Sülysáp–Tápiószecső, vasúti pályaszakasz vizsgálata 2 × 7,5 km hosszban

Ez a munka két részből állt. Egyik a vasúti ágyazat minősítése teljes hosszban, a másik egy 800 m hosszú, mocsaras szakaszon az alépítmény és töltés állapotvizsgálata. Az előbbinél a radart, az utóbbinál a szeizmikus felszíni hullámos tomográfia módszerét alkalmaztuk.
A vasúti ágyazat és alépítmény vizsgálatát radar módszerrel, a Sensor & Software 450 MHz-es antennáját pillekocsira szerelve, gyalogmenetben, éjszaka végeztük (1., 2. ábra).

A radarfelvételeken 40 cm körüli mély­ségben található a zúzottkő ágyazat aljat jelző reflexiós szint, 80 cm körüli mélységben egy folyamatos reflexiós jel látható, amely az alapozás szintjével egyezik. Az említett szinteket a külső hatások (műtárgyak, útátjárók, kitérők stb.) jelentősen deformálták, így ezeken a szakaszokon a szinteket csak hiányosan értelmezhettük. Ahol a reflexiók idő és amplitúdó adatai­ból az összlet inhomogenitásaira következtethettünk, ott a hatások jellemzését táblázatban adtuk meg, mint például erősen vagy kissé szennyezett ágyazat, inhomogén ágyazat és alap, nedvesedés az ágyazatban vagy az aljzatban stb. Mindezek ellenére a radarfelvételeken komolyabb, hibára utaló szakasz nem volt kijelölhető, mivel mind az ágyazat, mind az aljzat reflexiós szintje közel egyenletes felépítést mutatott.
Mivel a szeizmikus hullámok terjedési sebessége között összefüggés mutatható ki, az anyag alakváltozási paramétereinek, a töltésalapok mechanikai állagának vizsgálatát a szeizmikus sebesség tomográfia mérésére alapoztuk. A mérés síkja a töltés alja és egyben alapja közötti határoló felület volt, a töltés egyik oldalán a hullámkeltő források (kalapácsütések), a másik oldalán az érzékelők (geofonok) voltak. Ebből az „átvilágításból” származó mérés eredménye a töltésalap környezetét, a felszín alatti kb. 2-3 m-es mélységtartomány átlagos jellemzőit bemutató szeizmikus sebességtérkép volt, amelyen a kis sebességértékek gyenge, laza talajállapotot, míg a nagyobb sebességek tömörebb, jobb mechanikai állagú anyagot jelentenek. A töltés állagának minősége nem játszik számottevő szerepet a sebességértékek kialakításában.

A 3. ábrán felülnézetként bemutatott sebességtérképnél a mérést a nyíróhullámok feldolgozására alapoztuk, így a sebességértékek elsősorban az anyagok nyírási tulajdonságaival hozhatók összefüggésbe. Az ábra magyarázat nélkül is jól mutatja, hol található lazább, kevésbé jó megtartású aljzat. A hullámterjedési sebességek a gyengébb minőségű talajokra jellemző 50 m/s és 230 m/s értékek közötti tartományba esnek, ugyanakkor a gyakorlati tapasztalatok szerint még a nagyobb sebességű (sárga színű) zónák sem jelentenek jó tömörségű, jó megtartású talajokat, mert az ilyenekre jellemző legalább 200-300 m/sec sebesség sehol sem volt mérhető a 800 m-es szakaszon belül. (Meg kell jegyezni, hogy a szeizmikus sebességek és a talajszondázási jellemzők között jól használható empirikus összefüggések is vannak, amelyekre most nem térünk ki.)

A Budaörs–Biatorbágy felújított vasúti vonalszakasz vizsgálata 3 × 2,2 km hosszban

A vonal bal vágányának átépítése kapcsán merült fel az igény gyors, roncsolásmentes módszer alkalmazására a felújításra előírt technológia betartásának ellenőrzésére. A méréseket radar módszerrel a vágányközben és az aljvégek felett végeztük azzal a céllal, hogy információt kapjunk a zúzottkő ágyazat vastagságára, az ágyazat alatti talaj, illetve talajerősítő réteg szerkezetére, tulajdonságaira. A mérést pillekocsival, gyalogmenetben végeztük, 900 és 450 MHz-es antennákkal (4. ábra). A vágány építés alatt volt, így például a zúzottkő ágyazat vastagsága és felső szintje a vizsgált szakaszon nem volt egyforma. A vágány a mérés idején forgalommentes volt.

