Előzmények

A Mezőberény–Murony állomásköz 697+00–745+00  szelvényköz jobb és bal vágány átépítése a Gyoma (kiz.) Békés­csaba (kiz.) vasúti vonalszakasz (1. ábra) rekonstrukciója beruházás részeként valósult meg. A tervezett beruházás célja a vonalszakasz engedélyezett sebességének 160 km/h-ra, megengedett tengelyterhelésének 225 kN-ra növelése volt.

2012 júliusában a Fugro Consult Kft. CPT nyomószondázást végzett, ennek eredményei és a tervezett alépítményi beavatkozások alapján az átépítendő vonalat szakaszolták, és az altalaj teherbírásának függvényében alépítményi ré­teg­ren­dtípusokat határoztak meg, az sk –113 cm és sk –123 cm szinten, geoműanyagok és SZK1 védőréteg beépítésével. A védőréteg mind a bal, mind a jobb pályában szelvényenként meghatározott változó 35 és 45 cm vastagságú, 1 rtg. min. 200 g/m² területi sűrűségű, GRK2 kategóriájú detektálható geotextília és 1 rtg. 30 kN/m szakítószilárdságú georács beépítésével. A munkák beindulásával a talajmechanikai vizsgálatok folytatódtak, és a Fugro Consult Kft. 2013. július 12-én kiegészítő geotechnikai szakvéleményt adott ki [3].
A vonalszakasz kivitelezési munkáit a BÉKÉS-2012 Konzorcium tagjaként a Swietelsky Vasúttechnika Kft. végezte el PM 200-2 típusú alépítmény-javító géplánc segítségével. A géplánc sajátossága, hogy kaparóláncával a teljes ágyazatot és a földmű felső rétegét is el tudja távolítani. A kivitelezés az első vágányzárral, 2012. szeptember 1-jén kezdődött, az ünnepélyes forgalomba helyezésre pedig 2014. december 17-én került sor [4].
Jól átgondolt megközelítése a folyamatos alépítményi monitoringnak, hogy évi rendszerességgel és ugyanazon cég megbízásával történik a mérés és az adatok feldolgozása. Mindhárom alkalommal a MÁV KFV Kft. megbízásából a G Imuls Praha diagnosztikai cég végezte a georadaros vizsgálatokat. A mérés két részben történt. Elsőként a vágánytengelyben mértek, melyhez egy kétcsatornás SIR20-as típusú radarberendezést és egy 2 × 500 MHz-es frekvenciájú antennarendszert alkalmaztak. Ezt követően sűrű mintavételi gyakoriság (500 scan/sec) mellett szintén vágánytengelyben 1 db 500 MHZ-es antennával megismételték a mérést. Az említett antennák a megrendelő által biztosított 40 km/h mérési sebességgel haladó UDJ ütközőjére voltak konzolosan felszerelve. Mivel az UDJ nem volt beépített útjeladóval felszerelve, ezért a mérés során idő szerinti üzemmódot alkalmaztak (ilyen esetben szabályos időközönként a mérés automatikusan indul). Irányadó tájékozódási pontokként a szelvényköveket használták. A terepen gyűjtött GPR adatokat – a valódi helyzetüknek megfelelően – az irodai feldolgozás során természetesen tovább finomították.

2015. évi első mérés

Az első „0”-s mérés [5] célja nem a nem szőtt geotextília helyének geometriai azonosítása, hanem a rajta lévő alumínium­érzékelők és hatásuk kimutatása a radarjelek visszaverődése, és a teljes alépítmény terepi adatfelvétele volt. Tekintettel arra, hogy az átépített pályát fél évvel a mérés előtt helyezték forgalomba, a vizsgálat nem tárt fel jelentősebb hibákat az alépítményben. Az ágyazat nedvességtartalma, melynek növekedése a szemszerkezet felaprózódására és szennyezettségének növekedésére, egyúttal pedig a teherbírás csökkenésére utal, mindenhol a normál tartományon belül volt. A nem szőtt geotextília, mely kijelöli az altalaj síkját, néhol kisebb eltérésekkel, de az eredetileg tervezett szinten haladt (2. ábra).

A detektálható geotextília helyének ké­sőbbi esetleges geometriai változása hivatott megmutatni az alépítményi tükör alakváltozását, az éves mérések referenciaméréshez viszonyított elmozdulásával. Az elvégzett kezdeti mérés igazolta a detektálható geotextília pozicionálhatóságát, illetve az alumíniumérzékelők által visszatükröződött és felerősített jelek bizonyítottan javították az adott réteg megfigyelhetőségét.

