REKLAMA
Hydrotechnika Kolej Mosty Archiwum NBI Technologie
20 Minut czytania

Przepusty i mosty ekologiczne, cz. 33. Budowa przepustów kolejowych metodą wykopu otwartego wobec współczesnych wymagań technicznych i eksploatacyjnych

W kolejnym artykule z cyklu Przepusty i mosty ekologiczne przedstawiono wybrane zagadnienia związane z budową nowych przepustów kolejowych w ramach obecnie realizowanej modernizacji infrastruktury kolejowej w Polsce. Obiekty te, mimo że często pozostają mniej zauważalne niż duże mosty i wiadukty kolejowe, stanowią istotny element ciągłości linii kolejowych, odwodnienia, bezpieczeństwa eksploatacyjnego oraz funkcjonowania korytarzy ekologicznych. Ich właściwe zaprojektowanie, wykonanie i utrzymanie ma bezpośredni wpływ na trwałość całego układu torowego oraz niezawodność prowadzenia ruchu kolejowego.

Autorzy zwrócili szczególną uwagę na współczesne wymagania stawiane przepustom kolejowym podczas modernizacji linii, obejmujące m.in. zwiększanie prędkości eksploatacyjnych, dostosowanie infrastruktury do większych obciążeń, poprawę warunków odwodnienia oraz konieczność ograniczania ingerencji w środowisko.

Wprowadzenie

Przepusty kolejowe należą do grupy obiektów inżynieryjnych, które mimo stosunkowo niewielkich rozpiętości i często ograniczonej widoczności w przestrzeni infrastruktury transportowej pełnią niezwykle istotną funkcję w zapewnieniu bezpieczeństwa, trwałości i niezawodności eksploatacyjnej linii kolejowych. W praktyce są one niekiedy postrzegane przede wszystkim jako elementy umożliwiające przeprowadzenie cieków wodnych, rowów melioracyjnych lub lokalnych przepływów powierzchniowych pod nasypem kolejowym. Takie podejście jednak zbyt zawęża ich rolę. Przepust kolejowy jest pełnoprawnym obiektem inżynieryjnym, który współpracuje z nasypem, podtorzem i nawierzchnią kolejową, a jego stan techniczny ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo prowadzenia ruchu taboru kolejowego.

Znaczenie przepustów wzrasta szczególnie na liniach obecnie budowanych lub modernizowanych oraz na liniach przeznaczonych do prowadzenia ruchu z dużymi prędkościami, w tym KDP. W takich przypadkach wymagania dotyczące nośności, sztywności, trwałości i stateczności konstrukcji są równie wysokie jak w odniesieniu do dużych, spektakularnych mostów kolejowych. Przepusty muszą zapewniać bezpieczne przenoszenie obciążeń od ruchu kolejowego, oddziaływań dynamicznych, ciężaru nasypu oraz wpływów środowiskowych. Istotne znaczenie ma również ograniczenie nadmiernych odkształceń, nierównomiernych osiadań oraz zjawisk mogących prowadzić do pogorszenia geometrii toru. Nawet lokalne uszkodzenie niewielkiego obiektu może skutkować ograniczeniem prędkości, koniecznością wprowadzenia dodatkowego nadzoru, a w skrajnych przypadkach zagrożeniem dla ciągłości eksploatacji linii.

Współczesne podejście do projektowania i budowy przepustów kolejowych powinno uwzględniać nie tylko samą konstrukcję obiektu i jego wyposażenia, lecz także cały układ współpracujący, a więc nasyp kolejowy, podłoże gruntowe, warunki wodne oraz system odwodnienia. Przykład nowoczesnego przepustu kolejowego o przekroju kołowym ze skosami zgodnymi z pochyleniem skarp przedstawiono na rycinie 1.

Prawidłowe rozpoznanie warunków gruntowo-wodnych, ocena sposobu pracy nasypu, identyfikacja potencjalnych stref osłabienia oraz analiza wpływu robót budowlanych na istniejącą infrastrukturę mają kluczowe znaczenie dla właściwego doboru technologii wykonania tych konstrukcji. Dotyczy to zarówno budowy nowych przepustów, jak i przebudowy obiektów istniejących.

Wymagania techniczne dla realizacji przepustów na liniach kolejowych

Stan techniczny oraz parametry eksploatacyjne przepustów jako elementów układu torowego mają bezpośredni wpływ na trwałość całego ciągu komunikacyjnego [1]. Stąd też istotne jest ich właściwe zaprojektowanie, wykonanie i utrzymanie, a także określenie aktualnego stanu technicznego obiektów istniejących. Projektowanie i realizację przepustów kolejowych, podobnie jak w przypadku pozostałych kolejowych obiektów inżynieryjnych, należy prowadzić m.in. zgodnie z wymaganiami technicznymi i eksploatacyjnymi PKP PLK zawartymi w Szczegółowych Warunkach Technicznych dla kolejowych obiektów inżynieryjnych [2].

