CATEGORII DOCUMENTE |
Arhitectura | Auto | Casa gradina | Constructii | Instalatii | Pomicultura | Silvicultura |
METODE RAPIDE SI EFICIENTE DE CONSOLIDARE A TRANSEELOR DE ACCES LA TUNELE
Rezumat:
Accesele in tunele pot fi printr-un debleu, pe un rambleu, o portiune de profil mixt sau pe un pod (viaduct).
Elementele de constructie ce pot fi folosite la toate aceste amenajari pentru acces sunt pilotii, ancorajele si injectiile.
Lucrarea prezinta o metoda foarte comoda de executie a pilotilor cu snec continuu, si a pilotilor cu tija pierduta care, dupa caz, joaca rol de ancoraj sau/si injectare.
Cuvinte cheie: constructii, foraje, ancoraje, lucrari speciale de geotehnica, injectii, consolidari.
INTRODUCERE
Pilotii, cele mai cunoscute elemente de fundare in pamanturi dificile, au fost mereu in atentia si imaginatia inginerilor, in special de poduri .
Clasicul pilot, batut cu soneta a fost din ce in ce mai rar prevazut in proiecte, mai ales la realizarea fundatiilor in orase. Aici problema vibratiilor si a zgomotului este primordiala in alegerea acestui tip de fundare.
Era normal ca sistemul de fundare pe piloti sa se dezvolte tinand cont ca, in afara de lucrarile pentru transporturi unde pilotii s-au folosit ca metoda curenta din cele mai vechi timpuri, ponderea cladirilor fundate pe piloti este de 70 % din numarul total de cladiri de locuit si de 40-50 % din totalul cladirilor industriale.
De asemenea, partea economica aduce argumente pentru dezvoltarea acestui tip de fundare.
Valoarea fundatiei se poate ridica pana la 25% din valoarea constructiei si in cazurile grele poate necesita pana la 40% din timpul de realizare a intregii constructii.
Prin piloti se intelege elemente structurale de constructie care alcatuiesc fundatiile de adancime si care se caracterizeaza prin raportul D/B (fisa/latura sectiunii transversale), prin tehnologie de executie, prin materialul din care sunt confectionate.
Pilotii propriu-zisi constituie elemente zvelte avand raportul dintre fisa D (portiunea ingropata a elementului structural) si latura B, sau diametrul sectiunii transversale a elementului mai mare de 15. Pilotii pot prelua solicitari axiale, transversale sau momente incovoietoare.
Micropilotii sunt elemente structurale la care diametrul sau latura sectiunii transversale este mai mica de 25 cm. Tot aici intra si piconii, care sunt utilizati ca micropiloti sau ca elemente de ameliorare a terenului de sub fundatiile de mica adancime, in care caz latura, sau diametrul, este mai mare de 25 cm.
Numarul mare de tipuri de piloti (peste 150), ce sunt utilizati in prezent, face imposibila o clasificare riguroasa a acestora.
a) Clasificarea dupa particularitatile de transmitere la teren a incarcarilor exterioare :
-piloti purtatori pe varf;
-piloti flotanti.
b) Clasificarea dupa directia solicitarii fata de axa longitudidala :
-piloti supusi la solicitari axiale de compresiune sau smulgere;
-piloti supusi la solicitari transversale;
-piloti supusi simultan la solicitari axiale si transversale.
c) Clasificarea dupa felul sectiunii transversale sau longitudinale:
-piloti cu sectiune constanta;
-piloti cu sectiune variabila.
d ) Clasificarea dupa modul de executie:
-piloti prefabricati infipti in teren;
-piloti executati pe loc prin indesare;
-piloti executati pe loc prin dezlocuire:
-piloti forati cu diametru mic,
- piloti forati in uscat si netubati;
- piloti forati sub noroi;
- piloti forati cu tubaj recuperabil;
-piloti forati cu tubaj nerecuperabil.
-piloti forati cu diametru mare,
- piloti forati in uscat si netubati;
- piloti forati sub noroi;
- piloti forati cu tubaj recuperabil;
-piloti forati cu tubaj pierdut (coloane).
