Podporni zidovi in sidra za zemljo

Pri izkopavanju jame, ki je globlja od 2 metrov, je potrebna podporna stena.
Vgradnja pločevinastih pilotov v jamo omogoča njeno izkopavanje do globine 10-20 metrov. Območje z okoliškimi stavbami, ki ga prizadene izkop jame, je štirikrat večje kot globina jame. Izkopavanje jame v bližini že obstoječe stavbe brez namestitve pločevinastih pilotov lahko privede do dramatičnih deformacij in lahko celo povzroči propad stavbe.

Obstajajo naslednje vrste podpornih struktur:

• cevni pločevinasti piloti
• Larssen pločevinasti piloti
• izvrtani piloti
• jet piloti
• diafragmna stena (jarek)

Določeno 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. Uporablja se pri izkopavanju jame v suhih tleh, torej ko je podzemna voda pod dnom jame. Ponavadi se kot pločevinasti piloti uporabljajo že rabljene cevi, da so stroški čim manjši.

Tehnologija je enostavna. V tleh s svedrom predhodno izvrtamo vrtino, nato pa v luknjo namestimo cev in jo napolnimo z zemljo ali injekcijsko maso. Vedno je bolje, da proctor okrog pilota, ki je nižji od dna jame, zapolnimo s cementno injekcijsko maso, saj to pomaga varno pritrditi cev v vrtini in preprečiti nadaljnji premik gradbene jame.

Za jeklene cevne pilote se praviloma uporabljajo cevi s premerom 325-530 milimetrov. Razmik cevi v pločevinastih pilotih se izračunava in ponavadi znaša od 1,0 do 1,5 metrov. Da preprečimo izsipavanje zemlje med cevmi, jih prekrijemo z lesom.

Dolžina pilota se določi z geotehničnimi izračuni v programski opremi (Plaxis, GeoWall, Geo 5 Sheeting Design). Dolžina pločevinastega pilota se lahko približno izračuna kot 1,5 ali 2-kratna globina jame.

Glavna prednost cevnega pilota je njegova nizka cena, glavna pomanjkljivost pa je v tem, da ga ni mogoče uporabiti v mokrih tleh.

Ponavadi se cevni piloti uporabljajo v stabilnih glinenih tleh. Če je treba v zemljo, ki je nasičena z vodo, namestiti jamski pilot, so praviloma najprimernejša možnost jet piloti ali piloti Larssen. Ti dve tehnologiji sta primerljivi z vidika cene.

Larssen pločevinasti pilot je jeklen profil s presekom v obliki črk U, Z ali S. Zaklepna povezava preprečuje, da bi voda pritekla v jamo. Ta vrsta pločevine je namenoma oblikovana za izdelavo podpornih sten. Pločevinasti piloti so med seboj povezani s posebnimi zaklepi (utori).

Zabijanje pilotov se lahko izvede na več načinov:

• vibracijsko zabijanje pilotov
• vtiskavanje pločevinastih pilotov

Najvažnejša prednost pilotov iz jeklene pločevine je v tem, da jih lahko ponovno uporabimo. Po končanem polnjenju jame se odstranijo in se uporabijo pri drugih projektih. V nekaterih primerih pa morda nekaterih ali vseh pilotov ni možno odstraniti. En pločevinast pilot ponavadi lahko ponovno uporabimo 2- ali 3-krat. Po tem ni več primeren za uporabo. Rabljeni piloti so na voljo za najem, zato jih ni treba kupovati.

Druga prednost Larssen pločevinastih pilotov je možnost njihove namestitve na vodi ali v vodo. V navadni praksi se pločevinasti piloti Larssen uporabljajo pri gradnji stebrov in nasipov ali pri gradnji mostov v strugi in v vodnih telesih.

Čim manj so tla stabilna, tem lažje je zabijati pilot. V stabilnih tleh bo morda treba predhodno izvrtati vrtino, da se namestitev pilota olajša. To pa poviša stroške namestitve pilotne pločevine.

