Projekt materiałowo – technologiczny żelbetowego fundamentu palowego

Spis treści:

I. Część opisowa:

1. Przedmiot i cel opracowania

2. Podstawy opracowania

3. Opis techniczny:

3.1 Rodzaje pali

3.2 Stosowanie fundamentów palowych

3.3 Harmonogram prac przy stosowaniu fundamentów palowych

3.4 Opis pali

II. Część rysunkowa:

I. Część opisowa

1. Przedmiot i cel opracowania:

Przedstawienie rozwiązania konstrukcji fundamentów, stosowanych technologii oraz wykonania żelbetowego fundamentu palowego.

2. Podstawy opracowania:

- PN-83-B-02482 Fundamenty budowlane. Nośność pali fundamentowych,

- PN-78/B-02483 Pale wielkośrednicowe wiercone - Wymagania i badania,

- PN-EN 12699:2003 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych - Pale
przemieszczeniowe,

- PN-EN 12794:2005 Prefabrykaty betonowe - Pale fundamentowe,

- PN-EN 1536:2001 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych - Pale wiercone.

3. Opis techniczny:

3.1 Rodzaje pali:

- Pale przemieszczeniowe

A. Pale prefabrykowane - Wbijane, wwibrowywane, wciskane, wkręcane

B. Pale formowane w gruncie. Formowane z rurą odzyskiwaną lub pozostawianą w gruncie

a) Pale Franki

b) Pale Fundex

c) Pale Vibrex

- Pale wiercone PN-EN 1536:2001

C. Formowane z betonu lub żelbetu w gruncie, w otworze wywierconym lub wykopanym
pod osłoną rury lub bez niej.

a) Pale wielkośrednicowe

b) Pale Wolfsholza

c) Pale CFA

d) Pale Tubex

e) Pale Atlas

3.2 Stosowanie fundamentów palowych:

Fundamenty palowe stosujemy przede wszystkim w następujących przypadkach:

a) gdy w górnych, przypowierzchniowych obszarach podłoża zalegają grunty o małej nośności i dużej odkształcalności (np. torfy, namuły, luźne nasypy),

b) zachodzi potrzeba przemieszczenia dużych obciążeń skupionych w postaci sił pionowych, poziomych, momentów lub ich kombinacji (np. podpory mostów, obiekty budownictwa morskiego i pełnomorskiego, wysokie budynki, obiekty typu wieżowego),

c) warunki konstrukcyjne lub eksploatacyjne wymagają ograniczenia bezwzględnej wielkości osiadań lub różnicy osiadań,

d) posadowienie obiektów na terenach starych odpadów komunalnych, przemysłowych (np. obiekty handlowe, hale produkcyjne, estakady drogowe),

e) zachodzi potrzeba stabilizacji skarp, zboczy, uskoków naziomu, nasypów na podłożu odkształcalnym,

f) jako obudowa głębokich wykopów, garaży podziemnych, torowisk poniżej powierzchni terenu,

g) dla potrzeb wzmocnienia istniejących fundamentów w wyniku ich uszkodzenia, lub w celu przeniesienia zwiększonych obciążeń, lub dla przekazania obciążeń na głębsze obszary podłoża.

3.3 Harmonogram prac przy stosowaniu fundamentów palowych:

a) rozpoznanie składu oraz nośności podłoża - należy przy tym uwzględnić głębokość posadowienia pali zapewniającą stabilność przyszłej konstrukcji;

b) dobór odpowiedniej technologii (rodzaju pala) z uwzględnieniem warunków gruntowych, założeń konstrukcyjnych, ekonomicznych oraz bezpieczeństwa;

c) wykonanie analizy obliczeniowej (wyznaczenie sił działających w palach oraz sił wewnętrznych działających w fundamencie), w tym szczególnie określenie nośności i przemieszczeń fundamentu z uwzględnieniem zależności obciążenie-osiadanie;

d) określenie warunków wykonania fundamentu palowego;

e) wykonanie badań kontrolnych nośności i jakości palowania (przeprowadzenie próbnych obciążeń statycznych i dynamicznych jak również jakości i długości pali);

f) powykonawczą kontrolę posadowienia konstrukcji, co oznacza przede wszystkim ocenę pracy - budowli, fundamentu oraz gruntu w tym pomiar osiadania i ocena przemieszczeń.

3.4 Opis Pali:

Pale prefabrykowane

Parametry:

- pale pełne o przekroju 25x25 – 40x40 (co 5 cm),

- pale w postaci rur z dnem zamkniętym lub otwartym, średnica do 80cm, długość do 36m,

- korzystne jest wykorzystanie betonu o b. dużej wytrzymałości i wysokowartościowej stali
żebrowanej,

- w ostatnich latach powrót do praktyki-nowe technologie.

