Terenuri dificile de fundare INJECTAREA PAMANTURILOR 1. Aspecte definitorii ale metodelor de injectare
În tehnica construciilor prin injectarea terenurilor se înelege introducerea în teren prin foraje, cu ajutorul presiunii, a unor canităi controlate de substane capabile să-i modifice caracteristicile constructive. Sunt injectabile numai anumite tipuri de terenuri. Pentru procesul de injectare ele constituie un mediu cu caracteristici date, iar tratamentul necesar este subordonat acestor caracteristici şi scopului urmărit. Interaciunea dintre substana injectată şi pământ este un proces complex deoarece include aciuni mecanice şi chimice ce au loc în condiiile variate determinate de granulozitatea şi compoziia chimico-mineralogică a terenului. Din punctul de vedere al mecanismului de pătrundere al substanelor de injectare în teren se disting trei cazuri caracteristice: pătrunderea acestor substane în porii pământului (îmbibarea pământului); pătrunderea substanei în fisuri formate prin hidrofracturarea (clacarea) terenului, datorită presiunii de injectare; - pătrunderea substanei în discontinuit ăile preexistente ale terenului cu sau f ără presarea şi îndesarea pământului din jur. -
Obiectivele frecvente ale injectării sunt: -
îmbunătăirea caracteristicilor de rezistenă şi deformabilitate ale terenurilor; reducerea permeabilităii terenurilor; umplerea unor goluri subterane.
Efectul de întărire, posibil de obinut prin injectare, poate să varieze considerabil. Ca limită inferioară se poate considera obinerea unei cimentări slabe, dar suficiente pentru a conferi materialului granular coeziune, o oarecare rigiditate şi insensibilitate la ac iunea apei (inclusiv eliminarea desfacerii în apă), precum şi o rezistenă la compresiune de minimum 1 – 2 daN/cm2. Prin injectare pot fi rezolvate unele probleme dificile, cum ar fi:
evitarea decopertării în cazurile în care ea constituie o operaie dificilă sau periculoasă (excavaii în terenuri instabile, mai ales sub nivelul apei subterane sau în apropierea şi sub nivelul unor fundaii existente);
consolidarea terenului sub fundaii existente (subzidiri);
impermeabilizări pe conturul infrastructurii unor construcii existente;
Referat
1
Terenuri dificile de fundare
executarea de lucrări de infrastructură în perimetrul unor construcii existente f ără întreruperea exploatării acestora (de exemplu consolidarea terenului de fundare al unor clădiri de locuit sau social – culturale, cu meninerea lor în funciune);
realizarea voalurilor de etanşare sub baraje prin injectare, în timpul construciei sau al exploatării (în cazul rocilor fisurate injectarea constituie practic unica soluie).
Principalele elemente care frânează larga aplicare a injectării terenurilor în tehnica construciilor sunt urmatoarele:
fiecare foraj de injectare are o rază de aciune de 0,5 – 1 m în cazul mediilor granulare şi de 1 – 5 m în cazul rocilor fisurate. Partea lor superioară rămâne inactivă, deoarece este necesar un strat de acoperire de minimum 1,5 – 2 m care să permită utilizarea unor presiuni minime de injectare şi să împiedice ieşirea fluidului de injectare spre suprafaa terenului; în cazul în care zona de injectat se află la o adâncime mai mare, poriunea de injector inactiv este şi mai mare;
raza relativ redusă de aciune conduce la un număr ridicat de puncte de injectare, iar poriunile inactive m ăresc lungimea totală de forare;
în lipsa unor foreze sau altor dispozitive dispoz itive de mare eficienă tehnico-economică, instalarea unui număr mare de injectori şi cu o lungime total ă mare poate determina eliminarea soluiei de injectare a terenului;
costul unora din componentele fluidelor de injectare este foarte ridicat (de exemplu al răşinilor sintetice, al acetatului de etil utilizat pentru silicatizarea cu gel de silice pe baz ă de reactivi organici);
costul unitar al unor fluide de injectare poate ajunge de 5 – 10 ori mai mare decât cel al suspensiilor de argilă – ciment care se numără printre cele mai ieftine fluide de acest fel. Costul injectării unui metru cub de pământ este cel puin egal cu cel al unui metru cub de beton simplu cu dozaj de 100 – 200 kg ciment / m3 şi poate ajunge de 5 – 10 ori mai mare. 2. Interactiunea dintre teren teren si fluidul de injectare
Luând în considerare interaciunea mecanică între pământ şi fluidul injectat, se pot întâlni mai multe situa ii:
în raport cu permeabilitatea terenului, fluidul este prea vâscos pentru a pătrunde în porii pământului; întreaga presiune se transmite prin fluidul de injectare pe pereii forajului şi se poate astfel obine compactarea în adâncime a unor terenuri puternic compresibile;
presiunea exercitată de fluidul de injectare depăşeşte eforturile interne din teren, iniiază astfel un proces incipient de fisurare (clacare) a acestuia, iar vâscozitatea fluidului este
Referat
2
Terenuri dificile de fundare suficient de redusă pentru a permite pătrunderea fluidului în fisuri şi propagarea lor în continuare;
Fig.1. Dezvoltarea fisurilor de clacaj in functie de starea de eforturi din teren
existena unor căi prefereniale (de mai mică rezistenă la circulaia fluidului de injectare) direcionează pătrunderea fluidului în teren. Aceste căi prefereniale pot fi de exemplu fisuri preexistente în teren sau intercalaii de mai mare permeabilitate. Dacă pe traseul unei astfel de căi prefereniale fluidul întâlne şte un obstacol (de exemplu o zonă colmatată), presiunea exercitată de fluid poate provoca deblocarea bruscă a căii sau erodarea treptată a obstacolului;
în cazul terenurilor foarte omogene şi a unei injectări suficient de lente şi uniforme, îmbibarea terenului se propagă uniform în toată masa lui, depărtându-se treptat de forajul de injectare;
Fig.2. Ridicarea suprafetei terenului datorita fisurilor de clacaj.
în cazul pământurilor puin permeabile (cu permeabilităi de circa 10-3 cm/s sau mai mici), cum sunt nisipurile fine, cele prăfoase, loessurile, fluidul de injectare poate pătrunde mai greu
Referat
3
Terenuri dificile de fundare
Fig.3. Schelet alcatuit din vine de pamant cimentat prin injectare in pamanturi putin permeabile
în funcie de permeabilitatea mediului injectat, presiunea de injectare se poate propaga până la mai muli metri de la forajul de injectare. Prezena unor căi prefereniale (fisuri sau alte goluri preexistente în teren sau provocate de procesul de injectare) favorizează propagarea presiunii de injectare la distane mari. În cazul în care mediul injectat este limitat de elemente de construcie, acestea pot fi dislocate şi degradate sub efectul presiunii.
Fig.4. Dislocarea unor elemente de constructie datorita presiunii exercitate de fluidul in curs de injectare 3. Regimul de injectare Parametri de injectare. Injectarea consta in introducerea fortata a unui fluid in
teren. Ritmul de patrundere al fluidului in teren , exprimat de exemplu prin debitul de injectare, depinde de presiunea de injectare si de reactia terenului la patrunderea fluidului. Patrunderea fluidului injectat in teren este un proces in regim nepermanent. Volumul de pamant imbibat de fluid creste pe masura continuarii injectarii.
Referat
4
Terenuri dificile de fundare Injectarea în roci fisurate
Se disting trei faze principale care apar în procesul injectării unei suspensii instabile în fisurile unei roci, şi anume:
faza de acumulare, caracterizată printr-o presiune aproape constantă, în care are loc umplerea fisurilor terenului cu fluid de injectare. În această fază se pompează cantitatea cea mai mare de material în teren, consumul specific de ciment, exprimat în kg/m foraj în unitatea de timp, fiind maxim;
faza de îndesare, când capacitatea de absorbie a terenului scade, presiunea de injectare creşte încet şi constant, iar debitul injectat scade încet. Prin creşterea presiunii pot fi deschise sau spălate fisuri noi, astfel încât este posibil s ă se repete faza I;
faza de saturare, caracterizată prin creşterea sensibilă a presiunii şi reducerea debitului injectat; această ultimă fază este scurtă ca durată.
Fig.5. Fazele injectarii unei suspensii La roci cu stratificaia orizontală, injectarea cu presiuni mari a primilor 7 – 8 m provoacă clacarea şi ca urmare ridicarea terenului. Apropierea forajelor, care să compenseze limitarea presiunilor la valori scăzute, nu dă rezultate bune. Singura metodă utilizabilă la injectarea suspensiilor instabile, pentru evitarea ridicării terenului, este supraîncărcarea. Injectarea de îmbibare a pământurilor saturate
La limita inferioară a permeabilităilor care permit injectarea se află pământurile fine. Rezistena opusă pătrunderii fluidului în teren stimulează tendina de grăbire a injectării prin mărirea presiunii de injectare. Rezistena redusă la fracturare hidraulică a acestor pământuri face însă ca o astfel de mărire să ducă frecvent la clacaj şi pierderea de sub control a procesului de injectare. Referat
5
Terenuri dificile de fundare De aceea se consideră oportună analiza injectării unui foraj în trei regimuri diferite de injectare, respectiv meninând constante: presiunea, debitul sau viteza periferică (viteza de avans a limitei de separaie între terenul injectat şi cel natural). Variaia celor trei parametri, funcie de regimul de injectare, este:
în regim de injectare sub presiune constantă , debitul şi viteza periferică scad pe măsura avansării injectării;
în regimul de injectare cu debit constant, presiunea de injectare creşte, iar viteza periferică scade în timpul injectării;
în regimul de injectare cu viteză periferică constantă, presiunea şi debitul de injectare cresc simultan.
