7/25/2019 CNGF12114

1/10

A XII-a ConferinNaionalde Geotehnici Fundaii - Iai, 20-22 septembrie 2012

Proiectare i execuie structurde sprijin pentru excava ie adnc-metoda Jet Grouting

Lucian Constantin Aliciuc, Laureniu Floroiu

S.C. KELLER GEOTEHNICA S.R.L., Departamentul de Proiectare & Ofertare

Cuvinte cheie: jet grouting, excavaie, cimentarea pmnturilor, stabilitate i rezisten, ridicare hidraulic,impermeabilizare

REZUMAT: Excavaiile adnci, in special cele ce sunt realizate sub nivelul apei subterane, implicdeseori oanalizminu ioasatt din punct de vedere al proiect rii ct i al execuiei. Soluia tehnicaleas trebuie s ndeplineascn primul rnd condi iile de rezisten i stabilitate, iar n acest caz i cea de impermeabilizare.Astfel s-a propus i ales metoda de realizare a incintei folosind tehnologia Jet Grouting mpreuncu praiurimetalice, pentru acest caz fiind cea mai bun solu ie tehnico-economica. Soluia de principiu prevede

realizarea de coloane prin procedeul Jet Grouting (cimentarea pmnturilor), coloanele fiind prevzutepentru peretele vertical si pentru radierul de etanare. Peretele vertical este sprijinit cu praiuri din evimetalice i filate din profile I, iar pentru prevenirea infiltrrii apei in excavaie coloanele Jet Grouting au fostexecutate secant. n privina proiectrii, a fost necesar analiza structurii de sprijin in toate etapele sale deexecuie, pentru determinarea seciunilor optime i eforturilor maxime din structur. Lucrarea a fostexecutat, i-a ndeplinit scopul cu succes, nefiind nevoie de msuri speciale pe parcursul exploatrii.

1 INTRODUCERE

Scopul acestui proiect a fost stabilit prin tema de proiectare i execuie venit din partea

Beneficiarului (Voest Alpine SSC), ce prevedere realizarea unei incinte temporare cu adncimea de16 m de la 0,00 m a construciei, la adpostul creia sa se poat executa o cuv din beton armatnecesar amplas rii unui echipament tehnologic utilizat la prelucrarea tablei.

Proiectul este situat n municipiul Giurgiu i reprezintparte componenta a unui proiect amplude construire a unei hale pentru depozitarea de rulouri de tabla si debitarea acestora.

Pentru realizarea incintei s-au analizat mai multe soluii tehnice (perei mulai, piloi forai, JetGrouting, Deep Soil Mixing), soluia optim fiind cea de realizare a incintei prin tehnologia JetGrouting. Principala problema ce a dus la alegerea acestei tehnologii este prezena apei i pericolulantrenrii hidrodinamice, problema rezolvatprin execu ia unui radier de etanare din coloane JetGrouting la baza incintei. Celelalte soluii au pierdut prin imposibilitatea realizrii bazei spturiietane, iar pentru a putea fi aplicate ar fi fost necesar prelungirea pilo ilor/ pereilor mulai pnla

roc, ducnd implicit la costuri ridicate.Dimensionarea i execuia acestui proiect au fost realizate prin colaborarea dintre Keller

Geotehnica SRL, M-P-T Engineering GmbH si Grosu Proiect SRL.

2 DATE GEOTHNICE

Pe baza investigaiilor realizate a fost pusn eviden urm toarea stratificaie de calcul:Tabelul 1. Fisa geotehnica de calcul.

Nr.crt.

Denumire strat Cota sup. strat fatade CTN [m]

Grosimestrat [m]

[kN/m3]

[]

c[kPa]

1 Umpluturi heterogene 0.0 6.8 17 22.5 5

2Argile, argile prfoase, prafuri argiloase iprafuri nisipoase-argiloase

-6.8 3.2 19.5 20 15

1139

7/25/2019 CNGF12114

2/10

Nr.crt.

Denumire strat Cota sup. strat fatade CTN [m]

Grosimestrat [m]

[kN/m3]

[]

c[kPa]

3Nisipuri prfoase, nisipuri, nisipuri cupietri

-10.0 10 20 32.5 0

Cota apa subterana: -4.0 fata de 0.00.

3

DATE GEOMETRICE

Dimensiunile n plan i pe vertical sunt conform Figurii 1.

Figura 1. Geometria incintei

4 SOLUIA TEHNICDE REALIZARE A INCINTEI

Structura temporar a fost compus din:

- Pereii incintei formai din coloane executate cu tehnologia Jet grouting, secante;

- Radierul de etanare al incintei din coloane executate cu tehnologia Jet grouting, secante;

- Avnd n vedere adncimea excavaiei i tipul peretelui (rigid, nearmat), pentru preluareaeforturilor din mpingerea pmntului i a apei s-au prevzut patru rnduri de praiuri cu filate.

