Student: Mihai Truşcă
Tehnologia de execuţie a piloţilor foraţi CFA (Continuous Flight auger) 1. Prezentare generală a tehnologiei Forarea se face în uscat sau sub apă datorită faptului că pereţii excavaţiei sunt susţinuţi de şnecul continuu ce este extras pe măsură ce este realizată betonarea. Forarea şi extragerea şnecului se face printr-un echipament ce realizează şi betonarea. Dintre avantajele metodei se pot menţiona: fiind piloţi de dislocuire, deranjarea pământului din jurul forajului este minimă, lucru esenţial în cazul lucrărilor pe alunecări de teren active sau la limita stabilităţii; fiind piloţi executaţi cu şnec continuu nu este necesară prezenţa noroiului de foraj pentru susţinerea pereţilor excavaţiei astfel încât este evitată alimentarea cu apă a planului de alunecare; viteza de execuţie pentru forarea unui pilot este de aproximativ de două ori mai mare decât în cazul forării cu bentonită şi de aproximativ trei ori mai mare decât în cazul celor cu tubaj recuperabil. Echipamentele care există în dotarea câtorva firme din România au fost utilizate în ultimii 5 de ani pentru realizarea de fundaţii pilotate cât şi pentru lucrări de sprijinire discontinuă.
Fig. 1:Echipament de forare CFA (Continuous Flight auger) Page 1 of 16
Student: Mihai Truşcă Şnecul continuu are formă elicoidală, poate atinge valori de la 10.0m la 19.0m şi poate avea diametre cuprinse între 400mm şi 1200mm, executând forarea dintr-o singură trecere. Pământul dislocat de vârful burghiului este scos la suprafaţă de către elicea continuă, pereţii găurii sunt susţinuţi de către burghiul plin cu materialul forat. Prin adăugarea unei are Kelly cu extensie adâncimea de forare creşte cu 6.0m8.0m. Echipamentul CFA are propriul sistem de deplasare „păşind” pe 2 şenile. Fazele de execuţie ale unui pilot CFA sunt: prin rotirea şnecului se realizează gaura de foraj; în cazul săpării sub nivelul apei subterane, datorită şnecului se evita antrenarea de către apă a pământului de la bază. curăţirea fundului săpăturii; această operaţie se execută la un scurt moment înainte de betonare, ea desfăşurându-se continuu; betonarea; betonul este pompat cu o pompă de beton prin canalul tubular din interiorul şnecului în timpul extragerii acestuia. coborârea carcasei de armătură se realizează după betonarea, montându-se în capătul superior al carcasei o plăcuţă metalică de care este ataşat un vibrator, pentru a uşura introducerea carcasei de obicei se preferă ca vârful ei să fie tronconic;
Fig. 2: După execuţia a 3 piloţi Page 2 of 16
Student: Mihai Truşcă
Fig. 3: Deplasarea până în punctul de începere a unui nou pilot
Fig. 4: Începerea forajului Page 3 of 16
Student: Mihai Truşcă
Fig. 5: Forarea până la cota proiectată
Fig. 6: Începerea betonării Page 4 of 16
Student: Mihai Truşcă
Fig. 7: Terminarea betonării
Fig. 8: Montarea plăcii în capătul carcasei pentru vibrare şi ridicarea ei
Page 5 of 16
Student: Mihai Truşcă
Fig. 9: Introducerea carcasei prin vibrare
Fig. 10: Introducerea carcasei până la cota proiectată Page 6 of 16
Student: Mihai Truşcă 2. Materialele utilizate pentru realizarea lucrărilor discontinue de sprijin Betonul. Generalităţi Betonul folosit la piloţii foraţi in situ trebuie să fie în conformitate cu prescripţiile din ENV 206. Reţeta betonului trebuie stabilită astfel încât să se evite segregarea în timpul turnării, să fie suficient de fluid pentru a putea umple toate golurile iar după priză să formeze o masă densă şi impermeabilă. Proprietăţile betonului întărit cu privire la rezistenţă şi durabilitate trebuie să fie compatibile cu cerinţele de lucrabilitate. Controlul calităţii betonului proaspăt se face prin prelevarea de probe atât la staţia de betonare cât şi la locul de punere în opera, asupra cărora se determină consistenţa betonului prin metoda tasării conului (STAS 1759-80). Pentru determinarea rezistenţelor mecanice ale betonului pus în opera se prelevează serii de câte 3 cuburi cu latura de 14 cm, pentru încercarea la compresiune la vârsta de 7 şi 28 zile, conform STAS 1799-81. Probele necesare determinării consistentei şi confecţionării cuburilor se recoltează la fiecare lot de 30÷35m3 de beton pus în operă sau cel puţin pentru fiecare pilot, atunci când volumul acestuia este sub 30 m3. În cazul în care în cuprinsul lotului de 30÷35 m3 se constată la punere în opera o modificare a compoziţiei betonului proaspăt, se fac determinări suplimentare ale consistenţei pentru a se putea aduce corecţiile necesare. În perioada de lucru pe timp friguros se ţine seama la prepararea betoanelor de prevederile cuprinse în „Normativ privind executarea lucrărilor de beton şi beton armat”, indicativ C 140-79 cu menţiunea că temperatura betonului la punerea în opera să fie mai mare de +50C. Agregatele Pentru a evita segregarea agregatele trebuie să aibă o granulaţie uniformă, dimensiunea maximă a particulei nu trebuie să depăşească minimum dintre 32mm şi un sfert din lumina dintre barele longitudinale de armătură.
