ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII JET GROUTING do … · Zastosowanie technologii jet grouting do...
3
52 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Styczeń – Luty 2015 52 Wykonawstwo oraz technologia wzmacniania istnie- jących fundamentów Obok zagadnień projektowych równie ważne są kwestie technologiczne. W pierwszej fazie podczas planowania prac konieczne jest uwzględnienie miejsca na węzeł iniekcyjny, składa- jący się z pompy wysokociśnieniowej, zestawu mieszalników oraz silosu (bądź cementu workowanego, gdy teren jest ograniczony lub zakres robót iniekcyjnych niewielki). Przewidzieć należy również miejsce do składowania tzw. zrzutów technologicz- nych, będących nadmiarem mieszaniny zaczynu iniekcyjnego z gruntem, powstającym podczas zabiegu formowania kolumn. W przypadku budynków zabytkowych jest to trudniejsze, ponieważ zdarzają się sytuacje, kiedy konserwator zabytków nakazuje zachowanie podbijanych ścian w należytej czystości oraz nienaruszonej konstrukcji. Wymogi stawiane budynkom starszym, dodatkowo chronio- nym, stwarzają również problem i wyzwanie w kwestii doboru technologii przewiertu przez istniejący fundament w taki spo- sób, aby nie naruszyć jego konstrukcji i nie doprowadzić do nadmiernych spękań ścian. Przewiert przez istniejące ściany i fundamenty może być wykonany bezudarowo z wykorzysta- niem koronek diamentowych lub udarowo z wykorzystaniem młotka dolnego. Pomimo że wykorzystanie młotka dolnego generuje bardzo niewielkie drgania, może dochodzić do sytu- acji, w których mają one wpływ na istniejący obiekt. Zmiana narzędzia wiercącego na koronkę rdzeniową (dia- mentową) jest możliwością alternatywną. Należy jednak pa- miętać, że wiercenie „rdzeniówką” wiąże się z zastosowaniem bardzo dużej ilości wody pompowanej bezpośrednio do otworu wiertniczego pod fundament. Brak kontroli podczas takiego procesu wiercenia może prowadzić do pogorszenia parametrów gruntu pod podstawą fundamentu, w efekcie czego mogą wystąpić nadmierne osiadania konstrukcji. W związku z powyższym niezależnie od doboru narzędzia wiercącego w postaci młotka dolnego, koronki rdzeniowej czy też koronki trójgryzerowej podstawą prac przy istniejących fun- damentach jest doświadczenie, rozwaga oraz stały monitoring geodezyjny. Stosując się do wszystkich zaleceń, można przyjąć technologię iniekcji strumieniowej jet grouting za nieinwazyjną i taką, dzięki której przy minimalnych szkodach można efek- tywnie i szybko wzmocnić fundamenty budynków istniejących. Zasada ta dotyczy zarówno nowych obiektów budowlanych, jak i zabytkowych obiektów budowlanych kilkakrotnie mo- dernizowanych, które zostały wzniesione w XVIII w. i później. Wykonanie kolumn iniekcyjnych wewnątrz pomieszczeń wiąże się z koniecznością wprowadzenia małogabarytowych wiertnic, co wymaga minimalnej szerokości otworów drzwio- wych na poziomie 1,0 m oraz wysokości pomieszczenia wy- noszącej 2,5 m (wyjątkowo 2,0 m). Oczywiście, w miarę do- stępności terenu, prace wiertniczo-iniekcyjne można prowadzić od strony zewnętrznej obiektu. Optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie układu kozłowego kolumn. Tak dobrana geometria kolumn pozwala na uzyskanie środka ciężkości w osi podbijanej