na wybranym przykładzie W Polsce w ostatnich latach rozbudowie podlega nie tylko infrastruktura drogowa, ale również kolejowa. Wiele linii szynowych powstawało jako jednotorowe i po kilkudziesięciu latach modernizowane są do dwutorowych. Plan modernizacji szlaków kolejowych zakłada również zwiększenie prędkości przejazdu taboru kolejowego obsługującego pasażerów do prędkości 200 km/h, co wymusza przebudowę oraz rozbudowę istniejących szlaków kolejowych. Modernizacja nasypu polegająca na jego poszerzeniu powoduje, że dobudowana część pracuje w innych warunkach niż istniejąca na skonsolidowanym podłożu, co może prowadzić do awarii. Przykładem obrazującym powyższy problem jest nasyp kolejowy w województwie warmińsko-mazurskim, który był budowany dwuetapowo. Nasyp pod tor nr 2 wykonano w okresie zaborów w XIX w. (rys. 1). W połowie XX wieku nasyp został poszerzony, tak aby umożliwić wybudowanie drugiego toru. Podłoże rodzime charakteryzuje się złożonymi warunkami gruntowo- wodnymi. Rozpatrywany obszar znajduje się na wysoczyźnie polodowcowej zlodowacenia północnopolskiego – na plejstoceńskich gruntach morenowych w stanie plastycznym i twardoplastycznym oraz średnio zagęszczonym. Lokalnie występują osady deluwialno-aluwialne.