GEOTECHNIKA III. (LGB-SE005-3) TALAJJAVÍTÁS
44
Előzetes talajjavítás
Előzetes talajjavítások
talajcsere mélytömörítés döngöléssel mélytömörítés vibrációval kavicscölöpözés vibrációval kőtömzsök készítése döngöléssel függőleges drénezés betoncölöpözés mélykeverés
45
Talajjavítás
46
Célja
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.
Talajfajta, talajtulajdonság
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
mechanikai hatás
kötőanyagbevitel
betétes erősítés
szivárgásszabályozás
talajfajta
módszer szemcsés talaj
kötött talaj
statikus előterhelés
előterhelő töltés
többlettöltés
döngölés
dinamikus konszolidáció
dinamikus talajcsere
mélyvibráció
mélyvibrációs tömörítés
vibrált kőoszlop
robbantás
robbantásos tömörítés
injektálás
átitatásos injektálás
tömörítő injektálás
jethabarcsosítás
cementált talajoszlop
cementált talajoszlop
mélykeverés
cementált talajtömb
meszes kötésű talajtömb
geoműanyagos erősítés
töltéserősítés
töltésalapozás
acélelemes erősítés
erősített talajtámfal
szegezett fal
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
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.
50
Talajjavítás mélytömörítéssel, szemcsés kőoszloppal
Tömörítés - határmélység statikus henger
dinamikus hengerlés
0.2 m
0.4 m
0.5 m
1.0 m
gyorsdöngölés
52
mélydöngölés
4.5 m
6.5 m
10 m
szokásos 14 m
lehetséges
Mélytömörítés
53
Mélytömörítés hatásai Laza szemcsés talajban: tömörítés
süllyedéscsökkentés
megfolyósodás veszélyének csökkentése
Puha kötött talajban: tömörítés+talajcsere (oszlopok)
süllyedéscsökkentés
talajtörés veszélyének csökkentése
konszolidáció gyorsítása (drénezés)
54
Vibrációs mélytömörítés
1. lehajtás
2. tömörítés
55
3. utántöltés
4. lezárás
A rezgő vízsugár lehatol a A talajtömörítés A vibrátor körül roskadási Az elkészült vibrációs talajba a tervezett mélységig lépcsőzetesen történik lentről tölcsér keletkezik, amit mélytömörítés után a legfelső az öblítő vízsugár felfelé haladva. A hatás kb. 5 odaszállított, vagy helyszíni rétegeket el kell egyengetni segítségével. Ezáltal a talaj m átmérőjű talajhengerre anyagból töltenek fel. Ehhez és lapvibrátorral után kell finomszemcséit a terjed ki. A növekvő k. a kezelt térfogat 10%-a tömöríteni. visszaáramló víz kimossa. A tömörséget a vibrátor szükséges. kívánt mélység elérése után motorjának emelkedő a vízmennyiséget csökkentik áramfelvétele jelzi
Vibrációs mélytömörítés
lehajtott speciális szárnyas vibrátorral vagy felülről vibrált rudazattal
az elérhető max. mélység kb. 20 m,
3,0 m-nél kisebb mélységig nem célszerű
56
Vibrált kőoszlop (kavicscölöp)
1. előkészítés
2. töltés
3. lehajtás
4. tömörítés
5. lezárás
A lánctalpas Az anyagtartály az A mélyvibrátor behatol A végmélység elérése A vibrált kavicscölöp a hordozógép a árbóc mentén halad a talajba a tervezett után az adalékanyagot kívánt szintig megvezetett zsilipes felfelé és a tartalmát a mélységig vagy a a mélyponton készíthető. A vibrátort a kitűzött pont zsilipbe üríti. A megadott talajfokozatosan kiengedik. finomtükör készítése fölé irányítja és a gépet zsilipszelep zárása ellenállásig miközben a A mélyvibrátor föl-le előtt szükséges a hidraulikus után légnyomás talajt oldalirányba mozgással többször felüelt tömörítése. támaszokkal szorítja z kiszorítja. A behatolást behatol az megtámasztja. A adalékanyagot a a vibráción kívül adalékanyagba, így azt rakodógép feltölti az vibrátorfej kiömlési hidraulikus nyomás és oldalirányba nyomja és anyagtartályt. nyílásához. sűrített levegő is segíti. tömöríti.
