MG SS_2010z-10 w

MG SS

–

w10

WZMACNIANIE

A GRUNTOWEGO

zmacnianie pod

a gruntowego

umo

liwia

•

zwiększenie obciążenia gruntu pod fundamentami,

•

zmniejszenie parcia gruntu na przylegające do niego

budowle,

•

powiększenie odporu gruntu.

MG SS

–

w10

Metody wzmacniania i uszczelniania

pod

a gruntowego

•

wymiana gruntu,

•

wstępne obciążenie gruntu,

•

konsolidacja s

abo nośnych gruntów przez

odwodnienie

pomocą pionowych drenów

(z jednoczesnym wstępnym obciążeniem

gruntu lub bez obciążenia dodatkowego)

•

zagęszczenie gruntu,

•

aczanie t

ucznia,

•

zastosowanie zastrzyków,

•

konsolidowanie gruntów spoistych przez odwodnienie metodą

elektroosmozy,

•

zamrażanie gruntu,

•

spiekanie gruntu,

•

zbrojenie gruntu.

MG SS

–

w10

Wymiana gruntu

awa piaskowa w gruncie nie nawodnionym

•

Stosuje się:

•

przy niewielkich naciskach lub ma

ej grubości

gruntu s

abego (

0,5

1,5 m

•

gdy w pod

ożu powyżej granicy przemarzania występują

grunty wysadzinowe.

MG SS

–

w10

•

zastępuje się warstwę gruntu s

abego lub wysadzinowego:

•

piaskiem ewentualnie

•

pospó

ką lub żwirem

•

szerokość

awy

dobiera się tak, aby:

obciążenie jednostkowe gruntu u podstawy

awy

spe

nia

wymagania I stanu granicznego

wed

ug normy PN-81/B-03020

dla gruntu leżącego niżej

zak

adając, że w piasku nie nawodnionym

obciążenia rozk

adają się pod kątem

= 20

MG SS

–

w10

Wstępne obciążanie gruntu

•

stosuje się do

•

gruntów spoistych nie skonsolidowanych,

•

gruntów niespoistych w stanie luźnym.

•

metoda polega na

•

usypaniu na miejscu przysz

ej budowli nasypu ziemnego lub

•

ożeniu innego materia

Rozk

ad naprężeń w gruncie pod

obciążeniem wstępnym i pod

budowlą:

– przewidziane jednostkowe

obciążenie dodatkowe gruntu

u podstawy fundamentu,

– jednostkowe obciążenie gruntu

na tym samym poziomie od
obciążenia

stępnego.

MG SS

–

w10

•

proces wzmacniania

•

pod wp

ywem ciężaru nasypu

grunt:

•

osiada,

•

zagęszcza się i

•

wzmacnia;

•

po ukończeniu osiadania nasyp się usuwa,

•

po usunięciu nasypu na jego miejsce wznosi się

projektowaną budowlę.

Naprężenia dodatkowe

w gruncie

wywo

ane obciążeniem wstępnym

powinny być w każdym poziomie pod

oża

1,2

1,5 razy większe

naprężeń dodatkowych

, które mają tam wystąpić po wykonaniu

obiektu.

MG SS

–

w10

Dreny piaskowe

Pale piaskowe:

1 – pale piaskowe:

= 30

50 cm

2 – wstępne obciążenie (nasyp),

3 – podsypka piaskowa,

4 – grunt spoisty,

5 – grunt niespoisty

(przepuszczalny)

6 – kierunki filtracji wody.

•

Wstępne obciążanie

może mieć

zastosowanie do gruntów

spoistych

tylko wtedy, gdy u

atwi się i

przyspieszy odp

yw wody

z porów gruntu.

•

Można to uzyskać za pomocą drenażu pionowego

(

pale piaskowe

lub

geodreny

)

gliny jednorodne

1,5 m

gliny przewarstwione warstwami piasku –

3 m

MG SS

–

w10

Zagęszczanie gruntów

Zagęszczanie pod

oża ma

na celu

•

polepszenie cech

mechanicznych, a tym
samym,

•

zmniejszenie osiadań

budowli.

Od kilku lat do zagęszczania
dużych powierzchni stosuje
się też WYBUCHY.

