Technologie_pali_

Kazimierz GwizdałaTadeusz Brzozowski

Katedra Geotechniki, Geologiii Budownictwa Morskiego

Politechnika Gdańska

http://www.pg.gda.pl/~tbrzo

TECHNOLOGIE PALITECHNOLOGIE PALI

– PN-83B-02482. Nośność Pali i Fundamentów Palowych

– EN 1997 (2004) Eurocode 7. Projektowanie geotechniczne

– PN-EN 12699:2002. Pale przemieszczeniowe

– PN-EN 1536:2001. Pale wiercone

NORMYNORMY

Technologie ekologiczneTechnologie ekologiczne

– przemieszczanie się gruntów na boki w czasie wyko-nawstwa, dogęszczanie podłoża, poprawa możliwości przenoszenia obciążeń,

– technologie nie powodujące wydobywania gruntówna powierzchnię (głównie namułów, torfów, gytii,gruntów nasypowych, antropogenicznych i zanieczy-szczonych),

– możliwość pozostawienia gruntów w miejscu natural-nego ich zalegania,

– znaczące ograniczenie lub eliminacja transportu grun-tów słabonośnych oraz zanieczyszczenia dróg i ulic,

– technologie pozbawione drgań, wstrząsów, wibracji,hałasu, technologie przyjazne dla otoczenia, ludzioraz istniejących obiektów,

– właściwe dobranie rozwiązań technicznych powinnozapewnić duże tempo robót,

– rozwiązania efektywne, zapewniające poprawę warun-ków gruntowych, zwiększanie nośności oraz redukcję osiadań,

– rozwiązania optymalne ze względu na maksymalne wykorzystanie możliwości przenoszenia obciążeń,

– powyższa koncepcja projektowania i realizacji mieścisię w zakresie „metody obserwacyjnej” (Eurokod 7).

Technologie ekologiczneTechnologie ekologiczne

Pal w podłożu gruntowymPal w podłożu gruntowym

a) oznaczenia podstawowe b) rozkład oporów

Uogólnione krzywe osiadaniaUogólnione krzywe osiadania

a) dla pali wbijanych b) dla pali wierconych

Przekazywanie obciążeń przez palePrzekazywanie obciążeń przez pale

Czynniki w odniesieniu do podłoża gruntowego:

– rodzaj gruntu, uwarstwienie podłoża,

– stan naprężenia w podłożu przed i po wykonaniu pala,

– uziarnienie gruntu,

– stopień wilgotności gruntu,

– położenie i zmiana poziomu wód gruntowych,

– współczynnik filtracji.

Przekazywanie obciążeń przez palePrzekazywanie obciążeń przez paleCzynniki w odniesieniu do samego pala:– rodzaj materiału,

– szorstkość trzonu,

– sposób wykonania,

– średnica i długość,

– rodzaj zastosowanego urządzenia wprowadzającego pal,

– szybkość i sposób wiercenia i zabezpieczenia otworu,

– sposób, prędkość i czas betonowania,

– jakość i konsystencja mieszanki betonowej,

– wpływ ewentualnej płuczki wodnej,

– stopień reżimu technologicznego,

– właściwa kolejność wykonywania pali,

– zabiegi polepszające własności podłoża.

PALEPREFABRYKOWANE

PALEPREFABRYKOWANE

Pale prefabrykowane wbijanePale prefabrykowane wbijanemłot (kafar)

wkladkadrewniana pal

prefabrykowany

zbrojenie odsłoniętepo skuciu głowicy

(hydrauliczny, spalinowy, wolnospadowy)

Pale prefabrykowane wbijanePale prefabrykowane wbijane

– najczęściej o przekroju kwadratowym:25x25cm, 30x30cm, 35x35cm, 40x40cm, 45x45cm,

– długość od ~4 do ~20 m (zależna od wymiarów przekroju),

– możliwość wykonywania pali łączonych z odcinków:3, 5, 10, 12, 15m (łączna długość nawet 45m),

– wbijane za pomocą młotów hydraulicznych, spalinowychlub wolnospadowych,

– podstawy zaostrzone lub bez ostrza,

– średnia i duża nośność, małe osiadania,

– szerokie zastosowanie, szczególnie w budownictwie hydrotechnicznym.