Zalety:

- szybkość wykonania (200-350 mb/dzień/palownica),

- znaczna długość (do 40m – pale łączone),

- łatwość dostosowania aktualnej długości do warunków gruntowych,

- wysokiej klasy beton – dobra sprężystość, duża skuteczność wbijania, trwałość i odporność
na zarysowania, odpowiednia szczelność, mrozoodporność, odporność na agresywne
działanie wody, gruntu, gazów (np. składowiska),

- czysty plac budowy (bez wydobywania i wywożenia gruntów),

- duże zakresy pochylenia pali,

- bieżąca kontrola - pomiar wpędu i weryfikacja zagłębienia w podłoże nośne oraz kontrola za
pomocą wzorów i badań dynamicznych (PDA),

- kontynuacja robót i obciążenie pali bezpośrednio po ich wbiciu,

- dobra praca na wyciąganie,

- klarowna kontrola nadzoru-długość pala, beton, wpęd, profil,

- niezależność od warunków atmosferycznych,

- wykorzystanie młotów z osłoną dźwiękoszczelną – tereny zabudowane.

Wady:

- drgania podłoża przenoszone na sąsiednie obiekty

Pale Franki
Parametry:

- Formowane w gruncie w rurach pogrążanych udarowo

- średnica 35, 40 i 50 cm, długość średnio do 12m (18m)

Wykonanie:

- w rurze wilgotna mieszanka betonowa zagęszczana młotem w kształcie cygara o masie 2,5-
5t i średnicy mniejszej o 15 cm od rury

- mieszanka betonowa zagęszcza się i klinuje tworząc korek, który wbija rurę w grunt

- na wymaganej głębokości wybija się korek betonowy poniżej – poszerzona podstawa pala

- do rury wkłada się kosz zbrojeniowy i formuje trzon pala dosypując mieszankę betonową,
ubijając ją podciąga się rurę do góry, młot ubija mieszankę wewnątrz zbrojenia

Zalety:

- duża nośność

- dobre w gruntach niespoistych, zagęszczenie przy wykonawstwie

Wady:

- hałas i drgania w czasie wykonawstwa szkodliwe dla sąsiednich obiektów,

- duży nakład robocizny

- obecnie rzadko stosowane

Pale Fundex

Formowane w gruncie przy użyciu rury obsadowej pogrążanej i równocześnie pokręcanej, zamkniętej od dołu traconą końcówką o średnicy 52 - 65cm.

Najczęstsze średnice trzonu: 457mm i 508mm, długość do 25m, nachylenie 5:1.

Do pogrążania rury siłą nacisku 200kN i moment obrotowy 120-500kNm.

Wykonanie:

- rurą z końcówką wkręca się lub wbija w grunt,

- na wymaganej głębokości do rury wstawia się zbrojenie i wypełnia mieszankę betonową,

- przy wyciąganiu rury, nad pozostawioną końcówką (butem) formuje się powiększona
podstawa i trzon.

Zalety:

- rozpychanie gruntu na boki w czasie głębienia – poprawa nośności na pobocznicy

- brak wynoszenia gruntu na powierzchnią

- stalowa podstawa daje duży opór przy małych osiadaniach

Pale Vibrex

Formowane w gruncie jak pale Fundex. Dodatkowo do wykonania pala stosuje się specjalny wibrator w celu poszerzenia podstawy.

Wykonanie:

- rurę z końcówką wbija się lub wwibrowuje w grunt,

- na wymaganej głębokości do rury wstawia się zbrojenie i wypełnia mieszanką betonową,

- rurę podciąga się na wysokość 1,5-3,0 m, uzupełnia betonem i zamyka od góry,

- rurę wbija się do poprzedniej głębokości – rozepchnięcie betonu i gruntu – powstaje
poszerzona podstawa,

- operację można powtarzać kilkakrotnie dobijając coraz płycej – poszerzony trzon na
określonej długości

Zalety:

- bardzo dobra nośność przy bardzo małym osiadaniu,

- brak wynoszenia gruntu na powierzchni

Wady:

- przy wbijaniu występują lekkie drgania podłoża

Pale wielkośrednicowe

Formowane w otworach rurowanych lub w zawiesinie bentonitowej. Rury grubościenne o średnicy 0,6 – 1,8 m, długość do 28m, pochylenie 7:1. Wiercenie – świdry kubłowe lub spiralne, kruszenie – dłuta, czasem wybieraki dłutowe lub chwytaki. Rury – zapewnienie stateczności ścian otworu i niedopuszczenie do rozluźnienia gruntu. W rurze wymagane jest cały czas nadciśnienie wody min o 3m względem gruntu (w innym przypadku zassanie gruntu przez świder).

