Wzmacnianie fundamentów, formowanie lub uszczelnianie obudowy wykopów i tuneli, wykonywanie przesłon ograniczających dopływ wody – to tylko niektóre z zastosowań kolumn jet grouting.
Kolumny jet grouting (zwane również iniekcją strumieniową) wykonywane są w Polsce od kilkunastu lat.
Metodą jet grouting można wzmacniać prawie wszystkie rodzaje gruntów. Należy jednak pamiętać, że w gruntach organicznych wytrzymałość powstałego tworzywa jest bardzo mała.
Fot. 1 Fundamenty budynku oparte na kolumnach jet grouting w czasie wykonywania głębszego wykopu
Fot. 2 Kotwienie palisady z kolumn jet grouting
Wykonanie kolumny polega na zagłębieniu w grunt żerdzi zaopatrzonych w dysze do podawania iniektu, w większości przypadków zaczynu cementowego. Zaczyn tłoczony jest pod dużym ciśnieniem rzędu 30–70 MPa. Strumień zaczynu powoduje zniszczenie struktury gruntu i wymieszanie gruntu z zaczynem. W wyniku ruchu żerdzi pionowego i obrotowego uformowana zostaje kolumna. Zastosowanie niepełnych obrotów żerdzi umożliwia wykonanie elementów o przekrojach poprzecznych innych niż kołowe. Tłoczenie iniektu tylko na odpowiednich rzędnych umożliwia wykonanie iniekcji w dużym zagłębieniu od platformy roboczej i wykonanie np. poziomej przesłony między ścianami szczelinowymi ograniczającej dopływ wody do wykopu. W celu wspomagania procesu odspajania gruntu możliwe jest zastosowanie systemów dwu- lub trójmediowych, w których dodatkowo przez dysze podawana jest woda i/lub powietrze.
Kolumny jet grouting stosowane są najczęściej do:
– wzmacniania fundamentów istniejących budowli w przypadku nadmiernych osiadań, przebudowy lub budowy w sąsiedztwie głębokich wykopów,
– wykonywania fundamentów lub wzmocnień w przypadku małych przestrzeni uniemożliwiających pracę większych maszyn,
– formowania lub uszczelniania obudowy wykopów lub tuneli,
– wykonywania poziomych lub pionowych przesłon ograniczających dopływ wody.
Fot. 3 Maszyna wykonująca kolumny w pomieszczeniu piwnicy
Fot. 4 Końcówka żerdzi iniekcyjnej
Należy pamiętać, że kolumna nie jest palem żelbetowym, a materiał kolumny nie powstał w wytwórni. Stanowi on mieszaninę zaczynu i gruntu rodzimego.Jego wytrzymałość wynosi zwykle od kilku do kilkunastu MPa. W gruntach ziarnistych (piaski, pospółki i żwiry) możliwe jest uzyskanie wytrzymałości podobnych do betonu (30–40 MPa). Średnica kolumn wynosi od kilkudziesięciu do stu kilkudziesięciu centymetrów. W szczególnych przypadkach możliwe jest uzyskanie średnic kilkumetrowych. Średnica kolumny zależy od zastosowanego sprzętu, rodzaju gruntu, ciśnienia i wydatku zaczynu. Parametry i rodzaj iniekcji należy dobrać na podstawie doświadczeń, weryfikując je podczas prób wstępnych. Kolumny mogą być zbrojone elementami stalowymi, co pozwala przenosić siły zginające.
Fot. 5 Wykonywanie palisady z kolumn jet grouting w czasie remontu Hotelu Polonia w Warszawie
Zalety kolumn jet grouting:
– możliwość wykonania pod istniejącymi konstrukcjami przez niewielkie wywiercone otwory,
– możliwość wykonania konstrukcji w dużym zagłębieniu od platformy roboczej,
– dobre zespolenie z gruntem i wynikająca z tego duża nośność pionowa kolumn,
– możliwość wykonania pali w trudnych warunkach terenowych (np. w małych pomieszczeniach/piwnicach),
– wykonanie zazębiających się elementów i możliwość wykonania szczelnej przesłony (np. palisady).
Fot. 6 Kolumny jet grouting w tunelu wjazdowym na stadion w czasie budowy Stadionu Narodowego w Warszawie
Do mankamentów kolumn jet grouting można zaliczyć:
– brudny plac budowy – duża ilość płynnego urobku,
– dość wysoka cena.
Szczegóły technologii zostały opisane na łamach „Inżyniera Budownictwa” nr 5/2009 w artykule Tomasza Brzeskiego i Ryszarda Rippela „Jet grouting”.
mgr inż. Piotr Rychlewski
