Mi az a szegezett (szögezett) támfal?

Meghatározás és alkalmazás

A szegezett (szögezett) támfal egy helyszíni földmegtartó rendszer, amelyet sűrűn elhelyezett, injektált acél rudak (szegek) talajrézsűbe vagy kitermelési felületbe történő beépítésével építenek, miközben a kitermelés felülről lefelé halad. A szegek passzív erősítésként működnek, amelyek húzóerőket mobilizálnak, ahogy a talajtömeg enyhén deformálódik a kitermelés során, létrehozva egy összefüggő, megerősített talajszerkezetet, amely képes ellenállni a vízszintes földnyomásoknak. A kitett felületet általában lőttbetonnal, pneumatikusan felhordott betonnal, vonják be, amely biztosítja a felület stabilitását, elosztja a terheket a szegek között, és véd az időjárás hatásai ellen.

A talajszegezés alapvető mechanizmusa eltér más földmegtartó rendszerektől. Minden egyes szeg kihúzási ellenállást fejleszt a cementkötésű injektáló anyag és a környező talaj közötti tapadáson keresztül a szeg potenciális törésfelület mögötti hossza mentén. Ahogy a kitermelési felület halad előre és a talajtömeg kisebb alakváltozásokon megy keresztül, a szegekben húzóerők mobilizálódnak. Ez egy stabil, megerősített zónát hoz létre, amely gravitációs megtartó szerkezetként viselkedik. A szegek húzással ellenállnak a hajtóerőknek, az injektáló anyag gyűrűje a felületi súrlódáson keresztül adja át a terhet a talajnak, a felületképzés pedig elosztja a terheket a szegmezőn.

A szegezett támfalakat széles körben használják autópálya- és repülőtéri alkalmazásokban: végleges és ideiglenes kitermelés megtámasztására, rézsűstabilizálásra, útszélesítésre meglévő hídfők alatt, alagútportálok stabilizálására, meglévő megtartó szerkezetek javítására és újjáépítésére, hibrid falakra, amelyek a talajszegeket más megtartási módszerekkel kombinálják, valamint dúcolt mechanikailag stabilizált föld (SMSE) falakra. Az FHWA Geotechnical Engineering Circular No. 7 (GEC 007), FHWA-NHI-14-007 számú kiadvány szolgál a szegezett támfalak tervezésének, kivitelezésének és ellenőrzésének meghatározó kézikönyveként az Egyesült Államokban.

A talajszeg alkatrészei

A szegezett támfal rendszer több integrált alkatrészből áll, amelyek együttműködve hoznak létre egy stabil földmegtartó szerkezetet. Minden alkatrész meghatározott funkciót szolgál, és az FHWA GEC 007 és az AASHTO LRFD Hídtervezési Előírások szerinti előírásoknak megfelelően kell tervezni és kivitelezni.

Szegrúd (Feszítőelem)

A szegrúd, más néven feszítőelem, az elsődleges húzóerősítő elem. Általában tömör acélrúd, amely megfelel az ASTM A615 Grade 60 vagy Grade 75, vagy hegeszthető alkalmazásokhoz az ASTM A706 Grade 60 szabványnak. A rudak átmérője általában 6-os (19 mm / 0,75 hüvelyk) és 11-es (36 mm / 1,41 hüvelyk) között mozog, a 8-as (25 mm / 1,0 hüvelyk) és 10-es (32 mm / 1,27 hüvelyk) a leggyakoribb az amerikai gyakorlatban. A rudat általában menetes vagy megvastagított véggel gyártják, hogy elhelyezhessék rajta a tárcsát és az anyát a fal felületén.

Az üreges rudas talajszegek (HBSN) alternatívát jelentenek a tömör rudakkal szemben. Ezek folyamatos menetes üreges rudak, amelyek egyidejűleg szolgálnak fúrórúdként és erősítő elemként. Az üreges rudat egy eldobható fúrófejjel juttatják a talajba, miközben egyidejűleg injektáló anyagot pumpálnak a rúdon keresztül, így nincs szükség előfúrt lyukra. A HBSN különösen előnyös omlós talajokban vagy ahol a talajvíz beáramlása megakadályozza a nyitott lyukú fúrást. Az FHWA GEC 007 egy teljes fejezetet (10. fejezet) szentel a HBSN tervezési és kivitelezési szempontjainak.