Pale prefabrykowane wbijane (łączone)Pale prefabrykowane wbijane (łączone)

Pale prefabrykowane wbijanePale prefabrykowane wbijaneGłówne zalety:– szybkość wykonania (200-350 m długości pali dziennie),

– znaczna długość pali,

– wysoka klasa betonu (B50) zapewnia dobrą sprężystość pala, odpowiednią szczelność oraz odporność na agresywne działanie wody, gruntu oraz gazów,

– „czysty” plac budowy,

– możliwość bieżącej kontroli poprzez pomiar wpędu, za pomocąwzorów dynamicznych i badań dynamicznych (PDA),

– wykonanie wstępnych badań nośności w celu optymalizacji posadowienia,

– przejrzysta możliwość kontroli dla nadzoru budowlanego,

– niezależność od warunków pogodowych,

– wykorzystanie młotów hydraulicznych z osłoną dźwiękoszczelną.

Posadowieniedomu mieszkalnego

w Pruszczu Gdańskim

Posadowienie wiaduktu drogowegow rejonie Obwodnicy Trójmiasta

Posadowienie nasypu drogowegow ciągu autostrady A-2

Pale o przekroju 60×60 cmProjekt zrealizowanyw Wielkiej Brytanii

Pale prefabrykowane wbijanePale prefabrykowane wbijane

Stalowe pale rurowe pod Pirs Rudowy w Porcie Północnym

w Gdańsku

Pale stalowe wbijane (wwibrowywane)Pale stalowe wbijane (wwibrowywane)

Stalowe pale rurowez prospektu firmy

Rautaruukki


– najczęściej przekrój kołowy:~400mm, ~500mm, ~600mm, ~700mm i więcej,

– długość nawet do kilkudziesięciu metrów,

– możliwość wykonywania pali łączonych (spawanych) z odcinków,

– wbijane za pomocą młotów hydraulicznych, spalinowych,wolnospadowych lub wwibrowywane,

– podstawy zamknięte („but stalowy”) lub otwarte,

– duża nośność, małe osiadania,

– stosowane w gruntach średniozagęszczonych i zagęszczonych; bardzo szeroko stosowane w budownictwie hydrotechnicznym(na otwartej wodzie).

Pale stalowePale stalowe

Przykładowe profile skrzynkowe


Profile stalowe (wwibrowywane)Profile stalowe (wwibrowywane)

Profile staloweProfile stalowe Terminal kontenerowy,Port Północny w Gdańsku

Profile staloweProfile staloweTerminal kontenerowy,

Port Północny w Gdańsku

Pale TUBEXPale TUBEX

Droga Krajowa nr 7, odcinek Kiezmark-Jazowa

– średnica ~400mm, ~500mm, ~600mm,

– długość do ~30 metrów,

– możliwość wykonywania pali łączonych (spawanych) z odcinków,

– rury tracone wkręcane za pomocą głowic obrotowych,

– podstawy zamknięte z dyszami iniekcyjnymi,

– bardzo duża nośność,

– stosowane w gruntach niespoistych średniozagęszczonychi zagęszczonych, rzadziej w gruntach spoistych,

– możliwość stosowania w terenie zabudowanym, w piwnicach,pod mostami itd.


Pale TUBEX z iniekcjąpobocznicy (Energopol S.A.)


PALEWKONYWANE W GRUNCIE

PALEWKONYWANE W GRUNCIE

Pale wbijane Vibro-FundexPale wbijane Vibro-Fundex

– średnica: φ457mm, φ508mm,

– długość do ~25m,

– wbijane za pomocą młotów hydraulicznych lub spalinowych,

– podstawy zamknięte („but stalowy”),

– podstawa tracona, rura wyciągana przy pomocy wyciągarkii wibratora,


– stosowane w gruntach średniozagęszczonych i zagęszczonych.


Terminal kontenerowy,Port Północny w GdańskuPale wbijane Vibro-FundexPale wbijane Vibro-Fundex

Technologia wykonywania pali Vibrex

Pale wbijane Vibrex (Super Vibrex)Pale wbijane Vibrex (Super Vibrex)



– wbijane za pomocą młotów hydraulicznych lub spalinowych,



– powiększona średnica podstawy i pobocznicy w rejonie podstawy,

– bardzo duża nośność, bardzo małe osiadania,

– stosowane w gruntach luźnych, średniozagęszczonychi zagęszczonych.

Pale wbijane Vibrex (Super Vibrex)Pale wbijane Vibrex (Super Vibrex)

Krzywe osiadania pali Vibrex wykonanychw trudnych warunkach gruntowych

Pale wciskane – wkręcane FundexPale wciskane – wkręcane Fundex

– średnica: φ400mm, φ500mm, φ600mm,


– rura wciskana i wkręcana,




– stosowane w gruntach luźnych i średniozagęszczonychoraz w spoistych plastycznych i twardoplastycznych.