MG SS

–

w10

aczanie t

ucznia

•

stosuje si

do wzmocnienia:

•

niezbyt grubej warstwy gruntu spoistego,

•

żą

cej bezpo

rednio pod powierzchni

terenu;

•

polega na wciskaniu w grunt tłucznia

•

ywa si

do tego:

•

specjalnych ci

ęż

kich ubijaków lub

•

walców statycznych.

MG SS

–

w10

Zastrzyki

•

Metoda polega na

aczaniu

w pod

oże odpowiednich

cieczy

zmieniających po pewnym czasie swoje w

aściwości i

uszczelniających pod

oże.

•

piaskach

żwirach

aczanie odbywa się za pomocą in

ektorów,

wbijanych lub wp

ukiwanych w pod

oże.

•

ska

ach

lub

niektórych gruntach spoistych

konieczne jest wiercenie otworu, do którego
wprowadza się przewód t

oczny zaopatrzony

w uszczelkę gumową.

iniektor

– rurka stalowa o średnicy

50 mm

, odpowiednio

prefabrykowana na końcu.

MG SS

–

w10

Urz

dzenie do wykonywania

zastrzyk

a) iniektor, b) otwór wiertniczy w ska

ach:

1- g

owica,

2- doprowadzenie cieczy uszczelniających,
3- część perforowana,

4- ostrze,
5- odprowadzenie nadmiaru cieczy,

6- otwór wiertniczy,

7- szczeliny,
8- uszczelka gumowa,
9- ciecz uszczelniająca.

MG SS

–

w10

Zastrzyki cementowe

•

wykonuje się je z zaczynu cementowego o

wskaźniku cementowo-

wodnym 0,05

0,5

, zależnym od wielkości porów lub

szczelin w pod

ożu,

•

zasięg rozchodzenia się zaczynu

•

w ska

ach –

1,5 m

•

w żwirach

∼

1,0 m

•

w piaskach –

0,1

0,75 m

•

stosuje się ciśnienie

6,0 MPa

–

uważać aby ciśnienie nie

spowodowa

o podniesienia ca

ego masywu uszczelnianego

lub elementów istniejącej budowli, np. posadzek piwnicznych,

•

jeżeli stwierdzi się w skale lub nasypie obecność dużych kawern, wtedy

acza się najpierw zaprawę cementowo-piaskową lub ciek

beton, a następnie zaczyn cementowy,

•

często, zaleca się stosować zawiesiny i

owe lub cementowo-i

owe.

MG SS

–

w10

Zastrzyki bitumiczne

•

stosuje się je w:

•

piaskach

•

żwirach

•

spękanych ska

ach

•

wykonywane są z:

•

asfaltów o penetracji 20

70, lub

•

emulsji zawierającej 60% asfaltu, 35% wody i 5% emulgatora,

•

asfalt podgrzewa się do temperatury

220

•

iniektory zaopatruje się w przewody podgrzewające,

•

stosowane ciśnienie wynosi

2,5

3,0 MPa

•

zasięg zależy od rodzaju bitumu, ciśnienia i wielkości szczelin lub porów
(

0,7

2,0 m

MG SS

–

w10

Zastrzyki silikatyzacyjne

•

wykonuje się je w

piaskach średnich

drobnych

przez wt

aczanie:

•

najpierw roztworu

szk

a wodnego

, a następnie

•

roztworu

chlorku wapnia

•

w wyniku reakcji obu roztworów powstaje

nierozpuszczalny związek

który zespala i uszczelnia pod

oże.

•

piaskach bardzo drobnych

stosuje się

elektroosmotyczne

wprowadzanie roztworów w
grunty,

•

rozstaw elektrod

1,0

2,0 m

•

napięcie

100 V

•

moc

100 W

1 m elektrody

MG SS

–

w10

Zastrzyki polimerowe

•

wykonuje się je w:

•

rumoszach

•

wietrzelinach

•

żwirach

•

piaskach

, i

•

ww. utworach

zaglinionych

•

wykonuje się je z:

•

żywic acetonowo-formaldehydowych

(AF-3)

bez wype

niaczy

•

żywic AF-3 z wype

niaczami

(cement lub bentonit),

•

iniekt jest

mieszaniną

żywicy acetonowo-formaldehydowej (

AF-3

) i

utwardzacza

(wodny roztwór wodorotlenku sodowego),

•

stosowane ciśnienie –

200

4500 kPa

•

zasięg rozchodzenia się in

ektu –

0,3

1,5 m

MG SS

–

w10

Elektroosmoza

•

metoda polega na

osuszaniu pod

oża

pomocą sta

ego prądu

elektrycznego,

•

w pod

oże, pod fundament

wprowadza się:

•

ofiltry (katody) i

•

pręty metalowe
(anody),

•

prąd sta

y przyspiesza gromadzenie się wody w ig

ofiltrach, skąd

jest usuwana.