-minipiloti (piloti aciculari)
-executati pe loc prin batere;
-executati pe loc prin vibrare;
-executati pe loc forati si injectati.
-piconi.
Clasificarea de mai sus nu este exhaustiva si a fost expusa din dorinta de a clarifica pozitia tipurilor de piloti din prezenta lucrare.
ZIDURI de SPRIJIN la TRANSEI
Accesele la tunele, de obicei, presupun o transee de acces. Lungimea si adancimea fiecarei transei se calculeaza functie de relieful regiunii, de datele topografice, de situatia hidrogeotehnica, de conditiile climaterice, de roza vanturilor, de functionalitatea si importanta tunelului si nu in ultimul rand de echilibrul dintre costurile executiei in subteran si costurile executiei transeei.
O transee presupune lucrari de sprijinire calculate cu coeficienti de siguranta de acelasi ordin de marime cu cei aplicati lucrarilor din subteran.
Transeele clasice se executau cu ajutorul zidurilor de sprijin de greutate (de obicei din piatra si beton). Prin definitie presupun materiale multe, forta de munca multa si timp de executie lung.
Sprijinirea malului se poate face si printr-un zid din piloti, executati de la suprafata, cu grinda radier de solidarizare, ancorati in versant la care se adauga un placaj din torcret inspre debleu.
Lucrarile de sprijinire sunt amplasate atat paralel cu axa caii cat si perpendicular pe aceasta. Pilotii pot face parte din radierul caii.
Desigur, nu este vorba numai de transei in debleu. Accesele pot fi si in profil mixt.
EXECUTIA SPRIJINIRII CU AJUTORUL PILOTILOR
PILOTI EXECUTATI CU SNEC CONTINUU DMS (DRILLING MATE SYSTEM)
PEZENTAREA METODEI
Sprijinirea se realizeaza cu un sir de piloti infipti in teren si ancorati la partea superioara.
In principiu, metoda consta in introducerea in teren a unui burghiu de lungimea viitorului pilot, extragerea lui, plin cu pamant, concomitent cu introducerea betonului si montarea armaturii.
Burghiul, asemanator unui snec, are axul sub forma de teava prin interiorul careia se poate introduce beton. Turnarea betonului, cu mentinerea varfului burghiului in beton, se aseamana cu procedeul de turnare contractor. Snecul are pasul astfel dimensionat incat poate mentine sterilul in momentul scoaterii la suprafata. Curatarea snecului de steril se face printr-un sistem de racleti
Terenul in care se poate introduce burghiul, fara tubaj, nu trebuie sa depaseasca gradul de tarie VII (roci moi), cu un coeficient de tarie a rocii de f = 1, pana la gradul de tarie X. In acest ultim caz folosirea fara tubaj este conditionata de capacitatea terenului de a echilibra impingerile date de coloana de beton.
Deoarece carcasa de armatura se introduce dupa umplerea cu beton a golului creat prin scoaterea burghiului plin cu detritus, o alta conditionare este un timp determinat de timpul de extragere a burghiului (concomitent cu umplerea cu beton) plus timpul de introducere a carcasei. Acest timp nu trebuie sa depaseasca timpul de intarire a betonului la un grad de lucrabilitate care sa permita infingerea carcasei de armatura. Acest timp trebuie sa fie sub timpul de incepere a prizei. Pentru exemplificare, la un pilot de 13.65 m cu un diametru Ø 600 mm. timpul de extragere-turnare este de 7 minute iar timpul de introducere a carcasei este de 5 minute si 40 de secunde.
In regim de zece ore pe zi se pot executa 10-12 piloti cu L = 14 m.
DESCRIEREA UTILAJULUI
Este un utilaj pe senile cu un catarg robust.
Utilajul a fost conceput astfel incat stabilitatea sa fie maxima in toate fazele. In timpul transportului pe sosele senilele se apropie hidraulic. In timpul lucrului acestea se indeparteaza asigurand stabilitatea laterala. Catargul, care sustine burghiul, poate fi orientat in lung pana la orizontala, iar transversal. prin placa de calare hidraulica la un unghi suficient pentru asigurarea verticalitatii. Stabilitatea este controlata automat atat la deplasare (fig.1) cat si in timpul lucrului.
