GEOTECHNIKA III. (LGB-SE005-3) TALAJJAVÍTÁS

Átírás

1 GEOTECHNIKA III. (LGB-SE005-3) TALAJJAVÍTÁS

2 44 Előzetes talajjavítás

3 Előzetes talajjavítások 45 talajcsere mélytömörítés döngöléssel mélytömörítés vibrációval kavicscölöpözés vibrációval kőtömzsök készítése döngöléssel függőleges drénezés betoncölöpözés mélykeverés

4 Talajjavítás 46 Célja Talajfajta, talajtulajdonság a mechanikai tulajdonságok, a szilárdság és a merevség javítása a talajtörési állapotok elkerülése és a deformációk csökkentése céljából, a geohidraulikai adottságok, a szivárgási tényező és a szivárgás peremfeltételeinek módosítása a vízmozgások gyorsítása, szabályozása és megakadályozása céljából. a szemcsés talajok közül a laza homokok és a friss, részben vagy egészben mesterséges feltöltések mechanikai tulajdonságainak javítása és vízzáróságának elérése, a kötött talajok köréből a tőzegek, a puha szerves agyagok, természetes vagy mesterséges iszapos üledékek, kis áteresztőképességő kövér agyagok mechanikai tulajdonságainak javítása és vízvezető képességének növelése.

5 Talajjavítási eljárások rendszerezése 47 A talajjavítási eljárások rendszerezése hatásmechanizmus módszer szemcsés talaj talajfajta kötött talaj statikus előterhelés előterhelő töltés többlettöltés mechanikai hatás döngölés dinamikus konszolidáció dinamikus talajcsere mélyvibráció mélyvibrációs tömörítés vibrált kőoszlop robbantás robbantásos tömörítés kötőanyagbevitel injektálás átitatásos injektálás tömörítő injektálás jethabarcsosítás cementált talajoszlop cementált talajoszlop mélykeverés cementált talajtömb meszes kötésű talajtömb betétes geoműanyagos erősítés töltéserősítés töltésalapozás erősítés acélelemes erősítés erősített talajtámfal szegezett fal szivárgásszabályozás drénezés vízszintes furatok szalagdrénezés talajvízszint-süllyesztés szűrőkutak, szivárgók vákuumkutak, szivárgók vízkizárás fagyasztás, légnyomás Megjegyzés: a dőlt betűs módszerek alkalmazása ritka, a továbbiakban nem is tárgyaljuk.

6 Talajjavítási eljárások 48

7 Talajjavítási eljárások - Menard 49

8 Szabványok 50 MSZ EN 12715:2001 Injektálás. MSZ EN 12716:2001 Jethabarcsosítás. EN 14490:2007 Talajszegezés. MSZ EN 14475:2007 Töltéserősítés. MSZ EN 14679:2005 Mélykeverés. MSZ EN 14731:2005 Mélyvibrálás. EN 15237:2007 Függőleges drénezés.

9 Talajjavítás mélytömörítéssel, szemcsés kőoszloppal

10 Tömörítés - határmélység m 0.5 m statikus henger 0.4 m 1.0 m dinamikus hengerlés mélydöngölés gyorsdöngölés 4.5 m 6.5 m 10 m szokásos 14 m lehetséges

11 Mélytömörítés 53

12 Mélytömörítés hatásai 54 Laza szemcsés talajban: tömörítés süllyedéscsökkentés megfolyósodás veszélyének csökkentése Puha kötött talajban: tömörítés+talajcsere (oszlopok) süllyedéscsökkentés talajtörés veszélyének csökkentése konszolidáció gyorsítása (drénezés)

13 Vibrációs mélytömörítés lehajtás A rezgő vízsugár lehatol a talajba a tervezett mélységig az öblítő vízsugár segítségével. Ezáltal a talaj finomszemcséit a visszaáramló víz kimossa. A kívánt mélység elérése után a vízmennyiséget csökkentik 2. tömörítés A talajtömörítés lépcsőzetesen történik lentről felfelé haladva. A hatás kb. 5 m átmérőjű talajhengerre terjed ki. A növekvő tömörséget a vibrátor motorjának emelkedő áramfelvétele jelzi 3. utántöltés A vibrátor körül roskadási tölcsér keletkezik, amit odaszállított, vagy helyszíni anyagból töltenek fel. Ehhez k. a kezelt térfogat 10%-a szükséges. 4. lezárás Az elkészült vibrációs mélytömörítés után a legfelső rétegeket el kell egyengetni és lapvibrátorral után kell tömöríteni.