Pale wciskane – wkręcane FundexPale wciskane – wkręcane Fundex

Pale wbijane FrankiPale wbijane Franki



– wbijane za pomocą bijaka wolnospadowego,

– rura wyciągana przy pomocy wyciągarki,

– podstawa o powiększonej średnicy,

– bardzo duża nośność, bardzo małe osiadania,

– stosowane w gruntach średniozagęszczonych i zagęszczonych.



Autostrada A1

Pale Franki (nowa technologia)Pale Franki (nowa technologia)

Pale wbijane FrankiPale wbijane Franki Autostrada A1

PALE WYKONYWANE BEZ RUR OSŁONOWYCH

PALE WYKONYWANE BEZ RUR OSŁONOWYCH

Główne zalety:

– pewność wykonania, dobre zespolenie pobocznicy i podstawy pala z gruntem,

– pełne przemieszczenie gruntu na boki z jego zagęszczeniem,

– krótki czas wykonania jednego pala (15-30 min),

– brak drgań, wstrząsów i hałasu,

– możliwość wprowadzenia zbrojenia na części lub całej długości pala z zapewnieniem wymaganej otuliny,

– zapewnienie wymaganej klasy betonu pod względem wytrzymałości i szczelności,

– możliwość pokonania dużych oporów w gruncie przy wierceniu.

Pale wwiercane CFA (Continuous Flight Auger Piles)Pale wwiercane CFA (Continuous Flight Auger Piles)

– średnica : φ400mm, φ500mm, φ600mm, φ800mm(również wielkośrednicowe φ1000mm i φ1200mm),


– zbrojenie wwibrowywane po zabetonowaniu otworu,

– średnia i duża nośność,

– stosowane w gruntach spoistych twardoplastycznychi niespoistych zagęszczonych.

Pale wwiercane CFA (Continuous Flight Auger Piles)Pale wwiercane CFA (Continuous Flight Auger Piles)

Pale CFAPale CFA

Wykonawstwo pali CFA

Pale CFAPale CFA

Wykonawstwo pali CFA w Porcie Północnym w Gdańsku

Pale CFAPale CFA

Grunt wydobywany na powierzchnię

Pale CFAPale CFA Port Lotniczy Okęcie

Pale CFAPale CFA Droga Krajowa Nr 7, Kraków-Chyżne

Plan palowania fundamentu Wyniki badań sondą wciskaną

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

opór na stożku qc [MPa]

zagłęb

ieni

e [m

]CPT 1

CPT 2

CPT 3poziom odniesienia "0" = 117,250 m

Pale STARSOLPale STARSOL

Pale PCS LAMBDAPale PCS LAMBDA

Pale CFPPale CFP

Wiertnica pali CFP(Ground Engineering, June 1998)

Pale wkręcane OMEGA, CG OMEGAPale wkręcane OMEGA, CG OMEGA

Technologia wykonania pali OMEGA

Technologia wykonania paliCG OMEGA

– średnica: φ400mm, φ500mm, φ600mm,


– zbrojenie podawane przez rurę rdzeniowąlub wwibrowywane po zabetonowaniu otworu,

– but tracony,

– duża nośność,

– stosowane w gruntach spoistych twardoplastycznychi plastycznych oraz niespoistych średniozagęszczonychi zagęszczonych.

Pale wkręcane OMEGA, CG OMEGAPale wkręcane OMEGA, CG OMEGA

Pale OMEGA, CG OMEGAPale OMEGA, CG OMEGA

Konstrukcja świdrapali OMEGA

Krzywe osiadania dla pali Omega oraz prefabrykowanego pala wbijanego

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

obciążenie Q [kN]

osia

dani

e s

[m

m]

pal Omega, D=0.41m, L=14.0m

pal Omega, D=0.41m, L=8.2m

pal prefabrykowany, 0.35x0.35m, L=7.7m

SDP BAUER BGSDP BAUER BG

Technologia SDP Bauer BG (Product Information, Bauer, 42/2003)

Pale SDP (Soil Displacement Piles)Pale SDP (Soil Displacement Piles)

Rafineria Gdańska

Pale FDP (Full Displacement Piles)Pale FDP (Full Displacement Piles)

Fot. IMB-Podbeskidzie

Pale FDPPale FDP

Metryka wykonania pala

Pale przemieszczeniowe (Soletanche)Pale przemieszczeniowe (Soletanche)

Pale wykonywanena składowisku azbestu

(Ground Engineering)

Pale Vibex IIIPale Vibex III

Technologia wykonania pali Vibex III

Pale wkręcane ATLASPale wkręcane ATLAS

– średnica: φ360/530mm, φ460/670mm, φ510/720mm, φ560/810mm,


– zbrojenie podawane przez rurę rdzeniowąlub wwibrowywane po zabetonowaniu otworu,

– but tracony,

– duża nośność,

– stosowane w gruntach spoistych twardoplastycznychi plastycznych oraz niespoistych średniozagęszczonychi zagęszczonych.