Fig.1. Deplasarea utilajului pe pante mari Fig.2. Ecranul monitorului din cabina
mecanicului
Catargul, pe langa sustinerea snecului, mai are rolul de a sustine placa de calare, sistemul de curatire a snecului (racletele), furtunul de beton, scripetele troliului de ridicare a carcasei, dispozitivul hidraulic de prindere a carcasei cu furtunurile de ulei si dispozitivul de vibrare a carcasei.
Toate operatiile sunt urmarite pe un monitor electronic, semnalizate optic si acustic. Monitorul se afla in cabina operatorului (fig.2). Usurinta cu care se urmareste executia se datoreaza folosirii pictogramelor. In fig.3 este redat ecranul monitorului din momentul operatiei de extragere-betonare. Datele ce se obtin se inregistreaza pe card si se pot printa.
Datele se refera la: - forare - identificarea pilotului, pozitia fata de ax (abateri), diametrul, viteza de inaintare a forarii, adancimea forata, timp de la inceputul forarii, verticalitate, vizualizarea (grafic si numeric) a forajului, - betonare - vizualizarea grafica a betonarii timpul de ascensiune, volumul betonului turnat, beton revarsat peste limita teoretica, presiunea betonului pe peretii forajului, date despre intreruperea coloanei de beton (overbreak concrete) - indicatii de manevra pentru centrarea pe pilotul urmator, inclinometru, control automat al verticalitatii catargului, alte date - privind functionarea motorului si anexelor. .
Fig.3. Ecranul monitorului la extragerea burghiului concomitent cu introducerea
PERFORMANTELE UTILAJULUI
Adancimea maxima de forare a masinii SoilMEC R625 este de 20 m.
Poate fora cu snec de Ø600 mm., Ø800 mm., Ø1000mm. si 1200 mm. Exista alte tipuri de utilaje, pe acelasi principiu, care merg pana la 1500 mm.
Desigur ca natura terenului influenteaza folosirea masinii, asa cum s-a aratat in introducere.
TEHNOLOGIA DE LUCRU
Fig.4. Confectionarea
carcaselor pe santier Fig.5. Trasarea pilotilor
Fig.6. Centrarea
burghiului Fig.7. Introducerea burghiului
Fig.8. Extragerea snecului
concomitent Fig.9. Degajarea
pamantului
cu betonarea din capul pilotului
TIMP TOTAL de executie 40 minute
Fig.10. Betonarea cu
pompa de beton Fig.11. Prinderea
carcasei in mandrina vibratorului
Fig.12. Introducerea carcasei in beton Fig.13. Vibrarea
carcasei
APLICATIE: Sprijinirea unei strazi pentru executia unui debleu
Adancimea debleului fata de strada 17,5 m.
Trebuia aleasa o metoda de sprijinire care sa nu produca vibratii, zgomote, praf. Din start erau excluse metodele clasice de executare a sprijinirii (taluzari, palplanse, barete si cele care ar fi scumpit lucrarea exagerat - metoda berlineza, hamburgheza benotto). Terenul fiind constituit dintr-un material permeabil (balast nisipos cu bolovanis) era posibila pierderea noroiului in cazul unei forari cu noroi bentonitic.
S-a ales executia peretilor din piloti ancorati in exterior. Pilotii au fost prevazuti a se executa prin procedeul cu snec continuu.
Distanta dintre axele pilotilor variaza de la 0,75 la 1,1 m. functie de posibilitatile de ancorare (un singur rand cu ancore de 13,5 m. lungime sau trei randuri de ancore, pe verticala, de 9,0 m. lungime) Conditionat de limita de proprietate.
Lungimea unui pilot a fost de 13,65 m. In dreptul unei case s-a executat in amonte un zid din coloane de 8,0 m. Timpii de executie, pe faze, a unui pilot de 13,65 m. au fost evidentiati la tehnologia de executie. In medie s-a reusit un ritm de 40 minute/pilot
Pilotii au fost solidarizati la partea superioara cu o grinda de coronament.