14 Vibrációs mélytömörítés 56 lehajtott speciális szárnyas vibrátorral vagy felülről vibrált rudazattal az elérhető max. mélység kb. 20 m, 3,0 m-nél kisebb mélységig nem célszerű

15 Vibrált kőoszlop (kavicscölöp) 1. előkészítés A lánctalpas hordozógép a megvezetett zsilipes vibrátort a kitűzött pont fölé irányítja és a gépet hidraulikus támaszokkal megtámasztja. A rakodógép feltölti az anyagtartályt. 2. töltés Az anyagtartály az árbóc mentén halad felfelé és a tartalmát a zsilipbe üríti. A zsilipszelep zárása után légnyomás szorítja z adalékanyagot a vibrátorfej kiömlési nyílásához. 3. lehajtás A mélyvibrátor behatol a talajba a tervezett mélységig vagy a megadott talajellenállásig miközben a talajt oldalirányba kiszorítja. A behatolást a vibráción kívül hidraulikus nyomás és sűrített levegő is segíti. 4. tömörítés A végmélység elérése után az adalékanyagot a mélyponton fokozatosan kiengedik. A mélyvibrátor föl-le mozgással többször behatol az adalékanyagba, így azt oldalirányba nyomja és tömöríti. 5. lezárás A vibrált kavicscölöp a kívánt szintig készíthető. A finomtükör készítése előtt szükséges a felüelt tömörítése.

16 Vibrált kőoszlop 58 talajtömörítés részleges talajcsere függőleges drén

17 Vibrációs mélytömörítés vibrált kőoszlop 59

18 Dinamikus konszolidáció tonnás tömegek ejtegetése m magasságból hatásmélység 5-10 m a talajtól és ejtési energiától függően

19 Dinamikus konszolidáció 61

20 Rapid Impact Compactor (RIC) 62 RIC DDC Ejtősúly 7,5 tonna 20 tonna Maximális ejtési magasság 1,2 m 25 m Maximális ütési/döngölési sebesség /perc 2 /perc

21 Dinamikus talajcsere 63

22 Dinamikus talajcsere 64 néhány méter (3-6) vastag, különösen gyenge talaj javítására alkalmas egyenletes teherbírású kőtömzs ejtegetett test 1,5...2,5 m átmérőjű, gömbszerű alakzat egy-egy kőtömzsöt 3 6 fázisban, fázisonként 5 6 döngöléssel érdemes előállítani 8 12 m ejtési magasság és 8 10 t tömeg a kőtömzsök területe a teljes terület 20 %- át közelítse talajtömörítés részleges talajcsere függőleges drén

23 Betoncölöp 65

24 Tervezés kavicscölöp süllyedéscsökkentő hatása 66 Priebe

25 Tervezés - konszolidáció 67 T v 1 cv 2 H t 1 - U = (1 - U v ) (1 - U r ) N=D/d T r 1 cr 2 D t

26 Tervezés lépték, geometria, rétegződés, kőtömzs, járműteher (15 kpa), háló, süllyedés a töltés hatására főfeszültségek a töltés alatt süllyedés a járműteher hatására

27 Talajjavítás injektálással, mélykeveréssel

28 Kötőanyagos talajjavítás alkalmazási területei 70 - új épület alapozása gyenge talajon, -meglévő síkalapok megerősítése, - munkagödrök nyitása szemcsés talajokban, - töltésépítés gyenge talajon, - rézsűk stabilizálása, - alagútépítés, - vízépítés, - aknaépítés,

