1

Najnowsze osi

ągniĊcia w zakresie iniekcji strumieniowej.

Kolumny o

Ğrednicach od 2,5 do 5,0 m.

Mgr in

Ī. Tomasz Michalski

Keller Polska Sp. z o.o.

Iniekcj

Ċ strumieniową stosuje siĊ jako powszechną technologiĊ wzmocnienia podáoĪa

w wielu krajach na

Ğwiecie. MoĪliwoĞü zastosowania tej technologii i wytworzenia okreĞlonych

bry

á geometrycznych o ĞciĞle okreĞlonych parametrach w wielu rodzajach gruntu pozwala

rozwi

ązywaü wiele problemów geotechnicznych. Od kilkunastu lat na caáym Ğwiecie, a takĪe w

Polsce z powodzeniem stosuje si

Ċ Jet Grouting dla uszczelniania i wzmacniania gruntów; przy

czym stosowane

Ğrednice kolumn wynoszą standartowo od 0,8 m do 2,5 m. W krajowej

praktyce budowlanej kolumny Jet Grouting o

Ğrednicy ponad 2 m byáy wykorzystywane juĪ

wielokrotnie np.:. dla wzmacniania nabrze

Īy portowych, uszczelniania zapór, czy teĪ

zeskalania gruntów w budownictwie tuneli (metro w Warszawie). Tak

Īe w chwili obecnej

wykonuje si

Ċ w Polsce prace przy wykorzystaniu moĪliwoĞci jakie daje stosowanie kolumn o

Ğrednicy 2,0-2,5 m. Trudno wiĊc zgodziü siĊ z autorką artykuáu „Kolumny iniekcyjne duĪych

Ğrednic” (InĪynieria i Budownictwo 3/2005), iĪ kolumny o Ğrednicy 2 m są nowoĞcią na rynku
polskim zw

áaszcza, Īe przywoáywane w powyĪszym artykule maszyny np. pompy HT400

pracuj

ą w kraju od 1997 roku. NowoĞcią na rynku polskim są natomiast bezdyskusyjnie

kolumny o

Ğrednicy 2,5-5 m i tego typu zastosowania omawia niniejszy artykuá. Kolumny o

Ğrednicy kilku metrów pokazane są na fotografiach 1, 2 i 3.

Fot. 1,2,3 – Kolumny o

Ğrednicy kilku metrów

2

Jednym z ogranicze

Ĕ na drodze rozwoju technologii Jet Grouting jest koszt jej

zastosowania zwi

ązany z koniecznoĞcią wykorzystywania drogich maszyn, duĪych iloĞci

energii oraz z powstawaniem k

áopotliwego w utylizacji urobku technologicznego. Jednym ze

sposobów na obni

Īenie kosztów jednostkowych wytworzenia cementogruntu (np. m

3

) jest

mo

ĪliwoĞü utworzenia elementów Soilcrete o bardzo duĪych Ğrednicach (do 5m).

Zastosowanie takich

Ğrednic w duĪym stopniu redukuje iloĞü punków iniekcyjnych, co oprócz

wp

áywu na koszty ma bardzo duĪe znaczenie dla jakoĞci prac, zwáaszcza przy

zastosowaniach uszczelniaj

ących grunty. Wiadomym jest, iĪ newralgicznymi miejscem

uszczelnienia s

ą poáączenia poszczególnych elementów iniekcyjnych. JeĪeli wiĊc zmniejszona

zostanie radykalnie ilo

Ğü wykonywanych elementów (np. poprzez zastąpienie kolumn o

Ğrednicy 2 m kolumnami Ğrednicy 4m) prawdopodobieĔstwo powstania nieszczelnoĞci lub
innych b

áĊdów szybko maleje. Jak znacząco zmienia siĊ iloĞü niezbĊdnych do wykonania

elementów Jet Grouting przy zwi

Ċkszeniu Ğrednicy kolumn obrazują rysunki 1i 2.

Przedstawiaj

ą one wykonane w dnie wykopu krótkie kolumny Jet Grouting peániące rolĊ rozpór

dla

Ğcian zabezpieczających Ğciany wykopu.

Rys. 1 Rozmieszczenie kolumn o

Ğrednicy 0,8m Rys. 2 Rozmieszczenie kolumn o Ğrednicy 2,6m

Soilcrete -DS jest udoskonalan

ą odmianą iniekcji strumieniowej. Technologia to jest

lepsza i ta

Ĕsza. Podobnie do klasycznego podwójnego systemu Jet Grouting, przy Soilcrete –

DS stosuje si

Ċ parĊ dyszy iniekcyjnych otulonych strumieniem sprĊĪonego powietrza, które

eroduj

ą podáoĪe i mieszają go z zaczynem cementowym.

Innowacyjno

Ğü tej technologii polega na zwiĊkszonej wydajnoĞci i prĊdkoĞci przepáywu

p

áynów (zaczynu) w monitorze, a przez to zdecydowanie bardziej skoncentrowany

wyp

áyw iniektu z dyszy (Fotografia 4). UmoĪliwia to zaprojektowanie kolumn o

Ğrednicy do 5 m, a wiĊc znacznie wiĊkszej niĪ przy standardowych wariantach iniekcji
strumieniowej (od 0,6 do 2 m).

