Articolpajet Grouting

8/6/2019 Articolpajet Grouting

1/18

INCINT DE SUSINERE COMPOZIT ALCTUIT DIN PILOIFORAI I COLOANE JET-GROUTING. INFLUENAEXECUIEI ASUPRA CONSTRUCIILOR NVECINATE

Tudor SAIDEL1Mdlin COMAN2Anatolie MARCU3Silviu SIMA4

REZUMAT: Pentru adncirea cu un nivel subteran, intrnd sub nivelul apei subterane NAS,a unei structuri civile ngropate, abandonate n centrul Capitalei (alctuit din incint de piloicvasitangeni i radier) s-a recurs la realizarea unei noi incinte, etane, n interiorul celeiexistente, utiliznd tehnologia coloanelor injectate cu suspensie de ciment printr-un jet de

presiune nalt (jet grouting).Se prezint particularitile de execuie, monitorizarea noii structuri i a construciilornvecinate precum i msurile ntreprinse pentru reducerea unor efecte negative aprute nurma lucrrilor de jet-grouting. Deformaiile orizontale msurate ale peretelui de susinere secompar cu valorile anteevaluate prin calculul folosind metoda elementului finit.

1. GENERALITI

La intersecia Cii Victoriei i a strzii Frumoas se afl o construcie ale crei lucrri

de infrastructur au debutat n primvara anului 1995 iar dup numai cteva luni au fost

ntrerupte, cel mai probabil din motive economice.Proiectul iniial al imobilului de birouri P+9E+Et prevedea dou subsoluri, pe aproape

ntreaga suprafa aflat n proprietate (38x35 m).

n imediata vecintate a antierului se afl dou cldiri cu calcane ctre noua

construcie:

a. imobil S+P+M pe strada Frumoasa nr. 51 cu destinaia de locuine;1 Inginer, Director, S.C. POPP & ASOCIAII - Inginerie Geotehnic, Bucureti

2 Inginer, Director tehnic, S.C. POPP & ASOCIAII, Bucureti3 Profesor doctor inginer, Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti4 Inginer, ef laborator, S.C. Zublin Romnia Lucrri Speciale, Bucureti


2/18

b. imobil S+P+E+M pe strada Calea Victoriei nr. 147 cu destinaia de farmacie.Cele dou cldiri menionate mai sus au fost realizate la nceputul secolului trecut, iar

timpul i repetatele micri seismice i-au pus amprenta serios pe structura acestora.

Fig. 1 Plan amplasament

n momentul n care firma Popp & Asociaii a preluat proiectarea noii incinte n

vederea construirii unui imobil cu 3 subsoluri, cerin impus de noile reglementri privindnumrul minim necesar al locurilor de parcare, pe amplasament se gsea o structur

nefinalizat alctuit din (fig.1 i fig.2):

radier de 0.90 m grosime avnd cota superioar la adncimea -5,70 sub CTA; perete perimetral din beton armat cu grosimea de 40cm; perei contrafort din beton armat cu grosimea de 40cm; iruri de piloi de susinere a excavaiei cu diametrul de 40 cm amplasai

perimetral la un interax de 50cm;


3/18

praiuri metalice provizorii nclinate, rezemate n radier; puuri de epuisment nefuncionale.

Necesitatea adugrii subsolului 3 a condus la soluia de demolare a radierului existent

si coborrea nivelului de fundare cu aproximativ 3,50m. Astfel a aprut necesitatea sprijinirii

unei excavaii cu adncimea de 10,30m, aflat circa 4,30 sub NAS.

n aceast situaie piloii perimetrali distanai, existeni cu cota bazei la aprox. acelai

nivel cu noua sptur general, nu i-ar mai fi ndeplinit rolul de sprijinire, si pe de alta parte

nu ar fi asigurat etaneitatea incintei adncite sub NAS. Soluia de reabilitare a sprijinirii i de

etaneizare a incintei prin realizarea unui perete compozit alctuit din piloi forai i coloane

de Jet Grouting a fost agreata de toi factorii implicai n proiect.

2. PROIECTUL REFACERII INCINTEI ADNCI

2.1. Soluia adoptat

n cadrul noului proiect, adncimea excavaiei a trebuit s fie extins de la 6,90 m la

10,30m sub cota terenului amenajat (fig.2).