29 Injektálás osztályozása 71

30 Talajjavítás kötőanyag-bevitellel 72

31 Injektáló anyagok 73 Befogadó közeg Tartomány Kitöltő injektálás Elmozdító injektálás Átitatásos injektálás Repedéskitöltő vagy kontaktinjektálás Üregkitöltő injektálás Kavics, homokos kavics, durva homok K 5x10-3 m/s Tiszta cementszuszpenziók, cement alapú szuszpenziók Szemcsés talaj Homok 5x10-5 K 5x10-3 m/s Mikrofinom szuszpenziók, oldatok Cementalapú szuszpenziók, habarcsok Közepes és finom homok 5x10-6 K 1x10-4 m/s Mikrofinom szuszpenziók, oldatok, különleges vegyi anyagok Repedezett kőzet Vetők, törések, karszt e 100 mm Törések, repedések 0,1 e 100 mm Cementalapú habarcsok, cementalapú szuszpenziók (agyag töltőanyag) Cementalapú szuszpenziók, mikrofinom szuszpenziók Habarcsok, Gyorskötésű cementalapú szuszpenziók, duzzadó poliuretán, vízre reagáló egyéb termékek Mikrorepedések e 0,1 mm Mikrofinom szuszpenziók, szilikagélek, különleges vegyi anyagok Üreg Nagyméretű hézagok Cementalapú habarcsok, gyorskötésű cementalapú szuszpenziók, duzzadó poliuretán, vízre reagáló egyéb termékek (e = a repedés tágassága)

32 Injektáló anyagok 74 C-H: habarcs VÜ-O: vízüveg oldat C-SZ: cementszuszpenzió K-O: kémriai oldatok, műgyanták UFC-SZ B: ultrafinom cementszuszpenzió, betninutú

33 Injektáló anyagok 75

34 Injektálási technológia 76 Állékony Nem állékony kőzetben Talajban Egyszakaszos injektálás Többszakaszos injektálás Felfelé haladó injektálási szakaszok Lefelé haladó injektálási szakaszok nyitott furat mandzsettás cső fúrószár mandzsettás cső lándzsa vagy béléscső X X X X X X X X X X X X X X X X

35 Injektálási technológia 77

36 Injektálási technológia mandzsettás eljárás 78 Hézagkitöltés vízzáróság javítására mechanikai tulajdonságok javítására Talajtömörítés mechanikai tulajdonságok javítására Talajrepesztés süllyedések kompenzálására béléscsöves fúrás mandzsettás cső bevezetése habrarcskitöltés és béléscső visszahúzás injektálás a bevezetett injektálócsővel

37 Üreg- és hézagkitöltő injektálás 79 furat fúrószár lándzsa béléscső cement beton poliuretán padozat, hídfő úszólemeze alatti üregek beomlott pince, természetes repedések alagútfalazat és kőzet között

38 Talajrepesztő injektálás 80 alkalmazási kör metróépítés felszínsüllyedéseinek kompenzálása bekövetkezett épületsüllyedések helyreállítása süllyedéskompenzálás ideje munka közben (azonnali kiegyenlítés) utólag (visszaemelés) cementszuszpenzió bevitele irányítás mandzsettás csövön csővégen egyszakaszos injektálással automatikus vezérléssel mérnöki utasítással szintezés alapján

39 Talajrepesztő (kompenzáló) injektálás 81

40 Itatásos injektálás 82 alkalmazási kör előzetes szilárdítás munkagödörnyitás, tehernövelés esetén vízzárás munkagödörnyitás, épületnedvesedés esetén módszer mandzsettás csövön csövön vagy fúrószáron injektáló anyag talajfajtától függően cementszuszpenzió, bentonit, vízüveg, kémiai oldat

41 Jethabarcsosítás (Jet grouting) 83

42 Jethabarcsosítás (Jet grouting) 84 egysugaras rendszer - single system egyetlen folyadéksugár, rendszerint cement habarcs, nagy energiájú kilövellésével aprózza fel és köti meg a talajt kettős (levegős) rendszer - doble (air) system a talaj felaprózását és cementálását egyetlen folyadék sugár (rendszerint cement habarcs) nagy energiájú kilövellésével végzi, melyet második folyadékként befújt levegőburok segít kettős (vizes) rendszer - double (water) system nagy energiájú vízsugár aprózza fel a talajt, a cementálást pedig az egyidejűleg külön belövellt habarcssugárral érik el hármas rendszer - triple system egy légsugárral körbeburkolt nagy energiájú vízsugár aprózza fel a talajt, és ennek cementálásához egyidejűleg külön habarcssugarat lövellnek be