Fig. 6 Variatia presiunii si a debitului de injectare , precum si a vitezei periferice de avadns a fluidului , pentru diverse regimuri de injectare. 4. Domeniul de aplicare a injectării funcie de natura terenurilor Posibilitatea de injectare a terenurilor este condiionată de caracteristicile acestor terenuri, dar şi de cele ale fluidului şi tehnologiei de injectare. Stabilirea domeniului de aplicare a injectării ar trebui să ină seama simultan de aceşti trei factori. Injectarea terenurilor este o tehnologie în care adaptarea la condiiile concrete a fiecărui caz în parte este esenială, iar o bună parte din aceste condiii se manifestă numai pe parcursul desf ăşurării lucrărilor. Extinderea tipurilor de fluide de injectare şi apariia unor noi tehnologii intervenite în ultimii ani au influenat considerabil concepiile cu privire la utilizarea injectării terenurilor în tehnica construciilor, simultan crescând considerabil volumul şi diversitatea aplicării ei. În concepia curentă injectarea aplicată în lucrările de construcii are în vedere tehnologii care au drept rezultat îmbibarea terenului cu fluid de injectare sau pătrunderea acestuia în teren prin clacări locale. Sunt însă şi tehnologii mai recente, care constau în presarea pământului prin injectare sau realizarea de voaluri injectate în teren prin clacare direcionată.
Referat
6
Terenuri dificile de fundare În funcie de tehnologia de injectare, domeniul de aplicare a injectării terenurilor este prezentat în următorul tabel: Tehnologia de injectare
Tipul de teren injectabil
Injectare prin îmbibarea pământului, cu sau f ără clacarea lui locală Injectare prin îmbibarea pământului, cu tratarea simultană cu curent electric continuu Injectare de presare a terenului Injectare prin clacarea direcională a terenului
Terenuri cu permeabilităi peste 10-3 – 10-4 cm/s Pământuri fine cu coninut de praf sau argilă cu permeabilităi de 10-3 – 10-5 cm/s Terenuri afânate (naturale sau umpluturi) cu permeabilităi sub 10-1 – 10-2 cm/s Terenuri cu permeabilităi sub 10-1 – 10-2 cm/s
Aplicarea injectării este condiionată de: posibilităile pătrunderii fluidului în teren; producerea în pământ a reaciei de întărire; aderena dintre fluidul injectat şi scheletul terenului; durabilitatea efectului injectării. Pătrunderea fluidului în teren constituie prima etapă a injectării, dar, în cele mai frecvente cazuri, ea este şi etapa decisivă pentru reuşita injectării. De aceea, clasificările uzuale se bazează pe caracteristici ale pământurilor care exprimă, direct sau indirect, accesibilitatea faă de pătrunderea fluidelor în el: permeabilitatea (faă de apă), diametre caracteristice sau curba granulometrică şi suprafaa specifică a scheletului mineral. Este general acceptată aproximarea curgerii subterane prin legea lui Darcy, exprimată prin următoarea formulă:
v = k ⋅ i în care: v – viteza medie (imaginară) de curgere, rezultată din debitul raportat la seciunea totală (goluri şi plinuri) a probei; k – coeficientul de permeabilitate; i – gradientul hidraulic, adică raportul dintre diferena de sarcină hidraulică h şi lungimea l a liniei de curent. Coeficientul de permeabilitate k , numit şi coeficientul lui Darcy, coeficient de infiltraie sau conductivitate hidrauluică, are dimensiunile unei viteze şi depinde atât de caracteristicile mediului permeabil, cât şi de cele ale lichidului care curge:
Referat
7
Terenuri dificile de fundare k = λ
γ fl ⋅ d 2 η fl
în care: λ – numărul adimensional al lui Schlichter care depinde de forma porilor;
γ fl – greutatea specifică a fluidului;
d – diametrul mediu al porilor, care se ia de obicei egal cu diametrul caracteristic
d 10 ; η fl – coeficientul de vâscozitate dinamică a fluidului. Cu ajutorul diametrului caracteristic d 10 , pentru nisipuri cu granulozitate uniformă, adică U n Hazen:
<
5 , se poate calcula în mod aproximativ permeabilitatea cu ajutorul formulei lui k = c ⋅ d 102 [cm/s]
în care:
d 10 – diametrul caracteristic, în mm; c – coeficient adimensional care variază după Hazen între 0,4 şi 1,5 cu o valoare medie de 1,0 funcie de granulozitatea nisipului. Cunoscând porozitatea, se poate calcula în mod aproximativ permeabilitatea nisipurilor cu ajutorul formulei lui Kozeny:
n3 2 k = 8 ⋅ d 10 [cm/s] 2 (1 − n) în care: n – porozitatea, exprimată sub formă de fracie zecimală;
d 10 – diametrul caracteristic, în mm. În 1977 H. Cambefort propune o clasificare în care intervine coeficientul de permeabilitate al terenului şi diametrul mediu al particulelor componente ale fluidului de injectare. Această clasificare este redată în figura de mai jos:
Referat
8
Terenuri dificile de fundare 1000 i u l u d i u l f 100 r o l e ] l µ u [ n e a r r g a 10 Argila - ciment l t c a j e Gel dur de silice u i n i d e Gel semidur de silice e d m Gel de silice foarte diluat l u 1 r t e Rasini sintetice m a i D
0,1 -6 10
10-5
Ciment
10-4 10-3 10-2 Permeabilitatea [m/s]
10-1
1
Fig. 7. Domeniul de aplicare al fluidelor de injectare functie de dimensiunile granulelor acestora si permeabilitatea terenului În 1975 C. Caron a luat în considerare la clasificarea injectabilităii fluidelor în funcie de natura terenului, coeficientul de permeabilitate al acestuia, diametrul caracteristic
d 10 şi suprafaa specifică. Limitele de aplicabilitate ale unor fluide de injectare sunt prezentate în tabelul următor: Tipul de pământ Pietrişuri şi nisipuri Caracteristicile grosiere pământului Diametrul granulelor
d 10 > 0,55mm
Suprafaa specifică
S < 100cm
Permeabilitatea
k > 10 3 m / s Suspensii binghamiene
Tipul de fluid
1
−
−
Ciment ( k < 10 2 m / s ) Fluide spumate −
Injectare de consolidare
Injectare de impermeabilizare
Referat
Fluide spumate Gel bentonitic Gel argilos Argilă ciment
Nisipuri mijlocii şi fine
0,02 < d 10 < 0,5mm 100 < S < 1000cm
1
−
10 3 > k > 10 5 m / s Soluii coloidale (geluri) Geluri de silice: injecie dublă: Joosten ( k > 10 4 m / s ) injecie simplă: Gel Caron Glyoxal Siroc Gel bentonitic lignocromat Gel slab Caron Gel moale de silice Uleiuri vulcanizabile −
−
−
Nisipuri prăfoase sau argiloase, prafuri d 10 < 0,02mm S < 1000cm
1
−
k < 10 5 m / s −
Soluii (răşini) Răşini aminice
Răşini fenolice
Răşini acrilamidice Răşini aminice Răşini fenolice 9
Terenuri dificile de fundare Domeniul de aplicabilitate al fluidelor de injectare determinat în laboratorul Institutului de Cercetări Hidrotehnice din Bucureşti (I.C.H.), funcie de permeabilitatea terenurilor, este prezentat în următoarea figură: Suspensii ciment - bentonita Silicatizare cu doua solutii (Sil + Cl 2Ca) Gel simplu de silice cu reactivi organici Gel mixt de silice cu reactivi organici Silicatizare cu reactiv gazos (CO 2) Rasini fenol formaldehidice Rasini ureo formaldehidice Rasini rezorcinol formaldehidice Rasini acrilamidice formaldehidice Electrosilicatizare 5 -
4 -
3 -
2 -
1 -
k [cm/s]
0 2 5 0 2 5 0 2 5 0 2 5 0 2 5 1 1 1 1 1 1
Domeniu indicat Domeniu eventual posibil
Fig. 8. Domeniul de aplicabilitate al fluidelor de injectare determinat in laborator Problema durabilităii efectului injectării se pune în mod deosebit în urmatoarele cazuri: în prezena apei subterane în mişcare pentru substane cu solubilitate în apă sau suspensii diluate; • în prezena unor ape subterane chimic agresive faă de substanele care asigură efectul tratării; • în cazul unor deformaii suficient de mari ale masivului injectat care să provoace fisurarea lui, ceea ce poate avea ca urmare: reducerea inacceptabilă a rezistenei masivului; • mărirea gradului de permeabilitate prin deschiderea unor căi de • infiltraie; facilitarea accesului apei sau altor ageni în corpul masivului, capabili • să altereze efectul calităii injectării. •
5. Imbunatatirea terenurilor prin injectare cu lianti sau substante chimice.
Principiul imbunatatirii terenurilor de fundatie prin injectari consta in a introduce in teren sub presiune un liant sau o substanta chimica care sa lege fragmentele solide ale terenului. In acest fel se realizeaza o sporire a capacitatii portante si stabilitatii terenului respectiv, precum o scadere a permeabilitatii.
