Munkagödör dúcolások - víztelenítés Munkagödör fogalma, kialakítása A munkagödör feladata: az alapozási szerkezet megfelelő előkészítését teszi lehetővé. Oldalfala lehet: függőleges vagy rézsűs. A függőleges oldalfal a kritikus mélységig állékony. Ennél nagyobb mélység esetén megtámasztás szükséges. Nyitott: ha csak megtámasztásról beszélünk. Zárt: megtámasztás + vízzárás. A töltéseket és árvédelmi gátakat vízszintes és ferde felületek alkotják. A felső vízszintes felület a korona Az oldalhatároló sík: a rézsű A rézsűt olyan törttel adják meg, amelynek nevezője 4 1
Rézsűs munkagödör: akkor készül, ha van elegendő hely. Dúcolások Ha a földfalak beomlása kért tehet vagy balesetet okozhat, a munkaárkot dúcolni kell: - 0,5 m-nél mélyebb nedves homokban, iszapos talajban - 1 m-nél mélyebb közepes talajban - 2 m-nél mélyebb kemény talajban - Ha a gödör közlekedési utaknál, átjáróknál, épületek mellett készül - A közelben dinamikus hatást kifejtő gépek dolgoznak. Dúcolás: földmegtámasztást jelent. A föld nyomása pallókra, az ezekre merőleges hevederekre, és a hevedereket megtámasztó dúcok rendszerére adódik át. A pallók elhelyezésének módjai: az határozza meg, hogy hogyan helyezzük el, illetve hogyan támasszuk meg a pallókat, hevedereket. 2
Keskeny munkagödör dúcolása Keskenynek nevezik a munkagödröt, ha a szemközti oldalfalai közvetlenül egymáshoz támaszthatók. Az egyes dúcolási rendszerek közül a kritikus mélység alapján választható ki a megfelelő dúcolás. Állított pallózás: A kritikus mélység 2,0 m. A megtámasztás nélkül szabadon hagyott oldalfalakkal teljes mélységig kiemelik a munkagödröt, utána beállítják, majd hevederekkel összefogják és dúcokkal megtámasztják a pallókat, amelyek akár függőlegesen, akár vízszintesen is elhelyezhetők. Ha a talaj viszonylag állékony, a pallók hézagosan is elhelyezhetők. 6 m-nél mélyebb munkagödröket szakaszokra szokták bontani. Egyrészt azért, mert a földfal nem mindig áll meg hosszabb időn át kellő biztonsággal,másrészt, mert így elkerülhetők a túlságosan hosszú függőleges elemek. Vízszintes pallók, függőleges hevederek Hézagos pallózások 3
Utánhajtott pallózás: A kritikus mélység 1,0 1,5 m. Akkor szükséges, ha a gödör mélysége nagyobb, mint a szabadon megálló földfal biztonságos mérete. Először kiássák a gödröt addig, ameddig a földfal megáll megtámasztás nélkül kellő biztonsággal. Ezután beállítják a függőleges pallókat, megtámasztják azokat két vízszintes hevederrel és kidúcolják. Az így elkészített felső megtámasztás védelme alatt tovább mélyíthető a gödör. Ekkor a hevedereket függőleges oszlopokkal alátámasztják, majd az ékeket egymás után meglazítva a pallókat egyenként vagy párosával hajtják a gödör aljáig. Így folytatják felváltva a gödör mélyítését, míg el nem érik a tervezett mélységet. A földfal és a hevederek közé szorított pallók leverése a mélység növekedésével egyre nehezebbé válik. Ezért nem szoktak 3 m-nél hosszabb pallót használni szakaszolnak. Utánhajtott pallózás 4
Vízszintes pallózás: A kritikus mélység 0,5 m. Ḳiemelik az első lépcsőt. Ezután elhelyezik a vízszintes pallókat, amelyeket függőleges hevederekkel fognak össze, majd dúcolnak és ékelnek. Ennek védelmében emelik ki a következő lépcsőt, és újabb vízszintes pallókat helyeznek az előzők alá. A már kitámasztott heveder mellett újabb hevederekkel az összes pallót megtámasztják, ezután az előző hevedert kiveszik, kiváltják. Így váltakozva folytatják a gödör mélyítését. 5