ściany, przenosząc pionowo obciążenia na poniżej zalegające warstwy nośne podłoża gruntowego. Dodatkowym utrudnieniem podczas prowadzenia prac w ciasnych pomieszczeniach jest dobór odpowiednich kątów wiercenia zgodnie z dokumentacją projektową. Uzyskanie kilku różnych kątów dla pojedynczej ściany zmusza wykonawcę do stworzenia odpowiedniej przestrzeni umożliwiającej dalsze prace. Bywa również, że założenia projektowe dotyczące geo- metrii zeskalenia nie są możliwe do osiągnięcia ze względów technologicznych. W takich przypadkach wymagana jest bez- pośrednia współpraca kierownika robót iniekcyjnych oraz pro- jektanta konstrukcji (geotechnika). Współpraca ta ma na celu dobór rozwiązań projektowych w sposób pozwalający na ich wykonanie w terenie. Na tym etapie prac bardzo często przy- daje się wiedza i doświadczenie wykonawcy prac iniekcyjnych i konstruktorów, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie rozwią- zań bezpiecznych i możliwych technologicznie do wykonania. Ważne jest tutaj również, aby projektant, który zastosował do ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII JET GROUTING do wzmacniania fundamentów budynków zabytkowych, cz. 2 tekst: mgr inż. GRZEGORZ JAROŃ, mgr inż. SEBASTIAN BIELSKI, Zakład Inżynieryjny „Georem” Sp. z o.o. W pierwszej części artykułu, która ukazała się w po- przednim numerze naszego czasopisma, omówiono czynniki mające decydujący wpływ na zakres, spo- sób i koszt wzmocnienia fundamentów istniejących budynków. Podkreślono jednocześnie, że współcze- sne sposoby wzmacniania fundamentów, do których można zaliczyć m.in. metodę iniekcji wysokociśnie- niowej, otwierają przed inwestorami i projektantami szerokie możliwości w zakresie rozbudowy obiektów zabytkowych w gęstej zabudowie miejskiej. Sukces realizacji zależy w dużej mierze od prawidłowo wy- konanego projektu wzmocnienia fundamentów.
Transcript of ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII JET GROUTING do … · Zastosowanie technologii jet grouting do...
52 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Styczeń – Luty 201552
Wykonawstwo oraz technologia wzmacniania istnie-jących fundamentów
Obokzagadnieńprojektowychrównieważnesąkwestietechnologiczne.W pierwszejfaziepodczasplanowaniaprackoniecznejestuwzględnieniemiejscanawęzełiniekcyjny,składa-jącysięz pompywysokociśnieniowej,zestawumieszalnikóworazsilosu(bądźcementuworkowanego,gdyterenjestograniczonylubzakresrobótiniekcyjnychniewielki).Przewidziećnależyrównieżmiejscedoskładowaniatzw.zrzutówtechnologicz-nych,będącychnadmiaremmieszaninyzaczynuiniekcyjnegoz gruntem,powstającympodczaszabieguformowaniakolumn.W przypadkubudynkówzabytkowychjesttotrudniejsze,
ponieważzdarzająsięsytuacje,kiedykonserwatorzabytkównakazujezachowaniepodbijanychścianw należytejczystościoraznienaruszonejkonstrukcji.Wymogistawianebudynkomstarszym,dodatkowochronio-
nym,stwarzająrównieżproblemi wyzwaniew kwestiidoborutechnologiiprzewiertuprzezistniejącyfundamentw takispo-sób,abynienaruszyćjegokonstrukcjii niedoprowadzićdonadmiernychspękańścian.Przewiertprzez istniejąceścianyi fundamentymożebyćwykonanybezudarowoz wykorzysta-niemkoronekdiamentowychlubudarowoz wykorzystaniemmłotkadolnego.Pomimożewykorzystaniemłotkadolnegogenerujebardzoniewielkiedrgania,możedochodzićdosytu-acji,w którychmająonewpływnaistniejącyobiekt.Zmiananarzędziawiercącegonakoronkęrdzeniową(dia-
