Ocena brak

Przegląd metod posadawiania na słabych gruntach

Autor /jekengice Dodano /23.06.2006

2. Przegląd metod posadowienia obiektów inżynierskich
na słabych gruntach

W związku z powiększaniem się siedlisk ludzkich, coraz częściej wykorzystuje się w celach budowlanych grunty, które do tej pory uważane były za takie które nie nadają się do posadowienia. Powstają nowe osiedla w miastach, wielkopowierzchniowe obiekty przemysłowe, które inwestorzy chcą usytuować najbliżej miast lub ich centrów, gdzie najczęściej „dobre” gruntu zostały już zagospodarowane. Powstaje, więc pytanie jak posadowić dany obiekt na gruntach słabych. Stosuje się wtedy wzmacnianie gruntów słabych, wymianę ich lub posadowienie pośrednie, w zależności od konkretnych warunków gruntowo-wodnych, konstrukcyjnych, obszarowych czy finansowych.

2.1. Wymiana gruntów

Przy niewielkiej miąższości warstwy słabej, do głębokości 2 - 3 m pod poziomem terenu, najbardziej opłacalnym sposobem podwyższe¬nia wytrzymałości gruntu jest wymiana tej warstwy. Ten sposób okazuje się szczególnie przydatny w przypadku warstw pochodzenia organicznego (torfy) lub w przypadku gruntów pylastych bardzo zanieczyszczonych domieszkami organicznymi. Natomiast przy słabych warstwach uformowanych z gruntów mineralnych (luźnych, drobnych, nawodnionych piaskach, glinach miękkoplastycznych lub płynnych) najczęściej stosuje się metody zmierzające do zwiększenia ich nośności bez uciekania się do wymiany.
Wymiana taka polega na wybraniu z wykopu nienośnego gruntu i wypełnieniu go różnoziarnistym piaskiem zagęszczanym warstwami. Grubość zagęszczanych warstw zależy od wydajności zagęszczarki. Zazwyczaj układa się warstwy o grubości 0,3 - 1,0 m.
Gdy grubość słabej warstwy nie jest duża, można użyć np. piasku stabilizowanego cementem. Grubość warstwy piasku ustala się w zależności od lokalnych warunków geologicznych. Jeżeli pod słabą warstwą występuje grunt o dużej nośności, większej od spodziewanej nośności gruntu wymienionego, to grubość tej warstwy powinna być równa odległości między podstawą fundamentu a stropem war¬stwy nośnej.

Rys.2.1.1. Rozkład naprꬿeń w poduszce piaskowej. [35]

Natomiast, jeżeli pod słabą warstwą występuje grunt o nośności mniej¬szej od nośności warstwy piasku, to grubość jej musi być taka, aby naprężenia w stropie warstwy rodzimej po wybudowaniu obiektu były mniejsze od dopuszczalnych.
Wymieniona warstwa gruntu musi być należy¬cie zagęszczona. Jeżeli zalega ona poniżej poziomu wody gruntowej, roboty można wy¬konać bez obniżania poziomu zwierciadła wody gruntowej i sypać piasek wprost do wody tylko wtedy, gdy po wykonaniu nasyp będzie należycie zwibrowany wibratorami głębinowymi. Piasek sypany „na sucho\" powinien być układany warstwami o miąższości 15-20 cm oraz należycie ubijany i polewany wodą, aby piasek został jedynie zawilgocony, a nie całkiem nawodniony. Je¬żeli przy wykonywaniu nasypu w suchych dołach dysponuje się wi¬bratorami wgłębnymi można zagęścić piasek za pomocą hydrowibracji. Po wykonaniu wymiany gruntu należy koniecznie sprawdzić zagęszcze¬nie gruntu metodą Proctora. Należy zwrócić szczególne uwagę na równomierne zwibrowanie pod całym fundamentem.
2.2. Metoda wymiany dynamicznej.