A felvételeken jól követhető a zúzottkő ágyazat alsó határa, és nem mutatnak egyértelmű eltérést az ágyazat minőségét illetően. Jól értelmezhető adatokat kaptunk az ágyazat alatti talajról, illetve talajerősítő rétegről. Igen sok helyen mutatkozik nedves altalajra utaló amplitúdókierősödés, frekvenciacsökkenés. Az 5. ábrán néhány jellegzetes információt tartalmazó szelvényszakaszt mutatunk be, amelyeken az alábbi színjelöléseket alkalmaztuk:
kék (vonal) – a zúzottkő ágyazat alsó határa,
zöld (tónus) – kiugró altalaj-szerkezeti változékonyság,
piros – nedvesedésre utaló jelkierősödés, illetve jellegváltások.
A szelvények vízszintes tengelyén a hek­tométer szelvényt, a függőlegesen a hul­lám beérkezési idejét tüntettük fel. Ez átlagsebességgel számolva 10 ns, ami kb. 0,5 m-t jelent mélységben.

Az ágyazat alsó szintje többnyire jól követhető. Ahol a szint jól elkülönül az altalajtól, ott az ágyazatrostálás megtörtént. A kiértékelésnél nehézséget jelent, amikor a szint eltűnik, mert ott az altalaj és az ágyazat fizikai paraméterei alig különböznek egymástól. Ilyenkor a leggyakrabban előforduló eset, hogy nem történt meg a szennyezett ágyazat cseréje. Egyes helyeken függőleges értelemben vett szinteltolódások láthatók, ezeknél a rétegvastagság jelentősen változott. A felvételek alapján az is megállapítható, hogy az altalaj reliefje változékony, és több helyen inhomogenitásokat tartalmaz. Figyelmet érdemel, hogy a mért szakasz majdnem teljes hosszában nedvesedésre utaló reflexiós kép tapasztalható.

Kápolnásnyék–Dinnyés: kétvágá­nyos vonalszakasz geofizikai vizsgálata 13 km hosszban

A vonalszakasz mérésére ágyazathibák lehatárolása és prognosztizálása miatt került sor. Ezek egy része már a mérést megelőzően is látható volt a felszínen (6–7. ábra).
A korábbi radarméréseket a Sen­sors & Software Inc. (Canada) pulse­EKKO–1000 típusú berendezésével végeztük, többnyire 450–900 MHz frekvenciákon. Időközben megjelent a GSSI, USA SIR–20 típusú műszer 1 GHz frekvenciájú tölcsérantennával, amely kiváltotta az eddigi 900 MHz-es antennát. Ezt nem kell a talajfelszín közvetlen közelében mozgatni, ugyanakkor adatgyűjtés szempontjából sokkal gyorsabb az előzőnél, mert nagyobb sebességgel haladva, rövidebb idő alatt lehet vele a méréseket elvégezni, ami a vasúti forgalom fenntartása szempontjából nagyon fontos.

A mérés egyszerűsége és az elvárásnak megfelelő gyorsabb kivitelezhetősége miatt ezzel az új berendezéssel végeztük el a teljes pályaszakasz felmérését. Az antenna fel- és leszerelése az UDJ típusú munkagépre (8. ábra) és a mérés összesen kb. két és fél órát vett igénybe. Az adatgyűjtés gyorsaságát jellemzi, hogy a hordozó jármű 40 km/h sebességénél a szelvény minden kb. 8 cm-ében kaptunk egy-egy teljes radar reflexiós jelet (9. ábra).