43 Jethabarcsosítás (Jet grouting) 85

44 Mélykeverési technológiák 86 Oszlopszerű mélykeverés Tömegstabilizálás résszerű mélykeverés

45 Mélykeverés - oszlopszerű 87

46 Mélykeverés deep mix 88

47 Mélykeverés - tömegstabilizálás 89

48 Mélykeverés - anyagok 90 Talajfajta Agyag Quick clay Szerves agyag és gyttja Tőzeg Szulfátos talaj Iszap Mész vagy mész/cement Mész vagy mész/cement Megfelelő kötőanyag Mész/cement vagy cement/granulált kohósalak vagy mész/gipsz Cement vagy cement/granulált kohósalak vagy mész/gipsz/cement Cement vagy cement/granulált kohósalak Mész/cement vagy cement

49 Mélykeverés anyagok, kezelési pontok 91 kötőanyag iszap agyag gyttja/sár, szerves agyag tőzeg cement ++ +/+(+) +/+(+) ++/+++ cement+gipsz cement+salak ++/++(+) ++/++(+) ++ ++/+++ mész+cement mész+gipsz mész+salak mész+gipsz+salak mész+gipsz+cement /++(+) - mész legtöbbször nagyon hatékony ++ többnyire hatékony + néhány esetben hatékony - nem használható

50 Mélykeverés alkalmazási terület 92 a, úttöltés stabilizálása b, magas töltés stabilizálása c, hídfő süllyedéskülönbségei d, bevágási rézsű stabilizálása e, közeli építési munkák hatásai f, munkagödör fenékemelkedése g, cölöpök oldalirányú ellenállása h, partfal teherbírás i, hullámtörő teherbírása

51 Talajjavítások tervezése 93 Fő kérdések szükséges-, illetve lehetséges-e a talajjavítás, milyen mértékű javítás indokolt, a különböző módszerektől milyen eredmény várható, mekkora legyen a javítás térbeli kiterjedése, illetve a kezelt tartomány alakja, milyen módszerekkel lehet megállapítani a kezelés eredményességét.

52 Talajjavítások tervezési részletei 94 Szempontok Tervezési követelmények, célok A helyszín adottságai. A térszín alatti körülmények. Ütemterv. Költségek és a lehetséges kivitelező. Tervezési folyamat Lehetséges módszerek feltérképezése A kezelés elrendezése, kiterjedése, kezelési pontok Válogatás a módszerek között Egy vagy több előzetes terv részletes kidolgozása. A legelőnyösebb módszer kiválasztása Terepi kísérlet Minőségtervek

53 Talajjavítás és talajerősítés célja 95 Mechanikai tulajdonságok javítása Hidraulikai viszonyok javítása az összenyomhatóság csökkentése tömörítéssel a hézagkitöltéssel szemcsék közti kötés létrehozásával a nyírószilárdság növelése tömörítéssel, hézagkitöltéssel, a szemcsék közti kötéssel, a víztartalom és/vagy a víznyomás csökkentésével, félmerev elemekkel történő erősítéssel vízkizárás, a vízáramlási sebesség csökkentése az áteresztőképesség csökkentésével az áramlást gátló vízzáró elemek beépítésével a talajvíz szintjének, nyomásának csökkentésével kutakkal szivárgókkal vízszintes furatokkal konszolidációgyorsítás a süllyedés gyorsítására szivárgókkal függőleges drénekkel

54 Talajjavítás és talajerősítés - technológiák 96 mechanikai módszerek, tömörítések statikus előterhelés döngölés (dinamikus konszolidáció) mélytömörítés víztelenítések vízkizárás talajvízszintsüllyesztés (kutak, szivárgók, furatok) felszíni vízelvezetés, nyiltvíztartás függőleges drénezés hőkezelések talajégetés talajfagyasztá talajszilárdítás kötőanyagbevitellel (injektálás) üregkitöltés hézagkitöltés tömörítés talajrepesztés talajhabarcsosítás talajerősítés geoműanyagokkal geotextiliák szalagok georácsok lemezek, fóliák, membránok matracok talajcsere vízszintesen (teljes mélységig vagy részlegesen) függőleges oszlopokkal