PL218900B1 - Sposób zwiększania nośności pala prefabrykowanego żelbetowego i pal prefabrykowany żelbetowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększenia nośności pala prefabrykowanego żelbetowego i pal prefabrykowany żelbetowy.

Pale prefabrykowane wbijane są powszechnie stosowane. Od początku stosowania pali, jako ważnego elementu posadowienia konstrukcji, były podejmowane liczne próby zwiększenia ich nośności. Dotyczy to pali o różnych konstrukcjach. Jedną z najbardziej popularnych metod zwiększania nośności pali jest metoda iniekcji. Zabieg konstrukcyjny polegający na iniekcji był wykorzystywany w przypadku różnych pali: pali wierconych formowanych w gruncie, mikropali, pali żeliwnych, itd.

Znane są rozwiązania wykorzystania iniekcji do zwiększenia nośności innych rodzajów pali lub też stosowanie innych zabiegów zmierzających do uzyskania większej nośności.

Z opisu wynalazku PL 189102 znany jest sposób wykonywania podstawy zwiększającej nośność wiązki mikropali lub pali. Polega on na tym, że mikropale lub pale z osiowymi otworami wykonuje się w symetrycznym rozstawie na powierzchni nie mniejszej niż 0,5 m2 na głębokość do warstwy nośnej piasków grubych i żwiru, a następnie przez otwory w palach do tej warstwy wprowadza się iniekcję środka twardniejącego, który tworzy podstawę.

W innym opisie patentowym PL 162023 ujawniono sposób określania i zwiększania nośności pala wierconego. Rozwiązanie to umożliwia zwiększenie nośności pali, przy ograniczaniu ich ilości, długości oraz innych ich parametrów. Polega on na zagłębianiu rury osłonowej do projektowego poziomu stopy pala wierconego i usunięciu z tej rury ziemi. Następnie we wnętrze rury wbija się pal prefabrykowany do głębokości, przy której jego nośność jest co najmniej równa wcześniej obliczonej. Instaluje się na głowicy pala dźwignik hydrauliczny, umieszcza się nad nim belkę i łączy ją cięgnami z rurą osłonową, po czym wywiera się dźwignikiem siłę wyciągającą rurę z gruntu, mierząc konwencjonalnymi sposobami ciśnienie cieczy w dźwigniku i przemieszczenie rury, a następnie na podstawie tych pomiarów określa się sumę nośności pobocznicy rury i pala prefabrykowanego. W przypadku, gdy wielkość ta jest mniejsza od półtorakrotnej wartości nośności projektowej pala wierconego, wbija się pal prefabrykowany głębiej aż do uzyskania wymaganej nośności.

Inne polskie zgłoszenie patentowe P-357785 prezentuje urządzenie do zagęszczania gruntów iniekcją kontrolowaną. Polega ono na zainstalowaniu w podłożu, stanowiącym ziemię lub skałę, urządzenia przeznaczonego do przyjmowania obciążenia w podłożu stanowiącym posadowienie obiektów przekazujących znaczne obciążenia. Urządzenie to może być stosowane do różnych obiektów budowlanych. Rozwiązanie to polega na wbiciu dwuczłonowej rury. Część górna rury o niezbędnej długości jest stabilizowana bezpośrednio poniżej poziomu gruntu, a następnie poprzez dodatkową żerdź wewnętrzną jest wbijana dolna zaostrzona część rury. Pociąga ona za sobą powłokę, do której następnie tłoczona jest iniekcja ciśnieniowa, która po stwardnieniu stanowi element konstrukcyjny wzmacniający podłoże (rodzaj pala). Tego rodzaju elementy wzmacniające można wprowadzać również do środowiska popękanych słabych skał poprzez wkręcanie urządzenia.

Celem rozwiązania jest zwiększenie efektywności technicznej i ekonomicznej fundamentów wykonywanych z prefabrykowanych pali wbijanych, dzięki polepszeniu metodą iniekcji kontrolowanej, naturalnych cech gruntów otaczających pale i zwiększenie ich nośności.

Zgodnie z wynalazkiem sposób zwiększania nośności prefabrykowanego pala wbijanego, posiadającego wzdłuż swojej osi otwór centralny i na co najmniej kilku poziomach otwory boczne łączące otwór centralny z powierzchniami pobocznicy pala, charakteryzuje się tym, że po zainstalowaniu pala w środowisku gruntowym, wprowadza się w jego otwór centralny, utworzony przez rurę formującą, rurę iniekcyjną z odcinkiem perforowanym oraz z zamontowanymi zaworami rozprężnymi. Zawory rozprężne znajdują się powyżej i poniżej odcinka perforowanego rury iniekcyjnej, przy czym rurę iniekcyjną umieszcza się tak, że jej część perforowana znajduje się na wysokości najniższych otworów bocznych pala. Następnie przez rurę iniekcyjną wtłacza się pod ciśnieniem iniekt, przy czym wtłaczanie iniektu na danym poziomie otworów bocznych kontroluje się jego ilością i wartością ciśnienia wtłaczania, ustaloną dla rodzaju gruntu, występującego na danym poziomie. Iniekcję powtarza się na kolejnych, wyższych poziomach otworów bocznych pala, stosując ciśnienie wtłaczania iniektu właściwe dla gruntów na danym poziomie.