Injektáló anyag

Az injektáló anyag oszlopa a szegrúd körül két kritikus funkciót lát el: (1) a terhet a rúdról a környező talajra továbbítja a felületi tapadófeszültségen keresztül, és (2) korrózióvédő réteget biztosít az acél körül. Az injektáló anyag jellemzően tiszta cementből készült habarcs 0,40–0,50 víz-cement tényezővel, gyakran tartalmaz vízcsökkentő adalékszert vagy kis százalékban homokot (jellemzően legfeljebb a cement tömegének 30%-át) a jobb térfogat-stabilitás érdekében.

Az injektáló anyag nyomószilárdsági követelményei az FHWA GEC 007 szerint:

Az injektáló anyagot tremies módszerrel helyezik el, egy injektáló csövet a fúrt lyuk aljáig vezetnek, és az injektáló anyag pumpálásával együtt húzzák vissza, biztosítva a teljes kitöltést alulról felfelé, légzárványok nélkül. A terepen zagyfajsúlymérőt használnak az injektáló anyag sűrűségének ellenőrzésére, amely jellemzően 1,8–2,0 fajsúlynak felel meg.

Központosítók

A központosítók a szegrúd mentén elhelyezett eszközök, amelyek egyenletes injektálási takarást biztosítanak a rúd körül azáltal, hogy központosítják azt a fúrt lyukban. Az FHWA GEC 007 szerint a központosítókat legfeljebb 2,5 m (8 láb) távolságonként kell elhelyezni a rúd mentén, és úgy kell pozícionálni, hogy a rúd koncentrikus legyen a lyukban. A központosítóknak megfelelő átmérővel kell rendelkezniük, jellemzően 25–50 mm-rel (1–2 hüvelyk) kisebbnek a fúrt lyuk átmérőjénél, és a korrózióvédelmi rendszerrel kompatibilis anyagokból kell készülniük (pl. PVC, műanyag vagy horganyzott acél).

Felületképzés

A felületképzés a kitett szerkezeti elem, amely elosztja a szegfej terheit a talajtömegben, felületi stabilitást biztosít a kohézióvesztés és az időjárás ellen. A felületképzés típusait részletesen egy külön szakasz tárgyalja alább.

Vízelvezető rendszer

A vízelvezető rendszer egy kritikus alkotóelem, amelynek fontosságát gyakran alábecsülik. A felületképzés mögötti hidrosztatikus nyomás jelentősen csökkentheti a fal stabilitását és élettartamát. A vízelvezetés jellemzően geokompozit szalagdrénből (drénlemez) áll, amelyet függőlegesen helyeznek el a lőttbeton felületképzés mögött stratégiai helyeken, és vízszintes PVC vízelvezető nyílásokhoz csatlakozik, amelyek rendszeres időközönként áthaladnak a felületképzésen. Az FHWA GEC 007 szerint a vízelvezető nyílások 75–100 mm (3–4 hüvelyk) átmérőjűek, vízszintesen és függőlegesen 1,5–3,0 m (5–10 láb) távolságra legyenek, a legalacsonyabb sor pedig a fal alapja közelében legyen.

Kivitelezési sorrend (Felülről lefelé haladó kitermelés és szegezés)

A szegezett támfalak kivitelezésének meghatározó jellemzője a felülről lefelé haladó sorrend, a kitermelés, a szegezés és a felületképzés rétegekben történik a fal tetejétől az alapjáig. Ez alapvetően eltér az alulról felfelé építési módszerektől, mint például a helyszínen betonozott falak vagy MSE falak, ahol a falat az alaptól felfelé építik.

Lépésről lépésre a kivitelezési sorrend

1. lépés, Kezdeti kitermelési réteg: Az első kitermelési réteg feltárja a talajfelületet a tervezett szeg függőleges távolságával megegyező mélységig, jellemzően 1,0–1,5 m (3,3–5 láb) . A kitermelést óvatosan kell végezni a stabil, megtámasztatlan felület fenntartása érdekében. A talaj állékonysági ideje határozza meg a rétegenkénti maximális megengedett kitermelési magasságot.

2. lépés, Fúrás: Fúrt lyukakat készítenek a kitermelt felületbe a tervezett hajlásszögben (jellemzően 10–20 fokkal a vízszintes alatt) a pozitív injektálóanyag-elhelyezés biztosítása érdekében. A fúrt lyukak átmérője jellemzően 100–200 mm (4–8 hüvelyk) között mozog a rúd átmérőjétől, a korrózióvédelmi rendszertől és a szükséges injektálási takarástól függően. Fúrási módszerek közé tartozik a rotációs fúrás béléscsővel omlós talajokban, a rotációs-ütve fúrás kemény talajokban és kőzetben, vagy a csigafúrás kohéziós talajokban.