Omejitev, ki je prisotna pri pločevinstih pilotih Larssen, je ta, da jih ni mogoče zabiti v nasipna tla, ki vsebujejo gradbene odpadke, pa tudi v prodnata in v polkamnita tla.

Dandanes je na trgu predstavljenih več vrst pločevinastih pilotov, kot sta, recimo, Arcelor in Vitkovice. Ti prodajalci ponujajo široko paleto pločevinastih pilotov za različne jame.

Tehnologijo jet fugiranja lahko uporabimo za izdelavo podporne strukture v mokrih tleh. Po namestitvi zemeljsko-cementnih pilotov se vanje napelje cev s premerom 159–219 milimetrov. To je treba storiti takoj, dokler cementna fugirna masa ne pridobi trdnosti. Pri jet pilotih s premerom 600-800 milimetrov navaden razmik med njimi v podporni konstrukciji znaša 500 milimetrov.

Največja dolžina jet pilotov, ki jih lahko na ta način armiramo s cevjo, znaša 20 metrov. V primeru večjih globin zna namestitev cevi v reaktivni pilot biti izziv.

V nekaterih primerih se lahko za ojačitev jet pilota uporabi I-beam. To pa zahteva uporabo vibro pogona. Omeniti velja, da je tudi za cevi s premerom večjim kot 219 milimetrov potreben vibrator.

Prednosti podpornih konstrukcij z jet piloti vključujejo:

• Visoka produktivnost (do 200 metrov na dan)
• Jama se lahko izkoplje tudi v tleh s podtalnico
• Jama za gradnjo se lahko ustvari tudi v zaprtih prostorih, ma primer znotraj stavbe pri poglabljanju kletnih tal
• Nosilna konstrukcija se lahko namesti v prodnata tla

Pomanjkljivost je slabo delovanje zemeljskega cementa v glinenih tleh. Za takšna tla bo primernejša možnost cevni pločevinasti ali uvrtani pilot.
V podporni konstrukciji je sprejemljiva kombinacija uvrtanih in jet pilotov. Vse bočne obremenitve prevzamejo uvrtani piloti, jet piloti pa so nameščeni med uvrtanimi in delujejo kot odsečna zavesa.

Pri namestitvi ulitih na kraju samem pilotov v mokra tla se za vrtanje uporabi obložna cev, izvrtina pa se ob izvleku betonira s cevjo tremie. Na koncu pa se v izvrtino namesti armaturna kletka.

Pri gradnji podpornih struktur se praviloma uporabljajo sekantni piloti s premerom 600-1000 milimetrov. Jame se lahko izkopljejo do globine 15-20 metrov zaradi dovolj visoke trdnosti in togosti izvrtanih pilotov.
Podporna stena iz uvrtanih pilotov je dražja od tiste iz jet pilotov, pa je tudi njena gradnja daljša.

Omembe vredna rešitev za nestabilna mokra tla je podporna stena iz ulitih na kraju samem pilotov s čepom iz jet pilotov. V tem primeru glavno obremenitev nosijo uvrtani piloti, čep iz jet elementov pa zmanjšuje količino vode, ki priteče v jamo.

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

Namestitev diafragmne stene za podporno konstrukcijo je povezana z izkopavanjem globokih in ozkih jarkov pod zaščito ilovnate mase in nato betoniranjem z navpično premikajočo se cevjo. Jarki se izkopavajo po conah. Horizontalna dolžina takih con ustreza velikosti priključkov, ponavadi pa znaša od 2500 do 6800 milimetrov.

Poleg tega lahko pri nameščanju diafragmne stene v umetno ustvarjena porozna tla ali v razpokane apnence opazimo izgubo bentonitne mase. Da to preprečimo, je potrebno predhodno injektiranje zemlje, kar dodatno povečuje stroške, ki so visoki že sami po sebi.

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.

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.

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.

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!