---

A felvételeken a talaj felől érkező hasznos jelbeérkezéseken kívül a következő, a mérést zavaró ún. külső hatásokat azonosítottuk:

• A földműben átvezetett közművek a legtöbb esetben nem látszottak a felvételeken, kivéve az ún. MÁV-kábelek, amelyek az ágyazatban helyezkedtek el.
• A közúti és gyalogosátjárók a felvételeken jól követhetők, így ezek hozzájárultak a mérési szelvény pozicionálásának pontosításához.
• A pályatest feletti műtárgyak, például a felüljárók nem okoztak zavart a radarfelvételeken.
• A kitérők fémes szerkezetei jelentősen megzavarták a hasznos reflexiók értékelését. A felvételek a túl sok zavaró hatás miatt csak részlegesen voltak értékelhetőek.
• Az alábbiakban bemutatjuk, hogy a felvételek értelmezése alapján a feltárásra javasolt helyek indoklásában milyen típusú anomáliák szerepeltek. Az igen hosszú pályaszakaszból egy kisebb részlet látható a 10. ábrán.
• „Belengés”: a felvétel teljes mélységében ismétlődő reflexiók. Ilyet okoznak a felszínen lévő (beton-) átjárók, valamint a felszín alatti nedves vagy nagyobb tömörségű összletek.
• Nedvesedés: ezeken a helyeken frekvenciacsökkenés és amplitúdókierősödés ta­pasztalható a felvételeken. Ilyenkor álta­lában fellép az ún. belengés jelensége is, vagyis egymás alatt ismétlődő jelek.

Az antenna bólintó mozgása: ha a sín a gép súlya alatt süllyed, az antenna is közelebb kerül a reflektáló réteghez, ami a felvételen látszólagos felszíni kiemelkedést okoz. Ezek többnyire a felszínen is látható, valóban károsult helyek. Az anomália – az antenna és a jármű első tengelye távolságának megfelelően – eltolódva jelentkezik.

A 2 × 13 km-es vasúti szakasz radarmérési eredményei alapján több mint 30 feltárási helyet jelöltünk ki. A mért szakasz nagy részén a zúzottkő ágyazat alsó réteghatára nem reflektált, ami ágyazati szennyezettséget jelez. A pályaszakasz hibás voltára utaltak a felszínen is látható szennyezett szakaszok és a vágány terhelés alatti függőleges irányú elmozdulásai.
A szakasz minősítését a megbízóval közösen kijelölt helyeken történt ellenőrző vizsgálatok, feltárások eredményei alapján pontosítottuk. A mért terhelési adatok visszaigazolták a radarmérés eredményét.
 

A Herend–Városlőd vonalszakasz alépítmény-diagnosztikai vizsgálata

A címben jelölt szakaszon egybefüggő vizsgálatot végeztünk, de ezenkívül a mérés kiegészült a Pétfürdő–Hajmáskér és a Veszprém–Herend között kijelölt kisebb vonalszakaszokkal. A mérés tervezéséhez a Herend és Városlőd között a vizsgálandó szakaszokat előzetesen TVG típusú munkagéppel (11. ábra) jártuk be. Itt is a SIR–20 típusú műszerrel, 1 GHz frekvenciájú tölcsérantennával mértünk, amelyet egy UDJ munkagépre szereltünk fel. A mérési sebesség átlagban 40 km/h volt, a vonal menti mintavételezési sűrűség kb. 10 cm-re adódott.

A radarmérés előnye a többi geofizikai módszerrel szemben a gyorsasága, ugyanakkor a méréskor nagy terjedelmű, digitális adatfájlok keletkeznek, amelyek feldolgozása és értelmezése időigényes, megköveteli a feldolgozás automatizálását, a szerzett tapasztalatok folyamatos beépülését. Így van ez az eredmények megjelenítésével is, ennek egyik változatát a 12. ábrán mutatjuk be.

Az értelmezés során az alábbi, hibára utaló jellegzetességeket különítettük el:
– fekszinthiba – pontszerű vagy nagyobb szakaszon tapasztalható süllyedés,
– üregre utaló reflexió,
– nedvességre utaló zóna (hullámhossz-növekedés, reflexiókierősödés),
– zavart zóna az ágyazat felső és/vagy alsó részében.
A szintekben a zúzottkő alsó határát nem tudtuk biztonsággal kijelölni.