Fig. 2 Structura de beton existent la nceperea noilor lucrri

n acest scop, o nou structur de susinere alctuit din piloi forai 660mm, armai

cu profile metalice HEB 360, plasai la 1,50m i 1,80m interax, a fost construit ntre cota


4/18

superioar a radierului existent -5,70 i pn la cota bazei noilor piloi: -13,20 pe zonele fr

cldiri nvecinate respectiv, -19,85 pe zonele cu cldiri nvecinate (a se vedea i figura 6).

Pentru a etana pereii excavaiei, spaiul dintre piloii forai a fost nchis cu coloane

verticale de jet-grouting. Acestea joac rolul de bolt nearmat de transmitere n plan

orizontal a presiunii apei i a pmntului la piloii forai (figura 3).

Fig. 3 Seciune caracteristic prin peretele compozit de sprijin

2.2. Condiiile de teren

Stratificaia terenului n care s-au executat piloii forai i coloanele de jet-grounting

este alctuit din:

praf argilos plastic vrtos (Lut de Bucureti) pn la 3m adncime; pietri cu nisip mediu ndesat pn la 11,20m adncime;


5/18

argil nisipoas plastic consistent pn la 30m adncime.Nivelul apei subterane a fost ntlnit la adncimea de circa 7m. Datorit posibilitii de

variaie sezonier a NAS cu circa +/-1m, acesta a fost considerat pentru calculul structural la

adncimea de 6m.

3. DESCRIEREA PROCEDEULUI DE INJECTARE CU PRESIUNE NALT APMNTULUI (JET-GROUTING) N CONTEXTUL EXECUIEI PERETELUICOMPOZIT ETAN DE SPRIJINIRE

Tehnologia jet-grounting reglementat prin norma european preluat ca standard

romn SR EN 12716-2005, const ntr-un proces combinat de tiere, amestecare i cimentare

a pmntului sau a rocilor alterate, cu ajutorul unui jet (fig. 4) de nalt presiune (cca. 400 bari

n cazul de fa).

Fig. 4 Jet de ap injectat la 400 bari prin duz pentru tehnologia jet-grouting

Pe baza experienei constructorului n condiii de teren i pentru caracteristici ale

coloanelor de jet grouting similare, s-a utilizat metoda jet simplu. Pmntul este tiat i


6/18

reamestecat cu ajutorul unui jet de suspensie de ciment n ap cu presiune nalt

(circa 400 bari).

Pentru a se asigura diametrul proiectat al coloanelor, de min. 1m, n stratul argilos s-a

utilizat dezagregarea prealabil cu ap sub presiune nalt, injectat prin aceeai duz.

Execuia peretelui compozit comport urmtoarele etape pe amplasamentul dat,

prezentate simplificat n continuare:

i. Pentru a putea fora piloii de susinere cu diametru de 660 mm n interiorul incinteiexistente, n radierul existent au fost decupate perimetral, cu lanul diamantat, deschideri cu

seciunea n plan 80x80cm, pstrndu-se ntre acestea dini de rezemare n plan orizontal a

peretelui de sprijin existent. Pentru a permite efectuarea lucrrilor de jet-grouting n radierul

existent au fost executate perimetral carotaje cu diametrul de 250mm. Dup aceast etap,

pentru asigurarea ptrunderii forajului pentru jet-grouting prin carotajele executate prin

radierul existent, s-au introdus n carotaje evile PVC, prin care s-au efectuat coloanele jet-

grouting (fig.5); de asemenea, n aceast etap s-au instalat tuburile nclinometrice i

piezometrele aferente programului de monitorizare.

Fig. 5 Introducerea tuburilor PVCutilizate pentru execuia coloanelor de jet grouting.

ii. Realizarea umpluturii cu balast i realizarea platformei de lucru din piatr spart la -3,00m adncime;


7/18

iii. Execuia piloilor forai cu tubaj recuperabil de la -3,00m;iv. Execuia coloanelor de jet grouting de la cota -3,00m s-a realizat prin tuburile PVC

descrise n etapa i;

v. Instalarea nivelului 1 de praiuri la cota aproximativ -2,00 m.vi. Excavarea incintei pn la cota -5,70m (partea superioar a radierului existent) dup

care s-au nlturat praiurile nclinate existente;

vii. Finalizarea grinzii de coronament pe capul piloilor pentru orizontul 2 de praiuri(fig.6);

viii.Montarea orizontului 2 de praiuri (fig.7) la cota -5,40m;

Fig. 6 Seciune caracteristic prin peretele de sprijin pe zonele cu construcii nvecinate


