Sanierung von Dolinen auf der N14 in der Nähe von Carletonville planmäßig
In der Zusammenarbeit zwischen Gautrans, SANRAL und Aurecon wurde die Sanierung und Instandsetzung der N14-Route etwa 20 km nördlich von Merafong / Carletonville an der Grenze zwischen Gauteng und Nordwesten erfolgreich fortgesetzt.
Das Gebiet ist anfällig für Dolinen. Zwischen Ende Dezember 2007 und Anfang Januar 2008 bildeten sich drei Dolinen an der Straßenkante, die dazu führten, dass eine Strecke von 14km gesperrt und der Verkehr auf vorhandenen Strecken umgeleitet wurde. Zwei der Dolinen hatten einen Durchmesser von etwa 10m und die dritte einen Durchmesser von 4m.
Die Bildung von Sinkholes wird normalerweise durch das Erosionspotential des Materials über dem Dolomitbettgestein und durch das Vorhandensein von Hohlräumen bestimmt. Häufige Auslösemechanismen für Erosion sind eine schlechte Oberflächenentwässerung, eine Absenkung des Grundwasserspiegels und die Schwerkraft. Die Auslöser werden gemildert, wenn eine erhebliche Materialdicke mit geringem Erosionspotential über Hohlräumen oder unter dem Grundwasserspiegel auftritt.
Der Umfang der Arbeiten, die unter der Aufsicht von Aurecon durchgeführt wurden, umfasste die Sanierung von Sinkholes durch dynamische Verdichtung (DC). Verdichtung der weiteren Fläche mit Gleichstrom; Hohlraumfüllung durch Verdichtungsinjektion; Modernisierung der Regenwasserableitung und des Straßenbaus.
Rehabilitation: Dynamische Verdichtung (DC)
Die Sanierung der Senklöcher erfolgte nach der Filter-Inverted-Methode mit dynamischer Verdichtung (DC). Diese Methode soll die zukünftige Mobilisierung von verfülltem Material verhindern. Durch die Verwendung von DC-Verfüllung wird sichergestellt, dass Personen beim Verfüllen und Verdichten keinem weiteren Einsturz des Sinklochs ausgesetzt sind.
Ein 12-Tonnen-Stampfer wurde zur Primärverdichtung durch eine Höhe von 18m auf ein 5m-Gitter fallen gelassen, und ein 5m-Gitter wurde zur Sekundärverdichtung um 2.5m diagonal verschoben, gefolgt von Bügelschlägen. Mit DC im Bohrlochbereich sollten Bohrlöcher saniert und die Durchlässigkeit von oberflächennahen Materialien verringert werden.
Verdichtungsinjektion - Hohlraumfüllung
Die Bohrung der 116 erforderlichen Schlaglöcher begann Mitte November 2012 in der Nähe der im Straßenreservat der N14 gebildeten Dolinen und dauerte dreieinhalb Monate. Jedes nominelle Loch von 114 mm wurde mit einer Fugenmischung mit einem bestimmten Absackwert verfüllt, die von den Geotechnikern angegeben und zuvor von Geomechanics (Pty) Ltd getestet wurde.
Die vorgeschlagenen maximalen Volumina im Verhältnis zu den aufzubringenden Mörteldrücken wurden vom Ingenieur im Voraus basierend auf den Bohrergebnissen und den Behandlungszielen bestimmt. Ziel war es, die größeren Hohlräume im Dolomit aufzufüllen und die Stabilität des Gebiets im Hinblick auf zukünftige Bohrlochschäden zu verbessern. Insgesamt umfasste das Projekt das Bohren von 2666 m³ und das Pumpen von 406, 98 m³ von speziell entwickeltem und überwachtem Mörtel.