MG SS

–

w10

Zamrażanie gruntu

•

stosuje się przy

robotach g

ębokich

, najczęściej gdy konieczne jest

ębienie i odbudowa szybów do celów górniczych lub innych w

gruntach s

abych

nawodnionych

•

stosuje się w tych przypadkach, gdy:

•

nie można użyć kesonów ze sprężonym powietrzem, lub

•

wytworzenie depresji jest niemożliwe,

•

po zamrożeniu wody w porach gruntu powstaje masa lodowo-
gruntowa nieprzepuszczalna dla wody i mająca dość

dużą

wytrzyma

ość na ściskanie

, np.:

•

piaski:

•

w temperaturze -10

= 5,2

14,2 MPa

•

w temperaturze -20

= 10,9

18,5 MPa

•

gliny:

•

w temperaturze -10

-15

= 5,6

9,5 MPa

dla porównania

•

Lód w temperaturze -15

C ma

= 1.8 MPa.

MG SS

–

w10

1- sprężarka,

2- skraplacz amoniaku,

3- zbiornik do odprężania

amoniaku i ch

odzenia

cieczy zamrażającej,

4- pompa do cieczy

zamrażającej,

5- zamrożony grunt,

6- woda ch

odząca,

7- zasysanie amoniaku,

8- t

oczenie amoniaku,

9- rury zamrażające,

10- rury wprowadzające od do

ciecz zamrażającą

Schemat instalacji do zamra

ania gruntu

MG SS

–

w10

Spiekanie gruntu

•

tosuje si

przewa

nie do

lessów

•

do spiekania gruntów można stosować:

• nagrzane powietrze

• paliwa p

ynne

•

spiekanie rozgrzanym powietrzem:

• średnica otworu wiertniczego 5

10 cm,

• temperatura rozgrzanego powietrza

700

800

• w tej temperaturze

less nabiera w

aściwości ceg

• ciśnienie

0,3

0,5 MPa

•

po czasie spiekania 12

15 h w temperaturze 600

wytrzyma

ość

na ściskanie wzrasta 5

8 razy

w stosunku do stanu naturalnego,

•

less nagrzany do temperatury 400

C, w ciągu 2 h nagrzewania

traci zdolność do zmian swych cech pod wp

ywem zawilgocenia.

MG SS

–

w10

Wzmacnianie pod

oża gruntem zbrojonym

•

jest to wspó

czesna technologia wzmacniania s

abego pod

oża dla

różnego typu budowli,

•

jako zbrojenie stosuje się:

• siatki polietylenowe,
• geow

ókninę,

• folię,
• itp.

GEOSYNTETYKI

MG SS

–

w10

GEOSYNTETYKI

•

Materiały, które obecnie znamy jako geosyntetyki, swoją

genezę biorą od prób

wykorzystania tkanin do potrzeb

budownictwa drogowego

(wzmacnianie podłoża

)

prowadzonych w latach 20-ych i 30-ych minionego stulecia.

•

Tkaniny stosowane do wzmacniania podłoża nie były

wystarczająco trwałe.

•

Dopiero rozwój tworzyw sztucznych na początku lat 60-ych

spowodował powrót do tej koncepcji wzmacniania podłoża
gruntowego.

MG SS

–

w10

•

Metoda

, do której powrócono, ale już

z wykorzystaniem

tworzyw sztucznych

okazała się bardzo

efektywna

•

W konsekwencji, tworzywa sztuczne zaczęto stosować

na skalę przemysłową do różnych dziedzin budownictwa.

