Serwis internetowy inzynierbudownictwa.pl wykorzystuje pliki cookies. Korzystanie z serwisu oznacza zgodę na ich zapis lub odczyt zgodnie z ustawieniami przeglądarki.     Zamknij
Dodatki specjalne / Geoinżynieria
Drukuj

Nowatorskie metody wzmacniania podłoża

2016-09-09

Koniecznością staje się udoskonalanie, tworzenie nowych lub łączenie istniejących metod wzmacniania podłoża gruntowego.


Standardowo stosowane metody wzmocnienia podłoża w coraz bardziej skomplikowanych przypadkach realizacji docierają do swoich granic stosowalności. Wynika to również z faktu, że budujemy coraz ambitniejsze obiekty lub w coraz trudniejszych warunkach gruntowych. Wymusza to udoskonalanie, tworzenie nowych lub twórcze łączenie istniejących metod wzmacniania podłoża gruntowego.

Przykładem takich klasycznych rozwiązań są kolumny żwirowe. Stosowano je kiedyś znacznie częściej, jednak w miarę potrzeby wzmacniania coraz słabszych gruntów ich zastosowanie maleje. Podstawową zaletą kolumn żwirowych i jednocześnie ich wadą jest relatywnie duża podatność. Dzięki temu dobrze współpracują z konstrukcją nadziemną (np. nasypem). Nie powodują dużych koncentracji obciążeń na głowicach kolumn i łatwiej jest przenieść na nie obciążenie. Niestety do uformowania i późniejszej pracy wymagają gruntu o odpowiedniej wytrzymałości. W gruntach bardzo słabych ze względu na brak wytrzymałości strukturalnej kruszywo „rozejdzie się" (np. w torfie) pod wpływem obciążenia. Remedium na takie zachowanie jest zastosowanie kolumn sztywnych (np. betonowych). Można je uformować w gruntach o zdecydowanie mniejszej wytrzymałości. Kontrolowany materiał zapewnia wytrzymałość i możliwość przenoszenia obciążeń nawet bez odporu bocznego na powierzchni kolumny, a sposób formowania gwarantuje ciągłość kolumny. Ze względu na znacznie większą sztywność od otaczającego gruntu w kolumnach następuje koncentracja sił pochodzących np. z nasypu. Powoduje to konieczność zastosowania mocniejszych warstw transmisyjnych lub grubego nasypu. Generuje większe problemy w przypadku cienkich nasypów. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie kolumn łączonych o różnych sztywnościach. W obszarze gruntów słabych kolumna ma postać betonowego trzonu wykonywanego np. klasyczną palownicą do pali przemieszczeniowych z zastosowaniem ciekłej mieszanki betonowej lub metodą wibracyjną z użyciem suchej mieszanki. Natomiast w górnej części trzon kolumny jest wykonany jak klasyczna kolumna żwirowa (rys.).

 

Rys. Schemat kolumn wzmacniających podłoże o zmiennym module sztywności

 

Opisane rozwiązanie łączy zalety dwóch rodzajów kolumn. W przestrzeni słabego gruntu beton zapewnia integralność kolumny i przenoszenie obciążeń, natomiast w części pod nasypem część żwirowa zapewnia podatniejsze podparcie, bez nadmiernej koncentracji naprężeń. Przykłady realizacji takich kolumn pokazano na fot. 1-3. Połączenie dwóch technologii pozwala twórczo wykorzystać zalety każdej z nich, eliminując jednocześnie ich wady.

 

Fot. 1 Maszyna do formowania betonowej części kolumny o zmiennym module sztywności za pomocą świdra przemieszczeniowego z użyciem ciekłej mieszanki betonowej

 

Kolejną nową technologią na polskim rynku są ściany wykonane technologią trenczerową. Technologia ta była dotychczas często wykorzystywana do wykonywania przesłon przeciwfiltracyjnych na wałach przeciwpowodziowych, charakteryzowała się dużą skutecznością ze względu na wykonywanie ciągłego elementu uszczelniającego. Ściany wykonane technologią trenczerową znajdują coraz częściej różne zastosowania i są panaceum na kilka problemów.

