Podporni zidovi in sidra za zemljo

Pri izkopavanju jame, ki je globlja od 2 metrov, je potrebna podporna stena. Vgradnja jeklenih zagatnic v jamo omogoča izkopavanje do globine 10-20 metrov. Območje okoliških stavb, ki ga prizadene izkop jame, je štirikrat večje od globine jame. Izkopavanje jame v bližini že obstoječe stavbe brez namestitve jeklenih zagatnic lahko privede do dramatičnih deformacij in celo povzroči propad stavbe.

Obstajajo naslednje vrste podpornih struktur:

• cevni jekleni piloti,
• Larssen jeklene zagatnice,
• izvrtani piloti,
• jet piloti,
• diafragmna stena (jarek).

Vrsto podpornih konstrukcij je treba izbrati glede na dejavnike, kot so prisotnost podzemnih voda, vrsta tal in globina jame. V nadaljevanju bo vsaka vrsta podpornih sten podrobneje obravnavana.

◤ _opis

Jeklene cevi so najcenejša vrsta podporne stene. Uporabljajo se pri izkopavanju jam v suhih tleh, kjer je podzemna voda pod dnom jame. Ponavadi se kot jeklene zagatnice uporabljajo že rabljene cevi, kar pripomore k znižanju stroškov.

Tehnologija je razmeroma enostavna. Najprej se s svedrom predhodno izvrtamo vrtino, nato pa v luknjo namestimo cev, ki jo napolnimo z zemljo ali injekcijsko maso. Za dodatno varnost je priporočljivo, da prostor okoli pilota, ki je globlji od dna jame, zapolnimo s cementno injekcijsko maso, saj to pripomore k boljši stabilnosti cevi in preprečuje nadaljnje premike jame.

Za jeklene cevne pilote se običajno uporabljajo cevi s premerom od 325 do 530 milimetrov. Razmik cevi v podpornih stenah se izračuna in ponavadi znaša med 1,0 in 1,5 metra. Da preprečimo izsipavanje zemlje med cevmi, se te pogosto prekrijejo z lesom.

Dolžina pilota se določi z geotehničnimi izračuni v programski opremi, kot so Plaxis, GeoWall ali Geo 5 Sheeting Design. Približna dolžina cevnega pilota se običajno določa kot 1,5- do 2-kratna globina jame.

Glavna prednost cevnih pilotov je njihova nizka cena, medtem ko je glavna pomanjkljivost nezmožnost uporabe v mokrih tleh.

Cevni piloti se običajno uporabljajo v stabilnih glinenih tleh. Če pa je potrebno namestiti pilote v zemljo, nasičeno z vodo, so boljša izbira jet piloti ali Larsen jeklene zagatnice, saj sta ti dve tehnologiji primerljivi tudi po stroških.

Jeklene zagatnice so jekleni profili s presekom v obliki črk U, Z ali S. Glavna značilnost tega tipa zagatnic je zaklepna povezava, ki preprečuje vdor vode v gradbeno jamo, kar je še posebej pomembno pri izkopih, kjer je prisotna podzemna voda. Ta vrsta jeklenih zagatnic je posebej oblikovana za izdelavo podpornih sten, ki zagotavljajo stabilnost izkopov. Zagatnice se med seboj povezujejo z utori (zaklepi), ki tvorijo neprekinjeno steno.

Načini zabijanja zagatnic:

• Vibracijsko zabijanje: uporablja se pri mehkejših tleh, kjer vibracije pomagajo zagatnicam prodreti v tla.
• Vtiskavanje zagatnic: uporablja se v situacijah, kjer vibracije niso primerne ali pa je teren pretrd za običajno zabijanje.