•

Z geosyntetyków tworzone są

systemy geosyntetyczne

•

Zasadnicze zastosowania geosyntetyków:

•

wzmocnienie podłoża pod obiekty budowlane,

•

zbrojenie gruntu,

•

odwodnienie,

•

inne

(np. wykładanie zbiorników wodnych, budownictwo

rekreacyjne i sportowe itp.)

MG SS

–

w10

Geosyntetyki

Geotekstylia

Geotkaniny

Geowłókniny

Geodzianiny

igłowane
zgrzewane
przeszywane
inne

nitkowe
wst

gowe

inne

Geosiatki

gnione

przeplatane w w

złach

inne

Geomembrany

Geofolie

Geotekstylia impregnowane

GCL (glinki syntetyczne)

Goekompozyty

geotkanina + geowłoknina
geowłóknina + geosiatka
geowłóknina + geosiatka + geotkanina
itp.

KLASYFIKACJA GEOSYNTETYK

MG SS

–

w10

WZMACNIANIE i STABILIZACJA PODŁOŻA

pod OBIEKTY BUDOWLANE

Geosyntetyki stosujemy, gdy:

•

nośność istniejącego podłoża jest niewystarczająca

przeniesienia

projektowanego

obciążenia zewnętrznego,

•

obiekty budowlane są

posadowione na podłożach

słabonośnych i niepewnych

Zastosowania

geosyntetyków – wykonywanie:

•

dróg montażowych, prowizorycznych i czasowych,

• dróg stałych – o bardzo dużej nośności,

•

placów montażowych i postojowych, parkingów,

•

wzmocnienia podłoża pod fundamenty,

•

zabezpieczenie dna zbiorników, depozytów i osadników

wód opadowych.

MG SS

–

w10

Sposoby uzyskania odpowiedniej nośności podłoża

gruntowego dla projektowanego obiektu

przystosowanie obciążenia zewnętrznego

istniejących warunków posadowienia,

poprawianie parametrów nośności podłoża

poprzez:

•

wymianę gruntu rodzimego,

•

stabilizację (np. wapnem lub cementem),

•

zastosowanie fundamentu palowego,

•

zastosowanie geosyntetyków

•

…………………………….

MG SS

–

w10

Zastosowanie geosyntetyków jest najbardziej efektywnym
sposobem wzmocnienia podłoża gruntowego na dużych
obszarach

(na przykład w budownictwie drogowym,

lotniskowym, itp.)

Zalety zastosowania geosyntetyków

•

radykalne zmniejszenie zużycia materiałów nasypowych,

•

możliwość poprawnego wbudowania kruszyw w

podłoże,

•

zmniejszenie wartości osiadań,

•

przyspieszeniem procesu konsolidacji podłoża,

•

możliwość dokładnego określenia przekrojów

poprzecznych i podłużnych nasypów.

MG SS

–

w10

Sposoby wzmacnianie podłoża geosyntetykami

wzmocnienie jednokrotne – ułożenie na oczyszczonym podłożu

rodzimym jednej warstwy geosyntetyku, pełniącego funkcje
warstwy odcinającej, wzmacniającej oraz zbrojącej

zastosowanie tzw. materaca

– otoczenie (

zamknięcie

)

wodoprzepuszczalnego materiału (

tłucznia

) tak, aby uniemożliwić

jego przemieszczanie się

wykonywanie rusztów

– układanie geosiatek prostopadle do

podłoża, co pozwala na stworzenie w przestrzeni gruntowej słupów
z materiału gruntowego (kruszywa) w otoczce z geosiatki

d) zastosowanie kilku powyższych rozwiązań wzmocnienia podłoża w

połączeniu z oparciem wzmocnionej konstrukcji podłoża na palach

MG SS

–

w10

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

tłucze

jezdnia

nasyp

georuszt

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

pal

oczep pala

a )

b )

c )

d )

a) wzmocnienie jednokrotne

b) zastosowanie tzw. materaca

c) wykonywanie rusztów

d) dodatkowe pale

MG SS

–

w10

„GEODRENY”

Proces konsolidacji wymuszany jest poprzez ułożenie na

przygotowywanym podłożu (

np. na nasypie drogowym

) dodatkowej warstwy

przeciążającej, która po zakończeniu procesu konsolidacji jest usuwana.

nasyp

teren

nasyp przeci

ąż

geodreny

Prefabrykowane

geodreny

wbudowane w podłoże:

•

odprowadzają wodę do

dolnych warstw nasypu
(w górę) lub

•

do warstw wodonośnych

(w dół).

