Rys. 1 Siły działające na pal z iniektowaną podstawą: a) podczas zastrzyku, b) pod obciążeniem
Rys. 2 Kształt krzywej obciążenie-osiadanie pala z iniektowaną podstawą
jeszcze pogorszyć sprawę przez: potę-gowanie efektu odprężenia zbyt dłu-gim czasem wykonywania, niewłaściwe oczyszczenie dna otworu czy doprowa-dzenie do przepływu wody do otworu i rozluźnienie otaczających gruntów.
Wstępne naprężenie podstawy pala za pomocą iniekcji może zniwelo-wać wpływ niekorzystnych zjawisk występujących podczas wiercenia i na-prawić część błędów wykonawczych.
Podstawowym celem iniekcji jest takie wzmocnienie podłoża, aby jego opór był wzbudzany już przy niewielkich osiadaniach, podobnie jak opór po-bocznicy. Takie możliwości daje wstęp-ne naprężenie podłoża. Siła parcia zaczynu wywołuje osiadanie podłoża podstawy, a jednocześnie wypycha trzon pala do góry. Wprowadzoną siłę równoważy ciężar pala i tarcie ujemne pobocznicy.
styczeń 13 [102]
Rys. 3 Schemat instalacji do iniekcji bezpośred-niej podstaw pali
Fot. 1 Sztywna komora iniekcyjna na budowie obwodnicy Ostrowi Mazowieckiej
Naprężenie podłoża podstawy po-woduje, że krzywa osiadania pala jest bardziej płaska niż zwykłego pala wierconego. Pozwala to dopuszczać większe ich obciążenia niż typowych pali o zbliżonej nośności granicznej.
Iniekcje w podstawach pali wykonuje się w Polsce czterema metodami:
■ sztywnej komory zastrzykowej,
■ iniekcji bezpośredniej (bezkomoro-wej),
■ elastycznej komory iniekcyjnej,
■ jet grouting.
Naprężanie podłoża zastrzykami poprzez specjalną sztywną komo-rę, od dawna stosowane za granicą, było przedmiotem badań i zostało pomyślnie zrealizowane w kraju mię-dzy innymi przez prof. Andrzeja Jaro-miniaka. Zabieg okazał się skuteczny w gruntach piaszczystych. Wykona-nie takiej iWykona-niekcji jest możliwe dzię-ki zamontowaniu na spodzie kosza zbrojeniowego sztywnej komory wy-pełnionej grubymi otoczakami. Z ko-mory wyprowadzone są dwie rury, dzięki którym możliwe jest tłoczenie iniektu. Na fot. 1 pokazano przykład takiej komory.
Mankamentem tej metody jest ko-nieczność montowania i wkładania do otworu ciężkiego elementu wy-pełnionego kamieniami. Wątpliwości inżynierów budzi też zachowanie się podstawy pala, w przypadku gdy nie uda się wykonać iniekcji.
Instytut Badawczy Dróg i Mo-stów wdrożył i sprawdził w prak-tyce rozwiązanie, które eliminuje potrzebę stosowania specjalnej komory zastrzykowej (rys. 3).
Umożliwia ono zarazem łatwe wie-lokrotne powtarzanie zastrzyku i skuteczne naprężenie podłoża fun-damentu. Polega na wbudowaniu w pal 1 instalacji z rurek zastrzyko-wych 2, których końce są wyprowa-dzone ponad głowicę pala. W dolnej części rurki mają otwory osłonięte za-worami opaskowymi 4. Poziomy od-cinek rurek na dnie otworu 3 osłania się poziomą elastyczną przeponą 5,
która oddziela je od układanego be-tonu pala. Iniekt 6 pod podstawę można tłoczyć w dowolnym czasie po jej zabetonowaniu, w jednej lub kilku fazach dzięki możliwości wypłu-kania całej instalacji, aż do uzyska-nia wymaganego ciśnieuzyska-nia. Opisane rozwiązanie zostało zastosowane na wielu budowach.
Efekty naprężenia podłoża spraw-dzono próbnymi obciążeniami. Wy-kazały one znaczące zmniejszenie osiadań pali, także w gruncie spo-istym. Przy koszcie zabiegu odpo-wiadającym cenie od 1 do 3 m pala uzyskuje się zwiększenie użytkowej
nośności pala od 20 do 50%. Do-datkową korzyścią jest wzrost bez-pieczeństwa dzięki sprawdzeniu nośności każdego pala, co pozwala wykryć i poprawić pale niewłaściwie wykonane. Zabiegi powodują także ujednolicenie podatności wszystkich pali w fundamencie, co eliminuje siły wewnętrzne w konstrukcji wywołane różnicami osiadania pali. Wstępne propozycje dotyczące projektowania pali z podstawami naprężonymi przy użyciu instalacji iniekcyjnej opraco-wano w IBDiM.
Jednym z ciekawszych przykładów zastosowań była budowa 186-metro-wego wieżowca Centrum Daewoo w Warszawie. Umiejętne wykonanie i zabieg naprężania podstaw pozwo-liły uzyskać bardzo duże nośności pali.
Trzy badane pale o średnicy 1,5 m i zagłębieniu 10 m, oparte w zagęsz-czonych piaskach średnich i drobnych, przy obciążeniu projektowym 7,54 MN osiadły tylko 4,7, 6,4 i 9,0 mm, a przy maksymalnej sile 11 MN – odpowied-nio 8,2, 11,9 i 17,0 mm.