Glavne prednosti jeklenih zagatnic:

1. Ponovna uporaba: Jeklene zagatnice je mogoče večkrat uporabiti. Po končanem polnjenju jame se zagatnice odstranijo in uporabijo pri drugih projektih. Ena zagatnica je običajno primerna za ponovno uporabo 2- ali 3-krat. Po tem zagatnica ni več primerna za nadaljnjo uporabo. Rabljene zagatnice so na voljo za najem, kar zmanjšuje stroške.
2. Uporaba v vodnem okolju: Jeklene zagatnice so primerne za uporabo pri gradnji na vodi ali v vodi, kar jih naredi idealne za projekte, kot so gradnja mostov, nasipov, in stebernih konstrukcij v vodnih telesih.

Izzivi pri uporabi jeklenih zagatnic:

• Težave pri zabijanju v stabilna tla: V stabilnih ali trdih tleh lahko zabijanje zagatnic povzroča težave. V takih primerih je potrebno predhodno vrtanje, kar poveča stroške projekta.
• Omejitve glede tipa tal: Jeklene zagatnice niso primerne za nasipna tla z gradbenimi odpadki, prodnata tla ali polkamnita tla.

Na trgu je na voljo več vrst jeklenih zagatnic, kot sta na primer Arcelor in Vitkovice, ki ponujata široko paleto rešitev za različne potrebe pri gradnji jam.

Tehnologijo jet fugiranja je mogoče uporabiti za izdelavo podporne strukture v mokrih tleh. Po namestitvi zemeljsko-cementnih pilotov se vanje takoj napelje cev s premerom 159–219 milimetrov, preden cementna fugirna masa pridobi trdnost. Pri jet pilotih s premerom 600-800 milimetrov je običajen razmik med njimi v podporni konstrukciji približno 500 milimetrov.

Največja dolžina jet pilotov, ki jih lahko na ta način ojačimo s cevjo, znaša 20 metrov. Pri večjih globinah pa lahko namestitev cevi v reaktivni pilot postane izziv.

V nekaterih primerih se za ojačitev jet pilota uporablja I-profil. V tem primeru je potrebna uporaba vibro pogona, da se profil pravilno vgradi. Tudi za cevi s premerom večjim od 219 milimetrov je potreben vibrator za namestitev.

Prednosti podpornih konstrukcij z jet piloti:

• Visoka produktivnost (do 200 metrov na dan);
• Možnost izkopavanja jam tudi v tleh s podtalnico;
• Izkop jame se lahko izvede tudi znotraj zaprtih prostorov, na primer pri poglabljanju kletnih tal v stavbah;
• Nosilna konstrukcija se lahko namesti v prodnata tla.

Pomanjkljivost jet pilotov je slabša učinkovitost zemeljskega cementa v glinenih tleh. Za takšna tla so primernejše rešitve, kot so cevni pločevinasti piloti ali uvrtani piloti.

V podporni konstrukciji je pogosto sprejemljiva kombinacija uvrtanih in jet pilotov. Uvrtani piloti prevzamejo vse bočne obremenitve, jet piloti pa so nameščeni med njimi in delujejo kot odsečna zavesa, preprečujejo vdor vode in zagotavljajo dodatno stabilnost.

Pri namestitvi ulitih na kraju samem pilotov v mokra tla se za vrtanje uporablja obložna cev, izvrtina pa se med izvlekom betonira s pomočjo cevi tremie. Po tem se v izvrtino namesti armaturna kletka.

Pri gradnji podpornih struktur se običajno uporabljajo sekantni piloti s premerom 600–1000 milimetrov. Zaradi zadostne trdnosti in togosti teh pilotov je mogoče izkopati jame do globine 15–20 metrov.

Podporna stena, zgrajena iz uvrtanih pilotov, je dražja od stene, narejene iz jet pilotov, poleg tega pa je tudi postopek gradnje daljši. Kljub višjim stroškom uvrtani piloti zagotavljajo večjo stabilnost in nosilnost, kar je še posebej pomembno pri globokih izkopih.

