Mimo że wszystkie mikropale mają pewne cechy wspólne, to właściwości poszczególnych ich rodzajów zależą od sposobu wykonania.
Mikropale stosowane są w Polsce od lat 80. ubiegłego wieku, a historia ich stosowania na świecie jest o 30 lat dłuższa.
Mikropale to pale wiercone o średnicy mniejszej niż 300 mm lub pale przemieszczeniowe o średnicy mniejszej niż 150 mm. Wykonywane są wieloma różnymi technikami, mogą być wiercone, wciskane, wbijane, wkręcane lub wwibrowywane. Ich nośność może być zwiększana przez zabiegi iniekcji pobocznicy lub podstawy. Elementem nośnym w mikropalach są najczęściej kształtowniki stalowe, rury, pręty lub wiązki prętów. Nośności typowych mikropali nie przekraczają 1000 kN. Mikropale z wielokrotnie iniektowaną pobocznicą osiągają nośności do 2000 kN, a w korzystnych warunkach gruntowych i dużym przekroju osiągają jeszcze większą nośność. Przykładem takich mikropali może być fundament mostu kolejowego pokazany na fot. 2.
Wyróżnia się kilka sposobów wykonania mikropali. Mogą być one wiercone w osłonie rurowej lub świdrem ślimakowym jak pale CFA. Dużą popularność zdobywają ostatnio mikropale samowiercące typu Titan, które nie wymagają rurowania, a żerdź wiertnicza jest jednocześnie zbrojeniem. W Polsce stosuje się kilka konkurencyjnych rozwiązań takich mikropali. Do wzmacniania fundamentów stosowane są mikropale wciskane, w których wykorzystuje się istniejący fundament lub strop jako konstrukcję oporową dla siłownika. W czasie wciskania kontroluje się na bieżąco siłę. Prostą metodą wykonania jest wbicie rur żeliwnych wypełnianych później betonem za pomocą młota zamontowanego do koparki. Istnieje również możliwość dodatkowego iniektowania pali w czasie wbijania. Rzadziej stosuje się systemy mikropali wkręcanych.
Fot. 1. Głowice mikropali przygotowane do próbnego obciążenia; widać ich zbrojenie i rurki iniekcyjne
Ze względu na niewielkie średnice i możliwość wykonania przez przewiercone istniejące fundamenty oraz użycie lekkiego sprzętu o niewielkich wymiarach mikropale stosowane były początkowo do wzmacniania fundamentów istniejących budowli, w tym do budynków zabytkowych oraz mostów. Obecnie są również z powodzeniem wykorzystywane do:
– posadowienia konstrukcji obciążonych dużym momentem (słupy energetyczne, maszty);
– stabilizacji osuwisk i zbrojenia skarp;
– wykonania obudowy wykopu i jej kotwienia;
– kotwienia elementów podlegających wyporowi (np. płyty fundamentowe);
– posadawiania obiektów w trudnych warunkach terenowych.
Znane są przypadki posadawiania na mikropalach nawet dużych mostów. W przypadku mostów łukowych, ze względu na możliwość wykonania z bardzo dużym pochyleniem, mikropale stanowią dobry fundament do przeniesienia sił rozporu. Natomiast w przypadku bardzo trudnego lub niedostępnego terenu uwzględnienie kosztu budowy drogi tymczasowej dla dojazdu ciężkiej palownicy może spowodować, że mikropale będą rozwiązaniem najbardziej ekonomicznym.
Fot. 2. Budowa mostu kolejowego posadowionego na mikropalach o nośności 4200 kN na Sekwanie
Właściwości poszczególnych rodzajów mikropali zależą od sposobu ich wykonania. Można jednak wymienić pewne wspólne cechy wyróżniające je spośród innych rodzajów pali:
– przenoszenie obciążeń na grunt głównie za pośrednictwem pobocznicy, z czego wynikają porównywalne nośności na wciskanie i wyciąganie (różnica nośności jest zwykle mniejsza niż 20%);
– duże sztywności osiowe i małe osiadania;
– mała nośność na zginanie i ścinanie, szczególnie mikropali o mniejszych średnicach i zbrojonych prętem;
– niewielki sprzęt potrzebny do wykonania;
– relatywnie wysoka cena jednostkowa w stosunku do pali większych średnic;
– duże nośności w odniesieniu do swoich wymiarów.
Zalety mikropali sprawiają, że w wielu przypadkach okazują się rozwiązaniem najbardziej racjonalnym.
Fot. 3. Dolna część zbrojenia pala z rurką iniekcyjną
Literatura
1. B. Kłosiński, Mikropale – stan techniki i projektowanie, seminarium „Konstrukcjestalowe w geotechnice”, Warszawa, 18 listopada 2010 r.
2. M. Derlacz, J. Czaplicki, Mikropale do posadawiania i wzmacniania fundamentów, seminarium „Fundamenty palowe 2009”, Warszawa, 22 kwietnia 2009 r.
3. PN-EN 14199:2008 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych – Mikropale.
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