Podobnie jak w przypadku mostów i wiaduktów, przepusty muszą spełniać wymagania dotyczące nośności, sztywności i odporności na oddziaływania dynamiczne oraz niezawodności w całym okresie eksploatacji, zwłaszcza na liniach przeznaczonych do prowadzenia ruchu pociągów z prędkością powyżej 160 km/h. Przepusty kolejowe powinny spełniać warunki bezpieczeństwa użytkowania oraz wymagania trwałości konstrukcji zapewniające okres użytkowania elementów konstrukcyjnych przepustów wynoszący 100 lat lub 50 lat w przypadku przepustów wykonanych ze stali [2]. Ponadto konstrukcja i usytuowanie obiektów inżynieryjnych powinny zapewnić utrzymanie niwelety toru zgodne z ukształtowaniem drogi szynowej [3], co ma szczególne znaczenie w przypadku złego stanu technicznego istniejących przepustów, których awaria może powodować uszkodzenia podtorza oraz przyczyniać się do osiadania nasypu kolejowego [4]. Przepusty muszą również spełniać wymagania norm, w szczególności PN-EN 1990 [5], PN-EN 1991-2 [6] i PN-EN 1992 [7], zapisy ustaw Prawo budowlane oraz Prawo wodne, a także wymagania wynikające z decyzji środowiskowych.

Wysokie wymagania stawiane przepustom kolejowym w warunkach współczesnej modernizacji linii wynikają głównie ze wzrostu prędkości eksploatacyjnych, konieczności dostosowania infrastruktury do większych obciążeń oraz potrzeby zwiększenia przepustowości linii. Modernizacja infrastruktury kolejowej wiąże się często z koniecznością przebudowy istniejących przepustów lub budową nowych obiektów, dlatego dla każdego obiektu wymagana jest analiza zgodności istniejącej konstrukcji z aktualnymi wymaganiami eksploatacyjnymi. W przypadku przepustów istotne są również wymagania związane z poprawą warunków odwodnienia, ochroną wód powierzchniowych i gruntowych oraz umożliwieniem migracji zwierząt.

Współczesne standardy PKP PLK kładą szczególny nacisk na trwałość obiektów [8], bezpieczeństwo ruchu kolejowego oraz minimalizację kosztów utrzymania w całym cyklu życia konstrukcji, dlatego przepusty powinno projektować się z uwzględnieniem ich wieloletniej eksploatacji przy ograniczonych potrzebach utrzymaniowych. Konstrukcja przepustu kolejowego powinna charakteryzować się wysoką odpornością na korozję, posiadać skuteczną izolacją przeciwwodną oraz umożliwiać prowadzenie okresowych kontroli stanu technicznego.

Współczesne inwestycje kolejowe uwzględniają wymagania ochrony środowiska i z tego powodu przepusty kolejowe coraz częściej pełnią również funkcję przejść dla zwierząt. Przy odpowiednim usytuowaniu oraz dostosowaniu wymiarów i kształtu przekroju poprzecznego [2] mogą one umożliwiać migrację małych i średnich zwierząt, a także przyczyniać się do zachowania ciągłości korytarzy ekologicznych [9–12]. W praktyce oznacza to konieczność wykonywania półek dla małych zwierząt, zapewnienia suchego przejścia przez obiekt, zachowania naturalnego charakteru dna cieku oraz ograniczenia efektu bariery ekologicznej.

Tradycyjne metody realizacji przepustów na nowo budowanych liniach kolejowych

Realizacja przepustów na modernizowanych liniach kolejowych wymaga każdorazowo dostosowania przyjętej technologii do warunków terenowych, konstrukcyjnych i eksploatacyjnych. Szczególne znaczenie ma przy tym zapewnienie bezpieczeństwa prowadzenia ruchu kolejowego, ograniczenie przerw w eksploatacji linii oraz minimalizacja ingerencji w istniejący nasyp kolejowy i układ torowy. W praktyce stosowane są zarówno metody wykopowe, polegające na wykonaniu obiektu w otwartym wykopie, jak i rozwiązania bezwykopowe, umożliwiające budowę lub renowację przepustu na czynnej linii kolejowej (ryc. 2).