Pilotii au fost solidarizati la partea superioara cu o grinda de coronament.
Fig. 14. Sprijinirea cu siruri de coloane pe doua nivele.
PILOTI FORATI cu SAPA si PRAJINA PIERDUTE
PEZENTAREA METODEI
In principiu, fie ca trebuie sa realizam ancoraje, fie ca trebuie sa realizam piloti, trebuie sa foram pe o lungime ceruta de conditiile cazului real. Acest foraj se executa cu o masina, cunoscuta constructorilor, montata pe un utilaj, din cele curent folosite in constructii, la care se poate monta un brat ( excavator, tractor s.a.).
Prajina de foraj, insa, este tronsonata, cu filet cu pas mare si profil rotund pe partea exterioara si
o gaura in centru pentru injectii. Imbinarea tronsoanelor se face cu un manson filetet cu garnituri de cauciuc pentru etansarea canalului de injectie.
Sapa este o sapa obisnuita, sau simplificata.
Forarea, se poate considera si ea obisnuita dar, in loc sa foloseasca fluide de foraj lichide se foloseste suspensia de ciment (laptele de ciment). Deci pe masura avansarii sapei se injecteaza, sub presiune, lapte de ciment fig.15.
|
Fig.15. Componentele unei ancore (micropilot) Fig.16. Sectiunea transversala rezultata dupa injectie
Ca orice noroi de foraj laptele de ciment va evacua din gaura si detritusul. Tot injectia de lapte de ciment la inceputul gaurii, joaca rol de obturator dupa care se mareste presiunea, lichidul patrunde concentric in masiv formand fisa pilotului sau, respectiv bulbul si protectia ancorei. Dupa ajungerea la cota ceruta se opreste forarea si la anumite intervale de timp se reinjecteaza prin prajina. Rezulta o sectiune transversala cu zone concentrice ca in fig.16.
Dupa intarire, se fixeaza piesa de ancorat (stalpi, pereti, placi etc.) cu o placa metalica de repartitie, pe post de saiba si se strange cu o piulita cu baza rotunjita care are filetul prajinii. Se asigura impotriva desfiletarii. Tija ramasa se reteaza si se protejeaza impotriva coroziunii.
Ancora se poate pretensiona daca se cere o ancora activa sau, bloca daca se cere o ancora pasiva.
Se intelege ca sapa si prajina de foraj raman in foraj, adica se pierd, transformandu-se in armatura pilotului, respectiv tirantul ancorajului.
Pentru a exemplifica, in regim de opt ore pe zi se pot executa, in medie, 5 ancoraje de 18 m. lungime, forate in calcar fisurat cu insertii de argila galbuie.
DESCRIEREA UTILAJULUI
Instalatia de forat - fig.17. Este un utilaj simplu, compus dintr-o sarniera care ghideaza tija si perforatorul propriu-zis, actionat pneumatic sau electric. Prajinile de foraj sunt constituite dintr-un material rezistent, atat la coroziune cat si la eforturile din faza de forare. Acestea sunt tronsonate in tronsoane de 2; 3; 4 si 6 m. Se imbina cu mansoane care asigura etanseitatea la injectarea fluidului de foraj (lapte de ciment).
|
Fig.17. Ansamblul echipamentului de realizare micropilotilor.
Functie de taria rocii si lungimea necesara a forajului se alege diametrul tijei, care este cuprins intre 25 si 130 mm. Instalatia este simpla, usoara si se poate monta pe un excavator folosit curent in constructii. Tot echipamentul este deservit de trei oameni.
Instalatia de injectat - fig.18. Este de fabricatie ceha. Permite injectarea repetata a fluidelor Binghamiene (suspensii). Exista pompe de injectie pentru fluide Newtoniene (solutii) pentru cazul
|
|
Fig.18. Pompa de injectie. Fig.19. Tabloul de comanda.
injectiilor mai fine. Pompa din fotografie, dozeaza automat cimentul si apa dupa factorul A/C programat.
PERFORMANTELE ECHIPAMENTULUI
Functie de taria rocii si lungimea necesara a forajului se alege diametrul tijei, care este cuprins intre 25 si 130 mm. In tabelul 1 este aratat un rezumat cu date despre ancorele self-drilling (auto-perforante) cu canal de injectare, tip TITAN.