Page 7 of 16
Student: Mihai Truşcă Agregatele utilizate trebuie să se încadreze, din punct de vedere al granulozităţii, în următoarele limite: 0,2 1 3 7 16 31 φ mm Minim 3 17 25 30 70 90 % Maxim 5 23 35 60 80 100 % Se menţionează că aceste două procente variază cu dozajul de ciment al betonului preparat. La calculul reţetelor pentru curbele granulometrice, se ţine seama de următoarele recomandări: - agregatele utilizate trebuie să aibă granulele de maximum 31mm şi să fie aranjate în sorturile: 0,2÷7; 7÷16; 16÷31mm, - sorturile de agregate trebuie să fie caracterizate printr-o granulozitate continuă, iar curba de granulozitate să nu depăşească limitele indicate cu mai mult de două procente, - conţinutul de material fin (sub 0,2mm) trebuie să fie de 50÷100kg/m³, iar în cazul în care acesta lipseşte (fiind înlăturat prin spălare), se adaugă un material inert. Agregatele necesare preparării betoanelor trebuie să corespundă prevederilor din STAS 1667-77 în ceea ce priveşte conţinutul de impurităţi. În cazul în care dimensiunea maximă a agregatelor este de 32mm betonul trebuie să aibă următoarele caracteristici: conţinut de nisip >40% din masa totală a agregatelor, particulele încadrate în fracţiunea granulometrică praf (inclusiv cimentul şi alte materiale fine) trebuie să reprezinte între 400 şi 550kg/m3 de beton. Cimentul Conţinutul minim de ciment se stabileşte în funcţie de dimensiunea maximă a agregatelor în conformitate cu tabelul A8.1. O parte din ciment poate fi înlocuită prin aditivi cum ar fi cenuşa şi zgurile de furnal.
Page 8 of 16
Student: Mihai Truşcă Tabelul A8.1 – Conţinut minim de ciment Dimensiunea maximă a particulei (mm) 32 25 20 16
Conţinut minim de ciment (kg/m3) 350 370 385 400
Tipurile de ciment utilizate la prepararea betoanelor şi mortarelor se stabilesc în funcţie de condiţiile de teren, în conformitate cu “Instrucţiunile tehnice privind folosirea cimenturilor în construcţii”(indicativ C.19-79). Se recomandă folosirea cimenturilor Pa 35,H 35 şi M 30 Cimentul utilizat la prepararea betonului se verifică pentru fiecare lot livrat, urmărindu-se prin încercările de laborator timpul de priză, constanţa de volum şi rezistenţe mecanice potrivit prevederilor STAS 8133-83 ”Cimenturi. Reguli şi metode pentru verificarea calităţii”. Temperatura cimentului la prepararea amestecului nu trebuie să depăşească +40ºC. Raportul apă – ciment Raportul apă ciment nu trebuie să depăşească 0.6. Această valoare poate fi modificată în cazul folosirii de aditivi. Aditivi Aditivii pot fi folosiţi în următoarele scopuri: reducerea cantităţii de apă şi plasticizare betonului pentru evitarea separării laptelui de ciment şi a segregării; întârzietori de priză utilizaţi pentru mărirea domeniului de lucrabilitate (folosiţi în situaţia în care procesul de betonare durează timp mai îndelungat sau există întreruperi în procesul tehnologic); Ca plastifiant şi întârzietor de priză se recomandă aditivul “REPLAST”, care trebuie să corespundă condiţiilor tehnice prevăzute în anexa V4.a., din “Normativul pentru executarea lucrărilor din beton şi beton armat”, indicativ C.140-79. La stabilirea compoziţiei betonului se va ţine seama de următoarele recomandări: - la stabilirea compoziţiei betonului şi a dozajului de aditiv în întârzietor de priză se va ţine seama de volumul de beton necesar pentru o baretă astfel încât timpul de turnare să nu depăşească 6-7 ore, - dozajul de aditiv întârzietor de priză va fi de 1÷2litri la 100kg de ciment. Page 9 of 16