mentową)jestmożliwościąalternatywną.Należyjednakpa-
miętać,żewiercenie„rdzeniówką”wiążesięz zastosowaniembardzodużejilościwodypompowanejbezpośredniodootworuwiertniczegopodfundament.Brakkontrolipodczastakiegoprocesuwierceniamożeprowadzićdopogorszeniaparametrówgruntupodpodstawąfundamentu,w efekcieczegomogąwystąpićnadmierneosiadaniakonstrukcji.W związkuz powyższymniezależnieoddoborunarzędzia
wiercącegow postacimłotkadolnego,koronkirdzeniowejczyteżkoronkitrójgryzerowejpodstawąpracprzyistniejącychfun-damentachjestdoświadczenie,rozwagaorazstałymonitoringgeodezyjny.Stosującsiędowszystkichzaleceń,możnaprzyjąćtechnologięiniekcjistrumieniowejjetgroutingzanieinwazyjnąi taką,dziękiktórejprzyminimalnychszkodachmożnaefek-tywniei szybkowzmocnićfundamentybudynkówistniejących.Zasadatadotyczyzarównonowychobiektówbudowlanych,jak i zabytkowychobiektówbudowlanychkilkakrotniemo-dernizowanych,którezostaływzniesionew XVIIIw.i później.Wykonaniekolumniniekcyjnychwewnątrzpomieszczeń
wiążesięz koniecznościąwprowadzeniamałogabarytowychwiertnic,cowymagaminimalnejszerokościotworówdrzwio-wychnapoziomie1,0morazwysokościpomieszczeniawy-noszącej2,5m(wyjątkowo2,0m).Oczywiście,w miarędo-stępnościterenu,pracewiertniczo-iniekcyjnemożnaprowadzićodstronyzewnętrznejobiektu.Optymalnymrozwiązaniemjestzastosowanieukładukozłowegokolumn.Takdobranageometriakolumnpozwalanauzyskanieśrodkaciężkościw osipodbijanejściany,przenoszącpionowoobciążenianaponiżejzalegającewarstwynośnepodłożagruntowego.Dodatkowymutrudnieniempodczas prowadzenia prac
w ciasnychpomieszczeniachjestdobórodpowiednichkątówwierceniazgodniez dokumentacjąprojektową.Uzyskaniekilkuróżnychkątówdlapojedynczejścianyzmuszawykonawcędostworzeniaodpowiedniejprzestrzeniumożliwiającejdalszeprace.Bywarównież,żezałożeniaprojektowedotyczącegeo-metriizeskalenianiesąmożliwedoosiągnięciazewzględówtechnologicznych.W takichprzypadkachwymaganajestbez-pośredniawspółpracakierownikarobótiniekcyjnychorazpro-jektantakonstrukcji(geotechnika).Współpracatamanaceludobórrozwiązańprojektowychw sposóbpozwalającynaichwykonaniew terenie.Natymetapiepracbardzoczęstoprzy-dajesięwiedzai doświadczeniewykonawcypraciniekcyjnychi konstruktorów,dziękiczemumożliwejestuzyskanierozwią-zańbezpiecznychi możliwychtechnologiczniedowykonania.Ważnejesttutajrównież,abyprojektant,któryzastosowałdo
ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII JET GROUTING do wzmacniania fundamentów budynków zabytkowych, cz. 2tekst:mgr inż. GRZEGORZ JAROŃ,mgr inż. SEBASTIAN BIELSKI,ZakładInżynieryjny„Georem”Sp.zo.o.
W pierwszej części artykułu, która ukazała się w po-przednim numerze naszego czasopisma, omówiono czynniki mające decydujący wpływ na zakres, spo-sób i koszt wzmocnienia fundamentów istniejących budynków. Podkreślono jednocześnie, że współcze-sne sposoby wzmacniania fundamentów, do których można zaliczyć m.in. metodę iniekcji wysokociśnie-niowej, otwierają przed inwestorami i projektantami szerokie możliwości w zakresie rozbudowy obiektów zabytkowych w gęstej zabudowie miejskiej. Sukces realizacji zależy w dużej mierze od prawidłowo wy-konanego projektu wzmocnienia fundamentów.