Előrevert (tűző) pallózás: Akkor alkalmazzák, amikor a kritikus magasság = 0 A térszínen, a gödör tervbe vett felső élénél egy koszorúgerendát helyeznek el, ezt megtámasztják, majd mellette egyenként kb. 15 o -os hajlású tűzőpallókat vernek le. Ennek védelmében emelik ki a talajt, olyan mélyen, hogy a pallók alsó szintje legalább 25 cm-re a gödör szintje alatt legyen. Ezután a gödör alján vízszintes hevedereket helyeznek el, ezt kitámasztják (vízszintesen, függőlegesen) A pallósor alsó végéhez vízszintes támasztógerendát helyeznek el. A palló és heveder között maradó 10 20 cm szabad helyre verik a következő tűzőpallókat. Táblás dúcolatok: Vonalas létesítményekhez jól alkalmazhatók. Oldalfaluk toldható, keresztirányú mérete is változtatható. Szerkezeti részei: - fa dúctáblák - acél támkeretek - csavaros acéltámok Az 5 cm vastag fenyőpalló táblákat szögacél keret fogja össze. Egy tábla tömege 80 100 kg 6
A 3 m hosszú árokszakasz teljes mélységű (max. 4 m) kiemelése után a dúcolást a legalsó táblapár elhelyezésével és feszítésével kezdik. ETI kistáblás dúcolat Széles munkagödör dúcolása: Akkor alkalmazzák ha, egyszerű szembetámasztás nem lehetséges, illetve a dúcok akadályoznák a munkagödörben a munkavégzést. 3 m-nél szélesebb gödrök dúcolásánál már számolni kell a kihajlás veszélyével. Ferde dúccal való megtámasztás: Nagy szélesség esetén. Egy vagy több sorban készíthető. 7
Berlini vagy Siemens-féle dúcolás: A munkagödröt határoló vonala mentén 1,5 2,5 m távolságra acél I tartókat vernek le úgy, hogy alsó végük jóval a tervezett fenékszint alá kerüljön. A földkiemeléssel párhuzamosan helyezik el a hevedergerendákat, amelyek megtámasztják a függőleges vagy vízszintes pallókat. Függőleges pallózás esetén egyes pallók előrehajthatók. 4 5 méternél mélyebb munkagödörben az I tartók hátrahorgonyozhatók. Kihorgonyzás: akkor alkalmazzák, ha nincs hely a ferde megtámasztásra. A horgony rudakat megfelelő távolságra levert cölöpökhöz erősítik. Ha nem elegendő az így biztosítható ellenállás, akkor pallófallal növelhető a kicsúszás ellenállása. 8
Egyszerű kihorgonyzás A hagyományos horgonyokban csak a fal elmozdulása után keletkezik húzóerő. A feszített horgonyokban a feszítéssel állítják elő azt a húzóerőt, amely a fal elmozdulását megakadályozza. 9
Szádfalak A szádfal: a talajba vert, egymáshoz hornyokkal eresztékekkel kapcsolódó szádpallókból álló fal. A hornyolt kapcsolat jó vízzárást tesz lehetővé. A vízzárás akkor javul, ha a víz szivárgási úthosszát növeljük. Különösen alkalmas az olyan munkagödör körülzárására, ahol a szádfal alsó vége vízzáró rétegbe nyúlik könnyebb a munkatér víztelenítése. Lehet építőanyag és építőeszköz, attól függően, hogy végleges vagy ideiglenes jelleggel építik be. Készülhetnek: acélból és vasbetonból. A szádfalak alkalmazási köre: a) munkagödör körülzárása, b) zárógátak, c) kimosás, aláüregelés ellen d) partfal, kikötőfal, e) földgát szigetelés, f) vízzáró gátak alatt g) Szivárgás gátlás műtárgyak alatt, h) oldalkitérés megakadályozás, i) elcsúszás ellen 10
Vasbeton szádpallók: főleg végleges falak építésére használják. Nagy tömegük és kihúzás alatti rongálódásuk miatt nem érdemes kihúzásukkal foglalkozni. Lehajtásuk nehéz. (verés) Vízöblítéssel megkönnyebbíthető. (beépített öblítő-csövek) Hosch és Larssen acélpallók Az acél szádpallók egymásba kapcsolódó hornyokkal hengerelt acélgerendák. Hosch rendszerű szádpalló Z alakú. Kemény, tömör, görgeteges talajban jól alkalmazható. A Larssen- rendszerű szádpallók: U betűre hasonlít, kapcsolatuk két egymásba fűződő horonyból áll. Csak hullámos fal készíthető belőle. Előnye, hogy verés közben nem csavarodnak el könnyen jól verhetők, eléggé könnyen visszahúzhatók. 11