3. lépés, Szeg beépítése és injektálás: A központosítókkal ellátott szegrudat behelyezik a fúrt lyukba. Egy injektáló csövet a lyuk aljáig vezetnek, és az injektáló anyagot a tremies módszerrel pumpálják, amíg tiszta injektáló anyag nem jelenik meg a lyuk szájánál. HBSN esetében az injektálás egyidejű a fúrással, ahogy az üreges rúd halad előre.

4. lépés, Kezdeti felületképzés építése: Miután egy réteg összes szegét beépítették és injektálták, elkészítik a kezdeti felületképzést. Ez jellemzően hegesztett drótháló (WWF) vagy acél erősítőháló elhelyezését, tárcsák és anyák felszerelését a szegrudakra, majd lőttbeton felhordását foglalja magában, jellemzően 100–150 mm (4–6 hüvelyk) vastagságban. A kezdeti felületképzés ideiglenes megtámasztást biztosít a következő kitermelési rétegig.

5. lépés, Vízelvezetés elhelyezése: Geokompozit szalagdréneket helyeznek el függőlegesen a talajfelület ellen a lőttbeton felhordása előtt, igazodva a tervezett vízelvezető nyílások helyeihez. PVC csöveket vagy sablonokat építenek be a felületképzésen keresztül a vízelvezető nyílások kialakításához.

6. lépés, Ismétlés a következő rétegekhez: Az 1–5. lépéseket megismétlik minden egyes kitermelési rétegnél, amíg a teljes fal magasságot elérik. A felső rétegek szegei már kötnek és fejlesztik a tapadási szilárdságot, miközben az alsó rétegeket építik be.

7. lépés, Végleges felületképzés építése (ha előírt): Miután a teljes fal magasságot kitermelték és leszegezték, elkészíthető a végleges felületképzés. Ez lehet egy további réteg vasalt lőttbeton, helyszínen betonozott vasbeton vagy előregyártott betonpanelek. A végleges felületképzés hosszú távú tartósságot, esztétikus felületet és további szerkezeti kapacitást biztosít.

Kivitelezési szempontok

A kitermelési réteg magasságát a talaj állékonysági ideje korlátozza, az az időtartam, amíg a megtámasztatlan felület stabil marad suvadás vagy kohézióvesztés nélkül. Kedvező talajokban (kemény agyagok, sűrű homokok kohézióval) 24–48 órás állékonysági idők érhetők el, lehetővé téve az egyrétegű kivitelezést. Marginális talajokban rövidebb rétegmagasságokra és gyors lőttbeton felhordásra lehet szükség.

A szegbeépítési sebesség kulcsfontosságú termelékenységi tényező. Egy tipikus lánctalpas fúróberendezés a talajviszonyoktól, a szeg hosszától, a fúrási módszertől és a helyszíni megközelíthetőségtől függően naponta 30–60 szeget képes beépíteni. A termelési sebesség közvetlenül befolyásolja a projekt ütemezési költségeit.

Felületképzési típusok

A felületképzés egy szerkezeti elem, amely elosztja a szegfej reakcióerőit a talajtömegben, felületi megtartást biztosít a kohézióvesztés megelőzésére, és védőrétegként szolgál az időjárás ellen. Az FHWA GEC 007 három elsődleges felületképzési típust azonosít végleges szegezett támfalakhoz.

Lőttbeton felületképzés

A lőttbeton felületképzés a leggyakoribb felületképzési típus az amerikai gyakorlatban, amely a végleges szegezett támfalak többségét teszi ki. A lőttbeton pneumatikusan felhordott beton, amely nagy szilárdságot, alacsony áteresztőképességet és kiváló tapadást biztosít a talajfelülethez. Az FHWA GEC 007 szerinti fő előírások:

A lőttbeton felületképzést két szakaszban alkalmazzák: egy kezdeti felületképzést (100–150 mm vastag) közvetlenül a szeg beépítése után a kitermelési réteg stabilizálására, és egy végleges felületképzést (további 100–150 mm) a teljes fal magasság befejezése után. A végleges felületképzés szerkezeti erősítést tartalmaz, jellemzően a tárcsához hegesztett fejes nyírási csapokat vagy horgas betonacélt, a szegerők felületképzésre történő átviteléhez.

Helyszínen betonozott felületképzés

A helyszínen betonozott (CIP) vasbeton felületképzést ott használják, ahol nagyobb szerkezeti kapacitás, építészeti felület vagy további tartósság szükséges. A CIP felületképzést jellemzően a teljes fal magasság kitermelése és az összes szeg beépítése és vizsgálata után építik. Zsaluzatot állítanak fel a lőttbeton kezdeti felületképzés ellen, elhelyezik a betonacélt, és a betont rétegekben öntik.