 

Fot. 2 Maszyna z wibratorem śluzowym do formowania kolumn żwirowych. Możliwe jest uformowanie w jednym przebiegu przez taką maszyną kolumn o zmiennym module sztywności, formując dolną część z suchej mieszanki betonowej, a górną ze żwiru. Analogicznej maszyny się używa do formowania w świeżej kolumnie betonowej, wykonanej z ciekłej mieszanki, żwirowej głowicy

 

Fot. 3 Zasypywanie suchej mieszanki betonowej do zasobnika maszyny

 

Pierwszym z nich jest możliwość niejednorodnego wymieszania gruntów, która może występować w klasycznych kolumnach DSM. Przykład takich kolumn pokazano na fot. 4. Kolumny te były wykonywane w iłach, czyli gruntach bardzo trudnych do wymieszania za pomocą klasycznego mieszadła z poprzeczkami. Widoczne są fragmenty zawierające zaczyn cementowy i takie, które są kompletnie niewymieszane (rodzimy grunt). Zastosowanie trenczera z łańcuchem mieszającym pozwala na znacznie lepsze zhomogenizowanie mieszaniny cementogruntu. Wynika to z szybszej prędkości mieszania, większej ilości zębów i dużej zdolności mieszania w pionie, co pozwala uśrednić właściwości cementogruntu na całej wysokości ściany trenczerowej. Ma to szczególne znaczenie w przypadku występowania lokalnych słabszych przewarstwień, które w klasycznej kolumnie DSM skutkują powstaniem słabszej warstwy cementogruntu. Na fot. 5 pokazano przykład wymieszania materiału w ścianie wykonanej trenczerem. Cały przekrój jest dość jednorodny z widocznymi drobnymi częściami gruntu wynikającymi ze skrawania zębami łańcucha. Wykonywanie elementów wzmocnienia podłoża w postaci ścian odbywa się maszyną na podwoziu gąsienicowym zaopatrzoną w miecz, po którym się porusza łańcuch skrawająco-mieszający. Urządzenie podobne jest do pilarki wykorzystywanej w pracach leśnych. W czasie ruchu maszyny do gruntu tłoczony jest zaczyn cementowy lub inne mieszaniny zapewniające uzyskanie zakładanych parametrów gotowej ściany (wytrzymałość, szczelność). Łańcuch poruszający się w pionie jednocześnie odspaja grunt i miesza z podawaną przewodem mieszaniną cementową (fot. 6 i 7).

 

Fot. 4 Przykład kolumny DSM z bardzo niejednorodną strukturą wymieszania gruntu

 

Fot. 5 Przykład wymieszania materiału (cementogruntu) w ścianie trenczerowej

 

Fot. 6 Maszyna do wykonywania ścian trenczerowych z podniesionym nieco mieczem i widocznym łańcuchem

Fot. 7 Wstępny rowek służący do zebrania nadmiaru urobku i uformowania wierzchu ściany

 

W pokazanej realizacji ściany służyły do wzmocnienia podłoża nasypu o wysokości 21 m przechodzącego przez głęboką dolinę (fot. 8). Ściany wzmacniające wykonywane były poprzecznie do nasypu, na schodkowo wykonanych platformach i ich długość malała w miarę wznoszenia się terenu. Taki sposób wzmocnienia niweluje jeszcze jedną trudność występującą przy kolumnach. W klasycznym rozwiązaniu przy tak dużym nasypie skrajne rzędy kolumn są silnie zginane. Powoduje to konieczność stosowania zbrojenia w kolumnach i w podstawie nasypu, przeciwdziałającego siłom poziomym. Zastosowane ściany (tarcze) zapewniają przez ścinanie przeniesienie bardzo dużych sił.
 