Wykonanie:

- zagłębianie odcinka rury z jednoczesnym wydobywaniem z niej gruntu na żądaną głębokość

- wstawia zbrojenie w kształcie kosza i rozpoczyna się betonowanie

- betonowanie metodą kontraktor, mieszanka o konsystencji ciekłej, z kruszywa naturalnego

- w miarę postępu betonowania podciąga się do góry rurę obsadową i demontuje

- można stosować naprężenie podstawy – zwiększenie nośności

Zalety:

- zastosowanie w każdych warunkach gruntowych

- przenoszenie dużych obciążeń

Wady:

- potrzebne są urządzenia o dużej mocy

Pale Wolfholza

Wciskane w grunt rury obsadowej z jednoczesnym wybieraniem urobku. Średnica pali: ø36m, ø40cm i ø50cm, długość do 17m. Wiercenie wykonywane ręcznie (trójnóg) lub maszynowo (wiertnica).

Wykonanie:

- rurę obsadową wciska się w grunt jednocześnie wybierając urobek

- na wymaganej głębokości do rury wstawia się kosz zbrojeniowy i zamyka szczelną głowicą

- przez głowicę tłoczy się powietrze, by wypchnąć z rury wodę

- podanie mieszanki betonowej przez głowic i rurę obsadową

Zalety:

- wykonywane w miejscach trudno dostępnych dla maszyn

- mała uciążliwość dla otoczenia

Wady:

- praktycznie niewykonywane

Pale CFA

CFA-Continous Flight Auger, nazywane dawniej FSC, większość wykonywanych w kraju pali o średnicach do 0,8m. Średnice: 0,4-1,2m (głównie 0,6 i 0,8m), głębokość do 30m. Na podstawie doświadczeń krajowych można przyjmować nośności graniczne: 900kN - φ 50cm, 1400kN - φ 60cm, 2000kN - φ 70cm, 2400kN - φ 80cm.

Wykonanie:

- wkręcenie ciągłego świdra ślimakowego na żądaną głębokość – częściowe rozpychanie
gruntu

- podciąganie świdra bez obracania z równoczesnym wtłaczaniem mieszanki betonowej przez
rurę rdzeniową

- w ciekłą mieszankę wprowadza się zbrojenie (kosze, wiązki prętów, sztywne profile
walcowane), wciskanie zbrojenia do głębokości uzasadnionej względami technicznymi

Zalety:

- bardzo duża wydajność robót

- możliwość pokonania dużych oporów

- wszystkie rodzaje gruntu, bez rurowania otworu

Wady:

- wykonanie tylko pali pionowych

- częściowe wynoszenie gruntu na powierzchnię – rozluźnienie gruntu

Pale Tubex

Pale wkręcane z równoczesnym wciskaniem – trzon z rury stalowej ( 22-46cm) i stożkowej metalowej podstawy ( 30-76cm z uzwojeniem spiralnym).

Wykonanie:

- pogrążanie pala z jednoczesnym podpłukiwaniem zaczynem cementowym w dolnej części –
powstaje otoczka z mieszaniny zaczynu i gruntu wokół pobocznicy

- wypełnienie trzonu pala betonem lub betonem zbrojonym

Zalety:

- wykonywane w miejscach o ograniczonej wysokości

- uzyskanie znacznie większej średnicy roboczej pala niż wymiar nominalny

Wady:

- zalecane w gruntach niespoistych

- duży koszt z powodu traconej podstawy i rur

Pale Atlas

Formowane w gruncie przy użyciu wkręcanej rury wyposażonej na końcu w zewnętrzne uzwojenie, nacinające w gruncie spiralne poszerzenie członu. Od dołu rura zamknięta jest traconym stożkiem. Przekrój pala określają dwie średnice: Dc - korpusu uzwojenia i Df - zewnętrzna uzwojenia. W Polsce wykonywane pale o wymiarach Dc/Df: 36/53, 46/67, 51/72 i 56/81.

Wykonanie:

- rurę z końcówką wkręca się i wciska w grunt

- na wymaganej głębokości do rury wstawia się zbrojenie i betonuje na sucho

- przy wykręcaniu rury nacięcia w gruncie wypełnia beton – karbowana pow. pobocznicy

Zalety:

- bardzo dobra praca w podłożu gruntowym

- pełne przemieszczenie gruntu w podstawie i na pobocznicy, brak przemieszczenia gruntu do
powierzchni