A CIP felületképzések vastagsága jellemzően 200–350 mm (8–14 hüvelyk) között van, Grade 60 betonacél erősítéssel mind vízszintes, mind függőleges irányban. A szegfej csatlakozása a CIP felületképzéshez jellemzően egy fejes csapszerelvényt foglal magában, amelyet a betonba betonoznak, a tárcsával az erősítőketrec mögött.

Előregyártott betonpanel felületképzés

Az előregyártott betonpanel felületképzés egy kevésbé gyakori, de életképes opció, amelyet elsősorban ott használnak, ahol az építészeti megjelenés, a gyorsított kivitelezés vagy az egységes felületi minőség fontos szempont. Az előregyártott panelek jellemzően 75–125 mm (3–5 hüvelyk) vastagok acél erősítéssel, és a helyszínen kívül, ellenőrzött minőségi előírások szerint készülnek. A paneleket a lőttbeton kezdeti felületképzéshez állítják, és beépített csatlakozó vasalatokon keresztül kapcsolódnak a szegfejekhez.

Az előregyártott panel felületképzés pontos gyártási tűréseket és a szegfejek helyzetének gondos összehangolását igényli a panelek csatlakozási pontjaival. A csatlakozórendszernek képesnek kell lennie a szeg helyzetének és hajlásszögének kisebb eltéréseit kezelni, miközben biztosítja a teljes szerkezeti teherátadást.

Korrózióvédelem

A talajszegek korrózióvédelme kritikus tartóssági szempont. A talajszegek végleges acélelemek, amelyeket potenciálisan korrozív környezetbe, a talajba, építenek be. A nedvesség, oxigén, kloridok, szulfátok és a változó talaj pH-érték elősegítheti az acél korrózióját, ami keresztmetszet-veszteséghez és végső soron szerkezeti tönkremenetelhez vezethet. Az FHWA GEC 007 a korrózióvédelmet két osztályba sorolja a talajkörnyezet súlyossága és a szükséges tervezési élettartam alapján.

Korrozivitás értékelése

A korrózióvédelmi rendszer kiválasztása előtt a talajkörnyezetet laboratóriumi vizsgálatokkal kell jellemezni az ASTM G57 és kapcsolódó szabványok szerint. Az alábbi paraméterek határozzák meg a talaj korrozivitását:

I. osztályú korrózióvédelem (Súlyos környezet)

I. osztályú védelem akkor szükséges, ha a talajviszonyok agresszívek (alacsony ellenállás, alacsony pH, magas klorid- vagy szulfáttartalom), vagy ha a korróziós tönkremenetel következményei súlyosak (kritikus infrastruktúra, nehezen hozzáférhető helyek). Az I. osztályú rendszerek a következőket foglalják magukban:

• Epoxibevonatos rudak az ASTM A775 (olvasztott kötésű epoxi) vagy ASTM A934 (epoxipor) szabvány szerint
• Melegen horganyzott rudak az ASTM A123 vagy ASTM A153 szabvány szerint, minimális cinkbevonat-vastagsággal 85 µm (3,5 mils)
• Rozsdamentes acél rudak (304-es vagy 316-os típus) rendkívül agresszív környezetben
• Burkolt rendszerek, amelyek az epoxibevonatot egy műanyag köpennyel (korrugált PVC vagy HDPE cső) kombinálják, amelyet a fúrt lyukba injektálnak, redundáns védelmet biztosítva

Az I. osztályú rendszerek megkövetelik, hogy a teljes szeg, beleértve a rudat, a központosítókat, a tárcsát és az anyát, korrózióvédett legyen. A helyszíni kezelés során gondosan ellenőrizni kell a bevonat sérüléseit, és a sérült területeket a gyártó előírásai szerint ki kell javítani a beépítés előtt.

II. osztályú korrózióvédelem (Mérsékelt környezet)

A II. osztályú védelmet nem agresszív talajkörnyezetben használják, megfelelő injektálási takarással és altalaj vízelvezetéssel. Az elsődleges védelmi mechanizmus a cementkötésű injektáló anyag takarása az acélrúd körül. Az FHWA GEC 007 szerint:

• Minimális injektálási takarás a rúd felett: 25 mm (1,0 hüvelyk) végleges szegekhez
• Minimális injektálási takarás: 19 mm (0,75 hüvelyk) ideiglenes szegekhez (élettartam < 18 hónap)
• Az injektáló anyagnak tömörnek, alacsony áteresztőképességűnek kell lennie, w/c aránnyal ≤ 0,50 és 28 napos szilárdsággal ≥ 24 MPa (3 500 psi)

A II. osztályú rendszerekben a tárcsát és az anyát jellemzően melegen horganyozzák. A kitett szegfej és csatlakozás további védelmet kaphat, például bitumenes bevonatot vagy zsírral töltött sapkát.