53 Styczeń – Luty 2015 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne
wzmacnianiafundamentówiniekcjęwysokociśnieniową,znałz praktykitętechnologię.W większościprzypadkówdokumentacjaprojektowado-
celowoprzewidujeczęściowewyburzenie istniejącychścian,dlategoniekolidujetozestanemprojektowanymbudynku.Kluczowajest jednakorganizacjapracy, takabychwilowybrakmożliwościdojazdudomiejscwierceńnieprowadziłdoopóźnieńw pracachiniekcyjnych,częstomającychwpływnacałośćinwestycji.Pomimowymienionychpowyżejograniczeń,korzyściz za-
stosowaniainiekcjistrumieniowejjetgroutingprzypodbijaniuistniejącychfundamentówsąznaczniewiększeodponiesionychnakładów.Podbicie iniekcyjneeliminujekoniecznośćwykonywania
kłopotliwychrozkopówprzyistniejącymfundamencie,sięga-jącychponiżejspodudocelowegowykopuw celuwytworzenianowegofundamentu.Całośćpracwykonywanajestz pierwot-negobądźwstępnieobniżonegopoziomuroboczego,którypowykonaniuzasadniczychpracwymagajedyniepogłębieniadopoziomuspoduwarstwkonstrukcyjnychposadzki.Coważne,w takiejsytuacjiniedochodzidozmniejszenianośnościpodłożagruntowegow poziomieposadowieniaobiektuw wynikuroz-luźnieniapodłożagruntowegozwiązanegoz podkopywaniemfundamentu,comamiejscew przypadkupodbićwykonywa-nychmetodamitradycyjnymi.Brakkoniecznościdzieleniapodbicianaodcinkirobocze,tak
jakmatomiejscew przypadkupodbiciaklasycznego,znacznieupraszczai przyspieszaprace.Pamiętaćnależyjedynie,żeko-
lumnytrzebaformować,codrugą,trzecią,a nawetczwartą,coprzyichzwartejlokalizacjipodfundamentemnieopóźniaprac,którenabieżącoprowadzonesąw ramachjednegozakresu.Najważniejsząz zalet,jeślichodzio bezpieczeństwoobiektu,
jestminimalizacjaosiadańpodbijanychścian.W praktycestwierdzono,żeosiadaniatenieprzekraczajązazwyczajkilkumilimetrówlubwręczsązerowe.Zdarzasięrównież,żew wy-nikupodbijaniafundamentówdochodzidoniewielkiegounie-sieniapodbijanejściany.Minimalizacjaosiadańzwiązanajestz występowaniemstałegopodparciafundamentunagruncierodzimymo nośnościpozwalającejnaprzeniesienieobciążeńz obiektunaetapiebudowyprzyjednoczesnymwzmacnianiupodłożagruntowego.Jest toniezwykleważne,szczególniegdyweźmiesiępoduwagęzazwyczajzłystantechnicznyremontowanychobiektów.Przywłaściwejorganizacjipracosiadaniamierzonegeodezyjnieoscylująwięcw granicachbłędupomiarowego.Całośćpracwykonywanajestbezzagrożeniadlabezpie-
czeństwaistniejącegoobiektu.Zarównowiercenie,jaki for-mowaniekolumnprzebiegabezudarowo,a brakchwilowegoprzewieszeniapodbijanejściany,którewystępujeprzypodbiciuwykonywanymmetodąklasyczną,eliminujezagrożenieobe-rwaniasięfragmentówfundamentów,bardzoczęstostarych(kamiennychlubceglanych).Zalettechnologiiiniekcjistrumieniowejjetgroutingjest
bardzowiele,należyjednakpamiętaćz punktuwidzeniawykonawczego, żebardzo często (o czymwspomnianow poprzednich rozdziałachniniejszegoartykułu) liczba
GeotechnikaPOLSKA
54 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Styczeń – Luty 2015
POLSKA Geotechnika
danych,naktórychbazują konstruktorzy i projektanci,jestniepełna.Rolą inżynierówpełniącychbezpośredninadzórnadrobotamifundamentowymijestsprawdzenieprzedstawionychw dokumentacjizałożeń,a następniepo-informowanieprojektantao ewentualnychrozbieżnościachw celuichzaktualizowania.Dopodstawowychproblemówwykonawczych,spotyka-
nychbardzoczęstopodczas realizacji inwestycji, zaliczyćmożna: � innyniżzałożonow dokumentacjipoziomposadowieniaobiektów,
� innyniżzałożonow dokumentacjimateriał,z jakiegozbudo-wanesąfundamentylubścianyobiektu,któregofundamentysąwzmacnianie,
� brakzgodnościbudowypodłożagruntowegow stosunkudozałożeńprojektowych,
� występowaniew podłożudodatkowychprzeszkód,np.nie-zinwentaryzowanychsieciuzbrojeniapodziemnego,głazów,starychfundamentów,kanałówtechnicznychitp.Skutkiemopisanychpowyżejproblemówwykonawczych,
