10. PALE I FUNDAMENTY NA PALACH

1. Definicja

Fundamenty na palach są to fundamenty głębokie, w których obciążenia z budowli przenoszone są poprzez pale na głębsze warstwy gruntu, bardziej wytrzymałe od warstw powierzchniowych.

Fundament na palach składa się z oddzielnych pali połączonych u góry żelbetowym rusztem (podstawą).

Pale są to podłużne elementy z różnych materiałów, o stosunku średnicy (boku) do długości ok. 1:20÷1:50.

2. Elementy konstrukcyjne pali

W palu rozróżnia się (rys. 8.1): głowicę, pobocznice i ostrze lub stopę; wiązkę pali wieńczy u góry ruszt.

3. Warunki stosowania

Fundamenty na palach stosuję się:

• gdy w podłożu występuje wysoki poziom wody gruntowej, a nie ma możliwości odwodnienia lub koszt odwodnienia jest bardzo duży

• gdy zachodzi potrzeba zabezpieczenia budowli oraz skarpy lub zbocza przed osuwiskiem

• gdy miejsce na fundamenty jest ograniczone np. w budownictwie przemysłowym, gdzie potrzeba dużo miejsca na różne instalacje

• gdy w pomieszczeniu należy wykonać głębokie wykopy, np. pod maszyny

• gdy występują duże obciążenia, np. filary mostowe, budownictwo przemysłowe itp.

• gdy zachodzi konieczność wzmocnienia istniejących fundamentów bezpośrednich

• na terenach ze zjawiskami krasowymi lub z nierównym stropem skał zwietrzałych

W budownictwie hydrotechnicznym, pale stosuje się przy posadowianiu przyczółków jazów. W wyjątkowych przypadków stosowane są przy posadowianiu zapór betonowych.

1. Podział pali pod względem pracy, materiału i wykonawstwa

1. podział pod względem warunków pracy:

• stojące (słupowe); gdy nośność pala N_t zależy głównie od oporu pod jego stopą N_p , np. przy posadowieniu na skale

• zawieszone (wiszące); gdy nośność pala zależy prawie wyłącznie od oporu tarcia wzdłuż pobocznicy pala N_s

• normalne (pośrednie); gdy nośność pala zależy od oporu gruntu pod ostrzem i od oporu tarcia wzdłuż pobocznicy pala

2. podział pod względem materiału

• pale można podzielić na drewniane, stalowe, betonowe, żelbetowe i kombinowane

3. podział pod względem sposobu wykonania

• pale gotowe wbijane (drewniane, stalowe, żelbetowe, prefabrykowane, kombinowane, Raymonda)

• pale gotowe wwiercane (stalowe, żelbetowe)

• pale gotowe wciskane (Mega)

• pale wykonywane w gruncie w otworach wierconych w gruncie (Straussa, Wolfsholza, Contractor)

• pale wykonywane w gruncie w otworach wbijanych (Franki, Simplex, Vibro)

4. podział pod względem średnicy

• mikropale; średnica od 5 do 20 cm

• normalne; 20 do 60cm

• wielkośrednicowe; od 60cm wykonywane odpowiednimi systemami np. Benoto, H-W

11. Odwodnienie wykopów fundamentowych

Przy wykonywaniu robót fundamentowych w gruntach, gdzie poziom wód gruntowych występuje powyżej poziomu posadowowienia, zachodzie potrzeba odwodnienia wykopu w celu wykonania robót „na sucho”.

Stosuje się najczęściej dwa różne sposoby odwodnienia:

• pompowanie wody bezpośrednio z dna wykopu (odwodnienie powierzchniowe)

• obniżenie poziomu wody metodami wgłębnymi (odwodnienie wgłębne)

1. Pompowanie wody bezpośrednio z dna wykopu

Wodę napływającą do wykopu przez skarpy lub ściany i dno zbiera się za pomocą systemu rowków odwadniających do studzienek zbiorczych i stamtąd odpompowuje na zewnątrz wykopu (rys. 6.1 i 6.2)




Rowki należy wypełnić tłuczniem lub żwirem i przykryć je deskami. W czasie głębienia wykopu rowki należy stopniowo obniżać. Nie należy ich jednak prowadzić wzdłuż projektowanych ścian pod ławami.

Niedogodność techniczna tego sposobu odwodnienia polega na tym, że woda napływająca ze ścianek i dna wykopu rozluźnia grunt i wpływa w ten sposób na zmniejszenie jego nośności.

Jeżeli depresja jest znaczna, a przepuszczalność gruntu duża, to odpływająca woda powoduje spływanie gruntu ze skarpy wykopu i unoszenie ziaren na dnie (rys. 6.2). W głębokich wykopach skarpy należy obciążać warstwą filtru odwrotnego.