Adancimea de foraj depinde de taria rocii si poate depasi 30 de metri.
Se poate fora in orice pozitie: vertical, inclinat orizontal si chiar de jos in sus.
Tabel 1.
Date tehnice |
Unit. | ||||||
Diametrul exterior |
mm | ||||||
Diametrul interior |
mm | ||||||
Ø suprafata sectiunii active |
mm2 | ||||||
Sarcina limita/de rupere |
kN | ||||||
Sarcina la limita de curgere |
kN | ||||||
Greutate |
kg |
TEHNOLOGIA DE LUCRU
Se executa la intervale de timp, de la doua ore la doua zile cu acelasi echipament de injectie.
APLICATIA I: Realizarea ancorarii unui zid de sprijin de debleu
In octombrie 2007, masivul de langa un bloc cu 11 nivele din Brasov, a fost prevazut a fi sprijinit cu un zid de sprijin de debleu, format din stalpi ancorati cu tiranti capabili sa reziste la o sarcina de 150 kN.
Ancorarea s-a facut cu ancore tip extensibil cu injectie si sapa pierduta. Prajinile de foraj, care constituie si tirantul ancorei, au fost de tipul TITAN 40 x 16 mm. pasiv.
Instalatia de forare a fost de tip MORATH de constructie ceha.
Masivul este constituit din calcar fisurat cu argila galbuie.
Injectia a constat din suspensie de ciment cu rezistenta de 42.5 N/mm2 fara aditivi. Datele de injectie sunt prezentate in tabelul nr.2. pentru exemplificare.
Lungimea ancorelor a fost de 18.0 m., din care bulbul 9 m. (la contrafortii din mijlocul zidului - principali) si 15 m., cu bulb tot de 9 m.
S-au incercat cate doua ancore din fiecare tip.
Pentru orientare prezentam datele incercarii in tabelul nr. 3. pentru o ancora de 18 m.
Tabelul nr.2.
Injectare |
Injectare primara |
Reinjectare |
Reinjectare |
Reinjectare |
Data | ||||
Presiunea finala (bari) | ||||
Presiune de lucru (bari) | ||||
Cantitatea de ciment (kg.) | ||||
Raport A/C |
Ancorele au fost executate in data de 10.10.2007 si au fost incercate in 19.11.2007.
Tabel nr. 3.
Forta de intindere |
Tensionare |
Relaxare |
Timp - Alungire |
|||||||
Normata (kN) |
Realizata (kN) |
S (mm) |
Normata (kN) |
Realizata (kN) |
S (mm) |
Citire: |
Citire: |
|||
t(min) |
S (mm) |
t(min) |
S (mm) |
|||||||
Treapta de incarcare 0,20 x Fw | ||||||||||
0,50 x Fw |
| |||||||||
0,75 x Fw | ||||||||||
1,00 x Fw | ||||||||||
1,25 x Fw | ||||||||||
1,5o x Fw | ||||||||||
t 20 min - t 5min < 0,05 mm. |
Proiectarea a fost facuta de IPTANA Bucuresti, ing. Theodor Burilescu, iar executia ancorarii de GEOSOND Bucuresti, ing. Sorin Moraru.
Dupa doi ani de exploatare ancorele se prezinta bine.
APLICATIA II: Realizarea consolidarii unei portiuni de drum national deteriorat in urma unor calamitati naturale.
In urma calamitatilor din iunie 2006, o portiune din drumul national din comuna argeseana Dragoslavele a fost distrusa, banda de circulatie din dreapta alunecand in aval.
Zona este muntoasa iar profilul este mixt. IPTANA a proiectat un sistem de consolidare format din micropiloti dispusi pe doua randuri cu distanta dintre piloti de 1,5 m.
La partea inferioara micropilotii se incastrau in stanca alterata, iar la partea de sus s-a prevazut un radier cu rolul de a solidariza capetele micropilotilor, de a sustine calea si de a borda acostamentul. Pe partea superioara a radierului s-a turnat prin glisare parapetul de siguranta de tip New Jersey.