MG SS

–

w10

„ZBROJENIE NAWIERZCHNI”

cel wzmacniania

podłoża gruntowego

geosyntetykami

•

nawierzchni dróg,

•

parkingów,

•

placów itp.

remonty

starych

popękanych:

wykonywanie obiektów na

gruntach

bardzo

nienośnych

oraz na terenach

szkód górniczych

Zastosowanie

•

dróg,

•

linii kolejowych,

•

lotnisk itp.

zapewnienie niepodatności

warstw konstrukcyjnych podłoża

na zachodzące w nich zmiany:

•

stanu,

•

struktury,

•

wytrzymałości

MG SS

–

w10

Wymiarowanie wałów i nasypów

ze zbrojeniem w podstawie powinno uwzględniać:

•

poślizg pod zbrojeniem,

• poślizg powyżej zbrojenia,

• boczne wyparcie gruntu,

• osuwisko po powierzchni walcowej.

MG SS

–

w10

ZBROJENIE GRUNTU

przy BUDOWIE i ZABEZPIECZANIU NASYPÓW

Zalety

•

uzyskanie bardzo dużego ich nachylenia względem podłoża

(nawet do 90

•

możliwość wbudowywania materiałów nasypowych

gorszej jakości.

Zbrojenie geosyntetykami może być wykonywane podczas

• budowy nasypów komunikacyjnych,
• wykonywania wysokich skarp i ścian oporowych,
• zabezpieczania przed osuwiskami,
• budowy grobli drogowych.

MG SS

–

w10

Układanie geosyntetyków przy budowie nasypów

komunikacyjnych

• na całej szerokości nasypu,
• tylko na części nasypu,
• warstwami, otaczając częściowo lub całkowicie

(materac lub tzw.

geotuby)

materiał nasypowy.

Zalety

: zmniejszenie szerokości nasypów

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

a )

b )

Zbrojenie nasypu komunikacyjnego

a) zbrojenie na całej szerokości nasypu,

b) zbrojenie geosyntetykiem częściowo

obejmującym materiał nasypowy

(zwiększenie nachylenia nasypu)

• zmniejsza ilość materiału nasypowego,
• zmniejszenia ilości robót ziemnych.

MG SS

–

w10

Zbrojenia geosyntetykami umożliwia

budowę wysokich i

stromych ścian oporowych i skarp.

Lico tych obiektów może zostać wykonane

• jako sztywne, kotwione do konstrukcji oporowej,

• jako podatne (

np. konstrukcja drewniana

• ze skrzyń wielkowymiarowych,

• z pustaków kotwionych za pomocą zbrojenia pomocniczego lub

poprzez zbrojenie kotwione w pustakach,

• bez okładzin ze zbrojeniem zawijanym oraz ochroną w postaci krat

stalowych,

• systemem schodkowym z okładziną ziemną i matą antyerozyjną.

MG SS

–

w10

Możliwe schematy zniszczenia

ciany oporowej z gruntu zbrojonego

a) po

lizg w podstawie

b) obrót

ciany

c) wyparcie gruntu

d) wyci

gni

cie zbrojenia

e) zerwanie zbrojenia

f) po

lizg wewnetrzny

g) zerwanie poł

cze

h) poslizg osłony

i) obrót cokołu

MG SS

–

w10

Geosyntetyki przy budowie wysokich wąskich nasypów

•

przegrody izolujące strefy hałasu i spalin (np. autostrady)

od stref mieszkaniowych,

• nie są przeznaczone do przenoszenia obciążeń użytkowych,

• powinny być posadowione poniżej przewidywanej rzędnej

podmycia dna w przypadku zagrożenia powodziowego
ś

ciany oporowej.

MG SS

–

w10

Wykorzystanie geosyntetyków przy

zabezpieczaniu i naprawie

osuwisk

pozwala na

wykorzystanie materiału rodzimego

Osuwiska można stabilizować przez wybudowanie nasypu,
którego lico stabilizuje się analogicznie jak dla ścian oporowych.