System Soilcrete -DS, okre

Ğlany w Ameryce Póánocnej jako Super Jet, ma wiele

potencjalnych zastosowa

Ĕ. àącząc kolumny moĪna skutecznie wzmocniü posadowienie

pionowych i bocznych podpór konstrukcji. Mo

Īliwe jest równieĪ wykonanie przegród i przesáon

zabezpieczaj

ących przed wodą gruntową. Natomiast przy budowie tuneli stosuje siĊ Soilcrete

-DS do zabezpieczenia/zeskalenia s

áabych gruntów. Za pomocą Soilcrete -DS moĪna równieĪ

wykona

ü zapory, przesáony, które umoĪliwiają rozbudowanie infrastruktury, jej renowacje i

modernizacj

Ċ. Bez obracania Īerdzi wiertniczej podczas wyciągania, moĪliwe jest utworzenie

szerokiej p

áyty w formie pionowej bariery (Ğciany), która hamuje dopáyw wody gruntowej

(lub zanieczyszczonej wody). Takie rozwi

ązanie znajduje zastosowanie w przeludnionych

3

miejscach, w których wyst

Ċpują podziemne przeszkody, jak równieĪ wzdáuĪ zapór i waáów

przeciwpowodziowych w celu poprawy ich stateczno

Ğü. Przebieg wykonania kolumn jest

identyczny jak przy klasycznym Jet Groutingu tzn. sk

áada siĊ z fazy wiercenia oraz iniekcji

wysokoenergetycznym strumieniem zaczynu cementowego (Rysunek 3).

Fot. 4 Pokaz strumienia

Rysunek 3. Przebieg wykonania Soilcrete –DS

Na konkretnych przyk

áadach zaprezentowany zostanie postĊp, jaki dokonaá siĊ w

technologii Soilcrete –DS. Warto zwróci

ü szczególną uwagĊ na jakoĞü wykonywanych robót

(mniejsza ilo

Ğü elementów, a co za tym idzie mniej sáabych punktów) i oszczĊdnoĞci

finansowe.

4

LUBECK-MOILSLING TUNNEL: USZCZELNIENIE DNA WYKOPU

Pierwsze w Europie zastosowanie technologii Super Jet mia

áo miejsce w roku 1999 w

Niemczech, w okolicach miejscowo

Ğci Lubeck.

Nowobudowany odcinek autostrady A20 przecina istniej

ącą liniĊ kolejową Lubeka -

Hamburg, drog

Ċ krajową i gminną w pobliĪu Lubeka -Moisling, w Niemczech.

Wzgl

Ċdy związane z lokalną ekologią, ochrona Ğrodowiska, uwarunkowania projektowe jak

równie

Ī ochrona przed haáasem, spowodowanym nasilającym siĊ ruchem drogowym w

znacznym stopniu wp

áynĊáy na to, Īe ten odcinek autostrady (o dáugoĞci 330m i szerokoĞci

30m) zaprojektowano i zbudowano jako tunel, przechodz

ący pod linią kolejową oraz pod

drogami lokalnymi.
Standardowy przekrój pod

áoĪa przedstawiono na rysunku 4. Woda gruntowa pojawiáa siĊ na

ró

Īnych gáĊbokoĞciach, najczĊĞciej miĊdzy 5 a 7m poniĪej istniejącego poziomu.

Podstawowym za

áoĪeniem projektowym byáo wykonanie wykopu na czas budowy tunelu, bez

konieczno

Ğci obniĪania zwierciadáa wody gruntowej. Zgodnie z powyĪszymi warunkami

gruntowymi, in

Īynierowie zaprojektowali konstrukcjĊ zaporową, skáadająca siĊ z

zakotwionych

Ğcianek szczelnych (stanowiących boczną obudowĊ Ğcian wykopu) poáączonych

za pomoc

ą poziomej przegrody wodoszczelnej, wykonanej w technologii super jet. Tak

przygotowane elementy stanowi

áy wodoszczelną konstrukcjĊ potrzebną do wykonania

kolejnych prac.
Jak przedstawiono na rysunku 4, uszczelnienie dna zosta

áo wykonane w formie stopni zgodnie

z za

áoĪeniami projektowymi oraz przebiegiem niwelety projektowanej drogi.

Na podstawie wcze

Ğniejszych doĞwiadczeĔ, do wykonania przenikających siĊ

kolumn o

Ğrednicy 3,5 m, tworzących uszczelnienie dna miĊdzy wbitymi stalowymi

Ğciankami szczelnymi wykonawca iniekcji strumieniowej wybraá technologiĊ Soilcrete
-DS Midi. Takie rozwi

ązanie zoptymalizowaáo ukáad kolumn i pozwoliáo zredukowaü ich

ilo

Ğü o jedną trzecią.

