Opisaną metodę budowania obiektów inżynierskich z prefabrykatów betonowych cechuje prostota, trwałość oraz możliwość bardzo szybkiej instalacji.
Technologia prefabrykowanych betonowych wiaduktów ABM/Matiere wywodzi się z Francji. Jej początki sięgają lat 80. XX w., kiedy to Marcel Matiere wynalazł metodę szybkiego budowania mostów, tuneli i wiaduktów. Zrealizowanych na świecie 10 tys. obiektów dowodzi, że system ten z powodzeniem spełnia wymagania stawiane przez inwestorów, wykonawców, konsultantów i projektantów. W Europie technologię ABM/Matiere stosują m.in. firmy: ABM Mosty, Alpinie, Sisk, Skanska DS, Strabag, Hochtief, Ascon (BAM), Ferrovial.
Fot. 1
Fot. 2
Najczęściej spotykana konfiguracja obiektu inżynierskiego budowanego w tej technologii to dowolna liczba segmentów o szerokości od 1 do 5 m. W skład każdego z segmentów wchodzą dwa elementy dolne (ściany) oraz jeden element górny (sklepienie). Szeroka gama wysokości oraz szerokości elementów (rozpiętości w świetle do 22 m, wysokości do 10 m), dowolne ich grubości, dwa kształty przekrojów poprzecznych (łukowy oraz prostokątny) powodują, że system może być dopasowany w każdym przypadku tak, aby zminimalizować koszty budowy, czas instalacji oraz wysiłki poświęcone na projektowanie (rys. 1). Dodatkowo można powielać rozpiętość obiektu poprzez zastosowanie prefabrykowanej podpory środkowej (rys. 2). Tego typu obiekt został zainstalowany na początku tego roku w ciągu południowej obwodnicy Pragi, budowa zajęła pięć dni roboczych (fot. 1).
Zależnie od wymaganej skrajni ruchu, wymaganego światła, warunków obciążenia konstrukcji oraz ośrodka gruntowego każdorazowo obiekty inżynierskie projektuje się indywidualnie. To pozwala na optymalizację zastosowanych elementów.
a.
b.
Rys. 1
Poza modularnością dostępnych kształtów prefabrykatów drugą najbardziej charakterystyczną cechą powstających obiektów jest ścisła współpraca z gruntem. Dzięki uwzględnieniu na etapie projektowania zagęszczonej zasypki jako ustroju usztywniającego konstrukcję możliwe jest zmniejszenie grubości elementów. Tym samym uzyskuje się obiekty sztywniejsze i mniej podatne na odkształcenia, a przede wszystkim zaprojektowane i zrealizowane wydajniej (rys. 3). Dużą elastyczność obiektu osiąga się dzięki unikalnemu połączeniu elementów górnych i dolnych: jest to przegub, górny element spoczywa na dolnych i nie ma połączenia „betonem na mokro” między tymi elementami (nie jest dolewana na budowie – „na mokro” – żadna część, która spajałaby elementy). Momenty skręcające w miejscu połączenia górnych i dolnych elementów wynoszą zero.
Dodatkowo można stosować prefabrykowane gzymsy oraz ściany oporowe. Minimalizuje to ilość prac wykonywanych na budowie i skraca całkowity czas budowy obiektu (fot. 2).
Podczas instalacji elementy dolne ustawiane są za pomocą dźwigu na fundamencie betonowym według wskazanych przez inżyniera budowy punktów. Gdy ich instalacja jest zakończona (elementy są w odpowiednim miejscu, odchylenia we wszystkich kierunkach spełniają wymagania oraz zapewniony jest prawie stuprocentowy kontakt między prefabrykatami oraz fundamentem), wtedy układa się na nich elementy górne – sklepienia. Można zbudować nawet 25 m.b. obiektu dziennie. Po zakończeniu instalacji nakładana jest hydroizolacja, a następnie obiekt jest zasypywany. Pozwala to na skrócenie czasu budowy całego obiektu nawet o połowę w porównaniu do technologii tradycyjnych.