Réselt falak Jellemzőjük, hogy a viszonylag keskeny (40 100 cm) és mély (25 30 m) rés földfalait ideiglenesen bentonitos résiszappal támasztják meg. A földfejtés befejeztével víz alatti betonozás szabályai szerint betonozzák. Előnyei: - bármilyen altalajban elkészíthetők - a jól megépített résfalak vízzáróak - korrózió álló (megfelelő cement) - készítésük nem okoz rázkódást - olcsóbbak a bennhagyott szádfalaknál - megfelelő méretek (tervezés) esetén önmagukban megtámasztás nélkül is állékonyak Bentonitos résiszap: A bentonit igen apró szemcséjű kristályok halmaza, üledékes kőzet. (duzzadó) Alapanyaga vulkáni hamu, riolit, láva tufa, amiből meleg víz jelenlétében beomlással képződik. Igen változatos formában fordul elő. Fő tömegét a montmorillonit nevű agyagásvány alkotja. Ez határozza meg tulajdonságait. A bentonit és a víz keveréke szuszpenziója tixotróp tulajdonságú: nyugalomban kissé megdermed, rázás, keverés hatására ismét megfolyósodik. Ez a változás akárhányszor megismételhető. A tixotrópia teszi lehetővé, hogy a vízzel elkevert bentonit nem ülepednek le. Az ilyen keverék stabil, sűrűsége időben állandó. Résfalak készítése alapozásnál. 12
Munkagödör víztelenítése A munkagödörbe csapadékvíz, talajvíz, élővíz juthat. A munka zavartalansága megkívánja, hogy e vizeket eltávolítsuk. (szárazon tartás) A legnehezebb és legnagyobb problémát a talajvíz távoltartása és eltávolítása okozza. Még vízzáró körülzáráskor sem tudjuk a vizet teljesen távol tartani. Talajvízszint feletti munkatereknél ideiglenes övárokkal vagy a padka felmagasításával tartják távol a vizet. Úgy kell vízteleníteni, hogy ezzel ne bontsuk meg a talaj szerkezetét. Kimosás, fellazulás ne keletkezzen. A gyakorlatban használt víztelenítési módok: - Nyílt víztartás - Talajvízszint-süllyesztés - Légnyomásos vízkiszorítás - Elektroozmózis - Talajfagyasztás A víztelenítés módja elsősorban a talaj vízáteresztő képességétől függ. Nyílt víztartás: A munkagödörbe beszivárgott vizet a munkagödör fenékszintjén létesített árkokkal vagy szivárgókkal gyűjtik össze. Az alapgödör legmélyebb pontján szívózsompot létesítenek, ebbe vezetik bele az összegyűjtött vizet, majd innen kiszivattyúzzák. Minden esetben nyílt víztartást kell tervezni, ha az gazdaságos és a talaj minősége talajtörés veszélye nélkül megengedi. Előnyei: - a kiképzése egyszerű - a technológiai folyamat szem előtt van Hátránya: - finomszemcsés talajnál veszélyes a kimosódás miatt - a várható vízhozam bizonytalan. 13
Szivárgók A talajvízszint alatt a talaj kiemelése közben folyamatosan, a munkagödör fenékszintjén létesített árkokkal vagy szivárgó hálózattal, a legmélyebb ponton elhelyezett aknába, szívózsompba gyűjtik a beszivárgó vizet. A vízhozamtól függően szakaszos, vagy folytonos szivattyúzással távolítják el. A szivárgók rostált, mosott kavicságyba fektetett égetett agyagcsőből, vagy műanyag csőből készülnek. A szivárgókat szigetelőlemezzel fedik le, a homok bemosódásának megakadályozására. Tetőcserépből és téglából is készülhet szivárgó. Ezt inkább végleges megoldásként célszerű alkalmazni. 14