Ciekawym przykładem jest posado-wienie mostu przez Brdę w Bydgosz-czy. W podłożu na głębokości 9–12 m występuje warstwa węgla brunatne-go o zróżnicowanej wytrzymałości.
Woda gruntowa w zagęszczonych piaskach warstwy nośnej ma napięte
Fot. 2 Instalacja do iniekcji bezkomorowej przymocowana do zbrojenia pala wielkośrednicowego
Fot. 3 Przykład instalacji bezkomorowej do iniekcji baret w wieżowcu Rondo 1 (rondo ONZ) w Warszawie
zwierciadło, stabilizujące się 2 m po-nad wodą w rzece. Zastosowano tam pale z podstawami naprężanymi in-iekcyjnie. Aby zapobiec rozluźnieniu piasków, przewidziano podwyższe-nie platformy roboczej do palowania o około 3,5 m w celu zapewnienia ciśnienia wody w otworze
dosta-tecznie przewyższającego ciśnienie w podłożu. W trakcie wykonywania pierwszych podpór nie spełniono tych wymagań i niektóre pale miały pod podstawą rozluźnione podło-że. Objawiało się to na powierzchni różnym poziomem zbrojenia pala, wynikającym z wypełnienia części
wywierconego otworu napływają-cym gruntem. W czasie iniekcji tych pali, powtarzanej dwu- lub trzykrot-nie, wtłoczono w podstawy pali od 900 do 2080 l zaczynu cemento-wego. W prawidłowo wykonanych palach w podobnych warunkach gruntowych objętość wtłoczonego zaczynu wynosi 200–300 l, zależnie od średnicy podstawy. Zbadano noś-ności dwóch pali wybranych z tych, w których podstawy wtłoczono po-nad 1000 l zaczynu. Uzyskano dobre wyniki mimo stwierdzonych uchy-bień wykonawczych. W tym przy-padku iniekcja podstaw umożliwiła naprawę popełnionych błędów.
Tego rodzaju iniekcję można z po-wodzeniem zastosować w baretach.
W Warszawie zrealizowano już kilka wieżowców, których fundamenty ze-spolone zawierają barety z iniekto-wanymi podstawami. Przykład pierw-szej takiej instalacji według patentu IBDiM pokazano na fot. 3.
Kolejnym etapem było opracowanie przez Politechnikę Gdańską instalacji z komorą elastyczną, która różni się w sposób zasadniczy od wcześniej-szych rozwiązań (fot. 4).
Pionowe rury w szkielecie zbroje-niowym połączone są w podstawie równoległymi blachami, bez potrze-by wykonywania zaworów zwrot-nych. Całość zamknięta jest w pół-przepuszczalnym worku wykonanym najczęściej z geotkaniny. Przed be-tonowaniem pala worek wypełnia się zawiesiną bentonitową, która po zabetonowaniu pala jest w trakcie in-iekcji zastępowana zaczynem cemen-towym. Prowadzenie iniekcji w worku zabezpiecza zaczyn przed wypływem na powierzchnię terenu i iniekcją po-bocznicy. W stosunku do instalacji bezkomorowej wymagana jest dodat-kowa operacja technologiczna. Na-leży zwrócić uwagę, czy wypełnianie worka w podstawie zawiesiną wodną, nie prowadzi do niekorzystnych zmian właściwości, jeśli grunty są spoiste i wrażliwe na namakanie.
styczeń 13 [102]
Fot. 4 Przykład zbrojenia pala z instalacją z komorą elastyczną
Metodą, która ostatnio znajduje pozytywną weryfi kację w praktyce, jest zastosowanie technologii jet grouting. Iniekcję wysokociśnienio-wą wykonuje się pod podstawysokociśnienio-wą pala przez otwory wywiercone w rdze-niu pala. Zwykle wykonuje się iniek-cję w dwóch lub trzech punktach.
Jest to dobra metoda wzmocnienia pali. Przy wykonywaniu nowych pali otwory można przygotować wcześ-niej w przekroju pala. Iniekcja jet grouting powoduje poszerzenie przekroju efektywnego podsta-wy pala i zwiększa jego nośność, i redukuje osiadania.
REKLAMA
W naszym kraju w latach 1968–2000 zrealizowano zakrojony na szero-ką skalę program budowy mieszkań z tzw. wielkiej płyty.
Prefabrykacja systemowa wielkopłyto-wa rozwiązała w dużej części, w krót-kim czasie, problem mieszkaniowy, lecz wraz z upływem czasu elewacje uległy degradacji.
Wprowadzony został zatem szeroki program termomodernizacji.
Bardzo dużym i częstym błędem jest rea-lizacja termomodernizacji bez przepro-wadzenia wnikliwej oceny technicznej wieszaków elewacyjnych w płytach war-stwowych i ich wzmocnienia. Zachodzi konieczność wzmocnień konstrukcji budynków mieszkalnych wielorodzin-nych wykonawielorodzin-nych w technologii wiel-kopłytowej przed planowaną termomo-dernizacją lub w razie bezpośredniego zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji budynków.
W przypadku modernizacji obiektów z tzw. wielkiej płyty szczególne