Sadamad

Iisraeli laevatehaste suurte dokkide asfaltkatendid olid märkimisväärselt pragunenud ja halvas seisukorras. Selle põhjuseks olid (doki terasraami täitvasse) liivasesse aluspinnasesse merevee poolt uuristatud tühimikud. Laevatehase 400 tonni kaaluvate kraanade, raskete masinate ja konteinerveokite rasked koormad olid põhjustanud ebapiisava tugevusega kaikonstruktsiooni pinna ja aluskonstruktsiooni kihtide kahjustusi.

Kogu katendi konstruktsioon tuli asendada lahendusega, mis muudab ebastabiilse aluspinna tugevaks, tagades piisava kandevõime laevatehase suurtel kaidel. Laevatehast huvitasid kiired ja kulutõhusad ehitusmeetodid, et vähendada tööseisakuid ja mahajäämust töögraafikust.

Tavapärane lähenemine

Tavapärane lähenemine tähendas 35 cm paksusest raudbetoonist katendikonstruktsiooni, mis on piisavalt tugev sisuliselt silla ehitamiseks pehmele aluspõhjale. 30 cm paksuse aluspõhja ehitamiseks oleks kulunud  suurtes kogustes betooni ja terast ning suurtes kogustes kvaliteetset täitematerjali. Sellise ehitise eeldatav ehitusaeg ja kulud olid märkimisväärsed.

Neoloy Tough Cell`i lahendus

Neoloy Geocell`i stabiliseerimissüsteemi valimisel kai taastamiseks arvestati lahenduse insenertehnilisi eeliseid (kandevõime ja koormusjaotus, vajumise vähenemine) ning pikaajalist konstruktsioonitugevust. Liigsete kahjustuste tõttu eemaldati esmalt kogu katendi konstruktsioon. Seejärel paigaldati geotekstiil, sellele tihendatud liivast aluspõhi ning 20 cm kohaliku liivaga täidetud Neoloy Geocell`i geokärg. Täite 100% tihendust kontrolliti Nuclear Gauge ja GeoGauge seadmetega. Neoloy kihile paigaldati 12 cm granuleeritud aluskiht ja ühtlase terasuurusega 20 cm täitematerjali kiht, mis stabiliseeriti 5% tsemendiga. Kai kaeti 10 cm standardsete betoonist teekatteplaatidega, mille alla paigaldati 3 cm tihendatud liivast tasanduskiht.

Eelised

• Kiire paigaldus.
• Suurem kandevõime ja parem koormusjaotus vastab laevatehase nõuetele.
• Pooljäik matt vähendab diferentsiaalset vajumist, minimeerides lagunemist.
• Suurepärane drenaaž ja vastupidavus veega üleujutatud tingimustes, mis on merekaitserajatistele kõige sobivam.
• Konstruktsioonitäiteks saab kasutada kohaliku liiva.
• Pikaajaline kasutuskestus, vastupidav.
• Kulutõhus

Väljakutse

Manzanillo sadamasse kavandati uus, 150 000 ruutmeetri suurune mitmeotstarbeline terminal (MUT), kus käideldakse 2,5 miljonit tonni üldotstarbelist lasti ja puistematerjale aastas. Töövõtja pidi aasta jooksul ehitama viis 10 000 ruutmeetri suurust tööplatvormi, mis on varustatud keskkonnasõbralike tööseadmete ja infrastruktuuriga. Töövõtja soovis järgida kõige kõrgemaid rahvusvahelisi standardeid ning ületada planeeritud käitlemisvõimsust.

Ainsaks probleemiks olid terminaliplatvormi äärmuslikud tingimused. Pinnaseks oli küllastunud aleuriitliiv, mille CBR (California kandevõime) <2%. Dokile mägedena kuhjatud plii- ja tsingimaagi käitluskoormus võis olla kuni 35 tonni/m². Terminali vundament ehitati vertikaalsetele sammastele; seetõttu pidi tugevduslahendus toimima ka koormusjõu ülekandekonstruktsioonina.

Koha äärmuslike tingimuste ja projektinõuete tõttu tegid Innovator ja Ancora Engineering ja PRS koostööd geokärjega tugevdatud koormuse ülekandekonstruktsiooni (LTP) projektlahenduse väljatöötamiseks.

Tavapärane lahendus

Betoonist, hüdraulikaseadmetega ühendatud või geokomposiidi (geovõrgu) kihtidest laadimisplatvormid olid liiga kallid või ebapiisavad. Tugevduseta lahendus oleks olnud oluliselt suurema paksusega ja kulukam.

Neoloy Tough Cell`i lahendus

Neoloy Geocells valiti tänu lahenduse suurepärasele koormusjaotusele. Neoloy tugevdus toimib jäiga matina, mis jaotab vertikaalkoormuse ühtlaselt laiali suurele pinnale, vähendades vajumist. Selline konstruktsioon tagab avalduva koormusjõu efektiivse ülekande vertikaalsetele sammastele.

Esmalt valati 5 cm kergbetoonist tööplatvorm, et luua stabiilne töövundament eelnevalt kaevatud ja täidetud aluspõhjale.

Kaks Neoloy 330-120 (kõrgus 120 mm) 12 cm kihti, mis täideti 1” killustikutäidisega, paigaldati otse tööplatvormile ning iga kihi peale lisati 3 cm tihendatud lisatäidet. 115 cm paksusega ühtlase terapaksusega aluspõhja kihi paigaldamisel tihendati igat uut 15 cm kihti. Aluskiht saavutas kõrge elastsusmooduli (178 MPa) tänu tugevdamisele Neoloy Geocell`i geokärjega.

