Duże zagęszczenie zabudowy mieszkaniowej w centach miast czy obiektów przemysłowych w bliskim ich sąsiedztwie – sprawia, że nowych terenów inwestycyjnych trzeba poszukiwać w innych lokalizacjach. Problemem dla nowych inwestycji jest nie tylko odległość od istniejącej infrastruktury użytkowej, ale przede wszystkim gorszej jakości grunt, który nie zawsze umożliwia bezpośrednie posadowienie budowli. Takie okoliczności wymuszają w pierwszej kolejności palowania gruntu, zanim możliwe będzie kontynuowanie właściwej budowy ukierunkowanej na wznoszenie obiektów budowlanych. Jakie są najpopularniejsze sposoby i technologie palowania gruntu oraz kiedy sięgać po tego typu specjalistyczne rozwiązania?
Profesjonalne wzmacnianie gruntu – co należy wziąć pod uwagę?
Wybór technologii ukierunkowanej na wzmacnianie podłoża gruntowego zależy od wielu różnych czynników. Wśród najważniejszych elementów, jakie należy wziąć pod uwagę, wymienić należy m.in. takie jak budowa geologiczna gruntu i parametry projektowanego obiektu budowlanego, ze szczególnym uwzględnieniem podłoża. Oprócz tego, konieczne jest poznanie przyczyny słabszej nośności gruntu, a także obiektywne ograniczenia techniczne, uniemożliwiające zastosowanie niektórych standardowych metod posadowienia budowli.
Właściwym rozpoznaniem warunków gruntowo-wodnych, w rezultacie czego można wdrożyć konkretne rozwiązania projektowe, zajmuje się geotechnika oraz hydrotechnika. Poznanie specyfiki podłoża gruntowego jest nieodzowne pod kątem ustalenia możliwych sposobów jego ewentualnego wzmocnienia. Prace z tym związane dotyczą głównie rozpoznania rodzaju gruntu, jego miąższości oraz precyzyjnych parametrów mechanicznych, jakie w nim występują.
Specjalistyczne firmy zajmujące się geotechniką i hydrotechniką, tak jak renomowane przedsiębiorstwo Budokop, które posiada swoje przedstawicielstwa (oddziały) na terenie całej Polski, rozpoczynają w pierwszej kolejności od robót terenowych. Na początkowym etapie inwestycji wykonywane są odwierty geologiczne i/lub sondowania, których zadaniem jest określenie dodatkowych parametrów spoistych oraz pobranie próbek do dalszych badań.
Po realizacji prac polowych i badań sporządzana jest opinia geotechniczna, która zawiera informacje na temat budowy geologicznej danego terenu wraz z pakietem zaleceń i wytycznych dla projektanta. Kolejnym krokiem jest opracowanie projektu wzmocnienia gruntu, którego założenia powinny być na bieżąco weryfikowane w trakcie prowadzenia robót ziemnych. Odpowiednia stabilizacja gruntu jest synergią takich elementów, jak: badanie geotechniczne, projektowanie geotechniczne oraz koordynacja na etapie wykonawstwa na terenie placu budowy.
Fundamenty palowe – rodzaje i popularne technologie wzmacniania gruntu
Pale fundamentowe składają się na tzw. fundamenty pośrednie (głębokie). Nie ma jednego, uniwersalnego kryterium, według którego można podzielić pale fundamentowe. Biorąc pod uwagę sposób, w jaki przenoszone są obciążenia budynków/budowli, można rozróżnić następujące rodzaje pali ze względu na wykorzystywaną technologię:
- pale słupowe (tzw. stojące), przekazujące obciążenia na swoją podstawę, która może być oparta na skale albo na nośnym podłożu gruntowych o odpowiedniej wytrzymałości,
- pale zawieszone, które charakteryzują się przenoszeniem obciążenia poprzez siły tarcia na pobocznicę pala,
- pale normalne, które przekazują obciążenia zarówno na podstawę pala, jak też na jego pobocznicę.
Jeśli chodzi o rodzaj materiału, z jakiego zostały wykonane pale, to wyróżniamy z kolei:
- pale drewniane, które były pogrążane w gruncie przez wbijanie; były popularne do początku XX wieku,
- pale stalowe – najczęściej wykorzystuje się je podczas inwestycji morskich,
- pale betonowe,
- pale żelbetowe.
Według jeszcze innego, bardzo ogólnego kryterium, mianowicie sposobu wykonania, pale można podzielić na:
- pale prefabrykowane, czyli pale gotowe, które są dostarczane na teren budowy i wbijane, wwiercane lub wciskane w grunt,
- pale, które wykonuje się bezpośrednio w gruncie, m.in. pale CFA.