Sacrificial Steel Thickness Design (áldozati acélvastagság tervezés)

Az FHWA által elismert alternatív korrózióvédelmi megközelítés az áldozati acélvastagság, a szegrúd tervezése további keresztmetszeti felülettel, amely az élettartam alatt korrózió miatt elveszhet anélkül, hogy veszélyeztetné a szerkezeti kapacitást. Ezt a megközelítést jellemzően csak ideiglenes szegeknél vagy ott alkalmazzák, ahol az injektálási takarás képezi az elsődleges védőréteget és a korróziós ráta jól jellemzett.

Az FHWA iránymutatásai szerint a tervezéshez használt veszteségi ráta jellemzően 0,012–0,025 mm/év (0,5–1,0 mil/év) , a talajviszonyoktól függően. 75 éves tervezési élettartam esetén az áldozati vastagság 0,9–1,9 mm (36–75 mils) lenne, hozzáadva a szükséges szerkezeti rúd sugarához.

Ellenőrzési szempontok

A szegezett támfalak rendszeres ellenőrzése elengedhetetlen az infrastruktúra vagyonkezeléséhez. Az FHWA Geotechnical Engineering Circular No. 7 és az FHWA-CFLHD támfal-ellenőrzési protokollok rendszeres ellenőrzési eljárásokat határoznak meg a szegezett támfalakhoz.

Felületképzés repedései

A repedésellenőrzés magában foglalja a repedés típusának, szélességének, mintázatának és sűrűségének azonosítását a lőttbeton vagy beton felületképzésen:

• Hajszálrepedések (< 0,3 mm / 0,012 hüvelyk) jellemzően esztétikai jellegűek, és nem igényelnek javítást, kivéve, ha rendszeres mintázatot alkotnak
• Keskeny repedések (0,3–1,0 mm / 0,012–0,04 hüvelyk) megfigyelést igényelnek a változások tekintetében, epoxi injektálás indokolt lehet, ha a repedések rendszeres mintázatot alkotnak
• Széles repedések (> 1,0 mm / 0,04 hüvelyk) esetén értékelni kell a szerkezeti következményeket, és epoxi injektálással vagy kimarás-tömítéssel kell javítani
• Mintázatos repedezés (térképszerű repedezés, cserepes repedezés) anyag tartóssági problémákra utal, mint például alkáli-szilikát reakció (ASR) vagy fagyás-olvadás károsodás
• Repedések a szegfejek helyén átszúródási nyírási problémára utalhatnak, és azonnali szerkezeti értékelést igényelnek

A repedések feltérképezését repedés-összehasonlító mérőeszközzel vagy digitális tolómérővel kell végezni, a repedések helyét a fal homloknézeti rajzán kell feltüntetni. Az 1,5 mm-t (0,06 hüvelyk) meghaladó repedésszélességek vagy a folyamatos mozgásra utaló jelek esetén mérnöki értékelés szükséges az FHWA iránymutatásai szerint.

Alakváltozás és falmozgás

Az alakváltozás monitorozása azonosítja a globális instabilitást vagy lokális károsodást:

• Mérőpontok a fal felületén, a szegfejek helyén, rendszeresen mérve a vízszintes és függőleges mozgás észlelésére
• Inklinométer csövek a fal mögött a felszín alatti oldalirányú alakváltozás mérésére
• Süllyedésjelek a fal koronáján a függőleges mozgás észlelésére
• Dőlésmérések digitális inklinométerekkel vagy lézerszkenneléssel

Az FHWA GEC 007 szerint a teljes falmozgások kedvező talajokban épített falak esetén jellemzően kisebbek, mint a fal magasságának 0,3–0,5%-a. A 25 mm-t (1 hüvelyk) meghaladó mozgások vagy gyorsuló ütemű mozgások vizsgálatot igényelnek.