jakiemogąsiępojawićnabudowie,możebyćzmianakosztówprojektowanychprac.O ilew przypadkuzmniejszeniakosztówwykonawczych
inwestormożezaoszczędzoneśrodkiprzeznaczyćnapracedodatkowe,o tylezwiększenienakładówfinansowychnaetapiewykonawczymprzysporzyćmożedodatkowychproblemówfinansowychdlainwestoralubwykonawcy.Zmianapoziomuposadowienia istniejącegoobiektunapłytszyniżzałożonow dokumentacji,zmianamateriału,z któregowykonanesąfundamenty,natwardszyczyteżbrakzgodnościw budowiepodłożagruntowego(namniejkorzystne)wiążesięzazwyczajzeznacznymizmianamiw zakresiegeometriiprojektowanegowzmocnienia,cow konsekwencjipociągazasobądodatkowenakładypracy.W związkuz powyższympierwszymkrokiemprzedprzystą-
pieniemdoformowaniakolumniniekcyjnychw celuwzmoc-nienia istniejącegofundamentujestpotwierdzeniepoziomuposadowieniaprzezprzewierceniegoażdosamegospodu.Sytuacjatakabardzoczęstomamiejsce,gdywysokośćpomię-dzypoziomemroboczyma spodemfundamentuprzekracza2,5m.Wykonanieodkrywkidotakiejgłębokościstanowidużyproblem,natomiastwykonanieprzewiertujestzaledwiejednymz wieluniezbędnychetapówpodczasformowaniakażdejkolejnejkolumnyiniekcyjnej.Głębokośćwierceniapod założonymkątempozwalana określeniew przybliżeniudokilkucentymetrów,jakiejestposadowienieczęścibądźcałości
budynku.Nabaziezebranychdoświadczeńniejednokrotniestwierdzono,żeposadowienierzeczywistebudynkuznaczącoodbiegaodprzyjętegow projekcie.W przypadkuniepotwierdzeniabłędnegopoziomuposadowie-
niabudynkupowykonaniuwykopuw sąsiedztwiewzmocnionejwcześniejścianyzdarzająsięsytuacje,kiedykolumnyiniekcyjneznajdująsięprzedlubzafundamentem,w efekcieczegotylkoniewielkapowierzchniaistniejącegofundamentujestpodparta.Następstwemtakiejsytuacjijestponownewykonywaniepod-biciaz nowoprzygotowanejplatformyroboczejlubczęścioweszalowaniei „podlanie”fundamentubetonem.Jakiekolwiekrozwiązaniezostaniezastosowane,jestonoproblematycznei maznaczącywpływnaterminyi opóźnieniadalszychprac.Liczbarealizacjizwiązanychz wzmacnianiemistniejących
fundamentóww budynkachzabytkowych,a takżenowychbądźnowoprojektowanychwzrastaz każdymrokiem.Narynkupolskimznajdujesięwieluinwestorów,równieżzagra-nicznych,wyrażającychchęćmodernizowaniai adaptowaniabudynkówz XVIIIi XIXw.Bardzoczęstokonstrukcjemającetakdługąhistorięstwarzająprojektantomi wykonawcomwieleproblemów,o którychwspomnianow pierwszejczęściartykułu.Zazwyczajłatwiejszei szybszejestzaprojektowaniei wybudowanienowegoobiektuodpodstaw,należyjednakpamiętać,żeprzyobecnejgęstejzabudowiew centrachmiastniezawszelokalizacjaprojektowanegobudynkujesttakatrak-cyjna,jakoczekująprzyszliwłaściciele.Takjakniekażdemuinwestorowipodobasięnowoczesnystylbudownictwa,któryczęstoniepasujei wykluczasięwzględemhistorycznychsą-siednichzabudowań.Ponieważliczbainwestycjisystematyczniewzrasta,przekłada
siętorównieżnazakresrobótspecjalistycznych,w tymgeo-technicznych,niezbędnychpodczasprzebudowyi rozbudowyzabytkowychobiektówbudowlanych.Zastosowanietechnologiijetgroutingdowzmacnianiafun-
damentówbudynkówistniejącychtojednaz wielumożliwości,jakiedajetatechnologia,stosowanajużodkilkudziesięciulatnacałymświecie.Dodzisiajjestnajszybsząmetodąwzmac-nianiafundamentówstosowanąpodczaszwiększaniaobciążeńwynikającychz nadbudowydanegobudynku,pogłębianiapiwniclubw wieluprzypadkachobarozwiązaniastosowanejednocześnie.Uniwersalnośćtej technologii i dobórsprzętupozwalająnapraktycznejejstosowanieprawiew każdychwarunkach,nawetw piwnicachbudynków,gdziepodczaspierwszychwizjilokalnychnatereniebudowywydajesiętoniemożliwedozrealizowania.
Widok na fragment ściany kamienicy i zabezpieczenie obiektu z wykorzystaniem kolumn jet grouting
Widok wiertnicy podczas prac wiertniczo-iniekcyjnych
Kolumny iniekcyjne wykonane w układzie kozłowym