Metody realizacji przepustów na liniach kolejowych: a) wykop otwarty (przekrój podłużny nasypu), b) metody bezwykopowe, np. przecisk hydrauliczny (przekrój poprzeczny nasypu)
Ryc. 2. Metody realizacji przepustów na liniach kolejowych: a) wykop otwarty (przekrój podłużny nasypu), b) metody bezwykopowe, np. przecisk hydrauliczny (przekrój poprzeczny nasypu), fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Wybór właściwej metody zależy m.in. od głębokości posadowienia, stanu technicznego istniejącego obiektu, rodzaju gruntu, warunków wodnych, dostępności terenu oraz dopuszczalnych ograniczeń w ruchu pociągów. Z tego względu przepusty, mimo niewielkich rozpiętości, wymagają indywidualnej analizy technicznej i organizacyjnej, podobnie jak większe obiekty mostowe.

W tabeli 1 przedstawiono przykłady uproszczonego doboru technologii wykonania przepustów w zależności od rodzaju obiektu, natomiast w tabeli 2 przykłady doboru technologii wykonania przepustu w zależności od wymagań techniczno-eksploatacyjnych.

Rodzaj obiektuProponowana technologia realizacji
Prefabrykowane przepusty rurowe lub kwadratowe o średnicy 0,80–1,0 mWykop otwarty lub przecisk hydrauliczny (po wykonaniu nasypu)
Prefabrykowane przepusty skrzynkowe o świetle 1,5–3,0 mWykop otwarty lub nasuwanie poprzeczne (rozbudowa)
Przepust pod dużą liczbą torów (rozbudowa)Wykop otwarty, nasuwanie poprzeczne, przecisk hydrauliczny 
Obiekty gruntowo-powłokowe ze stalowych blach falistychWykop otwarty
Tab. 1. Przykłady doboru technologii wykonania przepustu w zależności od wymiarów obiektu
Wymagania techniczno-
-eksploatacyjne
Proponowana technologia realizacji
Budowa nowej linii kolejowejWykop otwarty
Krótkie zamknięcie torowe (przebudowa, rozbudowa)Nasuwanie poprzeczne konstrukcji prefabrykowanych
Utrzymanie stałego ruchu kolejowegoPrzecisk hydrauliczny, mikrotuneling, nasuwanie poprzeczne
Trudne warunki gruntowo-wodneMikrotuneling, przecisk hydrauliczny
Tab. 2. Przykłady doboru technologii wykonania przepustu w zależności od wymagań techniczno-eksploatacyjnych

Metoda tradycyjna, określana również jako metoda wykopowa, polega na wykonaniu przepustu w otwartym wykopie, najczęściej przed uformowaniem lub w trakcie wykonywania nasypu kolejowego. Z tego względu znajduje ona podstawowe zastosowanie w budowie nowych linii kolejowych, nowych odcinków torów, łącznic, mijanek oraz w kompleksowej przebudowie układów kolejowych, gdzie możliwe jest czasowe wyłączenie danego obszaru z eksploatacji.

Podstawowym warunkiem prawidłowej realizacji przepustu metodą tradycyjną jest właściwe rozpoznanie warunków gruntowo-wodnych. Już na etapie projektowania należy określić rodzaj i nośność gruntów podłoża, poziom wody gruntowej, możliwość występowania sączeń, podatność gruntu na rozluźnienie lub upłynnienie, a także ryzyko nierównomiernych osiadań. Szczególnej uwagi wymagają grunty organiczne i nasypowe oraz grunty podatne na przemarzanie. W takich przypadkach konieczne może być wykonanie wymiany gruntu, wzmocnienia podłoża, warstw separacyjno-wzmacniających albo dodatkowego odwodnienia wykopu.

Typowy proces wykonania przepustu metodą tradycyjną obejmuje kilka zasadniczych etapów. Pierwszym z nich jest przygotowanie terenu robót, wytyczenie osi obiektu, zabezpieczenie istniejących urządzeń infrastruktury technicznej oraz wykonanie tymczasowego odwodnienia. Następnie wykonuje się wykop do projektowanej rzędnej posadowienia przepustu. W zależności od głębokości wykopu, rodzaju gruntu i warunków wodnych jego skarpy mogą być wykonywane jako nachylone lub zabezpieczone obudową tymczasową, np. ściankami szczelnymi, grodzicami stalowymi lub innymi rozwiązaniami dobranymi do warunków lokalnych (ryc. 3 i 4).