Vízelvezető rendszer állapota

A vízelvezetés meghibásodása a szegezett támfalak károsodásának egyik leggyakoribb oka. Az ellenőrzési szempontok a következők:

• Vízelvezető nyílások eltömődése, látható akadály, csökkent vagy hiányzó vízkibocsátás, tisztítás rúddal vagy nagynyomású vízsugárral
• Vízelvezető nyílások elszíneződése, rozsdás elszíneződés a falrendszeren belüli folyamatos korrózióra utal
• Kivirágzás, fehér kristályos lerakódások a felületképzésen a vízelvezető nyílások közelében, ami a lőttbetonon keresztüli vízmigrációt jelzi
• Telített felületképzési területek, nedves foltok vízelvezetési hiányosságra és lehetséges hidrosztatikus nyomásfelhalmozódásra utalnak a felületképzés mögött
• Hiányzó vagy sérült vízelvezető nyílások, PVC csövek eltörve, elmozdulva vagy szándékosan eldugaszolva

Szegfej állapota

A szegfej szerelvényt, tárcsa, anya és csatlakozó vasalatok, vizuálisan ellenőrizni kell az alábbiak szempontjából:

• Korrózió, rozsdafoltok, keresztmetszet-veszteség vagy gődrösödés a tárcsákon és anyákon
• Tárcsa deformációja, hajlott, kihajlott vagy torzult tárcsák, amelyek túlterhelésre utalnak
• Anya meglazulása, látható hézagok az anya és a tárcsa, vagy a tárcsa és a felületképzés között
• Hiányzó vasalatok, hiányzó anyák, tárcsák vagy sapkák
• Kitakaró injektáló anyag, lőttbeton lepattogzása a szegfejnél, feltárva az injektáló anyag oszlopát

Korrózióvizsgálat

A korrózióértékelés mind vizuális indikátorokat, mind számszerű méréseket magában foglal:

• Rozsdafoltok a felületképzés felületén, különösen a szegfejek helyén és a repedések mentén
• Beton lepattogzása a szegrúd vonala mentén, ami táguló korróziós termékekre utal
• Kitakaró acél olyan helyeken, ahol a lőttbeton takarás nem megfelelő
• Galvanikus anódvizsgálat ott, ahol áramlásos rendszerek vannak telepítve
• Félcellás potenciáltérképezés a felületképzésen az aktív korróziós zónák azonosítására az ASTM C876 szerint

Szegezett támfal monitoring

A szegezett támfalak monitoring programjai több célt szolgálnak: a tervezési feltételezések ellenőrzése a kivitelezés során, a megvalósult teljesítmény dokumentálása, valamint a folyamatos állagromlás észlelése a hosszú távú vagyonkezeléshez.

Kivitelezés alatti monitoring

A kivitelezés során a monitoring magában foglalja az ellenőrző szegvizsgálatot, a próbaterhelést és az injektálóanyag-mintavételt. Az ellenőrző szegek olyan szegek, amelyeket a termelési munka előtt építenek be a feltételezett injektálóanyag-talaj tapadási értékek ellenőrzésére. Az FHWA GEC 007 szerint: falanként két vagy több ellenőrző szeg szükséges, amelyeket a tervezett húzóteher (DTL) 200%-ára vizsgálnak. A próbaterhelést a termelési szegek 5%-án (falanként legalább egy) kell elvégezni, a DTL 150%-ára vizsgálva.

Hosszú távú monitoring

A kivitelezés után a végleges szegezett támfalakat rendszeres időközönként ellenőrizni kell:

Teljesítmény-elfogadási kritériumok

Az FHWA GEC 007 szerint az alábbi elfogadási kritériumok vonatkoznak a szegezett támfalak teljesítményére:

• Maximális vízszintes falmozgás: Jellemzően a fal magasságának 0,3–0,5%-a, a talajviszonyoktól és a szomszédos szerkezetektől függően
• Maximális függőleges süllyedés a fal koronáján: A fal magasságának 0,5%-a
• Maximális felületképzési repedésszélesség: 1,0 mm (0,04 hüvelyk) szerkezeti repedések esetén értékelés nélkül
• Minimális szeg kihúzási ellenállás: A DTL 100%-a próbaterhelt szegeknél
• Injektálóanyag nyomószilárdság: A megadott tervezési szilárdság minimum 100%-a 28 napnál

Szegezett támfal vs. horgonyzott támfal vs. MSE fal

A szegezett támfalak, a horgonyzott (tieback) falak és a mechanikailag stabilizált föld (MSE) falak közötti különbségek megértése elengedhetetlen a megfelelő földmegtartó rendszer kiválasztásához.

Kiválasztási szempontok

A szegezett támfalak előnyösek, ha: korlátozott a terület, korlátozott a hozzáférés a visszatöltés tömörítéséhez, a kitermelési felület megfelelő állékonysági idővel rendelkezik, a talaj megfelelő tapadási kapacitást biztosít, és a fal magassága mérsékelt (3–15 m). Különösen előnyösek a meglévő hídfők alatti szélesítési projekteknél és az alagútportálok stabilizálásánál.

