Technologie wzmacniania podłoża gruntowego

Dynamiczny rozwój budownictwa, jaki można zaobserwować zarówno w sektorze mieszkaniowym, usługowym czy też w obszarze infrastruktury przemysłowej i drogowej, coraz częściej wiąże się z koniecznością zmagania z trudnymi warunkami gruntowymi. Duże zagęszczenie istniejących obiektów budowlanych w obrębie największych aglomeracji wymusza lokalizowanie nowych inwestycji na terenach o niesprzyjających warunkach geologicznych. Skomplikowana oraz złożona budowa, a także występowanie na obszarze inwestycji słabonośnych gruntów rodzą potrzebę zastosowania nowoczesnych i specjalistycznych metod wzmacniania podłoża.

Na szczęście sukcesywny rozwój technologii umożliwiających wzmocnienie podłoża gruntowego o dowolnych parametrach sprawia, że obecnie inwestycje można realizować w nawet bardzo trudnym terenie. Realizację obiektów budowlanych na terenach o słabej charakterystyce podłoża warto powierzać wyłącznie firmom z dużym doświadczeniem. Przykładem przedsiębiorstwa, które od blisko 20 lat funkcjonuje w branży budowlanej, specjalizującego się w geotechnice i hydrotechnice, jest Budokop. Firma wykonuje profesjonalne wzmocnienia podłoża gruntowego w Polsce i za granicą, m.in. przy zastosowaniu takich technologii jak: pale CFA, pale FDP, pale VDW (CCFA), DSM czy Jet-Grouting.

Projektowanie aktywne – podstawa nowoczesnego budownictwa na terenach o wymagającym podłożu

Roboty ziemne ukierunkowane na wzmocnienie podłoża dla stabilnego posadowienia fundamentów nowo powstającego obiektu budowlanego, powinny być wykonywane na podstawie specjalistycznych projektów wykonawczych. Ważnym aspektem tego rodzaju realizacji jest stworzenie możliwości elastycznego reagowania i wprowadzenia bieżącej korekty w zakresie przyjętych rozwiązań. Konieczność modyfikacji w obrębie sposobu realizacji prac wzmacniających podłoże uwidacznia się zazwyczaj na bazie monitoringu efektów wykonywanych prac i robót budowlanych. W razie potrzeby decyzje dokonywane są także na podstawie wyników dodatkowych badań geotechnicznych. Taki sposób pracy zwany jest również jako metoda aktywnego projektowania, która wymaga idealnej koordynacji oraz współpracy ze strony ekipy budowlanej i projektanta-geotechnika.

Istotnym elementem tak przyjętej metodyki realizacji wzmocnienia gruntu jest tzw. monitoring geodezyjny, który pozwala m.in. analizować parametry osiadania fundamentów posadowionych na „uzdatnionym” podłożu. To umożliwia z kolei weryfikację założeń projektowych oraz pierwotnych obliczeń. Nowoczesna metoda aktywnego projektowania wymaga dużego doświadczenia oraz doskonałej współpracy działu projektowego i wykonawczego. W rezultacie aktywne projektowanie pozwala na optymalny dobór technologii wzmacniania podłoża gruntowego, co ostatecznie przekłada się na krótszy czas realizacji oraz mniejsze koszty. W przypadku stosowania tej metody podczas wzmacniania gruntu, najlepszym rozwiązaniem wydaje się powierzenie zadania firmie, która oprócz dostępu do kilku różnych technologii posiada też w swoim zespole doświadczonego projektanta-geotechnika.

Firma Budokop z Elbląga, której ofertę można znaleźć pod adresem www.budokop.pl, od wielu lat świadczy kompleksowe usługi wzmocnienia gruntu i ma na swoim koncie mnóstwo udanych realizacji. Przedsiębiorstwo BUDOKOP dysponuje odpowiednim potencjałem kadrowym oraz bogatym parkiem maszynowym, dzięki czemu podejmuje się najbardziej wymagających przedsięwzięć w zakresie wzmacniania podłoża gruntowego. Własny dział projektowy opracowuje koncepcję wzmocnienia podłoża w oparciu o wyniki wykonanych badań gruntu oraz stosuje metodę aktywnego projektowania. Kompleksowe rozwiązania skutkują sprawną, ekonomiczną, bezpieczną i efektywną realizacją każdej inwestycji.

DSM – system mieszania gruntu

Wśród uniwersalnych technologii, które są alternatywą dla drogiego fundamentowania głębokiego, a przy tym są przyjazne dla środowiska, na uwagę zasługuje metoda DSM Deep Soil Mixing – https://www.budokop.pl/dsm-wzmocnienia-podloza/. DSM to technologia polegająca na wgłębnej stabilizacji podłoża poprzez wymieszanie słabonośnego gruntu z cementem. W ten sposób tworzy się tzw. cementogrunt, który diametralnie poprawia właściwości mechaniczne i fizyczne całego podłoża. Wzmacnianie gruntu metodą DSM, odbywa się przy wykorzystaniu żerdzi wiertniczej z elementami poprzecznymi, która pozwala na formowanie kolumn cementogruntowych. W efekcie zastosowania technologii powstałe kolumny DSM charakteryzują się podwyższoną wytrzymałością na ściskanie, małą wsiąkliwością oraz niewielką wodoprzepuszczalnością.