Przykład zabezpieczenia nasypu o średniej wysokości za pomocą grodzic stalowych
Ryc. 3. Przykład zabezpieczenia nasypu o średniej wysokości za pomocą grodzic stalowych, fot. Infrastruktura Komunikacyjna
Przykład zabezpieczenia nasypu o dużej wysokości konstrukcyjnej za pomocą grodzic stalowych
Ryc. 4. Przykład zabezpieczenia nasypu o dużej wysokości konstrukcyjnej za pomocą grodzic stalowych, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Kolejnym etapem jest przygotowanie podłoża pod przepust. Obejmuje ono usunięcie gruntów nienośnych, dogęszczenie dna wykopu oraz wykonanie warstw wyrównawczych i fundamentowych. W przypadku przepustów prefabrykowanych stosuje się zwykle warstwę podsypki piaskowej, pospółki, kruszywa łamanego lub chudego betonu, zależnie od rodzaju konstrukcji i wymagań projektowych. Przy przepustach żelbetowych monolitycznych wykonywany jest najczęściej fundament w postaci zbrojonej płyty żelbetowej (ryc. 5 i 6). Bardzo ważne jest zachowanie projektowanych spadków podłużnych, rzędnych wlotu i wylotu oraz zapewnienie ciągłości odwodnienia, co ograniczy w przyszłości ryzyko zamulania przepustu, a tym samym minimalizuje prace utrzymaniowe.

Szczegół strefy oparcia segmentów prefabrykowanych na przygotowanej uprzednio zbrojonej płycie fundamentowej
Ryc. 5. Szczegół strefy oparcia segmentów prefabrykowanych na przygotowanej uprzednio zbrojonej płycie fundamentowej, fot. Infrastruktura Komunikacyjna
Szczegół skrajnej strefy płyty fundamentowej w obrębie planowanej głowicy przepustu wykonywanej na mokro
Ryc. 6. Szczegół skrajnej strefy płyty fundamentowej w obrębie planowanej głowicy przepustu wykonywanej na mokro, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Sam przepust może być wykonany jako konstrukcja prefabrykowana lub monolityczna. W praktyce kolejowej często stosowane są prefabrykowane elementy żelbetowe o przekroju prostokątnym, ramowym, skrzynkowym (ryc. 7 i 8) lub rurowym. Ich zaletą jest krótki czas montażu, powtarzalna jakość wykonania oraz możliwość szybkiego przejścia do robót zasypowych. Konstrukcje monolityczne stosuje się natomiast tam, gdzie konieczne jest indywidualne dostosowanie geometrii obiektu, nietypowe ukształtowanie wlotu i wylotu, zwiększona nośność lub szczególne wymagania hydrauliczne i eksploatacyjne. W większych obiektach możliwe jest również stosowanie konstrukcji stalowych z blach falistych, konstrukcji gruntowo-powłokowych albo rozwiązań zespolonych, pod warunkiem prawidłowego zaprojektowania współpracy konstrukcji z zasypką [13, 14].

Widok segmentów prefabrykowanych o przekroju skrzynkowym przygotowanych do montażu na płycie fundamentowej
Ryc. 7. Widok segmentów prefabrykowanych o przekroju skrzynkowym przygotowanych do montażu na płycie fundamentowej, fot. Infrastruktura Komunikacyjna
Widok ułożonych i uszczelnionych prefabrykatów skrzynkowych na płycie fundamentowej przed wykonaniem izolacji
Ryc. 8. Widok ułożonych i uszczelnionych prefabrykatów skrzynkowych na płycie fundamentowej przed wykonaniem izolacji, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Po ustawieniu lub wykonaniu konstrukcji zasadniczej szczególnego znaczenia nabiera wykonanie izolacji i zabezpieczenia przed wodą gruntową oraz wodą infiltrującą z nasypu. W przypadku przepustów żelbetowych stosuje się najczęściej izolacje powłokowe, masy bitumiczne, szlamy mineralne, powłoki polimerowo-bitumiczne, membrany samoprzylepne, papy zgrzewalne, folie hydroizolacyjne lub maty bentonitowe (ryc. 9).

Widok izolacji arkuszowej na bocznej ścianie prefabrykatów przygotowanej do wykonywania prac ziemnych – zasypki
Ryc. 9. Widok izolacji arkuszowej na bocznej ścianie prefabrykatów przygotowanej do wykonywania prac ziemnych – zasypki, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Dobór materiału powinien zależeć od poziomu wody gruntowej, ciśnienia hydrostatycznego (ryc. 10), agresywności środowiska, możliwości uszkodzenia izolacji podczas zasypywania oraz przewidywanej trwałości obiektu. W miejscach dylatacji, połączeń prefabrykatów i styków roboczych należy stosować taśmy uszczelniające, profile pęczniejące, systemowe uszczelnienia elastyczne lub iniekcje doszczelniające. Szczególnej ochrony wymagają naroża, styki ścian z płytą denną oraz miejsca przejść instalacyjnych.