A horgonyzott falak előnyösek, ha: a kitermelés mély (> 15 m), nagy oldalirányú terhekkel szemben kell ellenállni, aktív előfeszítés szükséges a falmozgás korlátozásához, és megfelelő kötési zóna található a potenciális törésfelület mögött. A horgonyzott falak gyakoriak mély városi kitermeléseknél és ideiglenes dúcolásnál.

Az MSE falak előnyösek, ha: rendelkezésre áll a terület a visszatöltés tömörítéséhez, rendelkezésre áll megfelelő szemcsés visszatöltési forrás, az alapozás elbírja a gravitációs fal terheit, és magas esztétikai követelmények építészeti felületképzést igényelnek. Az MSE falak a leggyakoribb támfal típusok az autópálya megközelítéseknél és a hídfőknél.

Repülőtéri alkalmazások

A szegezett támfalakat a repülőtereken rézsűstabilizálásra, kitermelés megtámasztására és megtartó szerkezetekként használják olyan területeken, ahol a hagyományos támfalak a hozzáférési korlátok, a területi korlátozások vagy az üzemeltetési követelmények miatt nem praktikusak.

ICAO és FAA követelmények

Az ICAO 14. sz. melléklete, I. kötet, Repülőterek tervezése és üzemeltetése szerint a megtartó szerkezetek a futópálya sávon vagy a futópálya végét követő biztonsági területen (RESA) belül nem jelentenek veszélyt a légijárművekre. Az FAA AC 150/5300-13C, Repülőterek tervezése tanácsadó körlevele előírja, hogy a futópályák és gurulóutak területén lévő támfalaknak törékenynek kell lenniük, vagy megfelelő elválasztási távolsággal kell védeni őket. A szegezett támfalak, alacsony profilú lőttbeton felületképzésükkel, gyakran előnyösek a repülőtéri környezetben, mert minimális föld feletti kiállással építhetők és integrálhatók a természetes rézsűbe.

Gyakori repülőtéri alkalmazások

Rézsűstabilizálás futópálya végek közelében: A futópálya végét követő biztonsági területek (RESA) és futópálya sávok gyakran igénylik a szomszédos rézsűk rendezését és stabilizálását. A szegezett támfalakat a RESA rendezés során létrehozott bevágási rézsűk stabilizálására használják, végleges megtartást biztosítva anélkül, hogy a biztonsági területre benyúlnának. A Yeager repülőtéren (CRW) Charlestonban, Nyugat-Virginiában egy jelentős rézsűstabilizálási projektet valósítottak meg talajszegezési technológiával a futópálya mellett, kezelve a repülőtéri műveleteket veszélyeztető rézsű-instabilitást.

Út- és gurulóút-szélesítés: Ahol gurulóutakat vagy szervizutakat szélesítenek meglévő rézsűkbe, a szegezett támfalak hatékony kitermelés-megtámasztást biztosítanak minimális hatással a szomszédos műveletekre. A felülről lefelé haladó kivitelezési sorrend lehetővé teszi, hogy a falat közvetlenül a meglévő rézsűfelülethez építsék.

Alagútportálok stabilizálása: A föld alatti közlekedési rendszerekkel vagy gyalogos alagutakkal rendelkező repülőtereken a szegezett támfalakat az alagútportálok kitermelésének stabilizálására használják. A szegezett támfal az alagút kitermelésének megkezdése előtt megépíthető, stabil fejfalat létrehozva a portál bejáratához.

Támfalak futópályák mellett: Ahol a terep adottságai miatt támfalakra van szükség az aktív futópályák mellett, a szegezett támfalak előnyöket kínálnak a helyszínen betonozott vagy MSE falakkal szemben: a lőttbeton felületképzés nem okoz tükröződést (csiszolatlan beton), az alacsony profilú felületképzés minimalizálja az idegen tárgyakból származó törmelék (FOD) kockázatát, és a fal eredendően törékeny, az acél szegek és a lőttbeton felületképzés katasztrofális tönkremenetel nélkül károsodhatnak ütközés esetén.

Vízelvezetési szempontok repülőtéri falaknál

A repülőtéri szegezett támfalak különösen robusztus vízelvezető rendszereket igényelnek. Az ICAO és FAA szabványok előírják a pozitív vízelvezetést a burkolatoktól elfelé. A vízelvezető nyílások kibocsátását gyűjtőrendszerekbe kell vezetni, amelyek megakadályozzák a víz átfolyását a burkolati felületeken. A felületképzés mögötti vízelvezető réteget úgy kell kialakítani, hogy megakadályozza a jégréteg képződését fagyás-olvadás éghajlaton, mivel a jégfelhalmozódás a lőttbeton felületképzés lepattogzását okozhatja és elzárhatja a vízelvezetési útvonalakat.