Rysunek 4. Przyk

áadowy przekrój poprzeczny oraz profil

5

Posadowienie mostu autostradowego przez rzek

Ċ WartĊ w ciągu autostrady A2

Przy budowie mostu autostradowego przez rzek

Ċ

Wart

Ċ w okolicach miejscowoĞci Janów k. Koáa zaszáa

konieczno

Ğü wykonania gáĊbokich wykopów

fundamentowych tu

Ī przy nurcie rzeki (fotografia 5

i 6). Bior

ąc pod uwagĊ brak moĪliwoĞci odwodnienia

takiego wykopu zdecydowano si

Ċ na wykonanie

szczelnej obudowy.

ĝciany wykonano w postaci

wwibrowywanych grodzic stalowych natomiast dno
zabezpieczono za pomoc

ą poziomej przesáony

wodoszczelnej wykonanej w technologii Super Jet.
Zastosowano kolumny o

Ğrednicy 3 – 3,5 m w

rozstawie 2,000x2,150 – w siatce trójk

ątnej

(rysunek 5). Znacz

ącym utrudnieniem dla

wykonawstwa tych prac by

áy wykonane juĪ wczeĞniej

pale wielko

Ğrednicowe i prefabrykowane. Generowaáy

one mo

ĪliwoĞü powstawania tzw. cieni iniekcyjnych, tj.

miejsc do których nie dotar

á strumieĔ erodujący grunt.

Dzi

Ċki zainstalowaniu przegrody na odpowiedniej

g

áĊbokoĞci poniĪej dna wykopu, unikniĊto

konieczno

Ğci wykonywania zakotwienia przesáony. Po

stwardnieniu cementogruntu wykonano wykop oraz
wszelkie prace fundamentowe prowadz

ąc jedynie

niewielkie pompowanie resztek wody przes

ączających

si

Ċ przez ĞciankĊ szczelną (Fotografia 7).

Fot. 7 Posadowienie mostu na Warcie - wykop
z widokiem na pale

Fot. 6 Posadowienie mostu na Warcie -
widok na obie podpory mostu przy wysokim
stanie wody

Fot. 5 Posadowienie mostu na Warcie - iniekcja
dla lewej podpory w nurcie rzeki

6

Rys. 5 Posadowienie mostu na Warcie - projekt techniczny

Tunel drogowy w O

ĞwiĊcimiu.

Zalegaj

ące w podáoĪu piaski grube i pospóáki,

bardzo wysoki poziom wody gruntowej, obecno

Ğü

w bezpo

Ğrednim sąsiedztwie cieku wodnego oraz

zagro

Īenie osiadaniami przebiegającej w pobliĪu

linii kolejowej powodowa

áy, Īe odwodnienie

planowanego wykopu by

áo bardzo trudne

technicznie i wi

ązaáo siĊ z duĪym ryzykiem

uszkodzenia s

ąsiednich obiektów oraz byáo

bardzo drogie. Dlatego ju

Ī na etapie projektu

budowlanego, w roku 2001 przewidziano
wykonanie szczelnej obudowy

Ğcian wykopu w

formie

Ğcian szczelinowych oraz szczelnej,

samono

Ğnej, poziomej przegrody wodoszczelnej

zabezpieczaj

ącej wykop przed napáywem wody

gruntowej od do

áu. Przegrody te miaáy peániü

dwojak

ą rolĊ: w trakcie budowy miaáy umoĪliwiü

wykonanie wykopu oraz tunelu i warstw
drogowych bez obni

Īania zwierciadáa wody

gruntowej, natomiast w trakcie eksploatacji mia

áy

tworzy

ü szczelną „wannĊ” umoĪliwiającą

normaln

ą eksploatacjĊ drogi.

W przypadku tej budowy wykonano

kolumny Jet Grouting o

Ğrednicy 2,5m.

Wykonanie kolumn tylko o

Ğrednicy 2,5 cm

spowodowane by

áo wzglĊdami wykonawczymi:

poziom platformy roboczej przyj

Ċto na tyle nisko,

Īe gdyby wykonywano kolumny o wiĊkszej

Ğrednicy groziáoby to podmyciem i zapadniĊciem siĊ maszyny. Na temat tej budowy warto
wspomnie

ü jeszcze z jednego wzglĊdu. OtóĪ szukając oszczĊdnoĞci finansowych, Inwestor i

7

Generalny Wykonawca, zdecydowali o zaaprobowaniu propozycji projektanta kolumn Jet
Grouting, by

Ğciany boczne wykopu wykonaü nie jako Ğciany szczelinowe, ale jako zbrojoną

palisad

Ċ z kolumn DSM. W ten oto sposób powstaáa budowla (szczelna wanna) w caáoĞci

wykonana z nowego w budownictwie
materia

áu jakim jest cementogrunt.

(Rysunek 6, Fotografia 8 i 9).
Poniewa

Ī przyjĊte rozwiązanie jest

rozwi

ązaniem trwaáym, eksploatowanym

przez najbli

Īszych kilkadziesiąt lat,

pomi

Ċdzy przesáoną a niweletą drogi

zainstalowano drena

Ī przechwytujący

resztkowe s

ączenie wody przez Ğciany i

przes

áonĊ.

Rys. 6 Wykop drogowy w O

ĞwiĊcimiu – przekrój poprzeczny