Ezen túlmenően a kiértékelt pályaszakaszt kvázi homogén blokkokra osztották, ahol azonos vagy közel azonos kivitelezési minőségi jellemzőket feltételeztek. A hossz-szelvényeken feltüntették a kiértékelt radargramokat, az ágyazati relatív permittivitást, továbbá az átdolgozott 2D ábrákat (3. ábra).

2016-os első éves mérés

A referenciamérést követő egyéves mérés [6] már közel a 1,5 éve forgalom alatt lévő átépített pálya alépítményi változásait volt hivatott vizsgálni, melyre – a teljes összehasonlíthatóság érdekében – a kiinduló állapottal azonos körülmények között került sor. Az éves mérés az alépítmény rétegződéseinek, relatív permittivitásának és terepi mérésének feldolgozása mellett kiterjedt a detektálható geotextília 2015/2016 viszonylatában bekövetkezett helyzeti változásának elemzésére is, melyből az alépítményi tükör változását lehet követni.
A radargramokon piros vonallal feltüntették a már 2015-ben tapasztalható anomáliákat, illetve kék vonallal a 2016. évi mérés alapján a reflexiós szalagokról érkező visszaverődések szerint a földmű változásait. Jelölték azokat a helyeket, ahol a 2015/2016. évi eredmények összehasonlításával nem zárható ki a geotextília benyomódása a földműbe (sárga vonallal), illetve lila színnel azokat a részeket, amelyek a 2015/2016. évi mérésnél változást mutattak az alak- (bemélyedés) és in­ten­zitásváltozásoknál (4. ábra). Ezek az elváltozások utalhatnak a földműben egy esetleges hiba kialakulására.

A 2016-os kiértékelt mérések a kezdő referenciaméréssel összevetve helyenként változást mutattak a nem szőtt geotextília síkjának helyzetében (1. táblázat), azonban ezek az alkalmazott mérési módszer érzékenységének és mérési ismételhetőségének a határán belül mozogtak. A viszonylag újonnan átépített alépítménynél a kapott eredmények reálisak, jelentős változások, kivitelezésből eredő hibák nem voltak felfedezhetőek.

2017-es második éves mérés

A második évben megismételt mérések [7] az előző évekhez hasonlóan vágánytengelyben történtek, elsőként 2 × 500 MHz-es frekvenciájú antennával 300 scan/sec mérési frekvencia mellett, ahol megvizsgálták mind a jobb, mind pedig a bal pálya állapotát, tömbösítve, egyforma homogenitású jellemzőkre felosztva. A kiértékelt hossz-szelvényeken számottevő változás nem figyelhető meg, a pálya állapota az elvártakat tükrözi. Jelentősebb változás, az előző évek eredményeivel összevetve, az ágyazat permittivitási értékében keletkezett: jelentősen megemelkedett (5. ábra), ami utalhat egyfelől az időjárás-változásra (az ágyazat elnedvesedése talajvizek vagy csapadékvizek hatására) vagy fokozatos ágyazati elszennyeződési folyamatra (finom szemcséjű anyagok bejutása az ágyazatba).

A lehetőségekhez képest hosszabb időtávon vizsgált eredmények alapján pontosabb következtetéseket tudunk levonni az alépítményi változásokról. A hosszabb időtáv itt természetesen relatív, a három mérés még nem tekinthető historikusnak, azonban bizonyos mintázatok már felfedezhetők. A 2015-ről 2016-ra végzett mérés és kiértékelés változásai helyenként stagnálnak, nem mutatnak változást 2017-ben. Ebben az esetben feltételezhető, hogy az alépítmény változása az első évben végbement, a konszolidáció lezajlott, és az alépítmény a működő pálya alatt elérte nyugvó állapotát.
Ez a mintázat mutatkozik a korábban példaként felhozott bal pálya 707,5+00 – 708,5+00 szelvények közötti részén. Amíg a 2015-ös és 2016-os vizsgálatok anomáliát mutatnak mind a földmű deformációjában, mind a geotextília elhelyezkedésében, 2017-re ezek az anomáliák nem jelentkeznek (6. ábra). Nem zárható ki az a forgatókönyv sem, hogy a változások hibahatáron belüli volta miatt a megismételt mérés ezt 2017-ben nem vette figyelembe, illetve a 2015 és 2016 között interpretált egyes anomáliák a kiértékelés menete során előforduló apróbb eltérésekből is adódhattak. Azt azonban a kezdeti referenciaméréshez viszonyítva, a detektálható geotextília elmozdulását vizsgálva egyértelműsítik az eredmények, hogy a 2016-ról 2017-re történő változások sokkal csekélyebbek a 2015/2016-os évek összehasonlításához képest.
A 700+00 – 703+00 és 727+00 – 730+00 szelvényben folytatólagosan igazolódott mindhárom mérésnél az alépítményi anomália és detektálható geotextília elmozdulása mind a bal, mind pedig a jobb pályában (7. ábra). A 734+00 – 736+00 szelvények között csak a jobb pálya érintett mindhárom évi mérés vonatkozásában, a 740+00 – 741+00 szelvények között pedig csak a 2016-ról 2017-re mutatható ki anomália a jobb pályában. Ilyen értelemben az évenkénti, következetesen megfigyelhető változások könnyebben értelmezhetőek. Figyelembe véve a mérési bizonytalanságokat is, ebben az esetben indokolt a pálya fokozottabb felügyelete, és a következő méréskor az irányított vizsgálat elvégzése. Összességében úgy tűnik, hogy a 2015/2016-os és a 2016/2017-es mérések eredményeinek összehasonlításával a megfigyelt változások intenzitásában egyfajta relatív nyugalmi állapot állt be.