Referat
10
Terenuri dificile de fundare Posibilitatea de patrundere a substantei injectate este determinata de proprietatile substantei si de permeabilitatea pamantului. In general folosind presiuni ridicate pana la 10 atm. Se pot imbunatati prin injectare pamanturi cu coeficienti de filtrare mai mari de 0.1 m/zi. Cimentarea este o metoda des intrebuintata pentru marirea capacitatii portante a
terenului , precum si pentru micsorarea permeabilitatii. Metoda consta in injectarea sub presiune in pamant a unei suspensii de ciment cu un grad de diluare din ce in ce mai scazut , indepartand apa din pori care se umple cu piatra de ciment. Cimentarea se foloseste pentru consolidarea terenurilor nisipoase, roci tari patrunse de fisuri pentru prevenirea circulatiei apei, prin acestea si pentru cimentarea rocilor dezagregate. Metoda cimentarii se aplica in executarea unor lucrari impermeabile la constructii hidrotehnice in vederea impiedicarii infiltrarilor sub baraje si prin versantii bazinului si a reducerii presiunii pe talpa barajului. Domeniul de aplicare a cimentarii este limitat de marirea porilor sau a fisurilor din roca, in raport cu diametrul particulelor de ciment, de viteza curentului subteran de apa, care ar putea impiedica procesul de intarire a cimentului precum si de agresivitatea apei fata de ciment. Pentru ca injectarea cu ciment sa reuseasca este necesar ca marimea granulelor cimentului si a aceea a particulelor de teren sa indeplineasca urmatoarea conditie:
d90% ciment
≤
1 d 5 10% teren
Aceasta relatie arata ca pentru ca cimentarea sa aiba un efect bun, majoritatea granulelor de ciment trebuie sa aibe diametrul cel mult egal cu dimensiunile granulelor din teren, al caror diametru este evaluat la a cincea parte a diametrului granulei d 10%teren Pentru efectuarea injectarilor de ciment este nevoie de urmatoarele utilaje: -utilajul de forat, injectorul de suspensie, instalatia de preparare a liantului, statia de pompare a suspensiei si un compressor. Introducerea suspensiei de ciment in teren se face prin tuburi prevazute cu orificii la partea inferioara. Tuburile se introducc in teren prin forare sau batere. Diametrul tuburilor este de la 38 pana la 65 mm, putand merge pana la 80 -100 mm. suspensia de ciment in timpul injectarii are un grad de diluare variabil. Se incepe cu o proportie 1:10-1:8 (ciment:apa, in unitati de greutate), si treptat se mareste pana la 1:0.8; o proportie mai mare da o suspensie prea vascoasa care se pompeaza greu. Referat
11
Terenuri dificile de fundare Presiunea de injectare depinde de rezistenta care o pun stratele superioare presiunii suspensiei injectate. Presiunea poate fi sporita cu adancimea la care se executa injectarea. Marimea presiunii pentru cazurile curente este de 2-5 atm. Pentru lucrari importante este bine sa se stabileasca prin incercari pe teren. Metodele de lucru intrebuintate la cimentare sunt: -
Injectarea ascendenta Injectarea descendenta Injectarea totala.
La metoda ascendenta se executa forajele pentru injectare pana la adancimea stabilita in proiect. Injectarea se face pe zone incepand de jos. Printr-un dispozitiv special de obturare se izoleaza in gaura de foraj zona care urmeaza a fi injectata. Aceasta metoda permite o folosire rationala a utilajului si o inaintare mai rapida a lucrarilor de cimentare insa exista pericolul , mai ales la zonele superioare, ca lichidul sa nu se raspandeasca orizontal, ci spre suprafata terenului, unde intalneste o rezistenta mai mica. Metoda descendenta imparte intreaga adancime de injectare in mai multe zone. Fiecare zona corespunde unei roci de o anumita permeabilitate fara sa intreaca lungimea de 5 m. Se incepe cu forarea si injectarea primei zone. Dupa terminarea lucrarilor de injectare si de intarire a cimentului se foreaza zona a doua, trecand prin zona cimentata. Dupa injectarea acestei zone se repeta procedeul pana se atinge cota din proiect.Avantajul principal al acestei metode, consta in faptul ca cimentarea fiecarei zone se executa dupa ce lucrarile de cimentare din zonele superioare sunt terminate, putandu-se astfel aplica presiuni mai mari decat la alte metode. Metoda prezinta dezavantajul ca se produc intreruperi dese in procesul de forare si injectare si se asteapta intarirea cimentului. La metoda de injectare totala gaura de foraj este dusa pana la adancimea ceruta si cimentata in intregime.Se intrebuinteaza numai pentru ecrane de adancime redusa si unde roca are o fisurare mai putin pronuntata. Pentru injectare se folosesc pompe de ciment sau mortar. Dupa forarea gaurii de foraj si dupa spalarea ingrijita de toate impuritatile, se instaleaza dispozitivul de injectare. Se incepe cu injectarea apei in diferite zone pentru a verifica permeabilitatea rocii din fiecare zona dupa care se trece la introducerea in foraj a suspensiei de ciment sub presiune care creste treptat. O scadere brusca a presiunii este un indiciu ca terenul s-a rupt. Pentru realizarea unor economii de ciment in cazul fisurilor mari , la suspensie se poate adauga nisip fin, praf de piatra sau argila coloidala. Pentru accelerarea prizei, lucru care este indicat daca viteza curentilor de apa din teren este mare, se adauga silicat de sodium in proportie de 5% fata de greutatea cimentului.
Referat
12
Terenuri dificile de fundare Silicatizarea se bazeaza pe legarea fragmentelor solide si umplerea totala sau partiala a
porilor cu gel silicic obtinut dintr-o solutie de silicat de sodiu( sticla solubila), si o sare (clorura de sodiu, sulfat de calciu). In functie de procedeul prin care se realizeaza separarea bioxidului de siliciu adica a gelului din silicatul de sodiu dupa introducerea acestuia prin injectare se deosebesc doua procedee: -
Silicatizarea cu doua solutii Silicatizarea cu o solutie
Silicatizarea cu doua solutii se aplica pentru consolidarea si impermeabilizarea nispurilor fine, cu coeficient de permeabilitate de 2-80 m/zi. Sticla solubila se dilueaza cu apa functie de permeabilitatea pamantului de injectat. La pamanturi cu permeabilitate mai mica se folosesc solutii mai diluate. Ca o a doua solutie se foloseste clorura de calciu. Injectarea de face prin tuburi cu diamteru 19-38 mm, perforate la partea inferioara cu o presiune maxima de 5 atm. Solutia de sticla solubila se injecteaza in mod descendent pe toata grosimea stratului prevazut pentru consolidare. Dupa aceea ascendent se injecteaza clorura de calciu, reactia dintre cele doua solutii fiind instantanee, se formeaza gelul silicic.Cantitatea de solutie de clorura de calciu este egala cu cea din silicatul de sodiu. Viteza de injectare trebuie sa fie uniforma si astfel reglata ca debitul pompelor sa nu intreaca urmatoarele valori: -
Pentru nisipuri cu permeabilitate mica , intre 1 si 3 l/min; Pentru nisipuri cu o permeabilitate mai mare intre 3 si 5 l/min
Argilizarea consta in astuparea golurilor din terenuri cu materialul separat printr-o suspensie
de argila. Spre deosebire de cimentare in cazul argilizarii nu se realizeaza decat o impermeabilizare fara sa se mareasca capacitatea portanta. Introducerea suspensie in teren se face prin forarea unei gauri si umplerea acestora cu o pasta de argila sau prin introducerea unei suspensii de argila sub presiune. Bitumizarea se foloseste pentru a crea ecrane impermeabile in teren. Bitumul adera la
particulele solide ale terenului, umple golurile, coaguleaza si prin acesta reduce total permeabilitatea. Bitumul nu este sensibil fata de apele agresive si marimea particulelor coloidale ale bitumului fiind mica se pot impermeabiliza si pamanturi compuse din particule fine. Bitumizarea se executa dupa doua metode: -
Referat
Cu bitum cald; Cu emulsie de bitum rece.
13
Terenuri dificile de fundare La prima metoda bitumul se incalzeste la 180 grade si se injecteaza prin tuburi cu diametrul de 75-100mm, aplicand o presiune de 25-30 atm. Pentru mentinerea temperaturii ridicate a bitumului injectat se intrebuinteaza dispozitive elctrice de incalzire a gaurii de foraj. Pentru executare, bitumizarea se foreaza cu metodele obisnuite puturi vertical cu diametru de 75 -100 mm. Dupa terminarea forarii, a probelor de permeabilitate si a spalaraii gaurii de foraj se introduce tubul de forare cu diametru interior de 38 mm care este prevazut cu gauri de 14 -18 mm, in partea mijlocie. La partea superioara se executa in jurul conductei de injectare de ciment pentru a impiedica iesirea bitumul la suprafata. Daca bitumul incalzit trece prin porii terenului dislocuind apa, in contact cu particulele reci bitumul se intareste formand o pelicula in jurul lor.Se formeaza o retea de canale in pamant care permite trecerea curentului de bitum cald. Prin racirea bitumului se intareste, inchide porii si leaga particulele intre ele. Pentru umplerea golurilor mai mari se adauga in bitumul incalzit materiale inerte, praf de piatra, nisip , etc. La metoda cu emulsie de bitum , acesta se amesteca in proportie de 1:4 cu apa. Pentru a impiedica coagularea in decursul manipularii emulsiei se introduce un anticoagulant, iar in teren coagularea sub efectul sarurilor care se gasesc in teren. 6. Exemple de solutii constructive aplicate la diferite lucrari ingineresti utilizand injectarea pamanturilor 6.1. Voaluri de etansare. Ecranele etanse injectate, denumite curent voaluri de etansare, se
executa pentru reducerea debiltelor de infiltratie, evitarea pericolului de eroziune interna prin sufozie, diminuarea subpresiunilor pe fundatiile constructiilor aflate in aval, deplasarea suprafetei de aplicare a presiunilor hidrostatice si hidrodinamice inspre amonte in vederea maririi stabilitattii. Voalurile de etansare se utilizeaza in special in fundatiile constructiilor hidrotehnice de retinere a apei, unde impreuna cu sistemul de drenaj, trebuie sa asigure reducerea presiunilor si asigurarea stabilitatii constructiei. In functie de pozitia lor aceste voaluri se impart in doua categorii: -
Voaluri frontale situate sub constructiile de retentie, Voaluri de larg situate in versanti sau lateral constructiilor, in scopul lungirii drumului de infiltratie al apelor subterane.