Vibrált kőoszlop
58
talajtömörítés részleges talajcsere függőleges drén
Vibrációs mélytömörítés – vibrált kőoszlop
59
Dinamikus konszolidáció
8-20 tonnás tömegek ejtegetése 10-20 m magasságból
hatásmélység 5-10 m a talajtól és ejtési energiától függően
60
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
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
64
Betoncölöp
65
Tervezés – kavicscölöp süllyedéscsökkentő hatása
Priebe
66
Tervezés - konszolidáció
1 Tv cv 2 t H
1 - U = (1 - Uv) · (1 - Ur) N=D/d
67
1 Tr c r 2 t D
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
- új épület alapozása gyenge talajon, - meglévő síkalapok megerősítése, - munkagödrök nyitása szemcsés talajokban, - töltésépítés gyenge talajon,
70
- rézsűk stabilizálása, - alagútépítés, - vízépítés, - aknaépítés,
Injektálás osztályozása
71
Talajjavítás kötőanyag-bevitellel
72
Injektáló anyagok Befogadó közeg
Tartomány
73
Kitöltő injektálás Átitatásos injektálás
Kavics, homokos kavics, durva homok -3 K › 5x10 m/s Homok Szemcsés 5x10-5 ‹ K ‹ -3 talaj ‹ 5x10 m/s Közepes és finom homok -6 5x10 ‹ K ‹ -4 ‹ 1x10 m/s
Repedezett kőzet
Üreg
Repedéskitöltő vagy kontaktinjektálás
Mikrofinom szuszpenziók, oldatok
Cementalapú szuszpenziók, habarcsok
Mikrofinom szuszpenziók, oldatok, különleges vegyi anyagok
Vetők, törések, karszt e › 100 mm
Törések, repedések 0,1 ‹ e ‹ 100 mm
Cementalapú szuszpenziók, mikrofinom szuszpenziók
Mikrorepedések e ‹ 0,1 mm
Mikrofinom szuszpenziók, szilikagélek, különleges vegyi anyagok
(e = a repedés tágassága)
Üregkitöltő injektálás
Tiszta cementszuszpenziók, cement alapú szuszpenziók
Cementalapú habarcsok, cementalapú szuszpenziók (agyag töltőanyag)
Nagyméretű hézagok
Elmozdító injektálás
Habarcsok, Gyorskötésű cementalapú szuszpenziók, duzzadó poliuretán, vízre reagáló egyéb termékek
Cementalapú habarcsok, gyorskötésű cementalapú szuszpenziók, duzzadó poliuretán, vízre reagáló egyéb termékek
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
Állékony
76
Nem állékony
Talajban
kőzetben nyitott furat Egyszakaszos injektálás
X
Lefelé haladó injektálási szakaszok
mandzsettás cső
fúrószár X
Többszakaszos injektálás Felfelé haladó injektálási szakaszok
mandzsettás cső
X
X X
X X
X
lándzsa vagy béléscső X
X X
X
X
X
X
X
Injektálási technológia
77
Injektálási technológia – mandzsettás eljárás
Hézagkitöltés
vízzáróság javítására mechanikai tulajdonságok javítására
béléscsöves fúrás
Talajtömörítés
mechanikai tulajdonságok javítására
mandzsettás cső bevezetése
habrarcskitöltés és béléscső visszahúzás
78
Talajrepesztés
süllyedések kompenzálására
injektálás a bevezetett injektálócsővel
Üreg- és hézagkitöltő injektálás furat fúrószár lándzsa béléscső
cement beton poliuretán
padozat, hídfő úszólemeze alatti üregek beomlott pince, természetes repedések alagútfalazat és kőzet között
79
Talajrepesztő injektálás
alkalmazási kör metróépítés felszínsüllyedéseinek kompenzálása bekövetkezett épületsüllyedések helyreállítása süllyedéskompenzálás ideje munka közben (azonnali kiegyenlítés) utólag (visszaemelés) cementszuszpenzió bevitele mandzsettás csövön csővégen egyszakaszos injektálással irányítás automatikus vezérléssel mérnöki utasítással szintezés alapján
80
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 Oszlopszerű mélykeverés
86
Tömegstabilizálás
„résszerű” mélykeverés
Mélykeverés - oszlopszerű
87
Mélykeverés – deep mix
88
Mélykeverés - tömegstabilizálás
89
Mélykeverés - anyagok Talajfajta
90
Megfelelő kötőanyag
Agyag
Mész vagy mész/cement
Quick clay
Mész vagy mész/cement
Szerves agyag és gyttja
Mész/cement vagy cement/granulált kohósalak vagy mész/gipsz
Tőzeg
Cement vagy cement/granulált kohósalak vagy mész/gipsz/cement
Szulfátos talaj
Cement vagy cement/granulált kohósalak
Iszap
Mész/cement vagy cement
Mélykeverés – anyagok, kezelési pontok
kötőanyag cement cement+gipsz cement+salak mész+cement mész+gipsz mész+salak mész+gipsz+salak mész+gipsz+cement mész +++ legtöbbször nagyon hatékony
iszap
agyag
++ + ++/++(+) ++ ++ + ++ ++ -
+/+(+) + ++/++(+) ++ ++ + ++ ++ +++
++ többnyire hatékony
91
gyttja/sár, szerves agyag +/+(+) ++ ++ + ++ + ++ ++/++(+) -
+ néhány esetben hatékony
tőzeg ++/+++ ++ ++/+++ -
- nem használható
Mélykeverés – alkalmazási terület
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
92
Talajjavítások tervezése 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.
93
Talajjavítások tervezési részletei 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
94
Talajjavítás és talajerősítés célja Mechanikai tulajdonságok javítása
az összenyomhatóság csökkentése
tömörítéssel a hézagkitöltéssel szemcsék közti kötés létrehozásával
a nyírószilárdság növelése
Hidraulikai viszonyok javítása
tömörítéssel, hézagkitöltéssel, a szemcsék közti kötéssel, a víztartalom és/vagy a víznyomás csökkentésével, félmerev elemekkel történő erősítéssel
vízkizárás, a vízáramlási sebesség csökkentése
a talajvíz szintjének, nyomásának csökkentésével
az áteresztőképesség csökkentésével az áramlást gátló vízzáró elemek beépítésével
kutakkal szivárgókkal vízszintes furatokkal
konszolidációgyorsítás a süllyedés gyorsítására
szivárgókkal függőleges drénekkel
95
Talajjavítás és talajerősítés - technológiák
mechanikai módszerek, tömörítések statikus előterhelés döngölés (dinamikus konszolidáció) mélytömörítés víztelenítések vízkizárás talajvízszintsüllyesztés (kutak, szivárgók, furatok) felszíni vízelvezetés, nyiltvíztartás függőleges drénezés hőkezelések talajégetés talajfagyasztá
96
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