Student: Mihai Truşcă Armătura Armătura utilizată în cazul pereţilor mulaţi trebuie să corespundă prescripţiilor din EN 10080. Ţinându-se seama de toate precauţiile necesare, elementele metalice de tipul tuburilor, plăcilor, etc. nu trebuie să fie realizate din oţel galvanizat sau alte metale sau alte metale care pot produce efecte electrostatice având ca efect coroziunea electrochimică a armăturii. Proiectarea carcaselor de armătură trebuie realizată în conformitate cu prescripţiile din ENV 1992. În faza de proiectare, carcasa de armatură trebuie să fie dimensionată astfel în cît să corespundă condiţiilor de exploatare(de serviciu) ale pilotului dar şi condiţiilor de transport şi respectiv celor care apar în faza de betonare. Geometria carcasei de armătură trebuie să fie astfel stabilită astfel încât să se asigure o conlucrare cît mai bună cu betonul. Carcasa de armătură se compune din: armătură longitudinală, armătură transversală, armătură necesară pentru manevrarea şi ghidajul carcasei în excavaţie. Carcasa va fi prevăzută la partea superioară cu bare de agăţare rigide şi suficient de rezistente pentru a susţine întreaga carcasă la manevrare, la introducerea în foraj. Îmbinarea armăturilor trebuie realizată numai cu ajutorul sudurii electrice. Armătură longitudinală Diametrul minim în cazul barelor longitudinale este de 12 mm. Distanţă minimă între barele de armătură este de 10 cm. Această poate fi redusă la 8 cm în cazul suprapunerii barelor. Atunci când lungimea pilotului este mare, carcasa de armătură se realizează din mai multe elemente longitudinale de armătură. Conlucrarea între armături se poate realiza prin suprapunere sau prin cuple. În situaţia în care se realizează suprapunerea în timpul operaţiilor de transport şi manevrare a carcasei poate să apară alunecarea. Pentru a preveni această situaţie îmbinarea prin suprapunere se completează prin sudura în puncte.
Page 10 of 16
Student: Mihai Truşcă Armătura transversală Armătura transversală are rolul să rigidizeze carcasa de armătură. De obicei se utilizează frete şi mai rar etrieri. Distanţa între barele de armătură transversale trebuie să fie de 20 cm. Această distanţa se poate reduce la 15 cm asigurând în această situaţie o dimensiune maximă a agregatului de 20 mm. Acoperirea cu beton Acoperirea cu beton se defineşte ca distanţa dintre carcasa de armătură şi peretele excavaţiei. În conformitate cu prescripţiile ENV 1992 acoperirea de beton trebuie să fie de minim 50mm. În cazul pământurilor de consistenţă redusă acoperirea cu beton poate să fie de cel puţin 50mm. Distanţiere care se prevăd la exteriorul carcasei de armătură au rolul asigurării acoperirii minime cu beton a acesteia. Distanţierele sunt alcătuite sub forma unor „patine”. Trebuie acordată o deosebită atenţie direcţiei de montare a patinelor pentru a nu se transforma în „harpoane” care să se agaţe de tubulatura de foraj (figura A8.4). Dimensiunea distanţierelor trebuie adoptată în funcţie de condiţiile de teren.