Tehnologia Jet Grouting

Referitor la diversitatea tipurilor de pmnt n care poate fi aplicat, aceasttehnologie cunoa te undomeniu foarte larg de aplicabilitate, de la pmnturile coezive (ncepnd cu argila) pana la

pmnturile necoezive (terminnd cu pietriul). n Figura 2 este ilustrat gama de aplicabilitate atehnologiei jet grouting, n comparaie cu alte tehnologii de cimentare.

1140

7/25/2019 CNGF12114

3/10

Figura 2. Aplicabilitatea tehnologiei jet grouting in comparatie cu alte tehnologii de cimentare

Jet grouting etape de execuie

Utilajele care execut cimentarea p mnturilor prin jet grouting sunt produse de Keller i pot lucraatt n subsoluri, cu nlimi de lucru mai mici de 2,5m, ct i n zone deschise. Cel mai mic utilajpoate trece prin spaii cu limea de doar 1,15m i nlimea de 1,65m.

Figura 3. Etape de executie coloane jet grouting

a. Forarea

Trenul de tije se continu la partea inferioar cu monitorul (conduce suspensia prin duze n p mnt)i capul de forat; acest ansamblu realizeaz forajul pn la cota cerut n proiect. n mod normal,pentru stabilizarea forajului se folosete chiar suspensia de ciment. Atunci cnd sunt ntlniteobstacole ca elemente din beton sau crmid, sunt utilizate capuri de forat roto-percutoarespeciale.b. Injectarea

Dezagregarea pmntului i amestecarea particulelor cu suspensia de ciment, prin intermediuljetului de nalt presiune, ncepe de la partea inferioar a forajului i continu de jos n sus.Surplusul de amestec ap-pmnt-ciment (detritus) este evacuat pe la partea superioar a forajuluiprin spaiul inelar dintre pereii forajului i trenul de tije.c. Cimentarea

Toate elementele din Soilcrete (amestec pmnt-ciment) sunt realizate prin injectarea cu naltpresiune a suspensiei de ciment, concomitent cu erodarea pmntului. Acest proces face ca

1141

7/25/2019 CNGF12114

4/10

amestecul pmnt-ciment s fie unul uniform, n zona ce se dore te a fi stabilizat. Pn la nt rireaamestecului pmnt-ciment, pentru a menine constant presiunea hidrostatic a suspensiei, forajulva fi completat din cnd n cnd cu lapte de ciment proaspt.d. Continuarea lucrrii

Elementele din Soilcrete pot fi executate unul dup altul, n continuu, sau s rit, dup metoda

primar-secundar.

Figura 4. Metoda jet dublu

Jeturile de apsau suspensie de ciment (lapte de ciment) cu presiune nalt , ies printr-o duz cuo vitez 100m/s i erodeaz p mntul din jurul forajului. Pmntul erodat este amestecat cususpensia de ciment.

Raza de aciune a jetului variaz n func ie de pmntul ce trebuie stabilizat, tehnologia i fluidul

utilizate, putnd ajunge la 2,5m.Pentru prezentul proiect s-a folosit metoda jet dublu ce se caracterizeaz printr-o putere deeroziune i razde ac iune mbuntite, datorit nvelirii cu aer comprimat a jetului de suspensie(vezi Figura 4).

Soilcrete D (amestec pmnt-ciment obinut cu metoda jetului dublu) este folosit n principalpentru realizarea panourilor i radierelor de etanare, dar i pentru subzidiri.

5 PROIECTAREA SOLUTIEI TEHNICE

La proiectarea incintei s-au avut n vedere urmtoarele norme:

-

NP 120-2006 Normativ privind cerinele de proiectare i execuie a excavaiilor adnci n zoneurbane;- SR EN 1997/1-2006, Eurocod 7, Proiectarea geotehnic, Partea 1: Reguli generale;- SR EN 12716:2005 Execuia lucrrilor geotehnice speciale. Injectarea cu presiune inalta a

terenurilor (jet grouting).Calculul de stabilitate i rezisten al incintei s-a realizat cu programul de calcul GGU Retain

v.4, ce respect normele europene privind calculul structurilor de sprijin temporare.Calculul peretelui nearmat, realizat din coloane secante, urmrete paii de calcul ai unui zid de

sprijin de greutate. Rezultanta forei verticale din corpul peretelui poate devia din axul pereteluiastfel nct sproduc eforturi de ntindere n maximum jum tate din seciune.

Verificarea peretelui i a praiurilor s-a realizat pentru fiecare etap de execu ie, etapa final

fiind prezentatn figurile 5 i 6.

1142

7/25/2019 CNGF12114

5/10

Figura 5. Schema statica de calcul al peretelui

Figura 6. Diagramele de eforturi in peretele jet grouting

S-au mai realizat: Verificarea la cedarea prin ridicare hidraulic, rezultnd grosimea radierului de etanare de

2.5 m; Verificarea praiurilor i filatelor, rezultnd praiuri din evi metalice 273x10 mm, OL

37 i filate din profile din tabla sudata tip I 270x6 + 150x8 mm.

1143

7/25/2019 CNGF12114

6/10

Figura 7. Vedere n plan a coloanelor i seciune transversalprin coloane.