REKLAMA
Przykładowy widok wykonania izolacji powłokowej prefabrykatów o przekroju okrągłym
Ryc. 10. Przykładowy widok wykonania izolacji powłokowej prefabrykatów o przekroju okrągłym, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Bardzo istotnym etapem jest wykonanie zasypki przepustu. Zasypka powinna być prowadzona równomiernie po obu stronach obiektu warstwami o odpowiedniej grubości, z zachowaniem wymaganych parametrów zagęszczenia (ryc. 11). Niedopuszczalne jest jednostronne zasypywanie konstrukcji, które może prowadzić do niekorzystnych przemieszczeń, zarysowań lub przeciążenia ścian bocznych (ryc. 12). Materiał zasypowy powinien być niewysadzinowy, dobrze zagęszczalny i przepuszczalny, najczęściej w postaci pospółki, piasku średniego lub grubego, kruszywa naturalnego albo łamanego. W strefie bezpośrednio przylegającej do konstrukcji należy unikać materiałów zawierających grunty organiczne, spoiste, namuły, gruz budowlany oraz frakcje mogące uszkodzić izolację. W przypadku stosowania ciężkiego sprzętu zagęszczającego konieczne jest zachowanie bezpiecznych odległości od ścian i stropu przepustu.

Etap przygotowywania zasypki gruntowej do wykonywania reprofilacji geometrycznej i następnie zagęszczenia sprzętem mechanicznym
Ryc. 11. Etap przygotowywania zasypki gruntowej do wykonywania reprofilacji geometrycznej i następnie zagęszczenia sprzętem mechanicznym, fot. Infrastruktura Komunikacyjna
Ogólny widok warstw zasypki gruntowej w trakcie ich zagęszczania ciężkimi zagęszczarkami płytowymi
Ryc. 12. Ogólny widok warstw zasypki gruntowej w trakcie ich zagęszczania ciężkimi zagęszczarkami płytowymi, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

W nowoczesnych rozwiązaniach coraz większe znaczenie mają materiały geosyntetyczne, stosowane do separacji, filtracji, drenażu oraz wzmacniania gruntu. W rejonie posadowienia przepustu można stosować geowłókniny separacyjno-filtracyjne, które zapobiegają mieszaniu się warstw konstrukcyjnych z gruntem rodzimym i ograniczają ryzyko utraty nośności warstw kruszywowych. Do wzmocnienia podłoża i zasypki stosuje się geosiatki jednoosiowe lub dwuosiowe, geotkaniny wysoko wytrzymałościowe oraz geokompozyty wzmacniające. W warunkach występowania wody przydatne mogą być również geokompozyty drenażowe, dreny prefabrykowane oraz geowłókniny filtracyjne chroniące system odwodnienia przed kolmatacją. Dobór geosyntetyku powinien wynikać z funkcji, jaką ma pełnić: separacyjnej, filtracyjnej, drenażowej, ochronnej lub wzmacniającej.

Odrębnym zagadnieniem jest wykonanie głowic przepustu, czyli elementów wlotowych i wylotowych. Ich zadaniem jest ukształtowanie przepływu wody, zabezpieczenie skarp nasypu, ochrona konstrukcji przed podmyciem oraz zapewnienie estetycznego i trwałego zakończenia obiektu. Głowice mogą być wykonywane jako monolityczne żelbetowe ściany czołowe ze skrzydełkami (ryc. 13 i 14), prefabrykowane elementy czołowe, konstrukcje z betonu zbrojonego, elementy kamienne, gabionowe albo mieszane.

Szczegół szalowania systemowego głowicy przepustu żelbetowego. Widoczny dodatkowy fundament pod głowicę przepustu
Ryc. 13. Szczegół szalowania systemowego głowicy przepustu żelbetowego. Widoczny dodatkowy fundament pod głowicę przepustu, fot. Infrastruktura Komunikacyjna
Ogólny widok głowicy przepustu po rozszalowaniu. Widoczne zabezpieczenie dolnej i bocznej strefy głowicy powłoką na bazie materiałów bitumicznych
Ryc. 14. Ogólny widok głowicy przepustu po rozszalowaniu. Widoczne zabezpieczenie dolnej i bocznej strefy głowicy powłoką na bazie materiałów bitumicznych, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

W przypadku małych przepustów rurowych stosuje się również prefabrykowane ścianki czołowe oraz obrukowanie lub umocnienie skarp wokół wlotu i wylotu. Przy przepustach o większych przekrojach oraz przy znacznych wysokościach nasypu zaleca się stosowanie głowic żelbetowych, zapewniających odpowiednią stateczność, odporność na parcie gruntu oraz trwałość w warunkach kolejowych.

