W celu oceny skuteczności wzmocnienia wykonuje się sondowania.
Wibroflotacja jest metodą wzmacniania podłoża polegającą na wgłębnym zagęszczeniu gruntu za pomocą specjalnego wibratora zwanego wibroflotem. Podobną technologią jest wibrowymiana, dzięki której możemy we wzmacnianym gruncie uformować kolumny z kruszywa.
Fot. 1 Maszyna do wykonywania wibrowymiany
Wibroflotacja, podobnie jak ubijanie, przydatna jest w gruntach niespoistych z ewentualnymi niewielkimi domieszkami frakcji pyłowej lub iłowej oraz gruntów organicznych.Umożliwia zagęszczanie odpadów kopalnianych, niekontrolowanych nasypów lub nasypów formowanych metodą refulacji. Metoda charakteryzuje się brakiem oddziaływań udarowych, ale ciągłe wibracje mogą wpływać na otoczenie. Wibracje te pochodzą od wibratora wgłębnego, który zagłębia się w podłoże pod własnym ciężarem, rozpychając grunt i powodując lepsze upakowanie ziaren oraz większe zagęszczenie. Zwiększa to nośność podłoża i zmniejsza osiadanie konstrukcji wykonanych na tak wzmocnionym podłożu. Zagłębianie wibroflota w grunt może być wspomagane wodą lub sprężonym powietrzem.Proces zagęszczania odbywa się ruchem posuwisto-zwrotnym, ze stopniowym podciąganiem urządzenia do góry. Powstały otwór wypełniany je stopniowo gruntem niespoistym, najczęściej miejscowym gruntem zagęszczanym w czasie zabiegu. Efektywność wykonania wibroflotacji zależy od rodzaju i stanu gruntu, rozstawu punktów zagęszczania oraz parametrów wibroflota. W wyniku zagęszczenia podłoża poziom terenu ulega obniżeniu. Zasięg wzmocnienia sięga w gruncie około 0,8–1,5 m od każdego punktu.Głębokość zagęszczenia wynosi kilka metrów, ale przy użyciu specjalnych urządzeń może dochodzić do 30 m. Po wykonaniu zabiegu konieczne jest powierzchniowe dogęszczenie podłoża.
Fot. 2 Wibrator w czasie pracy
Fot. 3 Kosz zasypowy do napełniania wibratora śluzowego
W celu oceny skuteczności wzmocnienia wykonuje się sondowania dynamiczne lub statyczne przed i po wykonaniu zabiegu. W czasie wykonywania wibroflotacji możliwa jest zgrubna ocena skuteczności na podstawie poboru prądu przez wibroflot.
W podobny sposób formowane są kolumny żwirowe metodą wibrowymiany.Do wykonania kolumn stosuje się specjalny wibrator śluzowy umożliwiający podawanie kruszywa przez wnętrze wibratora. Po zagłębieniu wibratora na docelową głębokość (rzędną) stopniowo podnosi się urządzenie, jednocześnie dozując kruszywo do powstałego otworu. Ponowne zagłębienie wibratora powoduje rozepchnięcie kruszywa i formowanie kolumny. Czynności te powtarza się aż do dojścia powierzchni terenu. Materiał kolumny dzięki większej przepuszczalności niż grunt rodzimy umożliwia szybszy odpływ wody i przyspiesza konsolidację. Po wykonaniu kolumn również konieczne jest zagęszczenie powierzchniowe. Wibrowymianę stosuje się do wzmocnienia podłoża z miękkoplastycznych glin i iłów. Możliwe jest również wzmacnianie z jej pomocą gruntów organicznych: torfów, gytii i namułów.W celu oceny skuteczności wykonania kolumn wykonuje się sondowania w kolumnie, co pozwala na ocenę zakładanej głębokości i ciągłości kolumny. W przypadku bardzo słabych gruntów, które nie zapewniają oporu bocznego w czasie formowania, możliwe jest wykonanie kolumn wibrocementowych.W takim przypadku zamiast czystego kruszywa podaje się przez wibrator śluzowy mieszankę kruszywa i cementu (suchy beton). Wiązanie takiego materiału możliwe jest dzięki wodzie gruntowej. Uformowane kolumny żwirowe lub cementowe mogą być poddane próbnemu obciążeniu. Typowe obciążenia przejmowane przez kolumny żwirowe osiągają wartości do 300 kN, a przez kolumny cementowe do 500–700 kN.
Fot. 4 Wibrator z otworem do podawania kruszywa
Fot. 5 Głowica kolumny wibrocementowej wykonana w gruntach organicznych i nasypowych
Na zdjęciach przedstawiono przykłady realizacji kolumn żwirowych i wibrocementowych.
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Literatura
1. B. Kłosiński, Współczesne sposoby wzmacniania podłoża i fundamentów budowli, seminarium „Wzmacnianie podłoża gruntowego i fundamentów budowli”, Warszawa, 15 listopada 2007 r.
2. B. Gajewska, B. Kłosiński, Rozwój metod wzmacniania podłoża gruntowego, seminarium „Wzmacnianie podłoża i fundamentów”, Warszawa, 31 marca 2011 r.