8/18

Fig. 7 Dispunerea final a celor dou orizonturide praiuri

ix. demolarea radierului existent i excavaie general pn la cota -8,50 m cuactivarea sistemului de epuizment;

x. excavaie pe zona central pn la cota -10,31 m cu pstrarea unor berme depmnt cu rol de sprijin n colurile incintei (fig.8);

xi. turnarea preradierului din beton armat cu plas STNB, cu grosimea de 15 cm, curol de prai la nivelul bazei excavaiei cu zone de contact pe 4-5 m la mijlocul

laturilor peretelui de sprijin;

xii.dup ntrirea preradierului s-a aternut un strat de protecie din balast de 30 cmpeste preradier iar apoi s-au excavat i betonat n cte doutraifuri succesive cu

limea de circa 5 m, cele 4 berme rmase;

xiii. ndreptarea prin spargere mecanic parial a coloanelor de jet-grouting i apiloilor forai pn la faa profilelor metalice nglobate (fig 9).


9/18

Fig. 8 Excavarea pe zona central pentru turnarea preradierului cu rol de prai

Fig. 9 Peretele compozit de sprijin alctuit din piloi forai cu armtur rigidi coloanejet-grouting dup ndreptare, naintea aplicrii hidroizolaiei


10/18

4. DETALII PRIVIND TEHNOLOGIA DE EXECUIE A COLOANELOR JET-

GROUTING

Execuia ncepe prin realizarea unui foraj prin procedeul rotativ cu circulaie, cu jet de

ap, pn la atingerea adncimii cerute pentru coloan.

nregistrarea parametrilor forajului s-a fcut cu sistemul LT3 Lutz, care a fost folosit

pe parcursul tuturor forajelori operaiunilor de jet grouting, pentru a verifica i nregistra

parametrii semnificativi.

Urmtorii parametri au fost msurai i nregistrai n timpul forrii pana la cota bazei

coloanei jet-grouting (fig.10, etapa 1):

cota duzelor; viteza de forare; presiunea pe vrful de forare; viteza de rotaie; presiunea i debitul pomprii pentru asigurarea circulaiei de ap.

n momentul n care s-a atins adncimea planificat, viteza de rotaie a trenului de tije

de foraj se reduce la 8-10rpm i trenul de tije se ridic cu vitez controlat i se ncepe

injectarea cu presiune nalt (fig.10, etapa 2), obinndu-se o colan continu de amestec

pmnt-ciment (fig.10, etapa 3).

Fig. 10 Etapele tehnologiei de execuie a coloanelor jet grouting


11/18

Urmtorii parametri au fost msurai i nregistrai cu adncimea n timpul injectrii cu

presiune nalt a pmntului:

adncimea duzelor; rata de retragere; viteza de rotaie; presiunea i debitul pomprii cu presiune nalt a suspensiei de ciment; cantitatea de suspensie injectat pe metru de coloan.

Cantitile au fost decontate pe baza nregistrrilor automate ale parametrilor mai sus

amintii.

Succesiunea execuiei coloanelor de jet grouting a fost decis pe antier, de ctre

constructor, funcie de particularitile de execuie ale fiecrei coloane. n principiu ntre

execuia a dou coloane adiacente s-a ateptat cel puin 24h.

a. Parametrii injectrii cu presiune nalt a terenului (jet grouting) utilizai la execuia

coloanelor au fost:

metoda de jet grouting: jet simplu; presiunea suspensiei injectate: 400bari; debitul suspensiei: 200-240l/min; volumul de suspensie pe metru de coloan: 750l/m (aproximativ); cantitatea de ciment pe metru de coloan: 550kg/m (aproximativ); diametrul duzelor de presiune nalt: 4,5 pana la 5,0mm; viteza de rotaie a tijei de jet grouting: 12-15rpm; timpul de injectare pentru un pas de 4cm: 8-9sec; timpul de injectare pentru un metru de coloan: 3-4min/m.

Aceti parametri au fost ajustai n antier acolo unde acest lucru s-a impus i anume

pe zonele unde s-au ntlnit nisipuri cu o stare de ndesare mai redus.

n principiu, dezagregarea prealabil cu ap sub presiune nalt (250-300bar), a fost

fcut numai n stratul argilos (cel puin ntre -9.00 si -12.00m sub nivelul terenului).

n acest caz, dup ncheierea forrii i naintea nceperii jet grouting-ului, trenul de tije

a fost scos ncet, ntre aceste dou nivele, cu viteza de aproximativ 1m/min i cu o vitez de

rotaie de 15-20rpm.


12/18

Materialul utilizat ca suspensie de injectare a constat dintr-un amestec de Ciment

portland 42.5 i ap, cu raportul ap/ciment cuprins ntre 0.95 i1.00. Caracteristicile

suspensiei proaspete i rezistena la compresiune la 28 zile au fost de asemenea probate.

b. Instalaiile i echipamentele utilizate:

Principalul echipament:

echipamentul de forare i injectare a coloanelor jet grouting: Cassagrande C8(fig.11)

Fig. 11. Echipamentul de forare i injectare a coloanelor jet-grouting

n timpul execuiei


13/18

echipamentul este dotat cu pr jini (fig.12) de foraj i injectare jet grouting,computer de monitorizare a parametrilor de execuie si dispozitive capabile s

acioneze prjinile cu viteze de rotaie i translaie predeterminate.

echipament de dozare automati malaxare: Obermann MPR 800 pompa de nalt presiune: METAX MP7 sau Techniwell sistem de nregistrare a parametrilor: Lutz LT3

Fig. 12 Schema echipamentului de forare i injectare a coloanelor jet-grouting

c. Evacuarea detritusului

Detritusul a fost pompat direct cu ajutorul pompelor de noroi speciale, din gaura

forajului n containere situate n antieri golite periodic.

d. Documentele de lucru utilizate au fost:

planurile de construcie de detaliu, coninnd poziia, numerotarea, elevaia ilungimea fiecrei coloane jet grouting.


14/18

rapoartele nregistrate jet grouting (fiele Lutz cu nregistrrile parametrilorprivind forarea i jet grouting-ul)

rapoarte zilnice de antier

nregistrri de control ale caracteristicilor suspensiei injectate.

5. CALCULUL STRUCTURII GEOTEHNICE

Parametrii geotehnici ai straturilor de pmnt au fost introdui n calculele de

rezisten i de deformaii pe baza datelor din studiul geotehnic, n corelare cu experiena

acumulat n proiectarea, realizarea i urmrirea unor incinte pentru excavaii adnci n oraul

Bucureti.

Fig. 13 Deformaii orizontale calculate cu programul PLAXIS


15/18

Calculul pereilor incintelor n cele patru seciuni caracteristice s-a realizat cu metoda

elementului finit folosind modelul Hardening-Soil, model care are la baz modelul

elasto-plastic de comportare a pmntului (Mohr - Coulomb) i face distincia ntre modulul

de deformaie pentru ncrcarea primar i cel de descrcare, considernd de asemenea i

dependena modulilor de deformaie n funcie de starea de eforturi.

Cu ajutorul programului PLAXIS V8.5 s-au modelat fazele succesive de execuie a

excavaiei i a lucrrilor de praiuire, rezultnd starea de eforturi i de deformaii n

elementele sprijinirii i n terenul adiacent (fig.13).

Pe suprafaa terenului adiacent excavaiei, n seciunile neconstruite s-a acceptat o

suprasarcin de 10kPa, corespunztoare activitilor curente de antier. Pe seciunile cu

organizarea de antier dinspre str. Frumoas, n care au aprut suprancrcri mai importante

datorate depozitarii materialelor sau staionarii unor utilaje, suprasarcina s-a considerat a fi de

30kPa. Pentru pereii de incint situai spre cldirile existente, s-au luat n considerare

ncrcrile provenite din greutatea acestora la cota de fundare.

6. MONITORIZAREA LUCRRILOR DE REFACERE A INFRASTRUCTURII

Programul de monitorizare a fost elaborat pentru ntreaga perioad de execuie a noii

construcii.

n faza de refacere a infrastructurii (ranforsarea incintei, demolarea vechiului radier, adncirea

excavaiei i realizarea noului radieri a subsolurilor) se efectueaz urmtoarele categorii de

msurtori:

tasri ale cldirilor nvecinate, deplasri orizontale ale pereilor de incint (msurate n coloane inclinometrice

montate n foraje imediat alturate peretelui de sprijinire a incintei),

variaia nivelului apei subterane n incinti n exteriorul acesteia (msurat ntuburi piezometrice amplasate n exterior, n imediata vecintate).

Pentru aceast faz de lucru, prezint un interes deosebit rezultatele msurtorilor de

deplasri orizontale ale pereilor incintei realizate cu dispozitive inclinometrice n mai multe

puncte caracteristice. Inclinometrul utilizat asigur o precizie de 0,2mm/m, msurtorile

efectundu-se la intervale de adncime de 0,5m.

n figura 14 se prezint datele obinute pe una din laturile incintei, mrginit de

calcanul unei construcii existente, cu structura din zidrie de crmid.


16/18

Execuia coloanelor prin procedeul de injectare cu presiune nalt (jet-grouting) a

nceput tocmai pe acest aliniament, semnalndu-se unele deficiene tehnologice (obturarea

forajului n faza de realizare a coloanei) i existena unor zone cu nisipuri n stare de ndesare

redus datorit epuismentelor executate n trecut. Suprapresiunea mare creat i n terenul

adiacent coloanei n execuie a provocat deplasri orizontale spre exterior n terenul adiacent

incintei (n care se afl coloana inclinometric) de max. 60mm. Aceasta a condus i la

ridicarea fundaiilor cldirii existente n acea zon cu 2045mm.

Fig. 14 Lucrri de monitorizare n timpul execuiei noii incinte. Deplasri orizontalemsurate n coloana inclinometric.

1-reumplere incint la cota -3,00; 2-execuie piloi i coloane jet-grouting;3-reexcavare pn la cota -6,20 i demolare radier existent;

4-excavare la cota final (-10,31).


17/18

n urma msurilor de remediere a tehnologiei de execuie (n special prin asigurarea

returului liber al suspensiei injectate i mrirea pasului de execuie a coloanelor), asigurnd

disiparea suprapresiunii apei din pori, pe celelalte aliniamente nu s-au mai nregistrat ridicri

ale fundaiilor nvecinate, iar deplasrile orizontale ale incintei s-au situat ntre 15 i 35mm.

n figura 14 se observ de asemenea, c dup producerea deplasrilor spre exteriorul

incintei (cauzate de realizarea coloanelor de jet-grouting), s-au evideniat deplasri ale

pereilor spre interiorul incintei (de ordinul a 58mm) n urma demolrii radierului existent

i adncirii excavaiei pn la cota final (-10.31). Aceste valori se situeaz la circa 50% din

valorile antecalculate (fig.13), confirmnd experiena autorilor acumulat pn n prezent

conform creia deformaiile msurate ale pereilor de sprijin se situeaz sub cele calculate prin

metoda elementului finit n starea plan de deformaii.

7. CONCLUZII PRIVIND APLICAREA TEHNOLOGIEI JET-GROUTING

Proiectarea i realizarea cu succes a primei lucrri n care s-a aplicat tehnologia

jet-grouting n Romnia, n condiiile dificile ale unei lucrri de extindere consolidare a unei

incinte existente i cu importante constrngeri n privina vecintilor, confirm eficiena

acesteia. Adaptarea acestei tehnologii la condiiile geotehnice i de vecinti date, a permis

integrarea peretelui de sprijin discontinuu existent ntr-o incint etan adncit sub nivelul

apei subterane.

De asemenea, utilizarea n premier n Romnia (dup tiina autorilor) a unui

preradier cu rol de prai la nivelul bazei excavaiei a permis reducerea eforturilor n peretele

de sprijin i limitarea tasrilor cldirilor nvecinate sub valorile admisibile.

Se confirm, astfel, eficiena utilizrii tehnologiei jet-grouting pentru rezolvarea unor

situaii geotehnice i constructive complexe i n acelai timp se evideniaz necesitatea

monitorizrii detaliate (de preferin, continue n sistem on line) a acestor lucrri, pentruprevenirea eventualelor efecte secundare.

BIBLIOGRAFIE

[1.] SR EN 1997-1: 2006: Standard romn Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1: Reguli generale.[2.]Weissenbach, A., : Recomandations on Excavations Publicat de ctre Societatea German pentru

Geotehnic (D.G.G.T.), 2003.[3.]SR EN 12716: 2005: Standard romn. Execuia lucrrilor geotehnice speciale. Injectarea cu presiune nalta terenurilor (Jet Grouting)


18/18

COMPOSIT RETAINING PRECINCT MADE OF BORED PILES AND JET-GROUTING COLUMNS. CONSTRUCTION INFLUENCE ON NEIGHBORINGBUILDINGS

ABSTRACT: For extending the depth of an existing abandoned underground (made of a perimetral contiguouspile wall and a foundation on raft) civil structure, in Bucharest down-town, by an additional underground level,getting below GWL, a new watertight precinct was constructed in the existing one, using the high pressurecement suspension grouting technology (jet-grouting).Construction activity particularities, monitoring of new structure and the neighboring buildings as well asmeasures taken to reduce some negative effects of the jet-grouting works are presented. Measured horizontaldeformations of the shoring wall are compared with values pre - estimated by finite element computation.

Articolpajet Grouting

Documents

Transcript of Articolpajet Grouting