Das von Geomechanics eingesetzte Superock-Schlaggerät war mit einem elektronischen Datenerfassungssystem von Jean Lutz ausgestattet, das die folgenden wichtigen Bohrelemente kontinuierlich aufzeichnete: Durchdringungsgeschwindigkeit (m / h und min / m), Drehmoment (Nm), Drehzahl, Rotationsenergie (MJ / m³), Luftstrom (m³ / s), Luftdruck (N / m²), Schub- und Haltedruck sowie ein Vibrationsprotokoll, mit dem der Ingenieur die physikalischen Eigenschaften der gefundenen Materialien genauer beurteilen kann. Darüber hinaus wurden auch herkömmliche Handstoppuhren und visuelle Aufzeichnungen gemeldet.
Jedes Schlagloch wurde nach Fertigstellung mit einem BX-Bohrgehäuse (nominal 73, 2 mm Außendurchmesser und 64, 9 mm Innendurchmesser) innerhalb von 6 Metern vom Boden des Lochs ausgestattet. Diese Hülle wurde als Leitung für den Mörtel verwendet. Bei der Lieferung wurde jede Ladung des vorgeschriebenen Mörtels auf einen Absackwert geprüft, bevor sie in das Loch gepumpt wurde. Die Schwing-Kolbenmörtelpumpen waren mit einem elektronischen Red Lion-Datenerfassungssystem ausgestattet, das den Mörteldruck, die Durchflussrate und das Volumen pro Mörtelstufe aufzeichnete.
Sobald das vorbestimmte Volumen- oder Druckkriterium für eine zufriedenstellende Verpressung erreicht war, wurde die BX-Hülle mit einem 1-Messgerät zurückgezogen und der Vorgang für die nächste Verpressungsstufe wiederholt. Es wurden Aufzeichnungen erstellt, aus denen das Volumen und der Druck hervorgehen, die in jeder Phase des Vergussprozesses für jedes der 116-Löcher erzielt wurden.
Die vom Engineering-Team vorgeschriebene Fugenmischung stellte das Geomechanics-Team vor Herausforderungen. Laut dem Bauleiter Dries de Beer „löste sich der sehr raue Sand, der für den Mörtel verwendet wurde, jedes Mal vom Zement, wenn die Leitung ausgespült werden musste. Diese Trennung bewirkte eine Verstopfung beim Wiederaufnehmen des Pumpvorgangs. Um dies zu verhindern, mussten wir jede einzelne Leitung trennen und reinigen, bevor wir die nächste Fugenmasse pumpten. “
Diese Bohr- und Vergussvorgänge wurden in einem groben konzentrischen Kreismuster ausgeführt, wobei von der Außenseite des Gitternetzmusters in Richtung der Mitte begonnen wurde, um eine vollständige Abdeckung der Vergussrückfüllung über die gesamte Fläche sicherzustellen. Es wurden keine Löcher gebohrt oder verfugt, bevor die vorherigen Löcher in einem Bereich von weniger als 6 Metern vollständig verfugt waren, um ein Ausblasen aufgrund von Verbindungen zwischen den Löchern zu verhindern. Das Gebiet wurde auch täglich überwacht, um festzustellen, ob der Boden durch das Verfugen von unten angehoben wurde. Bis Ende Februar war 2013 für eine verbesserte Stabilität in der gesamten aufgetragenen Fläche von 525m2 gebohrt und gefüllt worden.
Der Fertigstellungstermin des Projekts mit einem geschätzten Budget von R139 Mio. wurde aufgrund der zusätzlichen vorbeugenden Maßnahmen, die dem Projektteam zugewiesen wurden, auf das letzte Quartal von 2013 verlängert. Nach Abschluss der 14.06-km-Strecke wird der Autofahrer von der Straße profitieren, die gemäß den SANRAL-Spezifikationen gebaut wurde. Die Reisezeit wird ebenfalls reduziert.
Anbieter:
Lloyd Feshete, Chefingenieur. Region Krugersdorp, Gautrans.
Johan van der Merwe, Bauingenieur. Aurecon
Braddley Prigge, KPMM Konstruktion
Dave Rossitter. Geomechanik
