Zagęszczanie dynamiczne silnie oddziałuje na otoczenie, dlatego przed rozpoczęciem robót należy ocenić wpływ drgań, montując na przyległej zabudowie specjalne czujniki.
Wzmocnienie podłoża metodą ubijania polega na dogęszczaniu podłoża za pomocą bijaka spadającego z dużej wysokości. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku gruntów niespoistych, które można łatwo dogęścić. Jej zastosowanie jest możliwe również do wzmocnienia innych rodzajów gruntu (np. lessowych), do zagęszczenia istniejących nasypów oraz na terenie składowisk odpadów. Proces wykonania zagęszczania dynamicznego silnie oddziałuje na otoczenie. W przypadku wykonywania takich robót w pobliżu innych budowli należy monitorować wpływ realizacji na drgania tych obiektów. Wpływ ten zależy od wielu czynników, takich jak: energia bijaka (jego masa i wysokość spadania), warunki gruntowe (rodzaj, stan i ukształtowanie warstw gruntu), poziom wody, ukształtowanie terenu, konstrukcja i stan budowli oraz jej poziom posadowienia. Ze względu na złożoność zjawiska ocena wpływu drgań nie jest intuicyjna. Zdarzało się, że najbardziej niekorzystny wpływ drgań był nie na budynki położone najbliżej miejsca robót, lecz na te, które znajdowały się w drugiej linii zabudowy.Przed rozpoczęciem zasadniczych robót należy ocenić wpływ drgań, montując na przyległej zabudowie specjalne czujniki. W wątpliwych przypadkach taki monitoring powinien być prowadzony w sposób ciągły przez cały okres realizacji.
Fot. 1 Maszyna umożliwiająca zrzucanie bijaka z wysokości kilku metrów
Fot. 2 Bijak okrągły o masie kilku ton
Skuteczność wykonania wzmocnienia i jego głębokość należy zweryfikować na poletkach wstępnych. Po wykonaniu wzmocnienia konieczne jest dogęszczenie warstwy powierzchniowej. Skuteczność i głębokość wykonanego wzmocnienia zależą od użytych bijaków, wysokości ich spadania, rozstawu punktów wzmocnienia i sposobu wykonania zabiegu.
Ubijanie lekkiewykonuje się bijakiem o masie kilku ton (2–8 t), pokrywając całkowicie wzmacnianą powierzchnię siatką uderzeń. Bijak zrzucany jest z wysokości kilku metrów (3–10 m), a zasięg wzmocnienia sięga 4–6 m.
Fot. 3 Bijak o przekroju kwadratowym
Fot. 4 a, b, c Zagłębianie bijaka w czasie formowania kolumny
Podobne efekty można uzyskać, wykonując szybkie ubijanie impulsowe.Wykorzystuje się do tego bijak zamontowany na koparce, który jest podrzucany przez siłowniki hydrauliczne na wysokość około 1 m z częstotliwością kilkudziesięciu razy na minutę. Spadający bijak uderza w specjalną stopę stalową urządzenia i za jej pośrednictwem przekazuje energię na podłoże. Metoda powoduje większy hałas, ale jednocześnie pozwala przeprowadzić zagęszczenie znacznie szybciej, eliminując czas potrzebny na podnoszenie bijaka urządzeniem dźwigowym. Zasięg wzmocnienia sięga do ok. 5 m. Metoda stosowana jest do zagęszczania podłoży różnych obiektów (hale przemysłowe, nasypy autostradowe), a ostatnio bardzo często do zagęszczania wałów przeciwpowodziowych.
Fot. 5 Krater wybity przez spadający ciężar
Fot. 6 Próbne obciążenie płytą statyczną z wykorzystaniem dźwigu używanego do wykonania kolumn
Zastosowanie bardzo ciężkich bijaków o masie kilkunastu do nawet 200 ton pozwala na zagęszczenie podłoża do głębokości kilkunastu metrów. W sprzyjających warunkach zasięg takiego zabiegu może sięgać ponad 20 m. Zwykle takie zagęszczanie jest prowadzone kilkufazowo, ze stopniowym zagęszczaniem siatki uderzeń. Pozwala to np. na rozproszenie ciśnienia wody w porach, jeśli jej poziom znajduje się w strefie wzmocnienia. Wysokość spadania bijaka jest znacząca – dochodzi nawet do 30 m.
Dzięki tej metodzie możliwe jest formowanie kolumn tłuczniowych w słabych gruntach spoistych. Zabieg ten nazywany jest wymianą dynamiczną.Na powierzchni roboczej formuje się platformę z tłucznia lub żwiru. Możliwe jest użycie dodatkowo gruzu betonowego. Na przykład w Warszawie wykonawcy udało się wykorzystać materiał pochodzący z rozbiórki pasa startowego na lotnisku.
Fot. 7 Reper do pomiaru osiadań podstawy nasypu
Na uformowaną platformę zrzuca się bijak, który wbija materiał ziarnisty w słabe podłoże, wytwarzając na powierzchni krater o wielkości bijaka. Krater zasypuje się kruszywem i kolejnymi uderzeniami bijaka formuje się w gruncie słabym kolumnę. Powtarzając zabieg w rozstawie przewidzianym projektem, formuje się siatkę kolumn wzmacniających podłoże np. nasypu drogowego. Takie kolumny mogą skutecznie zastąpić nawet wymianę podłoża w warunkach, w których jej wykonanie byłoby niemożliwe. Skuteczność zabiegu sprawdza się za pomocą obciążeń płytą. Głębokość wykonania kolumn oraz efekt wzmocnienia słabego gruntu można zweryfikować metodą sondowania w kolumnie i między kolumnami. Ostateczną weryfikacją przyjętych założeń jest pomiar osiadań podstawy nasypu.Na fotografiach przedstawiono przykłady realizacji i kontroli takich kolumn.
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Literatura
B. Kłosiński, Poszerzenie podstaw pali metodą iniekcji strumieniowej, seminarium „Wzmacnianie podłoża gruntowego i fundamentów budowli”, Warszawa, 15 listopada 2007 r.