FHWA Talajszeg Kézikönyv (GEC 007)

A szegezett támfal technológia meghatározó referenciája az Egyesült Államokban az FHWA Geotechnical Engineering Circular No. 7 (GEC 007), Soil Nail Walls, Reference Manual, FHWA-NHI-14-007 számú kiadvány, amely 2015 februárjában jelent meg. Ez a 425 oldalas dokumentum felváltja a korábbi FHWA0-IF-03-017 (2003) kiadványt, és a jelenlegi gyakorlat állását képviseli.

A GEC 007 főbb tartalma

Tervezési módszertan

A GEC 007 egy kétplatformos tervezési keretrendszert vezet be, amely integrálja a megengedett feszültségek szerinti tervezést (ASD) biztonsági tényezőkkel és a teher- és ellenállástényezős tervezést (LRFD) az AASHTO LRFD Hídtervezési Előírások (7. kiadás) szerint. Ez a keretrendszer lehetővé teszi a tervezők számára, hogy bármelyik platformon dolgozzanak, miközben konzisztens biztonsági szinteket tartanak fenn.

Fő ellenállási tényezők az LRFD tervezéshez a GEC 007 szerint:

Talajalkalmassági besorolás

A GEC 007 a talajokat három kategóriába sorolja a talajszegezés szempontjából:

• Kedvező talajok: Kemény vagy kemény finomszemcsés talajok (agyagok, iszapok), sűrű szemcsés talajok kohézióval, gleccservályú üledékek, cementált talajok, mállott kőzet, lágy kőzet. Ezek a talajok megfelelő állékonysági időt (24+ óra), elegendő tapadási kapacitást (> 100 kPa / 2000 psf) és minimális kivitelezési nehézségeket biztosítanak.

• Nehéz talajok: Laza szemcsés talajok < 5% finomrésszel a talajvízszint alatt, lágy vagy közepes agyagok (25–50 kPa drénezetlen nyírószilárdság), kohézió nélküli homokok a talajvízszint felett > 30% relatív sűrűséggel, kavicsot és sziklákat tartalmazó talajok. Ezek a talajok különleges kivitelezési intézkedéseket igényelnek, mint például rövidebb rétegmagasságok, gyors lőttbeton felhordás, béléscsöves fúrás vagy HBSN beépítés.

• Kedvezőtlen talajok: Nagyon lágy agyagok (< 25 kPa drénezetlen nyírószilárdság), laza homokok a talajvízszint alatt < 5% finomrésszel, szerves talajok (tőzeg, kotu), cseppfolyósodásra hajlamos talajok (telített laza homokok (N1)₆₀ < 15), tömörítetlen feltöltés, magas kúszási potenciállal rendelkező talajok. Ezek a talajok általában nem alkalmasak talajszegezésre kiterjedt talajjavítás vagy alternatív megtartó rendszerek nélkül.

A kézikönyv hangsúlyozza, hogy a talajvízszint-szabályozás kritikus fontosságú a sikeres talajszegezéshez. A kitermelési felületet a talajvízszint felett kell tartani, vagy víztelenítési intézkedéseket (kútsorok, mély kutak vagy vízelvezető takarók) kell alkalmazni a szivárgásos erózió, a talajszilárdság csökkenésének és az injektáló anyag kimosódásának megakadályozására a kivitelezés során.

Kapcsolódó kifejezések

• támfal, a földmegtartó szerkezetek tágabb kategóriája, beleértve a gravitációs, konzolos, MSE, horgonyzott és szegezett támfalakat
• geotextília, szintetikus szövet, amelyet vízelvezetésre és elválasztásra használnak a szegezett támfalak felületképzése mögött
• vízelvezetés, a talajvíz kezelése, amely kritikus a szegezett támfalak teljesítménye és élettartama szempontjából
• altalajcső, perforált csöves vízelvezető rendszer, amelyet a szegezett támfalak alapjánál használnak
• rézsűstabilitás, geotechnikai elemzés, amely a rézsűcsúszás elleni biztonsági tényezőt vizsgálja a szegezett rézsűkben
• lőttbeton, pneumatikusan felhordott beton, amelyet szegezett támfalak felületképzéséhez használnak
• korrózió, az acél szegrudak elektrokémiai károsodása, amely védelmi rendszereket igényel
• süllyedés, függőleges talajmozgás, amelyet a szegezett támfalak koronájánál monitoroznak