Pale wkręcane ATLASPale wkręcane ATLAS

Centrum Biurowo-Handlowew Elblągu

Pale ATLASPale ATLAS

V12

3NPR =

Opór wkręcania R pala Atlas – wykres CPTOpór wkręcania R pala Atlas – wykres CPT

Centrum Biurowo-Handlowew ElbląguPale ATLASPale ATLAS

Krzywe Q-s dla pali Atlas:φ 460/670 mm, L = 12.0 m,obciążenie Qr = 1000 kN

Krzywe Q-s dla pali Atlas:φ 560/810 mm

obciążenie Qr = 1760 kN

0

10

20

30

0 500 1000 1500 2000 2500

Q [kN]

s [m

m]

Pal Nr 444

Pal Nr 236

Pal Nr 352

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Q [kN]

s [m

m]

Pal Nr 126L = 16.0 m

Pal Nr 61L = 11.0 m

Centrum Biurowo-Handlowew ElbląguPale ATLASPale ATLAS

Nowy budynek Elektroniki Politechniki GdańskiejPale ATLASPale ATLAS

Pale Atlas:L = 9.5 ÷ 11.0 m,

φ 360/530 mm Qr = 900 kN

φ 510/720 mm Qr = 1300 kN


Krzywe Q-s dla pali Atlas: Pal Nr 54 - φ 510/720 mm, L = 10.0 m,Pal Nr 236 - φ 510/720 mm, L = 11.0 m,Pal Nr 207 - φ 360/530 mm, L = 11.0 m,Pal Nr 274 - φ 360/530 mm, L = 9.5 m.

0

10

20

0 500 1000 1500 2000

Q [kN]

s [m

m]

Pal Nr 274Pal Nr 236

Pal Nr 207

Pal Nr 54


Budynki mieszkaniowena gdańskiej starówcePale ATLASPale ATLAS

Krzywe Q-s dla pali Atlas:

Pal Nr 51- φ 360/530 mm, L = 6.0 m,

Pal Nr 286- φ 360/530 mm, L = 6.0 m,

Pal Nr 140- φ 560/810 mm, L = 4.2 m,

Pal Nr 446- φ 560/810 mm, L = 6.0 m,

Pal Nr 604- φ 560/810 mm, L = 4.1 m,

0

10

20

30

40

0 500 1000 1500 2000

Q [kN]

s [m

m]

Pal Nr 51

Pal Nr 286

Pal Nr 604

Pal Nr 446

Pal Nr 140

Budynki mieszkaniowena gdańskiej starówcePale ATLASPale ATLAS

PALE WIERCONE(wielkośrednicowe)PALE WIERCONE

(wielkośrednicowe)

Pale wiercone bez rury obsadowejPale wiercone bez rury obsadowej

– średnica: φ400mm, φ500mm, φ600mm, φ800mmi wielkośrednicowe: φ1000mm, φ1200mm, φ1500mm,


– średnia nośność, dość duże osiadania,

– stosowane w gruntach spoistych zwartych i twardoplastycznych.

Pale wiercone bez rury obsadowejPale wiercone bez rury obsadowej

Pale wiercone w zawiesinie iłowejPale wiercone w zawiesinie iłowej

– średnica: φ600mm, φ800mmi wielkośrednicowe: φ1000mm, φ1200mm, φ1500mm,


– betonowanie motodą „Kontraktor”,


– stosowane w gruntach spoistych zwartych i twardoplastycznychoraz niespoistych zagęszczonych.

