PergolyTrysková injektáž: Moderní metoda zlepšování základových půd a zakládání staveb
Trysková injektáž (dále jen TI) je jedna z nejmodernějších metod speciálního zakládání staveb, která se vyvíjela v posledních asi 40 letech. Jedná se o technologii, při níž dochází k míchání základové půdy s paprskem suspenze tryskané vysokou energií. Tato metoda je založena na rozrušení struktury základové půdy v okolí vrtu vysokou mechanickou energií tryskaného média, jejího částečného nahrazení a smíchání rozrušené základové půdy s cementačním pojivem. Na místě tak vzniká kompozitní materiál z částic zeminy a cementu.
Technologie TI se řídí ustanoveními evropské normy ČSN EN 12716: Provádění speciálních geotechnických prací - Trysková injektáž. Dodržování správné technologie provádění TI je základním předpokladem pro dosažení správného tvaru i pevnosti výsledného prvku či konstrukce s minimálním rizikem na porušení sousední základové půdy a stavební konstrukce.
Typy tryskové injektáže
Jednotlivé druhy TI se volí s ohledem na geotechnické poměry na staveništi, na geometrických tvar výsledných prvků TI, popř. konstrukcí z TI, jakož i s ohledem na výsledné vlastnosti prvků i konstrukcí z TI. Obecně platí, že čím vyšší stupeň TI, tím větší jsou výsledné rozměry jednotlivých prvků, jejichž realizace se však stává náročnější a často „agresivnější“ k zemnímu prostředí, a zvláště pak ke stavebním konstrukcím. Proto se jednotlivé metody různě kombinují za účelem dosažení nejlepšího efektu v daných geotechnických podmínkách a s ohledem na výsledné parametry jednotlivých prvků či konstrukcí.
Jednofázová TI (metoda M1)
Při jednofázové injektáži se obyčejně ihned po dovrtání na výplach, tvořený cementovou suspenzí prakticky shodného složení, jako pro TI, popř. s několikaprocentním přídavkem bentonitu, započne s tryskáním. Paprsek injekční směsi proudící přes trysky rozpojuje horninu na jednotlivé úlomky nebo jednotlivá zrna, přičemž dochází k jejich vzájemnému mísení a po zatuhnutí k vytvoření požadovaných prvků. Paprsek injekční směsi řeže a promíchává zeminu do vzdálenosti 40-140 cm.
Dvojfázová TI (metoda M2)
Při použití této metody se účinnost tryskání zlepšuje koaxiálně vháněným vzduchem pod tlakem 0,6-1,2 MPa. Paprsek cementové směsi je navíc usměrněn koaxiálním proudem stlačeného vzduchu, čímž se dosahuje vzdálenosti 120-220 cm. Průměr vytvořených sloupů tak dosahuje 0,8-1,8 m.
Čtěte také: Pohledový beton a bednění
Trojfázová TI
Trojfázová TI se ovšem používá zřídka, neboť pro její realizaci je třeba ve vrtném soutyčí vést 3 oddělená média (vodu, vzduch a cementovou suspenzi), což klade značné nároky jak na vlastní zařízení, tak na technologii provádění.
Technologie provádění tryskové injektáže
Provádění TI je mimořádně specializovanou a náročnou technologií, jež vyžaduje speciální, kvalitní a mimořádně nákladné zařízení, kvalifikované a zodpovědné pracovníky a zvláště dostatek zkušeností, které lze získat pouze dlouhodobou praxí.
Fáze provádění:
Realizace středně profilového vrtu pro tryskovou injektáž
Vrty pro TI se provádějí jako maloprofilové stejnou technologií jako vrty pro mikropiloty, kotvy, či klasickou injektáž. Průměr vrtů je 100-200 mm, přičemž pro vícefázovou TI je zapotřebí větší průměr vrtů. Vrtáno může být na vzduchový, vodní, cementový, jílocementový, popř. i pěnový výplach. Odchylka osy ohlubně vrtu by se neměla od projektované polohy lišit více než o 50 mm a sklon osy vrtu více než o 2 %. Vrtná souprava vyhloubí vrt na patu budoucího sloupu tryskové injektáže. Vrtné a injekční soutyčí je opatřeno vrtným nástrojem a monitorem.