a. Instalare corecta a patinelor
b. Instalare incorecta a patinelor
Figura A8.4: Instalarea patinelor distanţiere pentru asigurarea acoperirii de beton
Page 11 of 16
Student: Mihai Truşcă Carcasa de armătură ca ansamblu Armăturile longitudinale vor fi suprapuse de cât mai puţine ori. Suprapunerea se va face astfel încât cele două bare care se petrec să nu se suprapună pe lungimea de transfer. Toleranţa lăţimii totale a carcasei de armătură trebuie să fie în domeniul ±10mm. Toleranţa înălţimilor traversărilor după operaţia de betonare va fi de ±70mm. Toleranţa cotei superioare a carcasei după betonare va fi ±50mm. Lucrări pregătitoare Platforma de lucru va fi stabilă, situată deasupra nivelului apei subterane şi, de preferinţă, orizontală dacă acest lucru nu influenţează stabilitatea masivului de pământ. Zona adiacentă liniei piloţilor va fi eliberată de obstacole. La executarea săpăturii şi amenajarea platformei de lucru se va urmări asigurarea unei bune deplasări a utilajelor în timpul lucrului (macarale, autobetoniere, basculante pentru transportul pământului rezultat din excavare), precum şi a spaţiilor de depozitare necesare în procesul tehnologic de execuţie. În acest sens platforma de lucru va fi prevăzută cu drumuri de acces pentru mijloacele de transport, degajate permanent, astfel încât circulaţia să se desfăşoare în bune condiţii, fără stagnări sau pericole de accidente. Introducerea armăturilor şi a altor elemente Carcasa de armătură se introduce în beton cu ajutorul unei macarale, cu săgeată şi putere la cârlig corespunzătoare pentru o manevrare uşoară. Înainte de introducerea carcasei de armătură în foraj, se face verificarea executării corecte a sudurilor. Carcasa de armătură trebuie bine centrată în interiorul forajului pentru a nu provoca desprinderea distanţierelor. Coborârea carcasei în foraj se face prin vibrare. În cazul în care carcasa de armătură nu ajunge la cota din proiect, blocându-se în timpul introducerii se extrage imediat, se verifică starea ei şi se curăţă înainte de a se reintroduce în tranşee. Page 12 of 16
Student: Mihai Truşcă Betonarea şi decaparea Procesul de betonare a forajului trebuie astfel realizat încât să fie asigurată omogenitatea şi umplerea totală a volumului excavat. Transportul betonului la punctul de lucru trebuie să se realizeze fără segregarea acestuia. Extragerea tubulaturii de protecţie a forajului trebuie realizată înainte ca betonul să-şi piardă lucrabilitatea. La punerea în operă a betonului se vor respecta cu stricteţe următoarele condiţii speciale: - controlul calităţii betonului proaspăt, - măsurarea volumului de beton turnat concomitent cu verificarea nivelului betonului în foraj, - menţinerea permanentă a nivelului betonului în foraj (minimum 1.00m faţă de baza tubulaturii de foraj), - luarea de probe necesare în timpul turnării, pentru a fi încercate după întărire. Turnarea betonului trebuie să înceapă după cel mult o ora de la terminarea curăţării bazei pilotului, timp în care se apreciază că se poate introduce în foraj carcasa de armatura şi se realizează toate lucrările pregătitoare în vederea betonării. Betonarea se va realiza în aşa fel încât să se evite segregarea. Este permisă pomparea directă a betonului. Vibrarea betonului nu este permisă deoarece acestea ar putea declanşa alunecarea de teren. Tubulatura de betonare trebuie să fie curată şi impermeabilă. Diametrul interior va fi cel puţin 0.15m şi cel puţin de 6 ori mai mare decât dimensiunea maximă a agregatelor. Diametrul exterior va fi ales în aşa fel încât să poată trece liber prin carcasa de armătură. După ce betonarea a început tubulatura de betonare va fi întotdeauna păstrată sub nivelul betonului proaspăt. Se recomandă ca tubulatura să fie scufundată în beton pe o adâncime de minimum 3m dar aceasta poate fi redusă la 2m dacă nivelul betonului este cunoscut cu exactitate. Adâncimea, măsurată faţă de nivelul betonului, la care se găseşte capătul tubulaturii de betonare poate fi redusă pe măsura apropierii de nivelul terenului pentru a facilita curgerea betonului. Viteza de creştere a nivelului betonului pe înălţime în foraj nu trebuie să fie mai mică de 3m pe oră. Când sunt anticipate întârzieri care pot afecta calitatea betonului (de exemplu datorită condiţiilor de trafic) betonului proaspăt trebuie să i se adauge o cantitate corespunzătoare de întârzietori de priză încă de la preparare. Transportul betonului de la staţia de preparare la locul de punere în operă se efectuează în mod obligatoriu cu autoagitatoare. Page 13 of 16