Właściwe ciśnienie wtłaczania w otwory boczne na poszczególnych poziomach określa się na podstawie profilu gruntu uzyskanego z wierceń badawczych w pobliżu miejsca instalowania pala oraz na podstawie wpędów pala w czasie wbijania.

PL 218 900 B1

Rozwiązanie zgodnie z wynalazkiem przedstawia pal prefabrykowany żelbetowy, który charakteryzuje się tym, że posiada wzdłuż osi podłużnej pala osadzoną centralnie rurę formującą, z którą połączone są na kilku poziomach rurki formujące boczne, tworzące otwory boczne, dochodzące do pobocznicy pala. Rurki te skierowane są ukośnie ku górze. Średnica rury formującej jest dostosowana do średnicy zewnętrznej rury iniekcyjnej, a średnica otworów rurek formujących bocznych jest dostosowana do założonego rodzaju przepływu iniektu do gruntu, zaś odległość pomiędzy rurkami formującymi bocznymi jest co najmniej równa podwójnemu największemu wymiarowi poprzecznemu pala.

Korzystnie, rurki formujące boczne dochodzące do pobocznicy pala są skierowane w różnych kierunkach.

Dzięki zastosowaniu iniekcji pali prefabrykowanych można uzyskać te same efekty konstrukcyjne, stosując mniejszą liczbę pali i pale znacznie krótsze.

Zastosowanie kontrolowanej iniekcji po zainstalowaniu prefabrykowanych pali wbijanych polepsza naturalne cechy wytrzymałościowe gruntu wokół pali, powodując zwiększenie efektywności przejmowania przez grunt obciążeń z pali, zmniejsza osiadanie grup pali pod obciążeniami oraz wpływa korzystnie na ich nośność. Uzyskane zwiększenie nośności pali umożliwia zmniejszenie ich długości i instalowanie pala lżejszym sprzętem niż w przypadku dotychczas stosowanych wbijanych bez iniekcji pali prefabrykowanych. Wymienione korzyści techniczne dają znaczące efekty ekonomiczne.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia schemat instalacji iniekcyjnej do iniekcji kontrolowanej w palu prefabrykowanym, fig. 2 - przekrój pala z instalacją iniekcyjną, fig. 3 - szczegół instalacji iniekcyjnej w powiększonej skali.

Podstawę rozwiązania według wynalazku stanowi zainstalowanie w palu prefabrykowanym zestawu urządzeń mających na celu wykonanie iniekcji kontrolowanej.

W skład urządzeń iniekcyjnych wchodzą: centralna formująca rura 3 tworząca otwór centralny w palu 1 usytuowana wzdłuż jego osi podłużnej, formujące rurki boczne 6 tworzące otwory, rozdzielacz 5 łączący formującą rurę 3 z rurkami formującymi bocznymi 6 usytuowanymi na różnych poziomach pala, rurę iniekcyjną 4 zakończoną odcinkiem perforowanym 7, ograniczoną z dwóch końców urządzeniem wyposażonym w dwa zawory rozprężne 8 systemu „tube a manchette umieszczoną w formującej rurze 3.

Pal prefabrykowany 1 wyposażony we wbudowane podczas jego betonowania instalacje rurowe jest instalowany (wbijany) w miejscu przeznaczenia w środowisku gruntowym.

Na podstawie badań geotechnicznych i projektowych określających poziomy i zakresy zaprojektowanej iniekcji zwiększającej nośność pala określa się profil gruntu, uzyskanego podczas wierceń badawczych w pobliżu miejsca instalowania pala, oraz podczas wpędów pala w czasie wbijania, a na jego podstawie ciśnienie wtłaczania iniektu w otwory boczne na poszczególnych poziomach, po czym przystępuje się do wykonania iniekcji kontrolowanej, w której wprowadza się w otwór centralny pala 1, utworzony przez formującą rurę 3, rurę iniekcyjną 4.

Proces iniekcji kontrolowanej rozpoczyna się umieszczając część perforowaną rury iniekcyjnej 4 na wysokości najniższych otworów bocznych pala, przez które ma być tłoczona iniekcja. Zawory rozprężne 8 umieszczone są powyżej i poniżej odcinka perforowanego 7 rury iniekcyjnej, zapobiegają one w czasie iniekcji przedostawaniu się iniektu w otwór centralny pala poza jego część, w której znajduje się odcinek perforowany rurki.

Po zablokowaniu zaworów rozprężnych 8 przeprowadza się iniekcję zgodnie z jej programem (z regulacją ciśnienia i ilości wtłaczanego iniektu), dokonując ewentualnych korekt programu. Ciśnienie i objętość wtłaczanego iniektu ustala się odpowiednio do rodzaju, przepuszczalności i zagęszczenia gruntu. Po zakończeniu iniekcji w zaprogramowanym najniższym poziomie przesuwa się rurę 4 ku górze, powtarzając operację iniekcji przez kolejne zaplanowane otwory boczne, na wyższych poziomach otworów bocznych pala, stosując ciśnienie wtłaczania iniektu właściwe dla gruntów na danym poziomie.

Podstawę określenia koniecznego ciśnienia i objętości wtłaczanego iniektu w otwory poprzeczne na poszczególnych poziomach stanowią: profil geotechniczny gruntu ustalony na podstawie wierceń badawczych oraz wpędy pala zmierzone w czasie jego wbijania.

Podstawowym iniektem, który będzie stosowany jest zawiesina cementowa z ewentualnymi dodatkami. W gruntach o małej przepuszczalności mogą być stosowane inne rodzaje iniektów, w tym chemiczne.

Zgodnie z wynalazkiem pal prefabrykowany żelbetowy ma wzdłuż osi podłużnej osadzoną centralnie formującą rurę 3, z którą połączone są na kilku poziomach rurki formujące boczne 6, tworzące

PL 218 900 B1 otwory boczne, dochodzące do pobocznicy pala 2. Rurki te skierowane są ukośnie ku górze. Średnica rury formującej 3 jest dostosowana do średnicy zewnętrznej rury iniekcyjnej 4, a średnica otworów rurek formujących bocznych 6 jest dostosowana do założonego rodzaju przepływu iniektu do gruntu. Odległość pomiędzy rurkami formującymi bocznymi jest co najmniej równa podwójnemu największemu wymiarowi poprzecznemu pala. Rurki formujące boczne 6 dochodzące do pobocznicy pala 2 w planie poziomym są skierowane w różnych kierunkach. W jednym z przykładów wykonania formujące rurki boczne 6 skierowane są symetrycznie w czterech kierunkach.

Wewnątrz pala 1 wzdłuż całej jego długości umieszczone są elementy zbrojenia pala 9.

Sposób zwiększenia nośności prefabrykowanych żelbetowych pali wbijanych poprzez iniekcję kontrolowaną, według wynalazku znajduje zastosowanie w różnorodnych fundamentach palowych obiektów mostowych, takich jak: mosty, wiadukty, estakady, kładki dla pieszych, tunele. Fundamenty palowe stosuje się również w budynkach mieszkalnych i innych obiektach typu hale, magazyny, zapory, konstrukcje oporowe.

Claims (4)

1. Sposób zwiększania nośności prefabrykowanego pala wbijanego, posiadającego wzdłuż swojej osi otwór centralny i na co najmniej kilku poziomach otwory boczne łączące otwór centralny z powierzchniami pobocznicy pala, obejmujący instalowanie pala w środowisku gruntowym oraz iniekcję, znamienny tym, że po zainstalowaniu pala w środowisku gruntowym, wprowadza się w jego otwór centralny, utworzony przez rurę formującą (3) rurę iniekcyjną (4) z odcinkiem perforowanym (7) oraz z zamontowanymi zaworami rozprężnymi (8), znajdującymi się powyżej i poniżej odcinka perforowanego (7) rury iniekcyjnej, przy czym rurę iniekcyjną (4) umieszcza się tak, że jej część perforowana (7) znajduje się na wysokości najniższych otworów bocznych pala, następnie przez rurę iniekcyjną (4) wtłacza się pod ciśnieniem iniekt, przy czym wtłaczanie iniektu na danym poziomie otworów bocznych kontroluje się jego ilością i wartością ciśnienia wtłaczania, ustaloną dla rodzaju gruntu, występującego na danym poziomie następnie powtarza się iniekcję na kolejnych, wyższych, ustalonych po analizie projektowej, poziomach otworów bocznych pala, stosując ciśnienie wtłaczania iniektu właściwe dla gruntów na danym poziomie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie wtłaczania w otwory boczne na poszczególnych poziomach określa się na podstawie rzeczywistego profilu gruntu uzyskanego z wierceń badawczych w pobliżu miejsca instalowania pala oraz na podstawie wpędów pala w czasie wbijania.

3. Pal prefabrykowany żelbetowy posiadający otwór osiowy i otwory boczne, znamienny tym, że ma wzdłuż osi podłużnej osadzoną centralnie rurę formującą (3), z którą połączone są na kilku poziomach rurki formujące boczne (6), tworzące otwory boczne, dochodzące do pobocznicy pala (2), przy czym rurki te skierowane są ukośnie ku górze, ponadto średnica rury formującej (3) jest dostosowana do średnicy zewnętrznej rury iniekcyjnej (4), a średnica otworów rurek formujących bocznych (6) jest dostosowana do założonego rodzaju przepływu iniektu do gruntu, zaś odległość pomiędzy rurkami formującymi bocznymi jest co najmniej równa podwójnemu największemu wymiarowi poprzecznemu pala.

4. Pal prefabrykowany, według zastrz. 3, znamienny tym, że rurki formujące boczne dochodzące do pobocznicy pala (2) są skierowane w różnych kierunkach.