Realizace sloupu tryskové injektáže
Po dovrtání do projektované hloubky se obyčejně ihned začne s tryskáním. Přechod z vrtného režimu na tryskání se provede přesměrováním injekční směsi z výplachového režimu na injekční tak, že se do vrtné kolony vhodí ocelová kulička, která uzavře vtok na výplachové otvory a směs začne proudit do monitoru vybaveného tryskami. Tryská se odspodu a při provádění sloupů se monitorem rotuje pomalými otáčkami a soutyčí se povytahuje. Toto povytahování není plynulé, nýbrž po 2-5 otáčkách monitoru dojde k náhlému povytažení monitoru o několik centimetrů (tzv. stepování). Tyto operace se provádějí automaticky a řízeny jsou přes mikroprocesor. Při tom se pečlivě sleduje jak průtok suspenze a její tlak, tak zejména množství a průtok vyplaveného materiálu u ústí vrtu. Tento průtok musí být pravidelný a rovnoměrný. Zjistí-li se jakákoliv anomálie v chování vyplaveného materiálu, musí být tryskání okamžitě přerušeno a vzniklá závada odhalena a odstraněna. Jedná se zejména o velmi nebezpečné ucpání mezikruží, kdy tlak tryskaného média, jež nemůže být volně rozptýlen při vyplavování, může způsobit náhlé zvednutí základové půdy spojené s negativními jevy (nadzvednutí objektů, vznik deformací, trhlin apod.). Vrtná souprava je vybavena cyklovacím a monitorovacím systémem, který udržuje a kontroluje parametry nastaveného injekčního tlaku směsi (při metodě M1) a parametry tlaku vzduchu (při metodě M2), dávkování injekční směsi, rychlost otáčení a postupné vytahování monitoru.
Sloup se tryská až do projektované úrovně, jež však musí být pod úrovní pracovní plošiny, neboť do její úrovně nelze efektivně tryskat, neboť není k dispozici potřebný odpor. Tento výškový rozdíl, který je ostatně potřebný též pro vhodný návrh geometrického uspořádání sloupů TI např. při podchycování stávajících konstrukcí, by měl být nejméně 1,0 m.
Čtěte také: Jídelní stůl MDF beton: Co zvážit?
Dokončování sloupu tryskové injektáže
Automatizovaný postup vysokotlakého tryskání je zastaven při dosažení horní projektované úrovně injekčního sloupu. Vrtná souprava se pak přestaví na nový vrt a popsaný technologický postup se opakuje.
Vyplavený materiál
Vyplavený materiál je smíchaný s rozrušenou zeminou a nemůže být použit pro další tryskání. Skladuje se obyčejně ve vyhloubených jámách (je-li možné je na staveništi zřídit), tam se nechá sedimentovat a po zatuhnutí se vybagruje a odváží na skládky. Tam, kde to není možné, odváží se v tekutém stavu cisternami. Vyplavený materiál není závadný a nepředstavuje žádnou ekologickou zátěž. S výhodou jej lze použít např. do stabilizací. Z vyplaveného materiálu se pravidelně odebírají vzorky, u nichž se ihned (na staveništi) měří objemová hmotnost (např. baroid váhami). Ostatní vzorky se ponechávají ztvrdnout pro zkoušku pevnosti v prostém tlaku různého stáří.
Cementová suspenze
Vlastní cementová suspenze má různé složení dané vodním součinitelem, který se pohybuje od 0,5 do 1,5 (typické složení je např. c:v = 0,8:1). Výjimečně se přidává několik % bentonitu za účelem snížení sedimentace. U vyrobené cementové suspenze se zkouší její hustota, odstoj vody, viskozita, doba tuhnutí a pevnost v prostém tlaku.
Využití tryskové injektáže
Využití technologie TI v oblasti speciálního zakládání staveb je rozsáhlé. Bez nadsázky lze o technologii TI hovořit jako o jednom z mezníků v zakládání staveb, neboť prvky z TI a konstrukce z těchto prvků umožňují elegantně a velice účinně řešit mnoho závažných a zásadních problémů v daném oboru. Trysková injektáž se pro svoje specifické vlastnosti uplatňuje v široké škále horninového prostředí (od měkkých kašovitých a jemnozrnných zemin až po štěrky).
Hlavní oblasti použití:
Podchycování stávajících základů a konstrukcí
Jednou z rozhodujících oblastí použití TI je podchytávání stávajících základů. To může být navrhováno v případě nástaveb, dostaveb a rekonstrukcí, a to jednak za účelem zvýšení únosnosti v základové spáře z titulu jejího přitížení, jednak za účelem umožnění (obyčejně jednostranného) výkopu podél stávajících základů zasahujícího pod stávající základovou spáru (obyčejně plošných) základů, popř. v kombinaci obou požadavků. Hlavní výhodou zesilování stávajících základů podchycováním pomocí sloupů TI je skutečnost, že při vhodném geometrickém uspořádání není třeba budovat žádné „spojovací“ konstrukce zprostředkující přenos zatížení ze stávajících základů do podchycovacích prvků, neboť sloupy TI obyčejně přímo podepírají stávající základovou spáru. Lze též regulovat potřeby podchycení, a to jak půdorysným uspořádáním prvků TI, tak jejich délkou. Při využití miniaturních vrtných souprav lze podchycovat konstrukce i z úrovně suterénu apod.