Micropilotii au fost verticali, iar pe zonele mai dificile suplimentati cu micropiloti inclinati (jucand rol de ancorare).
1.2. SPRIJINIRI EXECUTATE DIN PLACI ANCORATE
Au devenit metode clasice de sprijinire.
In principiu, metoda consta in introducerea unor ancore (din cable de otel sau fibre de carbon, sau din armatura pentru beton armat (de obicei PC 52), cu lungime care poate depasi 20 de metri.
Aceste ancore fixeaza pe suprafata taluzului placi din beton armat.
Metoda s-a aplicat la zidurile de debleu de pe DN1 in zona Comarnic - Posada in 1995.
Placile armate au dimensiunile in plan de 1,5 x 1,5 m. si grosimea variabila (paralelipiped 10cm si piramida cu h= 5 cm.).
Ancora este confectionata din otel beton PC 52 Ø28 si lungimea de la 15 la 18 metri.
Am amintit aceasta metoda la care ancorarea se poate face cu foraje cu sapa pierduta. Acest tip de ancoraj ar permite forarea la mari inaltimi pe taluz. Instalatia permite sa fie montata pe brate lungi deoarece nu da forte mari in suport. De asemenea, ancora se poate pretensiona cu usurinta. Prin tehnologia de ancorare se realizeaza si o consolidare a rocii din jurul tijei.
2. CONSOLIDARI EXECUTATE CU AJUTORUL INJECTIILOR.
Si aceasta metoda a devenit clasica. Noutatea consta in executia injectarii concomitent cu forarea. Adica micropilotii descrisi mai sus se pozitioneaza pe suprafata taluzului mai des si sunt mai scurti. Este similar cu metoda folosita, de mult, in subteran - metoda picotajului.
Zona de material consolidat in jurul tijei, impreuna cu roca dintre ancoraje formeaza un perete consolidat care mentine intregul versant.
Am consolidat portiuni restranse si rezultatele sunt mai mult decat multumitoare.
CONCLUZII
Cele doua metode de forare descrise au urmatoarele mari avantaje:
Avantajul esential este ca in nici un moment din timpul executiei, peretele forajului nu ramane nesprijinit. Se elimina in acest mod tubajul care este un mancator de timp si bani;
Toate operatiile sunt controlabile;
Au rapiditate mare de executie;
Realizeaza productivitati pe cap de lucrator foarte mari;
Ideea folosirii prajinii de foraj pe post de tirant la ancore sau pe post de armatura la micropiloti este deosebit de eficienta. S-au realizat utilaje de gabarit redus care montate pe utilaje curent folosite in constructii dau mobilitate. Bratul unui utilaj poate sustine echipamentul de forat pe taluzuri si alte locuri greu accesibile
Nu necesita pregatiri complexe pentru intrarea "in sapa";
Din punctul de vedere economic rezulta ca sunt mai ieftine sau cel mult egale cu metodele clasice;
Din cauza gabaritului mic forajul cu sapa pierduta se poate folosi si la consolidari in subteran;
Pentru accesele la tunele si la consolidari in zone accidentate sunt deosebit de potrivite;
BIBLIOGRAFIE
Bartolomei, A.A., Osnovi rasceta lentocinih svainih fundamentov po predelino dopustimih osadkah, Strolizdat, Moskva, 1982.
Dianu V. - Gheorghiu V., Fundatii de adancime in conditii de teren dificile, Editura tehnica, Bucuretti, 1997.
Stematiu Dan, Mecanica rocilor pentru constructii subterane, MATRIX ROM, Bucuresti, 2008.
*** GE 029-97, Ghid practic privind tehnologia de executie a pilotilor pentru fundatii.
*** Manual de utilizare, Sistem de forare DMS (Drilling mate system), SoilMEC, 2006.
*** Prezentari ale firmelor MINOVA BOHEMIA, AAA IZOCONSTRUCT Bucuresti,
GEOSOND Bucuresti.
*** STAS1243-74, Teren de fundare. Clasificarea si identificarea pamanturilor
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 4142
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved