Kolumny iniekcyjne - Jet Grouting

Proces iniekcji strumieniowej (jet grouting) polega na:

• wywierceniu otworu za pomocą żerdzi z dyszami iniekcyjnymi, zakończonej koronką wiertniczą, a po osiągnięciu projektowanej rzędnej
• podnoszeniu obracającej się żerdzi i podawaniu zaczynu pod wysokim ciśnieniem rzędu 30–40 MPa, z wydatkiem 50–450 l/min.

Do iniekcji strumieniowej (jet grouting) najczęściej wykorzystywany jest zaczyn cementowy. W wyniku działania wysokoenergetycznego strumienia zaczynu następuje całkowite zniszczenie naturalnej struktury gruntu, jego odspajanie oraz częściowa wymiana, a następnie wiązanie uformowanej bryły gruntowo-cementowej. W trakcie iniekcji strumieniowej ( jet grouting) cechy gruntu w obrębie bryły zostają ujednolicone, a powstały kompozyt gruntowo-cementowy wykazuje znaczną wytrzymałość i bardzo małą przepuszczalność. W zależności od stosowanego ciśnienia, czasu iniekcji, ruchu posuwistego żerdzi i jej prędkości obrotowej formuje się w gruncie elementy o różnych przekrojach i średnicach: kolumny, ściany, płyty, bloki lub inne złożone struktury. Wymiary formowanych elementów zależą od możliwości technologicznych wykorzystywanego zestawu iniekcyjnego oraz warunków gruntowych. Zazwyczaj technologia jet groutingu stosowana jest do wykonania kolumn gruntowo-cemnetowych o średnicy od 0.4m do ponad 3m. Po zamontowaniu w tak wykonanej kolumnie (formowanym elemencie ) zbrojenia - najczęściej w postaci kształtownika - możliwe jest wykorzystanie go jako pala lub palisady. Roboty z wykorzystaniem iniekcji strumieniowej realizowane są w oparciu o wymagania normy PN-EN 12716. Wykonawstwo specjalnych robót Geotechnicznych. Iniekcja strumieniowa.

Zestaw do wytwarzania iniekcji strumieniowej – Jet Grouting

W skład zestawu roboczego wchodzi również wytwórnia iniektu cementowego na którą składa się : silos, mieszalnia, pompa wysokociśnieniowa , która jest połączona za pomocą przewodów wysokociśnieniowych z jednostką wiercącą. Wiertnica wyposażona jest w specjalną żerdź, która jest dostosowana do własności wzmacnianego gruntu oraz parametrów wykonywanych kolumn (średnicy, kształtu). Do wykonania mieszanki iniekcyjnej wykorzystuje się najczęściej cement portlandzki marki CEM 32,5 lub CEM 42,5. W celu uzyskania większej szczelności, dodatkowo wykorzystuje się bentonit (w sytuacji, gdy parametry wytrzymałościowe cementogruntu mają znaczenie drugorzędne). Etapy powstawania kolumny to:

• wykonanie otworu prowadzącego o średnicy około 15 cm do głębokości projektowej,
• tłoczenie zaczynu w ilości od 200 do 500 l/min, który wydobywając się dyszami (o średnicy od 3 do 6 mm), znajdującymi się na końcu żerdzi wiercącej, niszczy strukturę gruntu rodzimego, tworząc pulpę cementogruntu,
• formowanie kształtu, które następuje przez powolne podnoszenie żerdzi; gdy wykonywane są kolumny, podnoszeniu towarzyszy obrót; gdy wykonywane są panele, żerdź podnoszona jest bez obrotu.

W trakcie prac konieczne jest systematyczne usuwanie urobku z powierzchni platformy roboczej.

Stosowane są trzy systemy do wykonania iniekcji strumieniowej:

• system jednopłuczkowy: w trakcie podawania zaczynu zachodzą trzy różne procesy, tj. zniszczenie szkieletu gruntowego, usunięcie urobku pod wpływem działającego dużego ciśnienia oraz wymieszanie zaczynu z gruntem; nazwany systemem S
• system dwupłuczkowy: w systemie dwupłuczkowy strumień powietrza tworzy otoczkę wtryskiwanego iniektu, w ten sposób znacznie podnosząc skuteczność iniekcji. Dodatkowo ciśnienie powietrza znacznie wzmaga efekt wydobywania się urobku,nazwany systemem - D
• system trójpłuczkowy: w systemie trójpłuczkowym do rozluźnienia gruntu stosowana jest woda i powietrze podawane pod ciśnieniem. Iniekt podawany z niezależnej dyszy, wprowadzany w upłynniony grunt, łatwo w niego wnika i równomiernie się z nim miesza, tworząc cementogruntnazwany systemem T

Zastosowanie Jet Grouting

Charakterystyka kolumn Jet Grouting (średnica kolumn, długość paneli, stopień wymieszania, wodoodporność, wytrzymałość na ściskanie i inne) zależy zarówno od parametrów ich wykonania (prędkość podnoszenia żerdzi, czas wykonania, ciśnienie zaczynu, gęstość zaczynu i inne), jak również od warunków gruntowych (rodzaju gruntu, wielkości ziaren gruntu, zagęszczenia i inne) oraz użytego systemu formowania kolumn (jedno-, dwu- lub trójpłuczkowego). Metodą tą można wzmacniać plastyczne grunty spoiste oraz luźne piaski o różnych frakcjach. Wytrzymałość materiału powstałych kolumn (tzw. cementogruntu) kształtuje się w granicach od 2 do 30 MPa.

Zalety Jet Grouting

• Gruntownie uniwersalna - możliwość stosowania w prawie każdych warunkach gruntowych, uwzględniając grunty ściśliwe, organiczne oraz antropogeniczne. Dzięki tej metodzie, możliwe jest wykonywanie fundamentów podziemnych kondygnacji w silnie nawodnionych gruntach piaszczystych;
• Dostosowana do parametrów konstrukcji - możliwość wykonywania wzmocnienia we wnętrzach pomieszczeń, co w wielu przypadkach pozwala wzmacniać fundamenty istniejących obiektów;
• Dobra współpraca - ze względu na niski stosunek sztywności do przekroju poprzecznego, po rutynowym oczyszczeniu i wyrównaniu, na kolumnach Jet Grouting można bezpośrednio posadowić płyty, stopy fundamentowe;
• Rozmieszczenie bez ograniczeń - to możliwość formowania kolumn w bloki (fundamenty przyczółków), grupy (fundamenty hal) lub liniowo (obudowy wykopów), to także możliwość formowania kolumn w bezpośrednim sąsiedztwie istniejących obiektów budowlanych (brak generowania drgań i wstrząsów w podłożu gruntowym).

Dodatkowe zastosowanie Jet Grouting

• jako wzmocnienie podłoża pod obciążenie rozłożone (posadzki magazynów wysokiego składowania, płyty fundamentowe, nabrzeża, różnego rodzaju nasypy) oraz pod obciążenia skupione (stopy fundamentowe, przyczółki mostów). Często takie rozwiązanie powiązane jest z koniecznością zastosowania warstwy transmisyjnej;
• do uformowania przesłony nieprzepuszczalnej w postaci ścian, korków, czy grodzy, zapewniając izolację oraz zabezpieczenie głębokich wykopów, gdy prace prowadzone są w ścisłej zabudowie;
• do formowania ścian oporowanych - wtedy konieczne jest zbrojenie kolumn;
• jako podparcie istniejących fundamentów;
• do formowania kotew gruntowych oraz tymczasowych obudów tuneli;
• w miejscach trudnodostępnych (piwnice budynków) oraz w miejscach o ograniczonej powierzchni działania (ścisła zabudowa, zabytkowa dzielnica miast).