---

Maglód, vasúti hídháttöltés alépítményi állapotának vizsgálata

A maglódi vasúti híd háttöltésén kisebb felszíni süllyedés történt. Ennek okát, tel­jes töltésmagasságban, csak több geofizikai módszer együttes alkalmazásával tudtuk kimutatni. A felszínközeli rétegeket radarral, a töltés mechanikai állapotát szeizmikus tomográfiával, a töltés teherviselő alapozását pedig geoelektromos ellenállásmérésekkel vizsgáltuk. A vizsgált hossz a hídfőtől számítva 20-30 m volt a Maglódhoz közelebbi oldalon.
A radarmérést a Sensor & Software Noggin berendezéssel végeztük, amely kis mérési szakaszokon gyalogmenetben is használható, ugyanakkor, bár az adatai digitálisan nem feldolgozhatók, a felbontóképessége nagyon jó. A mérés behatolóképessége 2 m volt. A 13. ábrán bemutatjuk a töltés bal oldali szélén mért szelvényt, amelyen a zöld szín a radarmérés szempontjából követhető réteghatárt jelent, a kék elnedvesedett zónát, a szaggatott piros jelleghatárt, a piros hiperbola diffrakciót jelez a közegben.

A töltés ellentétes oldalán mért radarszelvények jellege eltérő talajszerkezetet mutat. A déli oldalon a szerkezet kevésbé zavart, különösen a szelvény második felében, reflexióban dúsabb, szemcsésebb talaj meglétére utal.
A szeizmikus tomográf mérések műszaki leírását, eredményeinek értelmezését korábban már ismertettük a Sülysáp–Tápiószecső feladatnál. Itt, a mérési síkot alkotó, a szeizmikus átvilágítás forrás- és vevő pontjai egymással szemben a töltéskorona ellentétes oldalán a koronaélen és alatta 2 m-rel helyezkedtek el. A két „átvilágítás” így a töltéskorona és az alatta kb. 2 m-rel lévő összlet környezetét képezte le. A sebességtérképeket a 14. ábrán mutatjuk be.

A töltés mechanikai tulajdonságait, nagy energiaelnyelő képességén kívül, a nyíróhullám-sebességek 100–200 m/s-os tartományba eső értékei is mutatják. Az ábrán a kék szín feltöltésekre jellemző, laza töltésanyagot mutat, amelynél az N értékei nem érik el az N = 10-et, a legna­gyobb sebességek esetében, pedig az N = 30-at. (Az N érték a dinamikus szondázás ütésszámát jelenti.) Egy megfelelő felépítésű töltésen legalább 30 vagy afölötti értékeket kellene mérni. A töltés állaga ott a legjobb, ahol a süllyedés miatt a zúzottkövet folyamatosan utántöltötték, azaz a háttöltés elején. Ez a hatás, de az egykori süllyedés hatása is alig látszik az alsó tomográf szelvényen, a süllyedés tehát feltehetően megállt. A tomográf képen ferdén áthúzó kis sebességű sáv jelenléte azonban felettébb aggasztó.

A geoelektromos fajlagos ellenállásméréseket a töltéskorona oldalában félmagasságban és a töltés aljában végeztük azért, hogy megkeressük a süllyedés esetleges mélyebb okát. Homogén töltésanyagot feltételezve ugyanis a nagy fajlagos ellenállású helyek kiszáradt, inkább durvaszemcsés talajt, míg kis fajlagos ellenállás esetén nedves, agyagos, iszapos talajt jelentenek. A töltés bal és jobb oldalán mért szelvények jellege eltért egymástól. Közös volt a szelvényekben, hogy a felső kiszáradt réteg viszonylag nagy fajlagos ellenállású, a kiszáradt felső réteg hatását tükrözve. A megsüllyedt helyen nedves, kis fajlagos ellenállású anyagot találtunk. A 15. ábrán az egyik, a töltés félmagasságában mért szelvényét mutatjuk be mintának.

Töltésvizsgálat Dabronc, Marcal-híd környékén

A feladat a Zalaegerszeg–Ukk vasútvonalon a Marcal-híd csatlakozó töltéseinek és alapozásának geofizikai mérésekkel történő állapotvizsgálata volt. Az előző hídháttöltés vizsgálatához hasonlóan itt is több módszert alkalmaztunk: egyenáramú geoelektromos mérést, valamint bemerülő hullámos, vonal menti és területi szeizmikus tomográf méréseket.
A híd és a mérés a 16. és 17. ábrán látható.
A töltés- és alapozásvizsgálatra azért volt szükség, mert itt egy régi töltéshez új töltésszakaszt toldottak, és mivel a töltéstest süllyedése és mozgása az elvárható konszolidációs időn túl is fennállt, ennek okát kellett megtalálni.