Zanimiva rešitev za nestabilna mokra tla je kombinacija podporne stene iz ulitih na kraju samem pilotov in čepa iz jet pilotov. V tej kombinaciji glavno obremenitev nosijo uvrtani piloti, medtem ko jet piloti zmanjšujejo količino vode, ki priteče v gradbeno jamo, s čimer povečujejo stabilnost in zmanjšujejo potrebo po odvajanju vode.

Debelostenska diafragma je najzanesljivejša ograjna konstrukcija, ki ima največji skrajni upogibni moment in omogoča izkopavanje izjemno globokih jam. Hkrati pa je debelostenska diafragma najdražji način gradnje podporne konstrukcije.

Namestitev debelostenske diafragme vključuje izkopavanje globokih in ozkih jarkov pod zaščito ilovnate mase, nato pa sledi betoniranje z uporabo navpično premikajoče se cevi. Izkopavanje jarkov poteka po conah, pri čemer je horizontalna dolžina takih con običajno od 2500 do 6800 milimetrov, kar ustreza velikosti priključkov.

Pri nameščanju debelostenske diafragme v umetno ustvarjena porozna tla ali v razpokane apnence lahko pride do izgube bentonitne mase, kar otežuje gradnjo. Da bi preprečili to izgubo, je pogosto potrebno predhodno injektiranje tal, kar še dodatno poveča stroške, ki so že tako visoki pri tej tehnologiji.

Da zmanjšamo vodoravno premikanje in izkopamo globoke jame, je treba pilote zavarovati s sidrnimi sistemi (s talnimi sidri) ali s sistemi opornikov, ki so izdelani iz cevi.

Talno sidro je nagnjen pilot, ki preprečuje vodoravno premikanje podpornih sten ali jame. Talna sidra so ponavadi nameščena za učvrstitev podpornih konstrukcij, podpornih sten in pobočij.

V primerjavi s cevnimi oporniki talna sidra omogočajo hitro odstranitev zemlje iz jame in postavitev ulite zgradbe brez uporabe začasnih podpor in razstavljanja opornikov. Vse to pomaga zmanjšati skupno trajanje dela.

Dandanes obstajata dve glavni tehnologiji za namestitev talnih sider:

• talna sidra z navojnimi drogovi TITAN
• pramenska talna sidra

Oglejmo si podrobneje tehnologijo, ki stoji za talnimi sidri.

◤ _Opis

TALNA SIDRA

Talno sidro z navojnim drogom Titan se namesti v eni fazi, med katero vrtanje, armiranje in injektiranje (tvorba korena) potekajo hkrati. Ko je vrtanje končano, cevasti navojni drog ostane v sidru kot ojačitveni element.
Vrtanje se izvaja s cevnimi navojnimi drogovi. Zaradi narebričene površine, ki je podobna vijaku, se drogovi izvrstno oprijemajo korena sidra.
Navojni drogovi so lahko dolgi 1, 2 in 3 metre. Drogovi so med seboj povezani s spojkami. Tako so lahko talna sidra poljubne dolžine. Sidrni drogovi lahko vzdržijo obremenitev od 50 do 260 ton.

Mnogi se odločijo za sidra Titan zaradi njihove visoke zmogljivosti, ki je od 1,5- do 2-krat boljša v primerjavi s pramenskimi sidri.
Pomanjkljivost je višji strošek za 1 meter droga v primerjavi s pramenskim sidrnim drogom.
Po pravici povedano pa je treba omeniti, da je cena 1 metra talnega sidra Titan, vključno s stroški dela in snovi, primerljiva s ceno pramenskega talnega sidra.
Sidrni piloti se včasih uporabljajo za preprečevanje dvigovanja podzemnih rezervoarjev ali parkirišč v mokrih tleh.

Talna sidra, ki so izdelana s tehnologijo jet grouting, se imenujejo sidra MiniJet. Ker curek injekcijske mase razjeda korenino sidra, imajo talna sidra premer od 250 do 400 milimetrov. V tem primeru je lahko zahtevana nosilnost dosežena s krajšim sidrom, zato se lahko celotna dolžina talnih sider zmanjša.

