GEOTECHNIKA III. (LGB-SE005-3) TALAJJAVÍTÁS
44 Előzetes talajjavítás
Előzetes talajjavítások 45 talajcsere mélytömörítés döngöléssel mélytömörítés vibrációval kavicscölöpözés vibrációval kőtömzsök készítése döngöléssel függőleges drénezés betoncölöpözés mélykeverés
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.
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.
Talajjavítási eljárások 48
Talajjavítási eljárások - Menard 49
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.
Talajjavítás mélytömörítéssel, szemcsés kőoszloppal
Tömörítés - határmélység 52 0.2 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
Mélytömörítés 53
Mélytömörítés hatásai 54 Laza szemcsés talajban: tömörítés süllyedéscsökkentés megfolyósodás veszélyének csökkentése Puha kötött talajban: tömörítés+talajcsere (oszlopok) süllyedéscsökkentés talajtörés veszélyének csökkentése konszolidáció gyorsítása (drénezés)
Vibrációs mélytömörítés 55 1. 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.
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
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.
Vibrált kőoszlop 58 talajtömörítés részleges talajcsere függőleges drén
Vibrációs mélytömörítés vibrált kőoszlop 59
Dinamikus konszolidáció 60 8-20 tonnás tömegek ejtegetése 10-20 m magasságból hatásmélység 5-10 m a talajtól és ejtési energiától függően
Dinamikus konszolidáció 61
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 30-40 /perc 2 /perc
Dinamikus talajcsere 63
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
Betoncölöp 65
Tervezés kavicscölöp süllyedéscsökkentő hatása 66 Priebe
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
Tervezés 68 1 0 10 11 2 3 4 8 5 6 9 7 12 13 lépték, geometria, rétegződés, kőtömzs, járműteher (15 kpa), háló, süllyedés a töltés hatására főfeszültségek a töltés alatt süllyedés a járműteher hatására
Talajjavítás injektálással, mélykeveréssel
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,
Injektálás osztályozása 71
Talajjavítás kötőanyag-bevitellel 72
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)
Injektáló anyagok 74 C-H: habarcs VÜ-O: vízüveg oldat C-SZ: cementszuszpenzió K-O: kémriai oldatok, műgyanták UFC-SZ B: ultrafinom cementszuszpenzió, betninutú
Injektáló anyagok 75
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
Injektálási technológia 77
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
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
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
Talajrepesztő (kompenzáló) injektálás 81
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
Jethabarcsosítás (Jet grouting) 83
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
Jethabarcsosítás (Jet grouting) 85
Mélykeverési technológiák 86 Oszlopszerű mélykeverés Tömegstabilizálás résszerű mélykeverés
Mélykeverés - oszlopszerű 87
Mélykeverés deep mix 88
Mélykeverés - tömegstabilizálás 89
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
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
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
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.
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
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
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