6 EXECUIE

Etape de execuie:Realizare platforma de lucru: Platforma de lucru are rolul de a menine stabilitatea utilajului,

att n repaus ct i n micare, poate fi realizatdin piatr spart / beton concasat compactat i aregrosimea de 30-50 cm. Pentru lucrarea descrisn acest articol s-a folosit o platform de lucru dinbeton concasat, cu grosimea de 40 cm.

Amenajare traseu de circulaie al detritusului: Detritusul reprezint un material rezidualrezultat din operaiile de forare si injectare, fiind constituit din pmnt, ap i ciment n cantitateredus. n cazul de fa fost depozitat ntr-o groap de depozitare, dup care a fost folosit dup ntrire la realizarea de umpluturi controlate.

a.

Testarea diametrului coloanelor

Premergtor nceperii execuiei coloanelor din lucrare s-a realizat un poligon de testare (veziFigura 8) pentru stabilirea parametrilor de execuie. n cadrul poligonului de testare s-au stabilit: Viteza de retragere a trenului de tije;

1144

7/25/2019 CNGF12114

7/10

Viteza de rotire a trenului de tije.S-a constatat c n umplutur i complexul coeziv se poate obine diametrul de 2m iar in

complexul necoeziv se poate obine diametrul de 2.2m.n urma testelor efectuate s-a definitivat proiectul la nivel de detalii de execuie, prin dispunerea

n plan a coloanelor.

Figura 8. Schipoligon de testare a diametrului coloanelor jet grouting

b.Realizare coloane prin procedeul jet grouting pentru radierul de etanare i pereiiincintei

Execuia coloanelor este ilustrata in Figurile 9 si 10. n figura 9 se poate vedea puterea jetului desuspensie de ciment, pompat cu presiunea de 400 bari, iar n figura 8 se poate observa utilajul ntimpul forrii i injectrii.

Figura 9. Testarea jetului Figura 10. Executia coloanelor

1145

7/25/2019 CNGF12114

8/10

c.

Realizare sptura n etape i structura din beton armat.

Figura 11. Realizare sptura la cota -10 m. Figura 12. Finalizare sptura. Cota -16 m

Figura 13. Imagini incinta

Figura 14. Construire structura din beton armat, cu demontare praiuri

1146

7/25/2019 CNGF12114

9/10

7 VERIFICAREA CALITATII LUCRARILOR

Calitatea lucrrilor executate a fost verificat prin mijloacele de mai jos:a. Realizare poligon experimental pentru stabilirea parametrilor de execuie (vezi Figura 8).b. Testarea densitii suspensiei de ciment (raport A/C = 0.67 si densitate =1.67g/cm3).

c.

Utilajul genereaz automat o fisa a coloanei executate, in care sunt nregistrate datele de execu iea coloanei de jet grouting (vezi Figura 15).d. Msurarea inclinrii tijei de foraj pentru fiecare coloana executata, pe doua direcii

perpendiculare, pentru asigurarea etanseitatii radierului din Soilcrete (vezi Figura 16).

Timp [sec.]Adancime

[m]

Viteza deinaintare-retragere[m/min.]

Presiunesuspensie

[bari]

Debitsuspensie

[l/min]

Presiune aer[bari]

Viteza derotatie

[rot./min]

Figura 15. Fisa coloana de jet grouting generata automat de utilaj

Figura 16. Exemplu de rezultat al msurrii inclinrii tijei de foraj

1147

7/25/2019 CNGF12114

10/10

8 CONCLUZII

Folosirea tehnologiei jet grouting pentru acest proiect demonstreaz doua din aplica iile multipleale acestei tehnologii flexibile, dat fiind faptul ca:

- s-au executat coloane de jet grouting n trei tipuri generale de pmnt (umpluturi

eterogene, pamant coeziv, pamant necoeziv);- s-au executat 3 diametre ale coloanelor (1,8m, 2,0 m si 2,2 m), nefiind nevoie de schimbride echipamente;

- coloanele jet grouting au fost folosite atat pentru realizarea peretilor incintei cat si pentrurealizarea radierului de etanare;

Totodata prin acest proiect se evideniaz importanta experien ei att a Proiectantului cat si aConstructorului pentru acest tip de lucrari, aceasta constituind un aport important in realizarea deastfel de lucrri.

Structura si-a ndeplinit cu succes rolul pentru care a fost proiectata si executata (deplasri/ rotirinesemnificative, fara infiltraii in interiorul incintei) nefiind nregistrate incidente in timpulexecuiei sau al exploatrii.

BIBLIOGRAFIE

1. NP 120-2006, Normativ privind cerinele de proiectare i execuie a excavaiilor adnci n zone urbane2. SR EN 12716-2005, Execuia lucrrilor geotehnice speciale. Injectarea cu presiune inalta a terenurilor (jet grouting)3. SR EN 1997/1-2006, Eurocod 7, Proiectarea geotehnic, Partea 1: Reguli generale.4. Iacint Manoliu, Fundatii si procedee de fundare (1983)5. Ernst & Sohn, Recommendations on Excavations EAB, 2nd Edition (2008)

1148