 

Fot. 8 Plac budowy wzmocnienia wysokiego nasypu

 

Fot. 9 Maszyna w trakcie wykonywania ściany oporowej; wykonywała ona ścianę oporową - obudowę wykopu o głębokości dwóch kondygnacji - zabezpieczającą jednocześnie przed napływem wody z sąsiedniej rzeki

 

Fot. 10 Gotowa ściana wykopu, ściana była zbrojona dwuteownikami na wzór ściany berlińskiej osadzanymi w trakcie wykonywania ściany. Jest to bardzo szybka i wydajna metoda formowania takich elementów

 

Na fot. 9 pokazano inną maszynę o odmiennej konstrukcji zębów skrawających. Wykonywała ona ścianę oporową (fot. 10) - obudowę wykopu o głębokości dwóch kondygnacji - zabezpieczającą jednocześnie przed napływem wody z sąsiedniej rzeki. W terenie zurbanizowanym należy jednak zwracać uwagę na instalacje podziemne, które znacząco utrudniają prowadzenie robót. Ściany wykonane technologią trenczerową mają grubość 30-60 cm. Głębokość ścian może sięgać do 13 m, a w sprzyjających warunkach do ok. 15 m. Ich zastosowanie - ze względu na dużą wydajność - będzie coraz powszechniejsze. Są już próby bezpośredniego posadawiania na takim wzmocnieniu obiektów inżynierskich. Ze względu na ciągły charakter ściany doskonale się nadają do obiektów liniowych. Z powodu możliwości wykonania elementów prostopadłych w planie istnieje szansa wykorzystania opisywanej technologii w posadowieniach rozległych w planie, jak place składowe, płyty postojowe. Niestety, ze względu na sposób formowania niemożliwe jest wykonanie elementu o wymiarach w planie mniejszych niż długość miecza, a w ogóle wykonywanie elementów o tylko nieco większych wymiarach jest nieekonomiczne.

 

mgr inż. Piotr Rychlewski

Instytut Badawczy Dróg i Mostów



Zaprenumeruj Wypisz się
 

Czwartek
23
Luty
 Luty 2017 
Pn Wt Śr Cz Pi So Nd
303112345
6789101112
13141516171819
20212223242526
272812345
 Imieniny obchodzą dziś:
Damian, Izabella, Polikarp, Marta
Notowanie NBP na dzień 2017-02-22
Nazwa walutyKod walutyKurs średni
bat (Tajlandia)1 THB0.1168
dolar amerykański1 USD4.0899
dolar australijski1 AUD3.1424
dolar Hongkongu1 HKD0.5270
dolar kanadyjski1 CAD3.1046
dolar nowozelandzki1 NZD2.9303
dolar singapurski1 SGD2.8828
euro1 EUR4.2977
forint (Węgry)100 HUF1.3988
frank szwajcarski1 CHF4.0375
funt szterling1 GBP5.0860
hrywna (Ukraina)1 UAH0.1515
jen (Japonia)100 JPY3.6146
korona czeska1 CZK0.1591
korona duńska1 DKK0.5782
korona islandzka100 ISK3.7129
korona norweska1 NOK0.4883
korona szwedzka1 SEK0.4542
kuna (Chorwacja)1 HRK0.5771
lej rumuński1 RON0.9511
lew (Bułgaria)1 BGN2.1974
lira turecka1 TRY1.1307
nowy izraelski szekel1 ILS1.1032
peso chilijskie100 CLP0.6358
peso filipińskie1 PHP0.0813
peso meksykańskie1 MXN0.2038
rand (Republika Południowej Afryki)1 ZAR0.3123
real (Brazylia)1 BRL1.3209
ringgit (Malezja)1 MYR0.9184
rubel rosyjski1 RUB0.0707
rupia indonezyjska10000 IDR3.0590
rupia indyjska100 INR6.1047
won południowokoreański100 KRW0.3576
yuan renminbi (Chiny)1 CNY0.5945
SDR (MFW)1 XDR5.5056
Inżynier Budownictwa -
Materiały budowlane


Instalacje


Sprzęt budowlany i transport
Drabiny GRP
EVERGRIP

Schody GRP
EVERGRIP

Wydawnictwo Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa Sp. z o.o., ul. Kopernika 36/40, lok. 110, 00-924 Warszawa, tel. 22 551 56 00
KRS 0000192270 (Sad Rejonowy dla m.st. Warszawy, XII Wydział Gospodarczy KRS), NIP 525-22-90-483, Kapitał zakładowy 150 000 zł

© Copyright by Wydawnictwo Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa Sp. z o.o. 2006-2015
Publikowane artykuły prezentują stanowiska, opinie i poglądy ich Autorów