Előfordulhat, hogy a munka befejezése után a szivárgókat meg kell szüntetni. Injektálás esetén még a műtárgy elkészítése előtt 3 4 cm átmérőjű csöveket kell elhelyezni, egymástól 6-8 m-re, ezeken keresztül lehet feltölteni a szivárgót. Gyűjtőaknák: A gyűjtőaknákat az építési szivárgó kiépítése előtt, az építmény területén kívül, a teljes mélységig meg kell építeni. Oldalait általában szádpallóval határolják, de betongyűrű is megfelel. Szűrőkútként is üzemel, ezért aljára 50 60 cm homokos kavicsot terítenek. Az építmény fenékszintje alatt 20 cm-el kell tartani a talajvizet. Megszüntetése víz alatti betonozással. 15
Buzgárképződés kialakulása A beszivárgó víz bizonyos sebesség mellett kezdi magával ragadni a kisebb talajszemcséket. Az elmozdított szemcsék helyén összefüggő üregek, járatok alakulnak ki, a szemcsék felszínre bukkanása körül rakódnak le. v o = víz sebessége k = vízáteresztő képesség együttható H = a vízoszlop magasságkülönbsége L = a szivárgási úthossz A kimosódás révén a szivárgási úthossz csökken, ezzel a sebesség nő. Talajvízszint-süllyesztés: során a munkagödör felé áramló vizet elszívják még a beszivárgás előtt. Előnyei: - teljesen szárazon lehet építeni, a talaj megzavarása nélkül - a víztelenítés teljes értékű, nincs szükség vízzáró oldalhatárolásra - kisebb a területigénye Hátrányai: - megszakítás nélküli szivattyúzást igényel - költséges - hosszú előkészület - a talajvíz leszívása süllyedéseket okozhat - durva szemcsés talajokban nem alkalmazható 16
Lépcsős talajvízszint süllyesztés: a szűrőkutak szívómagassága kb. 7 m. Ha ennél mélyebbre kell süllyeszteni újabb kútsort telepítenek az eredetileg lesüllyesztett vízszint magasságában. A mélykutas rendszernél a kút átmérője nagyobb, és minden kútból búvárszivattyúval emelik ki a vizet. Gravitációs (Siemens rendszerű) süllyesztés: A víz áramlását kizárólag a megszívott szűrőkutakba leszívott vízszint és a nyugalmi vízszint között kialakuló magasságkülönbség idézi elő. Először elkészül a megfelelő furat, béléscső védelme alatt. A furat aljára kavics szűrőréteg kerül. Beállítják a szűrőcsövet. Ennek alsó része perforált, amire szűrőszövetet borítanak. Kezdik visszahúzni a béléscsövet, közben egyidejűleg kavics szűrőréteget építenek be. Ez készülhet egy vagy két rétegben. Ezután helyezik el a szűrőcsőbe a szívócsövet. 17
Vákuum kutas talajvízszint süllyesztés: A finom szemcsés talajokban a gravitációs áramlás lassú, a kapilláris zóna a gravitáció hatására nem adja le a vizet. Megoldás: vákuum kutas víztelenítés. A kút alsó részén kialakuló vákuum és a külső légnyomás közötti nyomáskülönbség szívóhatása segíti elő a víz áramlását. Ehhez sűrűn telepített, kis átmérőjű, alsó végükön 1 m hosszan szűrőzött pontkutakat létesítenek. Nemcsak vizet, hanem levegőt is szívnak. Gépházban szét kell választani. Öblítéssel készítik. Elektroozmotikus talajvízszint süllyesztés: Iszap és agyagtalajoknál alkalmazzák. A szűrőkutakat katódként képezik ki. A talajba anódként fémrudat helyeznek. Az egyenáram hatására a vízrészecskék a katódtól az anód felé mozognak A szükséges feszültség 15 150 V, az áramerősség 10 30 A/kút A teljesítmény 30 kw/h/víztelenített talaj m 3 Talajfagyasztás: Ezzel az eljárással nemcsak a vízzárás, hanem a talaj megtámasztása is megvalósítható. Csak olyan talajban végezhető, amelyben a víz fagypont alá hűthető. Körvezetékhez kapcsolt fagyasztó kutakban kering a hűtőfolyadék, elvonja a hőt és megfagyasztja a talajt. A fagyasztófolyadék 20-30 %-os CaCl 2 vagy MgCl 2 oldat, amelyet ammóniás (NH 3 ) vagy széndioxidos (CO 2 ) hűtőoldattal fagyasztanak. Előnye: kisebb üzemzavarokra nem érzékeny. Hátránya: bonyolult gépi berendezést, gondos kivitelezést igényel, a fagyköpeny kialakítása hosszú időt vesz igénybe. 18