Az elektromos fajlagos ellenállásmérés Ukk felé eső szelvényeit a 18. ábrán mutatjuk be. Első ránézésre megállapítható, hogy a régi töltés környezete homogénebb, konszolidáltabb állapotot mutat az új töltéstesthez képest a viszonylag szabályos, homogénebb ellenállás-eloszlással. A felső, relatív nagy fajlagos ellenállású réteg alatt egy egészen kis víztartalmú réteg húzódik, amely a hídhoz közeli területen (a szelvényben a hídtól 10–50 m között) részben a töltés anyagát is érintheti, de leginkább a töltés alatti térrészt képezi le. Ennek a kis fajlagos ellenállású rétegnek az alja kb. 15 m-re lehet.
Az új töltés koronaélén mért elektromos szelvényeken a hídtól mindkét irányban egy inhomogén, a régi rézsűn mért adatokhoz képest nagyobb fajlagos ellenállású összletet látunk. Ennek vastagsága kb. 12 m, feltehetően a talajcserét is magában foglaló összletet képezi le. A szembetűnően nagy, főleg töltés alatti mélységekben jelentkező inhomogenitás anomáliák elsősorban a mérést zavaró körülményeknek tudhatók be, ezért ezeket többnyire nem tudjuk értelmezni.

---

A régi koronaélen mért szelvénnyel összehasonlítva az új töltés nagyobb fajlagos ellenállású, azaz kisebb víztartalmú és/vagy szemcsésebb anyagot sejtet. A híd környékén, a 10–40 m közötti szakaszon itt is látszik egy nedvesedésre utaló kis fajlagos ellenállású zóna kb. 10 m-es mélységben.
A vonal menti szeizmikus tomográf mérések Ukk felé eső szelvényeit a 19. ábrán mutatjuk be. A kékkel színezett tartomány kis relatív sebességű, laza anyagot jelent, amelynek hozzávetőleges talajszondázá­si (N) értéke nem éri el a 10-et. A régi koronaélen mért szelvény egy jól rétegzett, konszolidált rétegsort mutat, amelynél a sebességértékek a „réteghatárokon” markánsan megváltoznak. Az új koronaélen mért szelvénynél a felszíni laza anyag vékonyabb, és fokozatosan megy át a jobb megtartású talajok felé. Az új rézsű mechanikailag jobb állapotú a bemerülő hullámos tomográf mérések szerint, mint a régi. A teherviselő felület (piros) mélyülése mindkét oldalon követhető a hídhoz közeli szakaszokon.

A töltés alatt mért szeizmikus sebességtérkép a nyíróhullám sebességeloszlását mutatja a töltésalap környezetében, így annak mechanikai állapotát tükrözi leginkább. A kisebb sebesség (kék) gyengébb mechanikai állagú talajokra utal, amelyek nyírásra kevésbé terhelhetők. Saját mérési tapasztalataink és irodalmi adatok szerint a legkisebb nyíróhullámsebesség-érték (150 m/s) kb. 15 körüli N értéket jelenthetnek. Az Ukk felőli oldal térképét a 20. ábrán mutatjuk be.
A térképen két, egymástól viszonylag könnyen elkülöníthető terület látható, ezeken belül viszont inhomogén a sebességek eloszlása. A töltésaljzat leggyengébb pontja a legkisebb nyíróhullámsebesség-értékek körül van. Ez az anomália hozzávetőlegesen jó egyezést mutat a fajlagos ellenállásszelvények e szakaszainak kis faj­lagos ellenállásértékeivel, de a pontos értékeléshez a nyíróhullám-anomáliát kell alapul venni, mert ennek felbontóképessége jobb ebben a tartományban.
Összefoglalva: a régi töltés konszolidáltabb, rétegzettebb szerkezetű, homogénebb, mint az új, de mechanikai tulajdonságai kedvezőtlenebbek. A vizsgált geofizikai paraméterek töltéstestbeni eloszlása nem magyarázza meg egyértelműen a töltéstest utólagos „konszolidációs” mozgásait. E mozgások oka sokkal inkább a töltés alatti altalajban keresendő, amelyre nézvést a szeizmikus nyíróhullámmérések behatárolták a kritikus tartományt.