Čtěte také: Beton Brož: Alternativa k pravému dřevu
Při této práci je třeba vždy zajistit podrobný stavebně-technický průzkum stávajících objektů a pasportizaci stávajícího stavu tak, aby po skončení práce nevznikly zbytečné dohady o míře zavinění při případném poškození konstrukcí. Současně je třeba zajistit přístup do všech sousedních (např. sklepních) prostor tak, aby průběh provádění TI mohl být neustále monitorován a popř. korigován. Technologie TI v podstatě jako jediná umožňuje ve vhodných podmínkách prohloubení výkopu prakticky těsně podél stávajících základů, a to v souvislosti s jejich podchycením. Podle stavebního stavu stávajícího základového, resp. suterénního zdiva, podle charakteru základové půdy a podle potřebné výšky podchytávání se volí geometrické uspořádání sloupů TI, resp. nutnost kotvení, nebo i rozepření této konstrukce tak, aby byla zajištěna její stabilita.
Příkladem je zpevnění základů stávajícího objektu v srdci Vinohrad, kde klasické podbetonování nebylo možné kvůli složitým přístupům, nehomogenní zemině a vysoké hladině vody. Pomocí tryskové injektáže byla vytvořena soustava cementačních těles (pilot), které dnes drží celý dům.
Budování hlubinných základů novostaveb
Budování hlubinných základů novostaveb pomocí sloupů, popř. lamel z TI je v souvislosti se snižující se cenou těchto prvků stále častější. Je pochopitelné, že výsledný prvek TI nelze srovnávat s železobetonovým průřezem vrtané piloty, a to jak z hlediska kvality (pevnosti) betonu, tak z hlediska možnosti vyztužení, což je potřebné zvláště u prvků namáhaných kombinací ohybu s tlakem (popř. i tahem). Výjimečně lze využít hlubinných základů sestávajících ze sloupů TI na těch stavbách, kde je technologie TI uplatněna ve velké míře.
Utěsnění dna stavebních jam a protiprůsakové clony
Konstrukce ze sloupů TI lze využít pro utěsnění dna stavebních jam, popř. pro dotěsňování jiných konstrukcí, pro zabránění šíření znečistění (podzemní stěny) nebo klenby z TI - konstrukce vytvořené z horizontálních prvků pro utěsnění dna stavebních jam. Značné využití nalézá TI při dočasném zajišťování podzemních staveb, a to jak obyčejně mělce pod povrchem budovaných štol (kolektorů), tak i v případě tunelů, kde nahrazují tzv. "deštníky" pro zajištění ražby. Příkladem je zabezpečení stavební jámy kvůli kompletní revitalizaci obytných domů v blízkosti řeky Vltavy, kde byly sloupy tryskové injektáže dotaženy až do skalního podloží pro utěsnění jámy.
Pažení stěn stavebních jam a šachet
TI je vhodná pro pažení stěn stavebních jam ve stísněných prostorech a pažení šachet, kde je často vítaná na staveništích se stísněnými podmínkami, kde není možno použít mechanismy jiných metod, například ve sklepení budov. Obdobným způsobem, bez otáčení vrtného soutyčí při vytahování, lze v zemině vytvořit stěnové prvky, vhodné zejména pro omezení průsaků.
Zhotovení kořenů kotev a přerušení smykových ploch sesuvů
Trysková injektáž se používá pro zhotovení kořenů kotev ve složitých geologických poměrech a pro přerušení smykových ploch sesuvů.
Konsolidace stlačitelných zemin
Metoda TI se uplatňuje i při konsolidaci stlačitelných zemin.
Parametry vytvořených prvků:
Pevnosti vytvořených prvků se dle druhu zeminy pohybují od 0,5 do 15 MPa, koeficient filtrace je v rozmezí k = 10−8 až 10−9 m.s−1.
Tabulka 1: Rozsah pevností kompozitního materiálu v závislosti na typu zeminy
| Typ zeminy | Pevnost (MPa) |
|---|---|
| Jíly | 1 - 20 |
| Balvanité štěrky | 1 - 20 |
Z grafického záznamu průběhu statické zatěžovací zkoušky sloupu TI (prof. 800 mm) je patrné, že trvalá deformace po odlehčení z 1000 kN na 0 kN činila pouze kolem 1,0 mm, což svědčí o vysoké účinnosti a stabilitě konstrukce.
tags: #beton #tryskove #injektaze #co #to #je