Powszechna na świecie i znana w Polsce jest metoda dynamicznej wymiany. Stosuje się ją w gruntach organicznych, nawodnionych gruntach spoistych, na wysypiskach śmieci, wzmocnienie pozwala na rezygnację z wymiany gruntu. Jest ona pochodną metody Dynamicznej Konsolidacji znanej jako „Metoda Menarda”. Dynamiczna wymiana polega na wykonaniu gruncie wielkośrednicowych kolumn z materiału okruchowego. Tzw. słupy wymiany dynamicznej, formowane są przez ubijanie ciężarem o masie od 15 do 30 ton spadającym z wysokości 10-30 m. Na powierzchni terenu lub w płytkim wykopie, układa się warstwę kruszywa naturalnego, może to być żwir, pospółka lub kruszywo łamane, istnieje możliwość wykorzystania materiałów dostępnych lokalnie takich jak: żużel, spieki, odpady kopalniane, materiały z rozbiórki itp., po czym następuję rozpoczęcie ubijana. Kolejne uderzenia wprowadzają materiał na żądaną głębokość. Po wprowadzeniu kruszywa na pewną głębokość dosypuje się go i ponownie następuje proces ubijania. Kolejne fazy powtarzane do momentu uformowania słupa wymiany dynamicznej do żądanej rzędnej. Typowy rozstaw słupów na planie siatki to od 4,5 x 4,5 m do 7,0 x 7,0 m (zależnie od wartości obciążenia i warunków gruntowych), średnica słupów najczęściej stosowana to 2,0 - 2,5m, natomiast głębokość to 5,0 - 7,0 m. Metodę tą stosuje się, gdy słabe grunty spoiste (gliny, iły, pyły) lub organiczne zalegają do głębokości 7,0 m p.p.t.
Kolumny, w zależności od podatności gruntu, mogą mieć średnicę 1200 - 3000 mm, Stosowane są również ubijaki z pochylonymi ścianami, które powodują dodatkowo rozpieranie gruntu i polepszenie jego parametrów wytrzymałościowych między kolumnami.
Do zalet tej metody należą niski koszt, prostota wykonania, niezawodność oraz szybkość postępu prac. Wady natomiast to ograniczona głębokość słabej warstwy, szkodliwość wstrząsów na sąsiednie budowle. Jednak, jak pokazało doświadczenie, podczas stosowania tej metody przy budowie Trasy Siekierkowskiej w Warszawie, w budynkach oddalonych o 15m od miejsca wzmacniania gruntu wstrząsy nie wywołały żadnych negatywnych skutków.

Rys.2.2.1. Maszyna gąsienicowa do dynamicznej wymiany. [28]

Rys.2.2.2. Plac budowy Trasy Siekierkowskiej w Warszawie. [28]

Rys.2.2.3. Plac budowy Trasy Siekierkowskiej w Warszawie. [28]

Wymiana Dynamiczna Podłoża Gruntowego

Rys.2.2.4. Schemat tworzenia słupa dynamicznej wymiany. [28]


2.3. Metoda konsolidacji dynamicznej.

Metoda Konsolidacji Dynamicznej stosowana na świecie od 1969 roku, której idea jest wyjątkowo prosta, zakłada ulepszenie słabego podłoża za pomocą uderzeń o dużej energii. W wyniku działania fali uderzeniowej grunt ulega zagęszczeniu zróżnicowanemu w zależności od jego stanu, struktury i głębokości zalegania. Energia przekazywana jest na podłoże za pomocą wielokrotnych uderzeń odpowiednio ukształtowanych ciężarów o masie od 10 do 40 ton spadających z wysokości 5 - 40 m.
Projektując wzmocnienia należy uwzględnić indywidualne warunki każdego projektu. Dobranie odpowiedniego rodzaju metody zagęszczenia należy wykonać po dokładnej analizie parametrów ulepszanego gruntu, a także głębokości zalegania i geometrii warstw, a także wymaganego po zakończeniu prac stopnia konsolidacji.
Przed rozpoczęciem prac, w projekcie wstępnym, należy przyjąć rozmieszczenie punktów uderzeń oraz innych parametrów technologicznych. Ostatecznie jednak założenia wstępne weryfikowane są dopiero w wyniku prób przeprowadzonych w terenie.
Opisany wyżej sposób wzmacniania podłoża gruntowego umożliwia zastosowanie posadowienia bezpośredniego budynków nawet przy bardzo małej nośności gruntów zalegających na poziomie posadowienia. Metoda zagęszczania dynamicznego stosowana jest także do ulepszania istniejących nasypów nienadających się do posadowienia budowli z uwagi na ich dużą ściśliwość i małą nośność.
Zalety to: prostota wykonania, niezawodność, niski koszt wykonania, duża prędkość postępu prac, bardzo opłacalna w gruntach o dużej zawartości wody oraz w gruntach gdzie występuje konieczność dogęszczenia poniżej poziomu wód gruntowych, wady natomiast stanowią: ograniczona miąższość słabej strefy (

Podobne prace

Do góry