A Szajol–Püspökladány vonalszakasz alépítmény-diagnosztikai vizsgálata

A 2 × 70 km hosszú vonalszakasz mérését radar módszerrel végeztük a herendi és a dinnyési szakaszok méréséhez hasonlóan, azzal a különbséggel, hogy különböző mélységekre fókuszálva két frekvencián mértünk egy időben (350 és 1 GHz), majd visszafordulva a vasúti pályatest másik oldalán is. A hordozójármű UDJ munkagép volt (21. ábra). Egy ilyen kiterjedésű mérés napjaink technikai színvonalán történő kivitelezése komoly feladatot jelent, amit sikerült megoldanunk. Ilyenek a pozicionálás és a mérési szelvény utólagos helyreállíthatóságának kérdése, a radarméréssel egyidejű videofelvétel készítése az utólagos értelmezés megkönnyítéséhez és szinkronizálása a geofizikai méréssel. Mint már láttuk, a nyers mérési szelvény önmagában használhatatlan, a feldolgozást ekkora adatmennyiség mellett automatizálni kell, meghagyva annak interaktív jellegét. Tapasztalataink szerint nincsenek a műszergyártó által árusított jól használható szoftverek, ezért különösen a feldolgozást követő értelmezés és ennek a tervező számára is megfelelő megjelenítése már a megbízóval közösen kialakított eljárás eredményeképpen születhetett meg (22. ábra).

A mérés abban is különbözött az eddigiektől, hogy az értékeléshez az Infraplan Kft.-től, mint megbízótól, feltárásaik révén több visszajelzést kaptunk az egyes objektumokról, azok anyagáról, az egyes anomáliák okairól, mint általában szoktunk, és ezeket beépítettük a végső értelmezésbe. Mint a fentiekben láttuk, a radar módszerrel a réteghatárok felismerhetők ugyan, de a reflektáló réteghatárról nem tudjuk, hogy annak mi az anyaga. A megfelelő minőségű tervezéshez a feltárásokat soha nem lehet elég sűrűn telepíteni, ami a radarmérések létjogosultságát húzza alá, hiszen ezek segítségével folyamatosan nyomon lehet követni a vizsgált jelenségeket a feltárások között (23. ábra).

Tesztmérés fémcsíkok kimutathatóságának igazolására

A mérések célja annak megállapítása volt, hogy földradarral észlelhetőek-e a zúzottkő ágyazat alatt kifejezetten kísérlet céljából elhelyezett geotextílián lévő 20 cm széles alumíniumfólia csíkok, valamint annak vizsgálata, hogy mindez korlátozza-e a mérési sebességet. A helyszín Sárbogárd környéke volt, a méréseket ötféle sebességgel, éjszaka végeztük a TenCate osztrák cég megbízásából, az általuk készített fóliák kimutatására.

A mozdony elejére két árnyékolt antennát szereltünk 0,5 m-es magasságban, valamint egy 1 GHz-es tölcsér és egy 350 MHz-es hemiszferikus dipólantennát (24. ábra). Az antennákat a munkagép két oldalán úgy helyeztük el, hogy a lehető legtávolabb legyenek az aljaktól, így a legkevésbé zavarják a felvételeket (25. ábra).

A méréseket mindkét antennával gyakorlatilag 10, 20, 40, 60 és 80 km/h sebességgel végeztük. A fémcsíkok mindkét frekvencián mindegyik sebességnél megjelentek a felvételeken, a zúzottkő és az alépítmény közötti határfelületen. A fémcsíkok reflexiói a szelvényeken hiperbola formában jelennek meg, amelyeket a 26. ábrán piros nyilakkal jelöltünk.
A mérési eredmények alapján bebizonyosodott, hogy a zúzottkő alatti alumíniumcsíkok földradarral akár 80 km/h sebességgel is kimutathatók.

{KERETESCIKK}