Pale wiercone w zawiesinie iłowejPale wiercone w zawiesinie iłowej

Pale wiercone w rurze osłonowej wwibrowywanejPale wiercone w rurze osłonowej wwibrowywanej

Pale wiercone w rurze obsadowejPale wiercone w rurze obsadowej




– średnia i duża nośność, dość duże osiadania,



PALE WIERCONEZ INIEKCJĄ POD PODSTAWĄ

I NA POBOCZNICY

PALE WIERCONEZ INIEKCJĄ POD PODSTAWĄ

I NA POBOCZNICY

Iniekcje pod podstawą i na pobocznicyIniekcje pod podstawą i na pobocznicy

Wykonawstwu pali wierconych, z wydobywaniem gruntu, zawsze towarzyszy pewne odprężenie podłoża. Dotyczy to szczególnie klasycznych wierconych pali wielkośrednicowych. Stan zmiany naprężeń oraz stopień rozluźnienia zależy między innymi od:

– zastosowanej technologii,

– rodzaju i stanu gruntu,

– przestrzegania zasad wiercenia,

– właściwego tempa prac w czasie wiercenia i betonowania,

– rodzaju użytych narzędzi wiertnicznych,

– dokładności oczyszczenia dna otworu wiertniczego.

Iniekcja pod podstawą palaIniekcja pod podstawą pala

Krzywa obciążenie - osiadanie dla pala wielkośrednicowego w piasku

Iniekcja pod podstawą palaIniekcja pod podstawą pala

Komora iniekcyjna zastosowana przy budowie mostu przez jezioro Marcacaibo w Wenezueli (Kerisel, Simons, 1962)

Komora iniekcyjna zastosowana przy budowie mostu przez rzekę Parana w Brazylii (Tomlinson, 1994)

Koncepcje komór ciśnieniowych (Seitz i Schmidta, 2000)

komora ciśnieniowa puszka ciśnieniowa

Instalacja do iniekcji bezpośredniejzastosowana przy budowie urzędu Blackwall Yard w Londynie

(Tomlinson, 1994)

Metoda iniekcji bezpośredniej opracowana przez IBDiM

(Kłosiński, Szymankiewicz, 2000)

Sztywna komora iniekcyjna stosowana w Polsce (Jarominiak, 1992)

Komora opracowanaw Katedrze GeotechnikiPolitechniki Gdańskiej Patent Nr PL 188356

Porównanie wyników SPLT, Most przez Regalicę w Szczecinie

0

10

20

30

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Obciążenie Q [kN]

Osi

adan

ie s

[m

m]

Pal Nr 45F (z iniekcją)

Pal Nr 61G (z iniekcją)

Pal Nr 29A (z iniekcją)

Pal Nr 22B (z iniekcją)

Pal Nr 5A (bez iniekcji)

Most Siekierkowski - dojazdy

0

10

20

30

40

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Obciążenie [kN]

Osi

adan

ie [m

m] Obiekt M-E1, Podpora Nr 4B - Pal Nr 18, z iniekcją wg PG (D = 1000 mm, L = 12 m, Lprob = 13,5 m)

Obiekt M-E1, Podpora Nr 2B - Pal Nr 18, bez iniekcji (D = 1000 mm, L = 14 m, Lprob = 15,5 m)

Niemiecka instalacja do iniekcji powierzchniowej (Seitz, Schmidt, 2000)

Iniekcje wzdłuż pobocznicyIniekcje wzdłuż pobocznicy

Instalacja do iniekcji pobocznicy pali wbijanych firmy Solmarine

(Tomlinson, 1994)

Stalowe pale wbijane z iniekcją, firmy Franki (www.franki.pl)

Metoda firmy Franki zastosowana w Holandii (Tinke, Kruijff, 1994)

UWAGI KOŃCOWEUWAGI KOŃCOWE

Uwagi końcoweUwagi końcowe

Współczesne technologie pali powinny:

– zapewniać dobrą nośność i małe osiadania,

– zapewniać duże tempo robót,

– być w pełni przemieszczeniowe,bez wydobywania gruntu,

– spełniać warunki szeroko pojętej ekologii(bez drgań, wstrząsów, hałasu, bez wydobywania gruntów zanieczyszczonych i organicznych),

– zapewniać ekonomiczne posadowienie.

Uwagi końcoweUwagi końcowe

Każda działalność związana z wykonaniem posadowienia obiektu narusza pierwotną równowagęi powoduje oddziaływanie na środowisko naturalne,

„Technologie ekologiczne” należy rozumieć szeroko, biorąc pod uwagę różne aspekty działalności inżynierskiej,

Technologie obecnie stosowane przy posadowieniachna palach pozwalają w dużym stopniu ograniczyć niepożądane skutki wpływu na środowisko,

Rozpatrując problematykę w sensie globalnym należy również analizować rozwiązania strukturalnei konstrukcyjne.

Technologie_pali_

Documents

Transcript of Technologie_pali_