In cazul barajelor, voalurile frontale se executa in general, din galerii special amplasate in zona de contact baraj-fundatie, pe cand voalurile de larg se executa de la suprafata terenului Referat
14
Terenuri dificile de fundare sau mai rar din galerii special construite, amplasate cel mai adesea, in prelungirea galeriilor de injectare de sub baraje. Modul de realizare si amploarea voalului de etansare al unui baraj depinde de primul rand de caracteristicile geologice si de permeabilitate a terenului de fundare si de presiunea hidrostatica la care va fi supus. Un exemplu ilustrat este modul de executie al voalului de etansare a barajului Shahnaz din Iran unde formatiunile geologice foarte eterogene au impus o tratare sensibila diferentiata a terenului de fundare, chiar pe acelasi amplasament. Astfel calcarele marnoase carstificate de pe malul stang au impus realizaea unui voal frontal executat din doua siruri de foraje cu adancimi pana la 80 m , prelungit cu un voal de larg executat din galeria de deviere provizorie. Pe malul drept , unde situatia geologica este mai favorabila , in sisturile impermeabile lucrarile de etansare au fost mult mai reduse, adancimea voalului fiind limitat la 30 m, iar lungimea voalului de larg a fost limitata la 38 m, fata de cei 98 m ai voalului de larg din versantul stang.
Fig.9. Voalul de etansare al barajului Shahnaz Inaltimea de retentie determina marimea presiunii hidrostatice si hidrodinamice asupra voalului de etansare si influenteaza deci gradul de etansare precum si adancimea voalului. In cazul inexistentei unui nivel de roci impermeable in fundatia barajului, adancimea voalului hv se adopta egala cu ¼ pana la 2/3 din inaltimea viitoarei coloane de apa, H, dar caracteristicile terenului si economicitatea terenului sunt determinante. Adancimea voalului este cel mai adesea un compromis. Obiectivul principal este de a cobori voalul pana la adancimea care permeabilitatea terenului natural este suficient de mica. Normativele precizeaza adancimile minime ale forajelor din voalul de etansare in functie de etapa de injectare (fazele successive de executie) a forajelor, permeabilitatea rocii stabilita prin absortii specifice de apa, directia fisuratiei predominante si diferenta de presiune dintre amonte si aval H. Referat
15
Terenuri dificile de fundare In cazul amplasarii barajului pe o roca cu caracteristici deosebite, foarte alterata pe adancime sau sensibila la erodare, precum si pentru barajele situate pe aluviuni, este recomandabila voalul de etansare sa fie executat pana la nivelul unei roci cu permeabilitate redusa, daca acest lucru este posibil dpdv tehnologic. E. Marchidanu (1983), citeaza doua exemple semnificative si anume: - Barajul Mica din America de Nord, cu inaltimea de 244 m, cu un voal de etansare de numai 55 m adancime (45 m in aluviuni si numai 10 m in roca de baza foarte impermeabila), care functioneaza in conditii normale - Barajul Kasseb din Tunisia cu inaltimea de 58 de m, fundat pe roci calcaloare fisurate, care a necesitat coborarea voalului pe versantul drept la adancimea de 220 m. Voalurile de etansare trebuie sa realizeze o reducere a permeabilitatii terenului care este functie de permeabilitatea lui initiala si de conditiile amplasamentului, dar depinde si de tipul de baraj.In anul 1933 , Lugeon considera ca injectarea este necesara daca permeabilitatea terenului depaseste 1 lugeon. Criteriu Lugeon
Acest criteriu a fost formulat de catre M. Lugeon ca o solutie de evaluare calitativa rapida, a permeabilitatii terenului, printr-un test simplu care consta din delimitarea unui tronson de lungime L (m) din gaura forajului, în care se injecteaza cantitatea de apa Q (l) la presiunea P (at), în intervalul de timp t (min.).
poarta numele de absorbtie de apa.
Exemple si caractersitici principale ale unor voaluri de etansare executate in conditii geologice dificile. Voalul de etansare al barajului Durlassboden (Austria), este executat pe straturi
aluvionare permeabile ce ating 50 m adancime. Barajul din balast cu nucleu de argila are o inaltime de 70 m, si realizeaza o acumulare de 52.5 milioane m3 apa. Sedimentarea stratului de aluviuini din fundatie a fost neregulata, nisipurile si pietrisurile alternand pe inaltime si lateral cu nisipuri prafoase si straturi prafoase de grosimi neuniforme.
Referat
16
Terenuri dificile de fundare
Fig.10. Voalul de etansare al barajului Durlassoboden Intre 30 si 50 m se afla un praf practic impermeabil sau un nisip fin cu permeabilitate orizontala de 10-3 - 10-5 cm/s, in care a fost incastrat voalul de etansare. Studii geotehnice amanuntite au probat injectabilitatea aluviunilor, acceptandu-se realizarea unui voal injectat cu urmatoarele conditii: -
Reducerea permeabilitatii aluviunilor la 10 -4 cm/s Evitarea oricarei avarii a perdelei de etansare datorita tasarii terenului; Sa fie posibila completarea voalului dupa executia barajului din pamant si dupa epuizarea tasarilor. Voalul de etansare a fost alcatuit din 8 siruri de foraje totalizand 20600 m dintre care 5 siruri cu adancimi de 15-21 m si trei siruri mediane duse pana in stratul prafos.Distanta dintre sirurile de foraje este de 3 m. Umerii stancosi ai barajului au fost consolidati partial prin injectare clasica cu suspensii de ciment si partial prin metoda descrisa in continuare . Injectarea s-a executat in 4 faze diferite, in primele doua faze injectandu-se suspensie de argila-ciment, in faza a treia s-a injectat bentonita (gel de bentonita), amestecul fiind alcatuit din bentonita, monofosfat de sodium, silicat de sodium, si apa; in faza a patra s-a injectat un gel pe baza de silicat de sodium (Algonit gel), Presiunea finala de injectare , la adancime, a atins 50-60 daN/ cm2. Dupa injectare, in urma controlului, coeficientul de permeabilitate Darcy scazuse la k=3*10-3 cm/s.
Voalul de etansare al barajului Ferden executat sub un baraj din beton
in arc, de 67 m inaltime, aflat pe valea raului Lonza, (Elvetia), se sprijina pe partea superioara a versantului drept pe o culee dupa care inchiderea ei este realizata pe 70 m lungime de aluviuni. Aceste aluviuni , precum si cele de sub baraj, sunt constituite din nisip de morena, material afanat de
Referat
17
Terenuri dificile de fundare morena, si aluviuni afanate de rau.Pentru etansare umarului drept s-u analizat trei solutii: pereti din beton , pereti mulati, sau injectii in aluviuni. Prima variant a fost parasita din cauza dificultatilor de realizare si a manoperei insemnate pe care ar fi necesitat-o, la a doua variant s-a renuntat din cauza terenului eterogen, dar mai ales din cauza stratului gros care ar fi trebuit excavat pana la etansarea propriu-zisa. Pentru injectare existau doua solutii: injectarea de la suprafata sau injectarea dintr-o galerie subterana.
Fig.11. Voalul de larg de pe versantul drept al barajului Ferden S-a ales urmatoarele solutie: -
Pe primii 18 m de la culee s-au realizat pereti din beton, caci pentru injectare nu exista un strat de acoperire, iar permeabilitatea terenului in aceasta zona era mare. Urmatorii 47 m pana la stanca s-au etansat prin injectare de jos in sus dintr-o galerie
Permeabilitatea naturala a aluviunilor a variat intre 10-2 – 10-3 cm /s. Voalului de etansare I sa impus conditia realizarii unei permeabilitati medii k=2*10-4 cm/s, Voalul s-a executat din trei siruri de foraje, dispuse la 3 m, distanta in fiecare sir. Injectiile s-au executat in urmatoarea ordine: -
Injectii din galerie in roca pana la intrarea in aluviuni cu suspensii de ciment; Injectii de contact roca – aluviuni cu suspensii de ciment; injectii in aluviuni cu suspensii ciment- bentonita; injectii in aluviuni prin forajele central cu algonit gel.
Pentru controlul executiei s-au executat 5 puturi in care s-au efectuat pompari de control.
Referat
18
Terenuri dificile de fundare Studiu de caz din Romania: Impermeabilizarea terenului de fundare în versantul stâng la barajul Gura Apelor – Retezat: Localizare, caracteristici constructive, particularitatile terenului de fundare
Barajul este amplasat într-o sectiune geomorfologica asimetrica a vaii Râul Mare. Versantul drept are o panta de ordinul a 2:1, iar versantul stâng o panta medie de 1:3. Barajul are înaltimea maxima de 168,00 m, latimea coronamentului 12,00 m, lungimea coronamentului de 464 m, iar latimea maxima la nivelul fundatiei de 574 m. Barajul este fundat pe roci metamorfice; Din punct de vedere geologic, zona este complexa datorita numeroaselor unitati tectonice si tipurilor de roci (sedimentare, eruptive, metamorfice) existente asa cum rezulta din sectiunile geologice I-I
Referat
19
Terenuri dificile de fundare
Acumularea apei în lacul de acumulare a început în anul 1986, exploatarea hidroenergetica fiind facuta cu restrictii de cota a nivelului lacului, deoarece voalul de etansare în versantul stâng era executat pâna în jurul cotei 980,00 m (aproximativ la jumatatea adâncimii maxime a lacului NNR 1072,50 m). Infiltratiile mari de apa care s-au produs la depasirea acestei cote, în intervalul 980,00 ÷ 1014,00 m, a necesitat o analiza ampla a situatie, analiza care a durat circa 10 ani (1994 ÷ 2004). Analizând aceasta situatie s-a hotarât ca trebuie efectuat un voal de injectii. Executia voalului de injectii a început în anul 2004 urmând a fi finalizat în anul 2011. Prevederile proiectului de etansare a versantului stâng, prin injectii de ciment, pe tronsonul de voal situat între cotele 960,00 ÷ 1078,50 m.d.M.