Szczególną uwagę należy zwrócić na zabezpieczenie wlotu i wylotu przed erozją. W praktyce stosuje się umocnienia dna i skarp w postaci narzutu kamiennego, bruku kamiennego, płyt betonowych, materacy gabionowych, koszy gabionowych, geokrat wypełnionych kruszywem lub humusem, a także prefabrykowanych elementów betonowych. Dobór rozwiązania powinien uwzględniać prędkość przepływu wody, możliwość wystąpienia wezbrań, rodzaj gruntu, nachylenie skarp oraz wymagania środowiskowe. W przypadku przepustów pełniących również funkcje ekologiczne należy unikać rozwiązań tworzących wysokie progi, ostre krawędzie lub przeszkody utrudniające migrację zwierząt.

Podstawowe uwagi dotyczące tradycyjnej technologii metody realizacji przepustów

Jak już wspomniano na wstępie, tradycyjna technologia realizacji przepustów polega na wykonaniu obiektu z pełnym dostępem do miejsca posadowienia, konstrukcji przepustu, stref zasypki oraz elementów wlotowych i wylotowych. Metoda ta znajduje zastosowanie przede wszystkim w budowie nowych linii kolejowych, nowych nasypów lub w sytuacjach, w których możliwe jest czasowe wyłączenie danego terenu z użytkowania i wykonanie robót ziemnych w pełnym zakresie. W odróżnieniu od technologii bezwykopowych metoda tradycyjna wymaga znaczącej ingerencji w teren budowy, jednak daje bardzo dobre możliwości kontroli jakości robót oraz dostosowania rozwiązania konstrukcyjnego do warunków gruntowo-wodnych, hydraulicznych i geometrycznych.

Podstawowym warunkiem prawidłowej realizacji przepustu w technologii tradycyjnej jest zachowanie zgodności wykonania robót z dokumentacją projektową. Nawet niewielkie odchylenia wysokościowe mogą powodować poważne problemy eksploatacyjne po oddaniu obiektu do eksploatacji. Z tego względu kontrola geodezyjna powinna być prowadzona na każdym etapie prowadzenia prac. Na rycinie 15 przedstawiono brak spójności geometrycznej skrzydła przepustu z płytą fundamentową.

Szczegół wykonania konstrukcji skrzydła przepustu. Widoczny brak spójności geometrycznej skrzydła z płytą fundamentową
Ryc. 15. Szczegół wykonania konstrukcji skrzydła przepustu. Widoczny brak spójności geometrycznej skrzydła z płytą fundamentową, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Ponadto jednym z kluczowych zagadnień wykonawczych jest szczelność połączeń między elementami prefabrykowanymi. Połączenia powinny być wykonane w sposób zapewniający trwałą ochronę przed infiltracją wody oraz przed wypłukiwaniem drobnych frakcji gruntu z zasypki. Nieszczelności w stykach prefabrykatów są częstą przyczyną późniejszych uszkodzeń zarówno nasypu (zasypki), jak również samej konstrukcji nośnej przepustu. W zależności od rodzaju przepustu stosuje się uszczelki elastomerowe, zaprawy, masy uszczelniające, taśmy, opaski lub rozwiązania systemowe przewidziane przez producenta elementów prefabrykowanych.

Podobny reżim technologiczny powinien dotyczyć wykonania izolacji przeciwwodnej i przeciwwilgociowej. Izolacja musi tworzyć ciągły i szczelny układ zabezpieczający konstrukcję przed oddziaływaniem wód gruntowych, opadowych oraz infiltrujących przez nasyp. Należy unikać nie tylko przerw czy niedokładnego połączenia izolacji na stykach, ale także niewłaściwego montażu= (ryc. 16). Szczególną uwagę należy zwrócić na miejsca połączenia konstrukcji zasadniczej z głowicami, skrzydłami, fundamentami oraz elementami odwodnienia.

Szczegół wykonania maty kubełkowej. Uwagę zwraca sposób ułożenia izolacji niezapewniający optymalnej redukcji ciśnienia hydrostatycznego wód gruntowych po wykonaniu zasypki gruntowej
Ryc. 16. Szczegół wykonania maty kubełkowej. Uwagę zwraca sposób ułożenia izolacji niezapewniający optymalnej redukcji ciśnienia hydrostatycznego wód gruntowych po wykonaniu zasypki gruntowej, fot. Infrastruktura Komunikacyjna

Bardzo istotne znaczenie, szczególnie na etapie oddania konstrukcji do użytkowania, ma skuteczność odwodnienia wgłębnego. Strefa przepustu powinna być włączona w logiczny i sprawny układ odwodnienia nasypu oraz przyległych rowów. Doskonale do tego celu nadają się układy drenarskie bazujące na idei drenaży francuskich, z zastosowaniem geosyntetyków, kruszyw jednofrakcyjnych lub perforowanych rur drenarskich ze zintegrowanym ekranem geosyntetycznym. Należy mieć na uwadze, że w przypadku obiektów kolejowych niewłaściwe odwodnienie może prowadzić do zawilgocenia podtorza, a tym samym obniżenia nośności gruntu, rozluźnienia zasypki, a co za tym idzie – pogorszenia warunków pracy nawierzchni torowej.