Wśród najchętniej wykorzystywanych technologii wzmacniania/palowania gruntu, warto wymienić ponadto:
- pale FDP (Full Displacement Piles) – rodzaj pali przemieszczeniowych; metoda ich wykonania polega na wkręcaniu w podłoże rury stalowej ze specjalną głowicą, co powoduje rozpychanie gruntu na bok i kolejno wtłoczeniu w otwór mieszanki betonowej oraz zastosowaniu szkieletu zbrojeniowej,
- pale DSM (Deep Soil Mixing), technologia znana również jako mieszanie gruntu na mokro; polega na wykonywaniu w słabym gruncie kolumn z cementogruntu, co znacznie poprawia charakterystykę podłoża,
- pale VDW (lub CCFA- Cased Continuous Flight Auger) – polega na formowaniu pali w specjalnym orurowaniu,
- pale Vibro – w tej bezurobkowej metodzie pogrąża się w podłoże stalową rurę poprzez technikę wibracyjną, podczas czego zachodzi naturalne zjawisko dogęszczania gruntu.
W dalszej części artykułu nieco szerzej przedstawione zostaną jeszcze dwie bardzo popularne technologie wzmacniania gruntu, tj. pale CFA oraz Jet-Grouting.
Palowanie CFA – skuteczna metoda wzmacniania gruntu
Pale CFA (Continuous Flight Auger), czyli pale wiercone świdrem ciągłym, to metoda wykonywania fundamentów pośrednich, ciesząca się dużą popularnością na całym świecie. Charakterystyka tej metody, zaawansowane sposoby formowania pali w gruncie, a także nowoczesny sprzęt, dzięki któremu palowanie wykonuje się dosyć szybko – przekładają się na atrakcyjną cenę. Palownice o dużej mocy mogą wiele metrów bieżących pali w ciągu jednego dnia, co pomaga w sytuacji, kiedy terminarz realizacji jest napięty. Ile kosztują pale CFA? Cennik zależny jest od wielu zmiennych, jednak bez trudu można uzyskać wycenę u specjalistów firmy Budokop, która ma olbrzymie doświadczenie w wykorzystywaniu tej technologii w praktyce: https://www.budokop.pl/cfa-pale-wiercone-swidrem-ciaglym/
Pale CFA wykonuje się przy pomocy ślimakowego świdra ciągłego osadzonego na palownicy. Najpierw świder wwierca się w podłoże aż do głębokości, na której zaprojektowano podstawę pala. W trakcie tego procesu, urobek jest sukcesywnie wynoszony na powierzchnię, a w części rozpychany po bokach otworu. Podczas fazy wyciągania świdra, za pośrednictwem przewodu wiertniczego wtłaczana jest mieszanka betonowa, która wypełnia całą przestrzeń odwiertu.
Istotną kwestią jest to, aby beton wtryskiwany był z odpowiednio wysokim ciśnieniem, co gwarantuje dokładne wypełnienie otworu przez mieszankę (brak pustych przestrzeni, które mogłyby znacząco osłabić pal CFA). Na koniec, do wypełnionego mieszanką otworu, wprowadza się kosz zbrojeniowy (ew. kształtownik stalowy), który pogrąża się swoją siłą ciężkości oraz dzięki wibratorowi, jakim dodatkowo zagęszcza się beton. Ważnym założeniem technologii palowania CFA jest to, że procedura wiercenia odbywa się jednorazowo (nie jest powtarzana), przez co spora część urobku zostaje dogęszczona w obrębie ścian otworu. W efekcie wpływa to korzystnie na parametry pala.
Pale CFA stosuje się głównie przy posadawianiu budynków, wielkopowierzchniowych hal, budowli liniowych komunikacyjnych oraz hydrotechnicznych.
Kolumny Jet-Grouting, czyli iniekcja strumieniowa w praktyce
Technologia Jet-Grouting wykorzystuje się przede wszystkim przy wzmacnianiu zapór ziemnych i posadowienia przyczółków mostowych, budowie ekranów szczelnych zbiorników, umacnianiu skarp oraz obudowie głębszych wykopów.
Pale Jet-Grouting wykonuje się poprzez miejscową ingerencję w istniejącą strukturę gruntu, do czego dochodzi podczas rozpłukaniu podłoża wysokociśnieniowym strumieniem cieczy. W ten sposób część urobku wynoszona jest na zewnątrz (przez nadciśnienie), a w wolną przestrzeń otworu wprowadza się zaczyn cementowy o precyzyjnie dobranych parametrach. Rezultatem zastosowania technologii, jaką jest iniekcja strumieniowa Jet-Grouting – jest formowanie w podłożu kolumn gruntowo-cementowych o kształcie zbliżonym do walca (standardowe średnice powstałych pali mają od 600 do 2500 mm średnicy).
Kolumny Jet-Grouting tworzy się w dwóch etapach. Na początek wykonywany jest niewielki otwór wiertniczy (średnica 100-180 mm), a potem – w trakcie powolnego wyciągania obracającej się żerdzi, przez specjalną dyszę podawany jest strumień zaczynu cementowego. Po związaniu składników zaczynu, formuje się właściwa kolumna jet-grouting.
Koszty wzmacniania gruntu zależą od wielu elementów, dlatego trudno jest oszacować ostateczny koszt przed rozpoznaniem specyfiki gruntu. Z tego samego powodu warto postawić na sprawdzonych wykonawców, którzy poprzez wykonane prace zapewnią odpowiednie warunki dla dalszych etapów prac.