Proiectul de etansare realizat prevede urmatoarele lucrari: Zona de sisturi, între cotele 960,00 ÷ 1021,73 m, cu o lungime de 146,00 m. injectii pentru bulbul de contact nucleu de argila – teren de fundare, executate din galerii de injectii, cu foraje înclinate amonte-aval, pâna la adâncimea maxima de 15,00 m. Foraje de injectii pentru voalul propriu-zis, cu adâncimi de 35,00 m, dispuse pe 3 siruri, cu distanta de 0,50 m între siruri si 2,00 m între forajele de pe acelasi sir. Zona de brecie, cuprinsa între cotele 1021,73 ÷ 1028,20 m cu lungimea de 23,30 m. injectii pentru bulbul de contact. injectii pentru voal, cu foraje de 35,00 m adâncime, dispuse pe 3 siruri. Zona de granitoide, cuprinsa între cotele 1028,20 ÷ 1078,50 m cu lungimea de circa 150,00 m din care aproximativ 80,00 m în galeria perimetrala, 15,00 m pe platforma de la cota 1078,50 m si circa 50,00 m în galeria de injectii de la cota 1078,50 m, extindere voal si versant. Forajele de injectii, dispuse pe 3 siruri, au adâncimi de 55,00 m în zona galeriei perimetrale si 70,00 m pe platforma si în galeria de la cota Referat
20
Terenuri dificile de fundare 1078,50 m. Criterii de evaluare a calitatii lucrarilor de injectii
Principalele prevederi ale proiectului de injectii si ale caietului de sarcini sunt urmatoarele: - probele de permeabilitate si injectiile de ciment sa se execute în sistem ascendent, daca este posibil si numai când situatia impune sa se execute în sistem descendent; - lungimea tronsoanelor, de regula sa fie de 5,00 m, cu exceptia primului, eventual celui de-al doilea tronson de la suprafata, pentru care lungimea poate fi de 1,00 ÷ 3,00 m; - presiunile de injectie pornesc de la 3 ÷ 5 bari pentru primii 5,00 m adâncime, cresc din 5 în 5 bari pâna la atingerea presiunii maxime de 20, 25 sau 30 bari în functie de calitatea rocii, dupa care ramâne constanta; - de regula, consistenta suspensiilor injectabile, exprimata prin raportul ciment:apa (C:A) în functie de permeabilitatea rocilor, nu sunt mai mici de 1:5, majoritatea fiind 1:2, 1:1 sau 1:0,8. 6.2. Radiere etanse.
La executia gropilor mari de fundatii in special in mediu urban, unde subsolurile sunt din ce in ce mai solicitate se pun adesea problema pastrarii uscate , cu tot nivelul ridicat al apei freatice. Coborirea nivelului apei subterane in mediu urban poate conduce in anumite conditii geotehnice la avarii grave ale cladirilor si cailor de comunicatie, datorita tasarilor insemnate pe care le poate provoca. Pentru evitarea lor si pentru mentinerea totusi uscata a gropilor de fundatie, a inceput sa se aplice o slutie constind din realizarea unui grup perimetral etans (din pereti mulati, mai rar din planse, piloti secanti sau prin injectare) si injectarea terenului pentru inchiderea incintei cu un radier impermeabil. Injectari pentru ecrane orizontale se executa daca nu este posibila incastrarea peretilor etansi verticali intr-un strat impermeabil. Solutia poate fi aplicata si daca coborirea nivelului apelor subterane este prea costisitoare sau daca exista temerea ca s-ar putea epuiza apa din adancime. Este de mentionat ca injectarea permite realizarea unei forme dorite pentru radier si incastrarea peretilor verticali, de obicei din beton in radierul general. Proiectul de injectare trebuie sa aibe in vedere indeplinirea a doua conditii de baza: reducerea permeabilitatii terenului prin injectare astfel sa se obtina denivelarea dorita si asigurarea la subpresiune si la antrenare hidrodinamica.Din aceste consideratii rezulta adancimea , permeabilitatea si grosimea zonei injectate Referat
21
Terenuri dificile de fundare Grosimea zonei injectate , calculate cu ajutorul legii lui Darcy poate rezulta de ordinal centimetrilor dar din motive constructive se ia minim un metru. Grosimea radierului injectat depinde de mai multi factori, printer care: gradientul hidraulic, calitatea mai slaba a injectarii in zonele marginale, eventual crestere a permeabilitatii in timp, intervalul dintre forajele de injectare, neomogenitatea zonei tratate. Prin radierul injectat se infiltreaza un debit mic de apa care prin folosirea silicatului de sodium de exemplu, poate avea un caracter alcalin. Injectarea se executa , cand este posibil , prin utilizarea injectorilor tip lance, datorita simplitatii tehnologiei. Introducerea injectorilor poate fi facut aprin batere, vibrare sau forare. Distanta dintre injectori depinde de tipul terenului, tipul fluidului de injectare, dimensiunile gropii, tipul injectorilor, etc. Lucrarea de injectare este bine sa fie inceputa dintr-o margine si continuate in front pentru a inlocui in mod continuu apa cu substanta injectata. La injectare nesimetrica se pot forma cuiburi de apa care prin injectare ulterioara pot sparge zona injectata.
Studii de caz:
prezinta executia radierului unei statii de metrou din Barcelona, realizat prin injectarea de geluri dure, in scop de impermeabilizare si consolidare. Dupa executia tratamentului , prin excavare s-a constatat ca terenul s-a consolidate numai pe 2/3 din suprafata injectata, iar pe 40 m2 s-au gasit zone neconsolidate prin care a patruns nisip cu apa in statie. Investigarile efectuate pentru gasirea cauzei au cuprins si analize chimice si bacteriologice efectuate pe apele subterane din zona, iar acestea au indicat o contaminare cu ape uzate, (din reteaua de canalizare), in zona neconsolidata. Osende (1976),
Prezenta materialelor organice si a acizilor aminosi in proportie ridicata a perturbat procelul de gelifiere . ulterior , zona respectiva a fost injectata in doua faze: intai cu o suspensie de bentonita si ciment pentru a umple golurile mari , si apoi cu emulsie de bitum in amestec cu rasini acrilice, insensibila la apa contaminata. Un exemplu deosebit de voal orizontal il reprezinta ecranul proiectat pentru protejarea unor
constructii de pe o platforma industriala situate in lunca Dunarii, pentru care s-au executat doua ploturi experimentale de injectare si proiectul de executie. Conditiile geologice de pe amplasament sunt urmatoarele: pe circa 20 de m se afla depozite aluvionare constituite din nisipuri cu rar pietris, si intercalatii subtiri de prafuri argiloase , iar dedesubt au fost identificate calcareal caror orizont superior este afectat de fenomene carstice. Nivelul apelor subterane a fost gasit la aproximativ 5 m de la suprafata terenului . Majoritatea constructiilor combinatului industrial sunt fundate pe piloti prefabricati flotanti , pare se opresc la 7 m deasupra calcarului , intr-un strat de nisip mai dens.
Referat
22
Terenuri dificile de fundare
Fig. 12. Solutii constructive ale ecranului orizontal propuse pentru protejarea unor constructii 6.3. Cuve etanse.
Executia cuvelor etanse injectate presupune realizarea atat a peretilor , cat si a radierelor prin injectare. Welsh (1983), prezinta o cuva etansa executata intr-o hala industriala din SUA peretii
laterali injectati au constituit o perdea de etansare impotriva apei subterane, dar si un zid de sprijin al excavatiei si tot odata o consolidare a terenului de fundare a peretilor din beton al halei.
Fig.13. Sectiune printr-o cuva etansa realizata intr-o hala industriala. Peretii cuvei , injectati intr-un nisip mediu sub nivelul apei subterane, au fost executati din trei siruri de foraje, echipate cu tuburi cu mansete dispuse la un interval de 0.9 m.Gelul pe baza de silicat de sodiu a fost injectat prin limitarea volumetrica. Trebuie mentionat ca executia cuvelor etanse injectate nu are si nu poate avea in vedere realizarea unei impermeabilizari perfecte , ci numai reducerea debitelor infiltrate, la valori ce pot fi pompate in mod economic din incinta.
Referat
23
Terenuri dificile de fundare 6.4. Consolidarea terenului sub fundatii existente
Consolidarea terenului sub fundatii existente poate aparea din mai mult motive, principalele fiind urmatoarele: tasarea neamortizata a unor constructii care afecteaza structura de rezistenta si impiedica exploatarea in conditii normale a constructiei; subspalarea fundatiilor de poduri , ecluze, cheuri, ; realizarea unor excavatii sub cota de fundare in apropierea unor fundatii. Exemple practice: Cladirea Operei din Timisoara , construita in perioada 1874-1876, pe un teren mlastinos, a
fost fundata pe piloti de lemn. Prin construirea canalului Bega a avut loc o scadere generala a nivelului apei subterane, fapt care a condus la putrezirea partii de piloti ramase deasupra apei si la dezvoltarea unor tasari insotite de fisuri si crapaturi in ziduri.In anul 1924 s-a executat in anumite portiuni ale fundatiei continue o subzidire din zidarie de caramida cu mortar si var. Impunandu-se renovarea generala a cladirii pentru a corespunde cu cerintele actualede desfasurare a activitatii artistice, s-a inceput cu consolidarea terenului de fundare. S-a injectat o suspensie de ciment stabilizata cu bentonita pentru umplerea golurilor rezultate din putrezirea pilotilor si pentru consolidarea zidariei de caramida degradata din care erau executate fundatiile, iar ulterior s-a injectat gel dur, nisipul subiacent pentru a asigura o transmitere mai avantajoasa a incarcarilor prin realizarea unor evazari de teren consolidate.