Warunkiem uzyskania trwałego i bezpiecznego obiektu jest jednak traktowanie przepustu nie jako samodzielnego elementu konstrukcyjnego, lecz jako części większego układu inżynieryjnego. Przepust współpracuje z podłożem gruntowym, nasypem kolejowym, odwodnieniem, skarpami oraz nawierzchnią torową. Błędy popełnione na którymkolwiek z tych etapów mogą ujawnić się dopiero w czasie eksploatacji, powodując trudne do usunięcia uszkodzenia. Dlatego w technologii tradycyjnej szczególne znaczenie ma systematyczna kontrola robót, właściwy dobór materiałów, staranne zagęszczenie zasypek oraz zapewnienie skutecznego odwodnienia obiektu i jego otoczenia.

Oprócz zagadnień materiałowych w budowie i modernizacji linii kolejowych występuje wiele ryzyk inwestycyjnych, które mogą wpływać na termin realizacji, ostateczny koszt inwestycji, jakość wykonania oraz bezpieczeństwo prowadzenia ruchu kolejowego. Spośród nich za najistotniejsze uznaje się ryzyka wynikające z niepełnego rozpoznania stanu istniejącej infrastruktury, trudności z uzyskaniem zamknięć torowych, opóźnień w dokumentacji projektowej, kolizji z niezinwentaryzowanym uzbrojeniem podziemnym oraz wpływu procedur administracyjnych i interesariuszy na przebieg inwestycji [15–17].

Podsumowanie

Współczesne wymagania techniczne i eksploatacyjne powodują, że przepustów nie można traktować wyłącznie jako proste obiekty usytuowane w ciągu linii kolejowych, lecz jako pełnoprawne obiekty inżynieryjne, współpracujące z całym układem konstrukcyjnym podtorza i konstrukcji nasypu.

W artykule autorzy skupili się na przedstawieniu podstawowych zagadnień związanych z budową przepustów kolejowych metodą tradycyjną (w wykopie otwartym) jako podstawowej metody realizacji obiektów w ciągu nowo budowanych linii kolejowych. Technologia ta umożliwia pełny dostęp do newralgicznych z punktu widzenia stref konstrukcyjnych obiektu, mających bezpośredni wpływ na właściwą pracę konstrukcji na etapie eksploatacji linii kolejowej. Jej istotną zaletą jest zatem możliwość bieżącej kontroli jakości na wszystkich etapach robót.

Należy podkreślić, że trwałość i niezawodność przepustu zależy nie tylko od poprawności przyjętego rozwiązania projektowego, ale również od zachowania wysokiego reżimu jakościowego podczas realizacji prac. Błędy wykonawcze popełnione na etapie budowy mogą ujawnić się dopiero po oddaniu linii do eksploatacji, prowadząc do zawilgocenia podtorza, rozluźnienia gruntu, osiadań nasypu, pogorszenia geometrii toru, ograniczeń prędkości lub konieczności prowadzenia kosztownych robót naprawczych [18].

Szczególne znaczenie ma prawidłowe wykonanie zasypki i jej zagęszczenie. W przypadku przepustów kolejowych zasypka nie jest jedynie materiałem wypełniającym przestrzeń wokół konstrukcji, lecz elementem współpracującym z przepustem i nasypem. Powinna być, podobnie jak w przypadku konstrukcji współpracujących z gruntem, wykonywana warstwami, równomiernie po obu stronach obiektu, z użyciem materiałów niewysadzinowych, dobrze zagęszczalnych i zgodnych z wymaganiami projektowymi. Równie istotne jest zapewnienie skutecznego odwodnienia wgłębnego i powierzchniowego, ponieważ nadmierne zawilgocenie strefy przepustu może prowadzić do obniżenia nośności gruntu.

Zdaniem autorów przepust kolejowy powinien być zatem postrzegany jako element infrastruktury wymagający takiego samego poziomu staranności projektowej, wykonawczej i utrzymaniowej jak spektakularne obiekty mostowe. W kolejnych artykułach z niniejszego cyklu [19] omówione zostaną zagadnienia dotyczące technologii bezwykopowych stosowanych w budowie i przebudowie przepustów kolejowych w istniejących nasypach, a także problematyka renowacji tych obiektów. Szczególna uwaga zostanie poświęcona rozwiązaniom technologicznym umożliwiającym prowadzenie prac przy ograniczonej ingerencji w czynne linie kolejowe [20].