Neoloy Geocell 330-120 lisakiht paigaldati aluskihti, mis oli täidetud kvaliteetse granuleeritud täitematerjaliga (+3 cm ületäide). Ka 20 cm aluskihi moodul oli tänu Neoloy geokärjega tugevdamisele väga kõrge. Platvormi katteks paigaldati 25 cm paksune portlandtsemendiga tehtud betoonplaat.

Eelised

• Kiire ja lihtne paigaldus:10 000 ruutmeetri katte paigaldamiseks kulus 4 nädalat.
• Mooduli parendustegur: 2-3 x, mis võimaldas kasutada aluspõhja materjali.
• Aluspinna parendamine: 3D “matt” stabiliseerib aluspinna äärmuslikud tingimused.
• Piiratud drenaažisüsteem: asukoha tingimusi arvestades ülioluline.
• Kulude kokkuhoid:aluspõhja väljakaevamist vähem, aluspõhja- ja betoonikiht väiksema paksusega.

Balticoni konteinerterminali operaator soovis laoplatsi laiendada, et tagada vastavus Gdanski sadamarajatiste jõudluse suurenemisele. Intermodaalsete konteineriparkide katendite koormus on äärmuslik, arvestades, et kaubakonteinerite käitlemiseks kasutatavate lükandtraktorite poolt maapinnale avaldatav dünaamiline koormus konteinerite tõstmise ajal ulatub 1000 kN telje kohta konteineri virnastamisel 5. korrusele.  Konteineripargi kattekonstruktsioon peab olema tugev ja aluspõhi stabiilne.

Kohapealne pinnas ei olnud ühtlase kvaliteediga: kivisegune vesiliiv, ning kivide vahel oli palju 300 m sügavusi auke, mille põhjuseks oli läheduses paiknev vääriskivide kaevandus. Aluspinna tugevusmoodul oli 40 MPa. Alumise töökihi rajamiseks täideti sügavad augud esmalt kohapeal kaevandatud liivaga, seejärel kasutati pinnase tiheduse suurendamiseks dünaamilist tihendamist.

Aluspõhja tugevuse parandamiseks osutusid spetsiifiliste tehniliste tingimuste tõttu sobivaks vaid Neoloy Geocell`i geokärjed, mis võimaldasid saavutada mooduli nõutava parendusteguri:

• Kõrge dünaamiline (elastne) jäikus (>500 MPa @ 60 °C): vastupidav suurele dünaamilisele koormusele, roomedeformatsioon madal.
• Suur tõmbetugevus (>19 kN/m perforeeritud): töökindel koormusjaotus staatilise koormuse korral ilma vajumiseta.
• Madal jäävdeformatsioon (<3% 75 aasta pärast):pikaajaline kasutuskestus

TAVAPÄRASED LAHENDUSED

Keemilised stabilisaatorid osutusid aluspõhja stabiliseerimiseks ebapiisavaks. Lisaks kõrgele hinnale ja keerulisele kasutamisele ei ole tulemus pikaajaliselt piisavalt töökindel, kemikaalid võivad leostuda kohalikku pinnasesse või veekihtidesse.

NEOLOY Tough Cell`i LAHENDUS

Aluskihi/aluspõhja täiustamiseks valiti C-kategooria Neoloy Geocell 330 120. Neoloy geokärg moodustas kahjustatud looduslikule pinnasele jäiga homogeense kihi. Täitematerjalina kasutati sadama süvendustöödel ja hüdrotehniliste ehitiste rajamisel väljakaevatud liiva.

Kuigi projekti eesmärk oli 120 MPa, parandas Neoloy geokärjega stabiliseerimine aluspõhja moodulit enam kui 6 korda 40 MPa-lt 250 MPa-le. Neoloy aluspõhja parandustegurit (Subgrade Improvement Factor, SIF) kontrolliti staatilise plaadi katsega.

Neoloy komposiitsüsteem moodustab pooljäiga mati, mis toimib nagu plaat. Plaadiefekt vähendab vertikaalsuunalist jõudu ja neutraliseerib diferentsiaalset valgumist, tagades konteineripargi katendi töökindluse. Neoloy aluspõhi toimib ka isetühjeneva süsteemina.

Kuigi esialgses projektis nähti ette 30 cm paksuse C30/37 klassi betoonprofiilist põhja rajamine, võimaldas Neoloy kõrge SIF betoonikihti vähendada 33%. Neoloy kihi peale paigaldati 10 cm paksuse betoonikihi asemel ületäiteks kohapeal kaevandatud liiva. Pealmiseks kihiks paigaldati 4 cm tsementstabiliseeritud liivapadi ja sellele 10 cm betoonist sillutusplokid.

EELISED

• Aluspõhja kandevõime paranes 6 korda:mis suurendas oluliselt Neoloy kihi peale paigaldatud konstruktsioonikihtide moodulit.
• Säästlikkus: vähendas ehitustegevuse ja süsiniku jalajälge, sest kohaleveetud täitematerjali asemel kasutati kohapealsetel süvendustöödel väljakaevatud liiva.
• 30% kulude kokkuhoid: ehitus- ja elutsükli kogukulud.
• Lihtne logistika, kiire paigaldus: 2000 ruutmeetrit/päevas.
• Katendi pikem kasutuskestus: vähene hooldusvajadus.