6.7.
INJECTAREA TERENULUI
n tehnica construciilor, prin injectarea terenului se nelege
introducerea n teren prin guri de foraj, cu ajutorul presiunii, a
unor cantiti controlate de fluide de injectare capabile s modifice
caracteristicile fizico-mecanice ale acestuia. Cnd substana de
injectare pompat n stare fluid se ntrete n timp rezult o mbuntire a
caracteristicilor mecanice ale terenului i o scdere a
permeabilitii. Tipurile de injectare folosite n tehnica
construciilor sunt: a. Injectarea de mbibare a terenului (penetrare
n teren): ptrunderea fluidului de injectare n porii pmntului i
colmatarea lor. b. Injectarea prin clacare: ptrunderea substanei
injectate n fisuri formate prin hidrofracturarea (clacarea)
terenului datorit presiunii de injectare. c. Injectarea de
compactare: umplerea cu ajutorul presiunii a golurilor artificial
create n jurul injectrilor. Aceste goluri se creaza prin ndesarea
pmntului din jurul acestor goluri i umplerea lor cu fluid de
injectare. Injectarea de penetrare, clacare sau compactare se
execut cu presiuni de pn la 4MN/m2. d. Jet grouting: consolidarea
i/sau etanarea pmnturilor sau rocilor slabe. Prin jet grouting se
realizeaz o nlocuire a terenului existent cu un amestec de fluid de
injectare i parte din teren, care formeaz un corp nou cu
caracteristici fizice superioare. Pentru crearea golurilor n
terenul existent se utilizeaz presiuni ce ncep de la 4MN/m2. e.
Injectarea cu vacuum: mai rar ntlnit n pratica european; se poate
folosi n situaiile n care accesul la zonele necesar a fi injectate
este dificil. Metoda are succes n cazul injectrii defectelor
izolate. Cel mai bun exemplu este redat n i prezint cazul injectrii
unui rost de dilatare dintr-un baraj de beton armat. Evident este
necesar izolarea defectului fa de presiunea atmosferic, altfel
crearea vacumului find imposibil. De asemenea metoda mai poate fi
folosit cnd sunt necesare presiuni de injectare considerabile,
metoda combinat (presiune+suciune) ducnd la creterea performanelor
obinute. Domeniile de aplicare a injectrii pmnturilor n funcie de
tehnologia de injectare se dau n tabelul 6.1.Tab. 6.1 Tehnologia de
injectare Injectare prin mbibarea pmntului Tipul de teren
injectabil Pmnturi cu permeabiliti mai mari de 10-3-10-4 cm/s
Injectare prin mbibare cu tratare Pmnturi fine cu coninut de
praf sau argil chiar argil cu simultan cu curent electric continuu
permeabiliti de 10-3-10-5 cm/s Injectare cu compactare realizat cu
Pmnturi afanate (naturale sau umpluturi) suspensii sau mortare
stabile rigide cu permeabiliti sub 10-1 cm/s
102
Injectarea cu nlocuirea pmntului (jet Se poate aplica pentru
orice pmnt, inclusiv n terenuri grouting) stratificate
Fluidele de injectare pe baz de ciment pot fi folosite la
terenuri cu permeabilitate mai mare de 10-2 m/s, iar cele argil
(bentonit)-ciment la permeabiliti cuprinse ntre 10-2 -10-3 m/s.
Fluidele de injectare chimice (geluri de silice) se folosesc la
terenuri cu permeabilitatea cuprins ntre 10-3 si 10-5 m/s, iar cele
bazate pe rini (aminice, fenolice) la permeabiliti mai mici de
10-5m/s. O clasificare mai complex se prezint n tabelul 6.2.
Limitele de aplicabilitate ale unor fluide de injectare conform
.Tipuri de Caracteristici pmnt Pietriuri si Nisipuri nisipuri
grosiere fine d10 >0.55mm k>10 m/s Suspensii Ciment
(k>10-2 m/s) fluide spumate de Fluide spumante Gel bentonitic
Argila-ciment-3 -3 -5
mijlocii
Tab. 6.2. i Nisipuri prfoase i argile prfoase d1010 m/s Soluii
coloidale (geluri) Geluri Joosten (k=10-4 m/s) injectare ntr-o faza
(reactiv organica) Gel bentonitic Gel moale de silice
Lignocromat
Injectare permeabilizare
O prezentare sintetic a domeniilor de aplicabilitate a soluiilor
de injectare se prezint n diagrama din fig.6.1 .
Fig. 6.1. Domenii de aplicarea a tehnologiilor de injectare.
Tehnicile de injectare pot fi folosite n principal pentru
crearea unui voal de pmnt consolidat sub talpa fundaiei izolate sau
continue, pn la limita zonei active/terenul bun de fundare
(fig.6.2.). Consolidarea terenului prin injectarea de soluii liante
se bazeaz pe principiul:103
aducerea pmntului la forma unei mase compacte care s nu mai
permit apariia unor deformaii progresive a terenului de fundare.
Noiunea este cunoscut i sub denumirea soilcrete (soil - pmnt + to
concrete compactare-betonare).
Fig. 6.2
Consolidarea masivului de pmnt situat sub talpa fundaiei poate
fi fcut pe toat lungimea fundaiilor existente sau numai sub forma
unor blocuri de pmnt consolidat dispuse n lungul pereilor portani
(fig.6.3). n acest caz alegerea distanei dintre zonele consolidate
trebuie fcut cu mult atenie, pentru a nu conduce la forfecarea
zonei de fundaie dintre blocurile consolidate.