Literatura

[1] Wysokowski A., Howis J.: Trwałość przepustów komunikacyjnych. „Materiały Budowlane” 2013, nr 5, s. 21–24.
[2] Standardy Techniczne. Szczegółowe warunki techniczne dla modernizacji lub budowy linii kolejowych do prędkości Vmax ≤ 200 km/h (dla taboru konwencjonalnego) / 250 km/h (dla taboru z wychylnym pudłem). T. 3. Kolejowe obiekty inżynieryjne. Warszawa 2022. Załącznik do uchwały nr 256/2022 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 5 kwietnia 2022 r. 
[3] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dz.U. 1988, nr 151, poz. 987.
[4] Skrzyński E.: Problemy modernizacji i rewitalizacji podtorza. „Problemy Kolejnictwa” 2015, z. 167, s. 71–86.
[5] PN-EN 1990:2004 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji.
[6] PN-EN 1991-2 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Cz. 2. Obciążenia ruchome mostów.
[7] PN-EN 1992 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu.
[8] Instrukcja utrzymania kolejowych obiektów inżynieryjnych na liniach kolejowych do prędkości 250 km/h Id-16. Wersja dostosowana do zasad WCAG, stanowiąca załącznik do uchwały nr 1089/2025 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 16 grudnia 2025 r.
[9] Wysokowski A., Machelski C., Howis J.: Ekologiczne obiekty gruntowo-powłokowe w budownictwie komunikacyjnym. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław 2022.
[10] Wysokowski A.: Trwałość i współczesne technologie wzmacniania przepustów i przejść dla zwierząt. W: XXIX Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane. Zapobieganie, diagnostyka, naprawy, rekonstrukcje. Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie. Red. nauk. M. Kaszyńska. Szczecin 2019, s. 541–544.
[11] Wysokowski A.: Przejścia dla zwierząt w budownictwie kolejowym – aktualna problematyka. „Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria Materiały Konferencyjne” 2019, z. 2, s. 297–309.
[12] Wysokowski A.: Impact of Live Load on Changes of Backfill Properties of Buried Flexible Steel Railway Structure. „Transportation Infrastructure Geotechnology” 2022, Vol. 9, Issue 6, pp. 874–889. DOI: 10.1007/s40515-021-00204-4.
[13] Janusz L., Madaj A.: Gruntowo-powłokowe konstrukcje z blach falistych. Projektowanie, wykonawstwo i utrzymanie. WKŁ. Warszawa 2019.
[14] Rowińska W., Wysokowski A., Pryga A.: Zalecenia projektowe i technologiczne dla podatnych konstrukcji inżynierskich z blach falistych. GDDKiA, IBDiM. Żmigród 2004.
[15] Janowiec F., Leśniak A., Ćwiertnia R.: Przegląd wybranych procedur i środków wpływających na bezpieczeństwo podczas budowy infrastruktury kolejowej. „Przegląd Budowlany” 2022, nr 9–10, s. 76–80.
[16] Kosicki D.: Zamknięcia torowe na sieci PKP PLK S.A. dla potrzeb wykonywania kolejowych robót budowlanych. „Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej” 2017, nr 25, s. 209–220.
[17] Kowalski J., Połoński M.: Identyfikacja ryzyka wynikającego z wpływu interesariuszy na realizację inwestycji kolejowych w Polsce. „Acta Scientiarum Polonorum Architectura” 2017, t. 16, z. 4, s. 83–92.
[18] Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego Id-3, wersja dostosowana do zasad WCAG. Załącznik do uchwały nr 1085/2025 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 16 grudnia 2025 r.
[19] Wysokowski A., Howis J.: Przepusty w infrastrukturze komunikacyjnej – cz. 1–32. „Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne” 2007–2025.
[20] Wysokowski A.: Efektywne metody wzmacniania przepustów infrastruktury kolejowej. „Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria Materiały Konferencyjne” 2020, nr 2, s. 181–184.

Czytaj więcej na https://infra-kom.eu, www.przepusty.eu

>>> Artykuł ukazał się w wydaniu NBI 4 (127) lipiec – sierpień

Kalendarium wydarzeń
Sklep internetowy NBI
REKLAMA
Przegląd prywatności

Ta strona korzysta z ciasteczek, aby zapewnić Ci najlepszą możliwą obsługę. Informacje o ciasteczkach są przechowywane w przeglądarce i wykonują funkcje takie jak rozpoznawanie Cię po powrocie na naszą stronę internetową i pomaganie naszemu zespołowi w zrozumieniu, które sekcje witryny są dla Ciebie najbardziej interesujące i przydatne.