Prednosti sider Titan in MiniJet:

• visoka produktivnost (do 300 metrov sider na dan)
• so primerni za uporabo v mokrih tleh
• sidra se lahko pritrdijo na diafragmno steno s ploščami in brez podporne grede
• talna sidra se lahko namestijo v zaprtih prostorih
• visoka zmožnost specifične nosilnosti talnega sidra

Fugirana zemeljska sidra so klasična in s časom preizkušena tehnologija. Na prvi stopnji se izvede predhodno vrtanje z vrtalnimi svedri ali z uporabo zaščitnih cevi. Nato se v izvrtino namesti sidrni pramen. Nato se izvrtina skozi injekcijsko cev zapolni s cementno maso. V končni fazi se cementna masa dan kasneje fugira na sidro pod tlakom skozi drugo cev.

Sidrni drog je sestavljen iz več pramenov (jeklenih sedemžilnih vrvi). Število pramenov se izbere glede na obremenitev talnega sidra. Vsak pramen lahko prenese približno 20-22 ton. Ponavadi imajo sidra od 3 do 7 pramenov, kar omogoča, da prenesejo obremenitev od 60 do 150 ton.

Klasično talno sidro je sestavljeno iz dveh delov: proste dolžine in korena. Na prosti dolžini je vsak pramen sidra izoliran od cementnega telesa in obdan s plastično cevjo. V korenu sidra so predvidene posebne razširitve, da pramen cementa dobro oprijema. Zaradi tega sistema se obremenitev prenaša neposredno na korenino sidra, ne da bi pri tem vplivala na tvegano premikanje jame.

Prednosti talnih sider:

• Imajo klasično prosto dolžino, ki preprečuje vpliv na premikanje jame
• Možna je dvojna zaščita za trajna talna sidra. V tem primeru je tudi sidro prekrito s plastično valovito cevjo
• Ni nujno, da je dolžina sidra večkratnik metra, zato so lahko sidra poljubne dolžine. Talna sidra so na primer lahko dolga 14,2 metre ali 17,1 metrov. Dolžine ni treba zaokrožiti na 15 ali 18 metrov
• Nižji stroški za sidrne drogove

Najvažnejša pomanjkljivost pramenskih sider je nizka produktivnost, saj so za namestitev sidrnega droga v izvrtino potrebni večji vložki dela.

V skladu s predpisi so vsa sidra podvržena obremenitvenemu preizkusu, ko na sidro deluje obremenitev, ki je 1,25-krat večja od projektne obremenitve. 10 % vseh talnih sider je testiranih z obremenitvijo, ki je 1,5-krat večja od projektirane. Blokirna obremenitev se določi z izračuni in običajno znaša 30–50 % projektirane obremenitve.

Cena je predvsem odvisna od obremenitve sidra. Praviloma velja, da globlja kot je jama, večja je projektna obremenitev talnega sidra, posledično bo potrebno uporabiti močnejši sidrni drog, kar zviša ceno.
Cena sidra je odvisna tudi od lastnosti tal. V manj stabilnih tleh je postopek vrtanja lažji, zato bo cena nižja.

Pripravljeni smo izdelati analizo in projektiranje podporne konstrukcije s katero koli tehnologijo in vključno s sidranjem.
Analize se izvajajo v programski opremi, kot so na primer GeoWall, Plaxis, Sheeting Design (Geo 5).
Zaradi poglobljenega razumevanja vseh prednosti in slabosti vsake tehnologije bo naša ekipa izvedla analizo jame, izbrala optimalno podporno steno in razvila načrt podporne konstrukcije. Izvajamo tudi presojo vpliva izkopavanja jame na okoliške objekte.
Pripravljeni smo vam brezplačno narediti začetni izračun prvega dela podporne konstrukcije.

Kontaktirajte nas!