Fig. 6.3 Consolidarea terenului prin injectarea de blocuri
izolate
Avantajul folosirii soluiei de consolidare prin injectarea
terenului de fundare este i o mrire a capacitii portante a blocului
fundaiei prin
104
umplerea fisurilor / crpturilor din corpul fundaiei cu material
liant (fig. 6.4). O atenie deosebit trebuie s se dea controlrii
pierderilor de material liant prin hornuri, fisuri din terenul de
fundare, drenuri, canalizri defecte (sparte, dislocate, rupte,
etc.)
Fig. 6.4
Injectarea terenului de fundare poate fi fcut prin foraje
verticale sau nclinate dup l sau 2 direcii (fig. 6.5). Nu se
recomand folosirea unei nclinri mai mari de 20.
Fig. 6.5 Injectarea multipl
Pentru eliminarea apei infiltrate n teren pot fi folosite i
drenuri din tuburi PVC, de evacuare a apei infiltrate n teren spre
canalizarea existent. Injectarea de compactare poate fi folosit i
pentru nlocuirea unor fundaii pe piloi din lemn a cror proces de
putrezire a condus la slbirea seciunii lor n zonele din vecintatea
blocului de fundaie (fig.6.6).
105
Fig. 6.6
Injectarea de umplere poate fi folosit cu succes i la colmatarea
golurilor existente sub pardoselile lsate sau a golurilor existente
n terenul de fundare. De asemenea, folosind injectarea cu manete
pot fi compactate umpluturi din pmnturi necoezive (pietriuri,
bolovniuri, nisipuri) (fig. 6.7a). n pmnturi nisipoase fine este de
ateptat o ridicare a nivelului terenului (construciei) (fig.
6.7b).
Fig. 6.7
Necesitatea executrii unei spturi n vecintatea unei construcii
pune n faa proiectantului problema consolidrii prealabile a
fundaiilor vecine. Problema poate fi rezolvat prin adoptarea mai
multor soluii constructive. Dintre soluiile folosite, cele mai bune
rezultate le ofer folosirea tehnicii de injectare: a. injectarea de
mas, pentru crearea unui masiv de pmnt care s lucreze ca un zid de
sprijin de greutate;
106
b. folosirea micropiloilor executai prin injectare; c. folosirea
susinerii cu plci din beton armat ancorate n pmnt prin injectare
(ancoraje postcomprimate); Principial, soluiile cele mai des
folosite sunt prezentate n fig.6.8:
Fig. 6.8
Ca o alternativ a acestor soluii se pot folosi sisteme formate
din masive injectate sau perei din piloi executai prin injectare i
ancoraje pasive executate prin injectare (fig. 6.9).
Fig.6.9 Executarea unui ecran de pmnt consolidat i ancorat
Prin mrirea zonei de consolidare se pot elimina ancorajele,
blocul de pmnt consolidat putnd asigura preluarea ncrcrilor
transmise de construcia veche (fig 6.10).
107
.
Zon de injectare
pmnt
consolidat
prin
Fig. 6.10 Consolidarea pmntului prin injectare
Probleme similare se pun i la executarea unor construcii
subterane (tuneluri, canalizare, subtraversri, etc.). i n acest caz
folosirea soluiei de consolidare prin injectare a unui masiv de
pmnt de sub fundaia construciilor existente poate oferi o soluie
deosebit de eficient (fig. 6.11).
Fig. 6.11
Ea poate fi folosit ca o soluie alternativ metodei subzidirii
pentru executarea unor pivnie, garaje, etc. (fig.6.12). Metoda se
folosete cu succes i n cazul reabilitrii pardoselilor, pavajelor,
autostrzilor prin metoda slab-jacking. Metoda a fost inventat i
dezvoltat In USA, n prezent ea constituind o metod obinuit de
reabilitare a suprafeelor de rulare.
108
Fig. 6.12
Groutjacking tehnica liftrii structurilor a fost dezvoltat mai
trziu i n prezent este recunoscut ca fiind cea mai simpl i economic
metod de a readuce la cota dorit o structur . Metoda poate fi
folosit la o varietate mare de structuri, dar necesit o bun
documentare nainte de folosire. Astfel, necunoaterea exact a
litologiei poate conduce la erori, de exemplu amplificarea
fenomenului de subsiden prin creterea greutii proprii a stratelor
superioare de pmnt. n general se prefer o injectare de fracturare
la adncime mare, cu un fluid mai vrtos, executat n mai multe
puncte. Pentru un mai bun control, injectarea se execut cu
incremente mici. Metoda permite un mai bun control al injectrii i
liftrii i nu distruge reelele ce alimenteaz cldirea, situate de
obicei aproape de suprafa. Se cunosc trei metode de liftare
folosind injectarea: Liftarea cu ajutorul injectrii de compactare.
Dei se introduc n teren n special eforturi pe direcie paralel cu
suprafaa terenului, apar i eforturi verticale care pot s imprime o
micare pe vertical a stratelor de pmnt i implicit a structurilor ce
reazem pe acestea. Liftarea cu ajutorul hidrofracturrii orizontale.
Fractura este generat iniial cu un fluid foarte fluid, dup care
injectarea se continu cu un fluid vrtos ce imprim micarea pe
vertical a stratelor de pmnt. Liftarea dintr-un gol precreat. Este
cel mai sigur proces de liftare. Crearea n prealabil a unui gol n
teren de exemplu printr-un foraj orizontal sau nclinat- asigur
hidrofracturarea exact n zona dorit. Injectarea se face numai cu
fluid vrtos avndu-se n vedere limitarea resurgenelor prin forajul
iniial. Utilizarea explozibilului la injectare. n SUA este deja o
metod obinuit folosit pentru crearea unui gol la o adncime dorit.
Golul urmeaz a fi injectat cu fluid vrtos pentru a lifta o structur
sau pentru a crea un bulb de ancoraj.
109