Fig. 14 Consolidarea terenului de fundare la Opera din Timisoara. Blocul S3 din Constanta este o cladire P+4 pe cadre de beton armat, fundarea fiind facuta
prin intermediul unui radier general din beton armat elastic de 25 cm grosime, asezat pe o umplutura. Deformatii ale cladirii au aparut imediat dupa terminarea ei in anul 1960 astfel ca tasarea blocului a fost urmarita in continuare,la inceput prin trei reperi, iar mai tarziu prin 5 reperi plasati in constructive. Referat
24
Terenuri dificile de fundare
Fig. 15. Sectiune longitudinala schematica prin fundatia blocului S3 din Constanta S-au pus astfel in evident tasari diferentiale neamortizate dupa 20 de ani care au condus la producerea de fisuri si crapaturi in cladire, mai ales ca blocul era lipit de o cladire alaturata, mult mai rigida , in care s-a sprijinit.Tasarea maxima pe unul din reperi este de 180 mm. Radierul general al cladirii rezema pe o umplutura neomogena, afinata , de grosime variabila(de la 1 la 5 m), care a cauzat tasarea. Pentru oprirea tasarilor s-a executat consolidarea prin injectarea a umpluturii umede sub fundatie. S-au executat 70 de foraje echipate cu tuburi cu mansete din polietilena cu diametrul de 50 mm cu mansetele la un interval de 33 cm pentru consolidarea unei suprafete de aproximativ 200 mp, in medie revenind 2.5 mp la un foraj. Injectarea umpluturii s-a realizat cu o suspensie de ciment stabilizata cu bentonita si silicat de sodium, astfel incat decantarea apei sa nu depaseasca 2% si rezistenta la compresiune a suspensiei intarite sa fie limitata la 20 daN/cmp pentru a nu transmite o solicitare prea mare punctuala a stratului de loess umezit subiacent umpluturii dupa tratare.Injectarea a fost condusa prin limitarea volumetrica a cantitatii introduse pe un foraj si prin intermediul presiunilor de refuz stabilite la 5 atm pe primii 2 m si la 10 atm pe urmatorii 2 m. Masuratorile de tasare efectuate ulterior au pus in evidenta o stagnare totala a miscarilor blocului. Uzina “Oltcit” Craiova. A fost consolidat terenul de fundare al unor masini grele dintr-o
hala a uzinei pentru evitarea tasarilor. Realizarea subsolului respectivei hale a necesitat o excavatie generala la o adancime de circa 7 metri , executata cu taluza natural.Ulterior a fost executat un zid de sprijin in spatele careia a fost rambleeata o umplutura nisipoasa , insuficient compactata.Sub 4 fundatii ale unor masini grele cu socuri in functionare, amplasate la marginea zidului de sprijin, au fost necesare lucrari de consolidare. Functionarea ulterioara normal a acestor utilaje a demonstrate eficienta tratamentului efectuat . Operatia a fost conceputa si realizata in doua etape si anume: Referat
25
Terenuri dificile de fundare -
-
forarea de gauri orizontale in zidul subsolului si injectarea cu obturator fixat in beton a unei suspensii ciment bentonita. Pe aceasta cale s-a urmarit umplerea golurilor existente in extradosul zidului de sprijin si umplutura si compactarea umpluturii prin efectul presiunii de injectare. S-au injectat in medie cam 0.5 m3 suspensie/ m2 zid. Consolidarea terenului nispos cu gel dur de silice prin injectare cu ajutorul forajelor vertical realizata prin dala de fundatie, si echipate cu tuburi cu mansete. Aceasta injectare a fost limitata volumetric la 160 l/m foraj, astfel incat s-au realizat coloane de teren imbunatatit .
Fig. 16. Consolidarea terenului sub o fundatie la uzina Oltcit Craiova 6.5 Consolidarea pamanturilor in vederea executarii unor galerii subterane
Consolidarea pamanturilor prin injectare in vederea executarii unei galerii subterane se face, de regula, in doua situatii, si anume:
in cazul pamanturilor necoezive situate sub nivelul apelor subterane, cand excavarea trebuie asigurata contra refularilor de nisip cu apa;
in cazul in care nu sunt admise tasari ale suprafetei terenului in timpul executiei galeriei pentru a nu afecta constructiile aflate deasupra sau in apropiere.
In primul caz, injectarea are scopul de a consolida si etansa terenul si reprezinta o solutie alternativa cu depresionarea nivelului apelor subterane, procedeu in general mai economic dar nu totdeauna aplicabil, fie datorita conditiilor naturale, fie datorita faptului ca poate provoca tasari inadmisibile ale constructiilor sub care are loc coborarea nivelului freatic.Consolidarea pamanturilor prin injectarea prealabila a frontului galeriilor subterane a devenit un procedeu curent, necesar realizarii si extinderrii lucrarilor de metrou si tuneluri in unele tari din lume.
Referat
26
Terenuri dificile de fundare
Pentru executia tunelurilor pe un tronson al metroului din Budapesta in care zona
superioara a galeriilor patrundea in nisipuri situate sub nivelul freatic, s-a adoptat solutia consolidarii si impermeabilizarii terenului prin injectare de la suprafata cu gel dur, prin intermediul tuburilor cu mansete
Referat
27
Terenuri dificile de fundare
Fig. 17. Consolidarea si impermeabilizarea terenului in vederea executiei tunelurilor de metrou la Budapesta. O solutie similara s-a utilizat si pentru etansarea rosturilor imperfecte ale panourilor de perete mulat la executia tronsonului I al metroului din Bucuresti . Aici au fost utilizate mai multe tehnologii de injectare si anume: -
Injectori metalici tip lance, introdusi in teren cu ajutorul instalatiei de infigere prin presare ICH, care au prezentat avantajul trecerii imediate la injectare; tuburi cu mansete care asigurau o tratare foarte buna a terenului , dar necesitau un timp de asteptare de la forare pana la injectare de 2-3 zile Injectarea s-a executat cu gel de silice cu reactiv organic .
6.6. Marirea capacitattii portante a fundatiilor de adancime
Pentru marirea capacitatii portante sau a capacitatii de ancorare a fundatiilor de adancime in special a pilotilor forati de diametru mare si a coloanelor forate, se utilizeaza cu succes injectarea. Initial , s-a utilizat injectarea numai la baza elementului de fundare. Aceasta injectare are doua efecte favorabile , si anume: -
produce o imbunatatire generala a rezistentei terenului si a contactului teren-fundatie, ca rezultat al umplerii golurilor prin penetrarea fluidului de injectare; produce o precomprimare a terenului sub varful elementului de fundatie datorita presiunii de injectare , fenomen ce are ca efect o descrestere sensibila a tasarilor;
La inceput injectarea sub varful pilotului sau a coloanei era realizata intr-un strat de pietris asezat sub varful fundatiei, asa numita “celula Freyssinet”, care avea un dublu rol, si anume: -
Referat
de a colecta noroiul de foraj care produce, in general, inmuierea terenului sub elementul forat si prin aceasta o scadere a rezistentei pe varf;
28
Terenuri dificile de fundare -
de a permite penetrarea fluidului de injectare astfel incat sa se realizeze un fel de element de beton precomprimat prin injectarea unei suspensii groase de ciment sau mortar de ciment dupa executarea pilotului.
Schmitt(1971) descrie realizarea pilelor la doua poduri de cale ferata la Freiburg unde
in vederea evitarii producerii de tasari inadmisibile , s-a proiectat si realizat o injectare cu mortar de ciment sub varful unor piloti forati de 1800 mm diametru. Sub varful pilotilor s-au prevazut celule Freyssinet formate dintr-un strat de bolovanis de 20 -30 cm grosime, cu granulatie relativ uniforma de 100 mm. Injectarea s-a efectuar prin tevi metalice prinse de carcasa de armare a pilotilor si betonate in piloti. Injectarea s-a realizat cu ajutorul unei pompe ZMP II , cu un debit de 2, 5 m3 / h, pana la presiuni de 18 atm si de 1.2 m3 /h, la presiunea de 42 atm, s-au injectat , la fiecare pilot, 9 sarje de 41 l de mortar Schmitt subliniaza importanta alegerii judicioase a presiunii de injectare , care trebuie sa realizeze”precomprimarea” terenului. La Freiburg injectarea s-a inceput cu presiuni de 5 atm, in final ajungandu-se la 20 atm. Consolidarea unui pilot s-a executat in circa o ora.
Fig.18 Schema injectarii terenului de fundare sub pilotii executai la Freiburg. Littlejohn (1983), descrie un caz special de injectare a terenului sub varful unor piloti
forati , utilizand o solutie de rasina sintetica ca fluid de injectare.Pilotii forati cu diametru de 960 si 1200 mm si forati la 11 m adancime executati sub “Corniche centre” in Jeddah (Arabia Saudita), si amplasati intr-un nisip prafos, au fost proiectati pentru capacitati portante de minimum 5800 kN, la o tasare maxima de 80 mm, incarcarile de proba au aratat ca datorita procedeului de executie al pilotilor s-a produs o afanare a terenului si rezistenta pe varf preconizata nu poate fi atinsa. Capacitatea portanta a pilotilor a fost marita prin prevederea unui tub cu mansete sub varful fiecarui pilot, prelungit cu o teava de injectare pana la suprafata, prin care s-a injectat o solutie rezorcinol-formaldehidica de vascozitate redusa, in vederea consolidarii nisipurilor fine prafoase. Referat
29
Terenuri dificile de fundare Incercarile initiale de permeabilitate efectuate prin tuburile cu mansete instalate sub piloti au pus in evidenta valori ale coeficientului Darcy cuprins intre 10-3- 10-5 cm/s. In scop de asigurare , pentru cazul in care prin manseta nr 4 nu se vaputea introduce cantitatea de fluid de injectare preconizata, s-au prevazut doua fluide suplimentare, in partea interioara a forajului.Astfel au fost executati 349 de piloti injectati sub varf cu circa 338000 l de solutie .