W ramach metody DSM wyróżnia się mieszanie gruntu ze spoiwem w postaci zaczynu (DSM-wet), jak również z suchym spoiwem, który wtłaczany jest w głąb podłoża za pośrednictwem sprężonego powietrza (DSM-dry). Tego rodzaju metoda jest niezwykle uniwersalna i umożliwia wzmacnianie mineralnych gruntów słabonośnych o organicznych i bardzo zróżnicowanych parametrach. Dopasowanie odpowiedniej metody DSM (na sucho/na mokro) do danych warunków podłoża, wymaga zbadania chemizmu jego środowiska gruntowo-wodnego. Technologia DSM, którą podczas wzmacniania gruntu wykorzystuje także firma Budokop, generuje stosunkowo niewielkie koszty finansowe, gwarantując przy tym szybki czas realizacji i niewielki wpływ na otoczenie (m.in. brak wibracji).

Kolumny DSM-dry wykonuje się zwłaszcza podczas wzmacniania dobrze nawodnionych gruntów słabonośnych. W tym przypadku elementem wiążącym spoiwo (np. cement) jest woda gruntowa. Spoiwo hydrauliczne, którym najczęściej jest zaczyn cementowy, stosowane przy technologii DSM-wet dedykowanej do wzmacniania głównie podłoża piaskowego, gliniastego, gruntów organicznych (namuły), a także gruntów nasypowych o zróżnicowanej strukturze. Iniekcja zaczynu cementowego odbywa się przez pompę generującą duże ciśnienie, a kolumny formowane przy pomocy palownicy z szybkoobrotową głowicą z mieszadłem – mają z reguły średnicę do 50 do 120 cm. Palopodobne kolumny cementogruntowe można też zbroić przy pomocy wiotkich koszy, skonstruowanych z prętów zbrojeniowych albo wykorzystując do tego sztywne kształtowniki walcowane. Wzmocnienie gruntu DSM najczęściej stosowane jest przy wznoszeniu budynków/budowli liniowych, komunikacyjnych oraz hydrotechnicznych (wodoszczelne przegrody).

Jet-grouting, czyli iniekcja strumieniowa jako nowoczesna metoda wzmocnienia gruntu

Technologia jet-grouting (soilcrete) polega na wzmacnianiu podłoża za pośrednictwem kolumn z kompozytu cementogruntowego, formowanych poprzez wysokociśnieniową iniekcję zaczynem cementowym. Wtrysk zaczynu odbywa się przez żerdź wiertniczą o niewielkiej średnicy wprowadzaną w grunt pionowo bądź pod nachyleniem do 30 stopni. Ciśnienie, z jakim podawany jest zaczyn, jest wielokrotnie wyższe niż w przypadku metody DSM, przez co dochodzi do zniszczenia pierwotnej struktury ośrodka i dużej ingerencji/penetracji w grunt od pionowej osi żerdzi. Docelowa średnica uformowanej kolumny jet-grouting wynosi zwykle od 60 do 250 cm. Zaletą tej technologii jest także to, że kolumna jet-grouting może zostać wykonana w każdym rodzaju gruntu (mineralny, organiczny, rodzimy czy nasypowy). W razie konieczności dodatkowego wzmocnienia kolumny można osadzić w niej zbrojenie wiotkie (koszowe) lub sztywne (kształtowniki walcowane).

Wzmacnianie gruntu metodą jet-grouting z powodzeniem można również stosować do zabezpieczania/wspomagania istniejących fundamentów budynków czy budowli. Co ciekawe, ta uniwersalna technologia może zostać wykorzystana praktycznie przy wszystkich warunkach gruntowo-wodnych. Ze względu na brak oddziaływania dynamicznego na podłoże kolumny jet-grouting można wykonywać nawet w bliskim sąsiedztwie istniejącej infrastruktury, bez ryzyka naruszenia jej elementów konstrukcyjnych (np. pod wpływem drgań). Wadą metody na pewno jest koszt, a w niektórych przypadkach – także stosunkowo duża ilość urobku, który w naturalny sposób wydostaje się z otworu na powierzchnię podczas procesu formowania kolumny jet-grouting.

W początkowej fazie technologii jet-grouting dochodzi do wkręcenia monitora iniekcji wysokociśnieniowej na pożądaną głębokość (zgodnie z założeniami projektowymi). Proces podawania zaczynu cementowego z dużą prędkością przez dysze (ewentualnie z domieszką wody i powietrza) – powoduje wcinanie się strumienia w grunt, otaczający żerdź z obracającym się monitorem. W zależności od bazowej koncepcji i zaproponowanych rozwiązań w projekcie w technologii jet-grouting można zdecydować się na jedną z trzech odmian, mianowicie:

• system pojedynczy (mono jet) – wariant formowania kolumny przy zastosowaniu tylko zaczynu cementowego,
• system podwójny (double jet) – wykorzystanie dwuskładnikowej iniekcji, najczęściej „napowietrzonego” zaczynu cementowego,
• system potrójny (triple jet) – metoda z zastosowaniem potrójnego medium (woda, powietrze, zaczyn cementowy).

Przedsiębiorstwo Budokop, które ma też w swojej ofercie wzmacnianie gruntu metodą jet-grouting, przed rozpoczęciem robót projektuje optymalne parametry kolumn, w tym m.in. geometrię, stopień wytrzymałości i przesiąkliwości ich docelowej struktury, z uwzględnieniem specyfiki podłoża (badania). Sporym atutem tej technologii jest ponadto to, iż daje ona możliwość uformowania kolumny na konkretnej głębokości, bez konieczności dużej ingerencji/obróbki gruntów znajdujących się powyżej. Kolumny jet-grouting doskonale nadają się do wzmacniania i uszczelniania zapór ziemnych, wykonywania szczelnych ekranów w pobliżu zbiorników wodnych, umacniania skarp i wykopów, a także wykonywania ścian palowych.