Przy niewielkiej depresji i odpowiednio powolnym obniżaniu zwierciadła wody, w gruncie poza wykopem tworzy się łagodny lej depresyjny, ciśnienie spływowe zmniejsza się i opisane szkodliwe zjawiska mogą nie nastąpić.

Grożą one natomiast w gruntach niespoistych, zwłaszcza o drobnym uziarnieniu. W celu zabezpieczenia się od spływania skarp wykopu, zmniejszenia ilości wody dopływającej do wykopu oraz zmniejszenia ciśnienia spływowego , stosuje się ścianki szczelne.

2. Obniżanie poziomu wody metodami wgłębnymi

Obniżanie poziomu wody gruntowej metodami wgłębnymi stosuje się wówczas, gdy pompowanie bezpośrednie z dna wykopu grozi powstaniem zjawiska kurzawki.

Wgłębne obniżenie poziomu wody można uzyskać za pomocą studni depresyjnych, igłofiltrów i drenażu poziomego.

Studnie depresyjne stosuje się przy większych miąższ ościach warstw wodonośnych; gdy należy natomiast zebrać wodę z warstwy o małej miąższości (0,5-1,5m, to stosuje się igłofiltry (rys. 6.6b). Studnie depresyjne należy zapuszczać do gruntów najbardziej przepuszczalnych (rys. 6.6a).




Studnie depresyjne wykonuje się w otworach wiertnicznych o średnicy 20-50cm lub sposobem wpłukiwania rur osłonowych. Przestrzeń wokół rury filtrowej wypełnia się obsypką filtracyjną, stopniowo podciągając rury wiertnicze. Czasami zamiast obsypki filtracyjnej zakłada się gotowe filtry prefabrykowane (np. filtr żwirowy), lub w ogóle obsypki się nie daje.

Igłofiltr składa się z kolumny rur o długości 8-10m i średnicy 38mm. Igłofiltry wprowadza się w grunt za pomocą strumienia wody wypływającej z igłofiltru. Igłofiltry mogą obniżyć poziom wody gruntowej w środku dołu fundamentowego o około 5m.

12. Metody wzmacniania podłoża gruntowego i nasypów

Celem wzmacniania podłoża jest powiększenie obciążenia gruntu pod fundamentami, zmniejszenie parcia gruntu na przylegające do niego budowle oraz powiększenie odporu gruntu.

Celem uszczelniania jest natomiast stworzenie przepony wodoszczelnej uniemożliwiającej dopływ wody do miejsca wykonywanai robót, lub też zapobiegającej odpływowi wody z gruntu.

1. Metody wzmacniania i uszczelniania

• wymiana gruntu, stosuję się przy niewielkich naciskach lub małej grubości warstwy gruntu słabego 0,5-1,5m oraz gdy w podłożu powyżej granicy przemarzania występują grunty wysadzinowe. Metoda polega na usunięciu warstwy słabego gruntu i zastąpieniu jej piaskiem (żwirem, pospółką) dobrze zagęszczonym

• wstępne obciążenie gruntem, stosuję się do gruntów spoistych i nie skonsolidowanych oraz niespoistych w stanie luźnym. Metoda ta polega na uwsypaniu w miejscu przyszłej budowy nasypu ziemnego lub ułożenia innego materiału.

• konsolidowanie słabo nośnych gruntów spoistych przez odwodnienie za pomocą pionowych drenów ( z jednoczesnym wstępnym obciążeniem gruntu lub bez obciążenia dodatkowego)

• zagęszczenie gruntu

• wtłaczanie tłucznia, wzmocnienie niezbyt grubej warstwy gruntu spoistego leżącego bezpośrednio pod powierzchnią terenu można w grunt wciskać tłuczeń przy uzyciu specjalnych ciężkich ubijaków lub walców statycznych

• zastosowanie zastrzyków, polega na wtłaczaniu w podłoże odpowiednich cieczy, zmieniających po pewnym czasie swoje właściwości i uszczelniających podłoże

• konsolidowanie gruntów spoistych przez odwodnienie metodą elektroosmozy, metoda ta polega na osuszaniu podłoża za pomocą stałego prądu elektrycznego.

• zamrażanie gruntu, stosowane przy robotach głębokich, najczęściej stosowane do celów górniczych.

• spiekanie gruntu, stosowane przeważnie do lessów, stosuje się nagrzane powietrze lub paliwa płynne, polega na wtłoczeniu do otwory wiertniczego średnicy 5-10cm pod ciśnieniem nagrzanego do temp. 700-800 st. powietrza

• zbrojenie gruntu, ostatnio często stosowane, jako zbrojenie stosuje się siatki polietylenowe, geowłókninę, folie itp. elementy wzmacniające

---