Fig. 19. Marirea capacitatii portante a pilotilor forati prin injectare cu ajutorul unui bulb cu mansete central 6.7. Consolidarea terenului de fundare al platformelor fixe de foraj marin
Incarcarile orizontale mari, precum si pericolul producerii tasarilor diferentiale la platforme marine, fac necesara realizarea unui foarte bun contact intre fundatie si terenul marin. Pastrarea contactului dintre fundatie si teren in timpul exploatarii este esential. Nu poate fi tolerata aparitia eroziunii sau coroziunii chimice, trebuie evitata orice infiltratie intre fundatii si fluidul injectat precum si intre suspensia injectata si teren. Ca urmare suspensia nu trebuie sa prezinte contractii sau umflari, si trebuie sa fie rezistenta la actiunea chimica a apei de mare.Avand in vedere presiunile hidrostatice mari, si curenti maritimi, materialul injectat trebuie sa aibe permeabilitate si porozitate redusa. Un exemplu in acest sens este platforma de foraj Ninian Central (Anglia), fixata dupa
consolidarea terenului prin injectare, alegandu-se o suspensie formata din apa de mare, ciment si cenusa zburatoare, care prezenta urmatoarele avantaje tehnice: caldura de hidratare redusa, timpi de priza lungi, rezistenta la atac sulfatic, o buna lucrabilitate care previne o coroziune prematura a pompelor si conductelor, continut de material fin care asigura stabilitatea si realizarea unei permeabilitati reduse.
Fig.20. Realizarea lucrarilor de injectare la consolidarea terenului de fundare al platformei marine Ninian Central Referat
30
Terenuri dificile de fundare Incheierea injectarii unei celule era dictata de unul din urmatoarele criterii: -
atingerea unei presiuni suplimentare de 1,5 atm. Masurata cu traductori amplasati pe peretele celulei;
-
limitarea presiunii de injectare, functie de etapa de injectare, la 10-20 atm;
-
limitarea volumului de suspensie injectata la un volum egal cu cel al celulei plus un volum de siguranta variabil in functie de faza de injectare.
6.8 Reducerea deformabilitatii terenului de fundare loessoid Silicatizarea prin presiune sau prin electrosilicatizare, este o metoda cunsocuta si aplicata pentru reducerea deformabilitatii loessurilor cu umididate mare sau pentru desensibilizarea loessurilor relativ usoare care sunt amentitate ca sunt umezite. Prin silicatizare, loessul umezit, puternic deformabil , se intareste suficient pentru deformarea lui, sub incarcarea de pana la 3-4 daN/cmp, sa inceteze complet. De mentionat ca silicatizarea loessurilor cu umiditatea mare nu duce la obtinerea unor rezistente mari de compresiune, eficienta tratarii rezultand din eliminarea deformabilitatii precum si a tendintei lui de desfacere rapida in apa. Silicatizarea si electrosilicatizarea loessurilor cu umididate mare a fost aplicata in Romania la constructii datorita inundari accidentale sau cresterea generale a apelor subterane. Cresterea umiditatii a provocat deformarea suplimentara a pamantului sub incarcarea data de constructie. Consolidarea loessului in zona situata imediat sub talpa fundatiei are doua efecte favorabile esentiale: intareste pamantul in zone de concentrari de eforturi eliminand pe aceasta cale deformatiile plastice si creste suprafata de distributie a presiunilor, reducand astfel presiunea pe terenul neconsolidat subiacent. Consolidarea se poate aplica , in principiu, fie inainte de realizarea constructiilor, fie ca masura de interventie, pentru oprirea tasarilor unor constructii existente in caz de avarie. In decursul anilor cladirea a suferit tasari mari si neuniforme care au provocat degradari importante in structura. Prospectarea conditiilor de fundare a teatrului au evidentiat urmatoarele: cladirea este fundata pe un teren loessoid in care intervin umeziri intense , fie accidentale, fie ca ridicare a nivelului apei subterane; conturul fundatiilor are o forma foarte neregulata in plan ; adancimea de fundare este foarte variabila, intre 2 si 7 m de la suprafata terenului astfel incat stratul de loess in grosime de 9-10 m, are la randul lui adancimi variabile sub talpa fundatiilor, presiunile transmise terenului au valori de 2,5 – 4 daN/cmp Consolidarea terenului de fundare al Teatrului National din Iasi.
S-au examinat mai multe posibilitati de combatere a tasarilor si anume: Referat
31
Terenuri dificile de fundare -
mentinerea apelor subterane la un nivel inferior printr-un sistem de drenaj corespunzator, subzidirea fundatiilor si consolidarea terenului prin electrosilicatizare.
S-a folosit a doua solutie, deoarece permitea o mai buna adaptare la sistemul complex de fundare al cladirii si mentinerea ei in functiune pe durata lucrarilor de injectare a terenului. Injectarea s-a realizat cu ajutorul injectorilor metalici de tip lance, infipti prin batere de la suprafata terenului sau din subsolul teatrului. Injectorii au fost folositi alternativ drept anozi si catozi pentru tratarea electrica.
Fig. 21. Detalii de executie a electrosilicatizarii terenului de fundare al teatrului national din Iasi Debitul injectat a fost de 1 – 1, 5 l/min*m, la presiuni medii de 1,5 atm. Pe langa efectul de intarire si eliminare a deformabilitatii pamantului s-a obtinut si o reducere a neuniformitatii adancimii de fundare. Exemplul dat este insa instructiv si sub un alt aspect decat cel al eficientei consolidarii terenului . nivelul apei subterane, temporar coborat in perioada efectuarii injectarii a fost lasat sa se ridice ulterior din nou ajungand sau chiar depasind nivelul talpii fundatiilor. Infrastructura constructiei nu era prevazuta cu izolatie hidrofuga. Treptat in zidarie au inceput sa apara eflorescente cu efect nefavorabil , atat din punct de vedere al aspectului cat si din faptul ca atacau mortarul din constructie. Analiza lor a evidentiat un continut ridicat de ioni de SO4 si Na. Primii proveneau din apa subterana, dar ionii de sodiu fusesera introdusi in teren predominant prin injectarea silicatului de sodiu.. Pentru combatere s-a instalat o bariere electroosmotica activa si pasiva pentru interceptia afluxului ascendent de absortie a apei din teren de catre zidarie
Referat
32
Terenuri dificile de fundare 6.9. Compactarea prin injectare
Injectarea prin compactare a fost utilizata pentru imbunatatirea terenurilor coezive putin permeabile, de la argile prafoase moi pana la nisipuri si la indesarea umpluturilor eterogene afanate Principalele avantaje ale procedeului sunt urmatoarele: -
realizeaza o tulburare minima a terenului inconjurator si a constructiilor sub care se executa realizeaza o imbunatatire a terenului sub cladiri existente cu un risc minim de accidentare a personalului muncitor este economica daca este aplicata la adancimi rezonabile.
Principalul dezavantaj al acestor tehnici este incapacitatea de a imbunatati terenul din apropierea suprafetei din cauza imposibilitatii utilizarii unor presiuni de injectare necesare pentru asigurarea compactarii
Warner(1978) prezinta o injectare de compactare executata pentru stabilizarea terenului de
fundare in vederea reducerii tasarilor cladirii judecatoriei din West Orange City (California), cladirea cu structura din cadre de beton armat si zidarie de umplutura, era fundata pe piloti de cca 5 m adancime. Pentru oprirea tasarilor s-a considerat ca cea mai buna solutie o constituie compactarea prin injectarea , deoarece permite un control eficient al raspandirii materialului injectat datorita rigiditatii acestuia, precum si o tehnica de executie relativ simpla. Injectarea s-a efectuat din 162 de foraje pompind 916 m3 suspensie. Dupa injectare cladirea, nu a mai prezentat tasari. 6.10. Renivelarea unor imbracaminti rutiere, pardoseli, dale etc.
Injectii sub presiune pentru repararea unor pardoseli sau pavaje s-au efectuat de mai bine de 40 de ani, utilizand ca fluide de injectare numeroase materiale, ca: suspensii de argila, Referat
33
Terenuri dificile de fundare ciment-argila, bitum cald, suspensii si mortare de ciment. Aceste materiale aveau cel mai adesea o consistenta si vascozitate mare, fiind descrise in general, ca “paste”. Procedeul s-a dezvoltat mult in ultimii ani in SUA, echipamentul si tehnologia fiind de inalt nivel, iar inginerii specializati in astfel de lucrari au trecut de la simpla umplere a golurilor, la ridicarea cu precizie a oricarei fundatii, planseu din beton sau pavaj rigid. In prezent in SUA, ridicarea si nivelarea pavajelor rutiere este o tehnica curenta pentru intretinerea autostrazilor. Se utilizeaza suspensii subtiri cand este vorba numai de umplere sau paste consistente cand se doreste si ridicarea pavajelor. Procedeul de renivelare a unor elemente de constructii prin injectare are urmatoarele avantaje principale: – econimicitate, ridicarea prin injectare fiind frecvent cea mai economica metoda; – durata de executie scurta, injectarea fiind un procedeu rapid in comparatie cu alte solutii posibile de utilizat; – accesibilitatea datorata faptului ca echipamentul de pompare sau alte instalatii de gabarit mai mare pot fi plasate la zeci sau chiar sute de metri de punctul de lucru, unde se ajunge doar cu un furtun; – mentine textura suprafetei elementului liftat; – marirea capacitatii portante a pavajului prin umplerea golurilor subterane. Principalele dezavantaje si limitari ale procedeului sunt: – costul; daca este vorba de suprafete relativ mici (sub 100 m 2), utilizarea procedeului este nerentabila, caci costul este mai mare decat prin refacere sau alte reparatii. – provoaca fisuri si distrugeri vizibile, caci majoritatea pavajelor care s-au tasat au si fisuri, care prin injectare sunt deschise sau apar chiar fisuri noi.