Częstym powodem powstawania osuwisk jest wpływ wody
(

gruntowej bądź opadowej

), dlatego też przy ich zabezpieczaniu i

naprawie należy zapewnić wykonanie skutecznego odwodnienia

MG SS

–

w10

Zastosowanie geosyntetyków do naprawy

i wzmocnienia osuwisk

dren

geosyntetyk

grunt rodzimy

jezdnia

geosyntetyk

dren

geosyntetyk

jezdnia

dren

worki syntetyczne
(geotuby) z
kruszywem

piasek

geosyntetyk

jezdnia

piasek

geosyntetyk

dren

worki syntetyczne
(geotuby) z
kruszywem

a )

b )

d )

c )

Zastosowanie geosyntetyków do
naprawy i wzmocnienia osuwisk

a) wzmocnienie podłoża osuwiska

oraz skarpy,

b) zbrojenie materiału nasypowego

oraz wzmocnienie skarpy,

c) wykorzystanie żużla

wielkopiecowego odwadniającego,

d) wykorzystanie materiału

rodzimego.

MG SS

–

w10

Materiały geosyntetyczne jako

ochrona materiału nasypu przed erozją

•

umożliwiają budowanie

grobli drogowych

• w środowisku wodnym oraz
• na terenach zalewowych.

• Umożliwiają wykorzystanie w tego typu obiektach również gruntu

piaszczystego (

przy tradycyjnej technologii piasek byłby wymywany

jezdnia

geosyntetyk

MG SS

–

w10

Zastosowanie geosyntetyków do

odwodnienia gruntu

- powierzchniowego,
- drenażu,
- przechwytywania wody opadowej i
- gruntowej z obszaru zlewiska.

Do odwodnienia można stosować drenaż rurowy i bezrurowy. Drenaż
bezrurowy pozwala na wyeliminowanie złącz i rur ceramicznych.

grunt przepuszczalny

kruszywo

geosyntetyk

dren

a )

b )

Sączek z kruszywa w otoczce z geosyntetyku: a) bez drenu, b) z zastosowaniem drenu

MG SS

–

w10

Sączki

budowane przy użyciu

geosyntetyków

wykorzystać można do:

• odwodnienia nawierzchni drogowych oraz
• wzmocnienia dna rowów.

Trwałość większa od konstrukcji standardowych – nie występuje ich
zamulanie.

jezdnia

czek

tłucze

geosyntetyk

a )

b )

Metody

odwadniania korony drogi

przy zastosowaniu geosyntetyków

MG SS

–

w10

Zastosowanie geosyntetyków do budowy

przepustów podatnych

W konstrukcji takiego typu obiektów – geosyntetyki:

• pełnią rolę odcinającą oraz wzmacniającą,
• zabezpieczają materiał nasypu i gruntu rodzimego przed

wypłukiwaniem.

Przepusty tego typu:

• mają mniejszą wydajność niż rurowe, lecz
• są znacznie tańsze w wykonaniu oraz charakteryzują się

nieograniczonymi możliwościami kształtowania ich przekrojów.

jezdnia

nasyp

geosyntetyk

przepust

(otoczaki KO)

MG SS

–

w10

ZASTOSOWANIE GEODRENÓW

do PRZYŚPIESZENIA KONSOLIDACJI GRUNTU

• Badania geologiczne wykazały obecność w podłożu gruntów

organicznych o miąższości od 3 do 4,2 m.

• W celu przyspieszenia konsolidacji podłoża można zastosować

pionowe dreny prefabrykowane

w połączeniu z nasypem

przeciążającym.

•

Efektem

tego rozwiązania

było

skrócenie drogi filtracji i

przyspieszenie dyssypacji ciśnienia porowego, a tym samym

skrócenie czasu konsolidacji

• Na rysunku przyspieszono konsolidację gruntu stosując dreny

prefabrykowane typu COLBOND CX1000.

• Dreny wciskano w podłoże za pomocą palownicy wyposażonej w

specjalistyczny osprzęt.

MG SS

–

w10

Zalety pionowego drenażu podłoża

•

znaczące przyspieszenie konsolidacji w gruntach

organicznych,

•

niskie koszty, np. w stosunku do wymiany gruntu,

•

szybkość wykonania.