Ez betudható a vasúti pályatest átépítést követő fokozatos konszolidációs folyamatának. Ennek ellenére a 2017-ben végzett méréskor is sikerült interpretálni olyan kockázatos anomáliákat, amelyekre utalnak egyrészt az alumíniumszalagok megnövekedett regisztrációs időire (geotextília benyomódása vagy ágyazat elszennyeződése), másrészt az újabb, illetve jelentősebb elsődlegesen regisztrált visszaverődési síkokra a földműben. Ezek lehetséges deformációkra és megváltozott víztartalomra utalnak.
A bal vágány alatti geotextíliáról visszaverődő jelek kevésbé hangsúlyosak, ez az állapot pedig idővel rosszabbodni fog. A jobb vágányban élesebb átmeneteket/változásokat sikerült igazolni a vasúti pályatest egyes szerkezeti rétegei között, amelyek a jövőben lehetséges hibaforrás­ként szolgálhatnak (például a földmű felső síkjában keletkező bemélyedésben összegyűlő csapadékvíz a későbbiekben elsárosodást, deformációkat okozhat).

Összefoglalás

A 2016. július 1-jén hatályba lépett Vasúti alépítmény tervezése, építése, karbantartása és felújítása című D.11. Utasítás [8] alapján az alépítménybe beépített geo­textília robusztussága minimálisan GRK4-es kategória kell, hogy legyen, 250 g/m² területi sűrűséggel, 2,5 kN CBR érték mellett. Amennyiben figyelembe vesszük az alépítménybe előírt detektálható geotextília jelenlétét, a magasabb robusztussági követelmény a geotextília jobb teljesítménye mellett az alumíniumérzékelőket is védi. A korábbi átépített pályáknál előfordult az elkészült tervek alapján a GRK2-es kategóriájú 100 g/m² területi sűrűség mellett 1 kN CBR értékkel bíró detektálható geotextília beépítése, mely sem a beépítési körülményeknek, sem a későbbi igénybevételeknek, továbbá hosszú távon a detektálhatóságnak sem kedvezett. Az alépítmény elnedvesedése, feliszapolódása szempontjából fontos beépítési követelményként jelentkezik továbbá a lefektetett geotextíliák vízelvezető árokig történő kivezetése, így elkerülhető, hogy az összegyűjtött víz a földműben maradjon.

Az évente ismétlődő konzekvens mérésekkel képet kaphatunk az alépítmény állapotáról, a földmű, a detektálható geo­textília és a rétegszelvények változásairól. Az adatok elemzése kapcsán felmerülnek logikus, időben követhető anomáliák, és felmerülnek komplexebben értelmezhető, méréshatáron belüli jelenségek. A vizsgálat kiterjed a fenti változások követésén túl az alépítmény nedvességtartalmának megfigyelésére és a tömbösített, homogén részekben bekövetkező változásokra. A kapott eredmények elemzése mindenképpen átfogó megközelítést igényel, a rendelkezésre álló összes információ, valamint az időbeliség együttes figyelembevételével.
Egy egységesített diagnosztikai rendszer segíti a mérési eredmények és feldolgozott adatok tárolását, mely így rendszerezett, könnyen elérhető információt biztosít az érintettek számára az alépítmények álla­potáról. Érdemes fontolóra venni az átépítést megelőző talajmechanikai feltárások, CPT szondázások rétegszelvényeinek rögzítését is a rendszerben, ezzel hozzáférhetővé válnának az alépítmény alatti talajösszetétel adatai is. Az eddigi tapasztalatok alapján kijelenthető, hogy az elkészült folytatólagos mérések és a kiértékelt adatok lehetőséget biztosítanak az alépítményi változások nyomon követésére, megbízható bázisául szolgálva a rendszerszintű, tervezhető és hatékony üzemeltetésnek.