6.11. Piloti radacina Pilotii radacina, propusi pentru prima data de catre F. Lizzi si brevetati in anul 1952 ca procedeu de subzidire si utilizati ca atare pentru prima data in perioada 19521953 pentru consolidarea unei scoli vechi din Napoli, s-au extins ulterior si pentru imbunatatirea terenului de fundare inainte de realizarea constructiilor sau ca masura de consolidare a versantilor. Schema tipica a acestui procedeu este prezentata in figura alaturata. Referat
34
Terenuri dificile de fundare
Fara a intra in detalii tehnice, principalele aspecte ale pilotilor radacina utilizati in lucrari de subzidire sunt urmatoarele: – forarea rotativa hidraulica cu circulatie puternica si injectarea conduc la realizarea unei suprafete laterale neregulate si rugoase care confera pilotului o legatura foarte buna cu terenul. Tehnologia de executie face ca pilotul radacina sa fie prin esenta un pilot de frecare; – forarea se executa prin structura existenta in teren, pilotul de beton realizand in mod automat o solidarizare constructie-teren de fundare; – executia, utilizand forarea cu diametre relativ mici (10-20 cm), nu comporta nici un risc pentru stabilitatea constructiei, neintroducand eforturi suplimentare, insemnate in structura sau in teren; – injectarea se recomanda sa se execute cu un mortar de ciment cu dozaj de aproximativ 600 kg ciment/m 3, rezultand un beton cu rezistente foarte mari; In ultimii ani au aparut diferite variante ale procedeului. De exemplu marirea capacitatii portante prin utilizarea injectarii de clacare a terenului in jurul pilotului; renuntarea la armare la piloti de dimatru mic, realizarea unei largiri la baza cu ajutorul unui dispozitiv special etc. In figura de mai jos se ilustreaza utilizarea pilotilor radacina (1980) la lucrarile de restaurare a catedralei din sec. XIII de la Nicosia (Sicilia), procedeul fiind conceput initial tocmai pentru consolidarea cladirilor vechi, monumentale. Proiectul de consolidare a avut in vedere actualele solicitari de calcul, inclusiv actiunea seismica.
Referat
35
Terenuri dificile de fundare
Consolidarea terenului de fundare a catedralei din Nicosia
6.12. Tehnologia Jet Grouting. Jet Grouting este un termen general folosit de contractori pentru a descrie diferite
tehnici de constructie folosite pentru modificarea solurilor sau imbunatatirea acestora. Aceste metode constau in general in injectarea in sol a unor fluide sau lianti cu presiune si viteze mari.Liantii faramiteaza si penetreaza structura solului amestecandu – se cu particulele de sol si formand o masa omogena , care in final se solidifica. Aceasta modificare/imbunatatire a solului joaca un rol important in domeniul stabilitatii fundatiilor , in particular in tratamentul solurilor de sub fundatiile cladirilor existente sau noi , in impermeabilizarea in profunzime a solurilor cu continut de apa , in constructia tunelurilor si in atenuarea deplasarii solurilor slabe si a apei freatice. Etape ale procedeului JET GROUTING
Referat
36
Terenuri dificile de fundare Tehnici de “intarire” a solului 1.Infiltrarea
Mortarul este injectat in sol cu presiune joasa si umple golurile fara a modifica semnificativ structura si volumul zonei . Pentru aceasta tehnica se poate folosi o larga varietate de lianti , alegerea fiind dictata in principal de permeabilitatea solului.Pentru soluri cu permeabilitatea mai mare de 1x10-6 cm/sec se folosesc amestecuri de apa cu ciment.Pentru soluri cu permeabilitatea mai joasa(pana la 1x10-6 cm/sec) se folosesc mortare mai scumpe pe baza de rasini. Pentru soluri cu permeabilitatea mai mica de 1x10-6 in mod normal nu se poate aplica aceasta tehnica. 2.Compactarea
Se injecteaza in sol un mortar cu viscozitate foarte mare .Acesta actioneaza radial , efectul putand fi asimilat actiunii unor pistoane hidraulice , dislocand particulele de sol. In felul acesta se poate controla densitatea dorita a solului. 3.Clacajul
Mortarul este injectat in sol cu presiune inalta printr – un tub prevazut cu o supapa speciala.Solul este hidrofracturat si fisurile rezultate se incarca cu mortar rezultand un sol cu densitate mare. 4.Injectia de mortar
Solul este complet faramitat si amestecat in profunzime cu liant , rezultand un amestec omogen care in final se intareste.Aceasta tehnica este aplicabila indiferent de sol , de permeabilitatea sau distributia granulara a acestuia.Teoretic se pot imbunatati aproape toate tipurile de sol:de la argile moi pana la nisipuri si pietrisuri.De asemenea se poate injecta orice tip de liant , in practica folosindu – se amestecul de apa – ciment.In cazul impermeabilizarilor se folosesc amestecuri apa – ciment – bentonita. In prezent se folosesc trei tipuri de injectie: a.)monofluid
fragmentarea si amestecarea solului sunt realizate prin injectarea unui singur fluid , liantul. b.)bifluid
metoda intermediara , dezvoltata pentru a extinde diomeniul de aplicabilitate a metodei monofluid. c.)trifluid(Kajima)
fragmentarea si amestecarea solului sunt realizate prin injectarea de aer si apa ; in acest fel o parte din particulele mai fine de sol sunt substituite ; cele trei fluide : apa , aer si liant sunt injectate separat prin duze speciale.
Referat
37
Terenuri dificile de fundare
Metodele Jet Grouting se folosesc cu succes pentru:
- fundarea indirecta pe coloane - ecrane si voaluri de etansare in orice categorii de teren - consolidarea structurilor instabile aflate in executie sau in exploatare - cresterea substantiala a portantei fundatiilor - ancorere de mare capacitate în soluri moi - tuneluri - stabilizarea și consolidarea pantelor - protecț ie contra eroziunii Factorii care influenteaza rezultatele tratamentului solurilor prin Jet Grouting sunt: Tipul de sol Consistenta solului Densitatea generala Distributia granulara Continutul de apa Limitele Atterberg •
•
•
•
•
•
Aplicatii ale Tehnologiei Jet Grouting in domeniul constructiilor.
Temporare - Etansare
Referat
38
Terenuri dificile de fundare -
Ancoraje in soluri moi
-
consolidari pentru tuneluri
2. Permanente - sprijiniri, consolidari de fundatii
-
Referat
Consolidari de soluri slabe pentru drumuri, cai ferate, autostrazi, rezervoare Consolidari de incinte pentru depozitarea deseurilor/reziduurilor Pereti din coloane de sol imbunatatit, secante
39
Terenuri dificile de fundare -
protectie la eroziune
Lucrari reprezentative: 1. Un exemplu in acest sens al utilizarii tehnologiei jet grouting la tuneluri il reprezinta realizarea unui tunel de 2160 m langa Zurich, Elvetia. Aeschertunnel este un tunel mare noncircular, excavat cu ajutorul realizarii unui arc de jet mortar cu rol de sprijin pentru faza primara a excavatiei, unde au fost intalnite morene glaciare. Deformarile de suprafata au fost monitorizate in timpul tehnologie de jet grouting observandu-se faptul ca prin jet “chituirea” arcului s-a limitat pierderea de volum la 0,35%, similar cu cel atins de utilajul de forat tuneluri TBM EBP. În soluri moi construcia de tuneluri mari non-circulare este deosebit de dificilă. Metoda de construcie trebuie să ofere sigurana lucrătorilor, precum şi să îndeplinească cerinele stricte de proiectare.
Planul amplasamentului Aeschertunnel, de langa Zurich
Tunelul a fost excavat cu o suparafata de top (75m2), care a utilizat 39 de coloane suborizontale jet grouting pentru sprijinirea excavarii primare. A fost conceput pentru a se potrivi cu traficul de autostrada cu o arie completa a seciunii transversale de 135m2. Tunelul a fost excavat în morene glaciare (un nisip uscat relativ lutos, mediu-dens), la o adâncime care a cauzat depunerile de sedimente.
Referat
40
Terenuri dificile de fundare
Cele doua intrari ale tunelului Aeschertunnel
Numarul coloanelor de jet grouting in sectiunea tunelului
Bolta a fost formata prin instalarea a 39 coloane de jet grouting. Coloanele au avut un diametru de 600mm specificat, cu o distană de 450 mm între găurile de foraj de la faa tunelului pentru a se asigura suprapunerea coloanelor. Tehnica de excavare utilizata pentru realizarea în terenul glaciar a tunelului, poate fi rezumata în următorii 3 paşi: 1. Instalarea de coloane jet grouting pentru a forma arcul de protecie. Acestea sunt înclinate cu 11o departe de axa tunelului pentru a forma o serie de seciuni care se suprapun parial in forma de con. Fiecare coloană este de 13m lungime cu 2m de suprapunere între etape, rezultând într-un avans de 11m pe etapa. Această etapă durează aproximativ 3-5 zile. 2.Partea frontala este excavata şi suportul de sprijin temporar de sus este instalat în 3 etape pentru un avans 5.5m. Suprafata obtinuta este inchisa cu plasă de sârmă şi grinzi cu zăbrele de oel şi un strat de 400mm de torcret. 3. Pasul 2 se repetă pentru a finaliza 11m intr-o etapa. În urma acestei etape se dispune un strat de 200mm de torcret pe fata tunelului.
Referat
41