Rys. 2
Bardzo istotne jest zapewnienie prawidłowej izolacji obiektów mostowych. Jako że obiekty są projektowane na przynajmniej 100 lat, takiego samego okresu użytkowania wymaga się od materiałów użytych do izolacji obiektów. Podstawowym założeniem przy projektowaniu i wykonywaniu obiektów jest bezobsługowość całości obiektu przez cały czas jego użytkowania.
Wymienione niżej rozwiązania są jedynie przykładowymi i mogą być modyfikowane zależnie od wymagań charakterystycznych dla konkretnego zastosowania. I tak wybór izolacji zależy od kształtu przekroju poprzecznego. Dla przekroju prostokątnego zewnętrzna powierzchnia obiektu jest zabezpieczana za pomocą bitumiczno-epoksydowej izolacji powłokowej. Dla przekroju lukowego izolacja bitumiczno-epoksydowa zastępowana jest przez gładką, niezbrojoną membranę izolacyjną na bazie uplastycznionego polichlorku winylu.
Pozostałe elementy izolacji dla obu przekrojów są z reguły takie same, a więc zewnętrzna powierzchnia zabezpieczana jest przez folię kubełkową. Szczególną wagę przywiązuje się do styków elementów (to potencjalnie problematyczne miejsce i szansa przecieków jest większa niż na powierzchni prefabrykatów). Zewnętrzne styki elementów są zabezpieczane za pomocą kitu pęczniejącego, trwale elastycznego kitu poliuretanowego i dodatkowego przykrycia z systemowej taśmy hypalonowej. Wewnętrzne połączenia elementów wypełnia się kitem pęczniejącym oraz trwale elastycznym kitem poliuretanowym. Stosowanie wysokiej klasy betonu również wpływa na szczelności obiektu.
Fot. 3
Rys. 3
Opisane konstrukcje inżynierskie mogą być używane do przeprowadzania drogi, szlaku kolejowego, samodzielnego ciągu pieszego lub pieszo-rowerowego, szlaku wędrówek zwierząt dziko żyjących lub innego rodzaju komunikacji gospodarczej i produkcyjnej (np. taśmociąg, rurociąg) przez lub pod przeszkodą terenową.
Obiekty w technologii ABM/Matiere są szeroko używane w całej Europie. Jako przykład można podać autostradę M3 w Irlandii. Konsorcjum firm SIAC oraz Ferrovial Agroman w ciągu 36 miesięcy (2007–2010 r.) zamierza wykonać 50 km autostrady z Clonee do przedmieść Kells w systemie PPP. Ponieważ wymagane było jak najszybsze zakończenie robót budowlanych, już na wstępnym etapie projektu zadecydowano, że użyty zostanie system wiaduktów ABM/Matiere. Podwykonawcą projektującym, wykonującym i budującym obiekty była firma ABM Europe. Wpływ na wybór tej technologii miała również jej bardzo dobra opinia w Irlandii i Wielkiej Brytanii oraz jej trwałość – projektowany okres użytkowania w każdym przypadku to przynajmniej 100 lat. Wspomniane firmy ściśle współpracowały ze sobą już od etapu koncepcji aż po instalacje wszystkich wiaduktów. Zastosowano różne konfiguracje obiektów, od 5 do 15 m rozpiętości w świetle. Technologię prefabrykowanych wiaduktów użyto do przeprowadzania małych przejść gospodarczych, dróg lokalnych, kolei oraz dróg ekspresowych pod autostradą. Średnia długość każdego z obiektów wynosi 40−45 m, a średni czas instalacji każdego z nich to 4−5 dni roboczych (fot. 4). Wszystkie instalacje obiektów zakończyły się pełnym sukcesem, zostały też zaprojektowane, wyprodukowane i zainstalowane zgodnie z wymaganiami oraz przed czasem lub w ustalonych ramach czasowych. W związku dużą ilością robót drogowo-mostowych w Polsce, zarówno tych rozpoczętych, jak i planowanych, opisana technologia może znaleźć szersze zastosowanie. Należy dodać, że spełnia ona wszystkie wymagania formalne stawiane obiektom inżynierskim, ponadto posiada aprobaty Instytutu Badawczego Dróg i Mostów.
inż. Jakub Uczciwek
Fot. Archiwum Firmy ABM
Skomentuj ten artykuł na forum.