Student: Mihai Truşcă Pe timp de iarna se iau măsuri necesare la prepararea şi transportul betonului pentru executarea lucrărilor pe timp friguros, astfel încât la punerea în operă temperatura betonului să fie de minim +5ºC. Înainte de betonarea pilotului se verifica daca staţia de preparare a betonului poate asigura continuu beton pentru întregul foraj şi daca sunt asigurate mijloacele necesare pentru transportul betonului de la staţie la şantier. În timpul betonării se execută periodic mişcări lente de ridicare şi coborâre a coloanei de betonare, până la terminarea operaţiei de betonare, având totodată grijă ca evacuarea apei din tranşee - prin pompare - să se facă astfel încât acesta să nu ajungă să deverseze peste marginea forajului. Decaparea betonului de la nivelul prevăzut pentru realizarea ulterioară a grinzii de conlucrare se va realiza folosind un echipament care să nu distrugă restul betonului turnat, armătura sau orice altă instrumentare instalată în pilot. Decaparea finală se realizează numai după ce betonul are o rezistenţă suficient de mare pentru a se evita distrugerea. Dacă este posibil pot fi realizate decapaje deasupra nivelului final înainte ca betonul să facă priză. Fisă de control pentru pilotul forat pe loc Etapă Verificări Observaţii Trasare plan de situaţie cu amplasarea planurile trebuiesc verificate piloţilor. înainte de contractarea lucrărilor şi înainte de eliberarea amplasamentului. Betonul compoziţie, consistenţă, rezistenţă verificările se fac în la compresiune. conformitate cu normativele în vigoare. Armătura numărul, diametrele şi poziţionarea verificările se fac pentru barelor, fiecare carcasă de armătură în suduri şi îmbinări, conformitate ce proiectul. distanţe între bare pe direcţie orizontală şi verticală, poziţionarea tubulaturilor de betonare. Excavarea poziţionarea utilajului, observaţie vizuală, verticalitatea forajului, se verifică pentru fiecare foraj linia terenului natural, în timpul şi la sfârşitul adâncimea de excavare. excavării. Curăţarea curăţarea bazei panoului excavat. Introducer rigiditatea carcasei. se verifică la instalare şi ea transport. Page 14 of 16
Student: Mihai Truşcă carcasei de armătură
Betonarea
Înainte de instalare: numerotarea carcasei, identificarea feţelor carcasei în conformitate cu proiectul, amplasarea şi numerotarea distanţierelor. După instalare: poziţionarea carcasei. lungimea şi poziţionarea tubulaturilor de betonare şi acolo unde este cazul poziţionarea elementelor tubulaturii, certificatul de calitate pentru beton, aspectul betonului, consistenţa betonului,
rezistenţa betonului,
se verifică carcasă.
pentru
fiecare
se verifică pentru fiecare carcasă de armătură. se verifică pentru fiecare pilot, se verifică pentru fiecare transport, observaţie vizuală, se verifică înainte de începerea betonării fiecărui pilot şi de fiecare dată când se constată că este necesar,
se verifică pe probă prelevată pentru cel puţin 100m3 beton din aceiaşi sursă, se stabileşte pentru fiecare pilot; prima tranşă de beton trebuie introdusă prin metoda de betonare, tubulatură în mod continuu, fără întreruperi, se completează după fiecare tranşă de beton introdusă în foraj; diferenţa dintre capătul tubulaturii de betonare şi fişa de betonare, nivelul betonului în excavaţie trebuie menţinută în permanenţă constantă; se compară fişa de excavare cu poziţionarea carcasei de armătură, fişa de betonare, nivelul betonului în excavaţie după se verifică toleranţele impuse micşorarea lungimii sau reducerea carcasei de armătură, numărului tubulaturilor de de fiecare dată când se betonare, constată că este necesar, durata de betonare a pilotului, se verifică pentru fiecare pilot, temperatura pe parcursul etapei de betonare Page 15 of 16
Student: Mihai Truşcă
Îndepărtar ea betonului contamina t
se verifică atunci când condiţiile atmosferice o impun. nivelul de la care calităţile prin observaţii vizuale. betonului corespund caietelor de sarcini.
Observaţii: • verticalitatea forajului trebuie verificată în scopul încadrării în toleranţele admise; termenele de monitorizare a operaţiilor pot fi micşorate în situaţiile de risc cum ar fi prezenţa obstrucţiilor în teren identificate în etapa de excavare; aceste operaţii de control se pot limita la observaţiile vizuale sau se poate ajunge la măsurători speciale cum ar fi de exemplu inclinometria,numărul minim de cilindrii sau cuburi necesare verificării rezistenţei la compresiune a betonului, pentru o probă, este 4 (patru).
Page 16 of 16
