Geotechnika jest przydatną nauką, znajdującą wiele konkretnych zastosowań. Wystarczy spojrzeć, jak wiele przedsięwzięć budowlanych i inżynierskich byłoby nie do zrealizowania bez wdrożenia odpowiednich metod geotechnicznych.
Czym zajmuje się geotechnika?
Geotechnika to gałąź inżynierii, której przedmiotem są właściwości gruntu i jego zdatność do wykorzystania pod fundamenty, nawierzchnie, budowle ziemne i podziemne. Specjalistom z tej dziedziny udało się wypracować cały wachlarz metod polepszania gruntu – geotechnika to wiele technologii opisanych dokładnie na www.keller.com.pl. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z nich i zobaczmy jak ich założenia realizowane są w praktyce.
Kolumny żwirowe KSS i wibrowymiana
Wibrowymiana polega na tym, że w słabych gruntach spoistych i uwarstwionych, które nie poddają się zagęszczaniu własnemu, formuje się kolumny z kruszywa. Po osiągnięciu za pomocą wypełniającego się kruszywem wibratora odpowiedniej głębokości, formuje się w gruncie nośnym poszerzoną stopę żwirową. Następnie wykonywany jest trzon kolumny żwirowej. Do wibratora wsypuje się od góry gruboziarniste kruszywo, które następnie przy udziale sprężonego powietrza wypływa spod ostrza i wypełnia przestrzeń.
Taką technikę tworzenia kolumn żwirowych KSS wykorzystano w ramach modernizacji linii kolejowej nr E30 Wrocław – Legnica w Szczedrzykowicach. W podłożu linii kolejowej występowała warstwa słabonośnych namułów gliniastych w stanie miękkoplastycznym. Uniemożliwiało to bezpieczne posadowienie przebudowanej linii kolejowej, konieczne było więc wzmocnienie podłoża. Kolumny żwirowe okazały się odpowiednie do tego zadania.
Kolumny DSM
Wynaleziona w Japonii technologia DSM (to skrót od Deep Soil Mixing) wykorzystywana jest, aby wzmocnić słabe podłoże gruntowe. W podłoże wprowadzane jest mieszadło. Wiercenie za jego pomocą odbywa się bez wstrząsów, a podczas niego z monitora na końcu żerdzi wiertniczej wypływa zaczyn cementowy. Po osiągnięciu odpowiedniej głębokości formowane są kolumny o średnicy od 60 do 160 cm, a w tym czasie mieszadło podciąga się do góry, umożliwiając równomierne mieszanie zaczynu z gruntem.
Kolumny te stosowane są, by posadawiać fundamenty obiektów inżynierskich, takich jak podpory wiaduktów, a także jako wzmocnienie pod nasypy drogowe i do obudowy wykopów budowlanych. Wśród zalet tej technologii wymienić wypada niskie koszty i niewielką ilość urobku.
W Polsce wykorzystano tę technologię między innymi do posadowienia wiaduktu Autostrady A1. Mowa tu o odcinku Rusocin – Czerniewice. Kolumny DSM wykorzystano pod fundamentami przyczółków i filarów wiaduktu, a także jako zabezpieczenie wykopów fundamentowych i nasypu kolejowego. Wzmocniono podłoże, dzięki czemu można było posadowić aż kilkadziesiąt inżynierskich obiektów.
Iniekcja strumieniowa Soilcrete
Ta technologia znajduje zastosowanie przy wzmacnianiu i uszczelnianiu gruntów każdego rodzaju. W tym celu wykorzystuje się wysokoenergetyczny, skoncentrowany strumień wody lub cementowego zaczynu, aby uformować w gruncie bryły cementogruntu. Wysokie ciśnienie nie ma w tym wypadku na celu bezpośredniego oddziaływania na podłoże, ma jedynie nadać wysokiej energii strumieniowi wody lub zaczynu cementowego.
Są trzy główne typy iniekcji Soilcrete. W typie S, czyli pojedynczym, grunt jest rozluźniany strumieniem zaczynu cementowego. W typie D, podwójnym, strumień ten jest dodatkowo wspomagany wypływem sprężonego powietrza. System T, potrójny, rozdziela natomiast procesy rozluźnienia i cementacji, które w innym wypadku przebiegają jednocześnie.
W Polsce technologia ta została między innymi wykorzystana, aby wzmocnić podłoże pod istniejącym już wcześniej fundamentem wiatrowej elektrowni. Elektrownia o wysokości 100 m oparta jest na fundamencie o średnicy 18 m. Po nim zalegały pylaste i piaszczyste gliny. Już po wybudowaniu, ale jeszcze przed uruchomieniem elektrowni zauważono przechylenie jej fundamentu osiągające 50% wartości dopuszczalnej po 20 latach eksploatacji, a był to przecież nowy budynek.
Zaistniało więc ryzyko nadmiernego przechylenia pod obciążeniem ekstremalnym w przyszłości, dlatego podjęto decyzję o wzmocnieniu gruntu. Iniekcja strumieniowa Soilcrete okazała się odpowiednim środkiem do tego zadania.
Technologia ta została wykorzystana również przy modernizacji zabytkowego Dworca PKP we Wrocławiu. Przebudowano główny budynek, zbudowano podziemny parking, zbudowano nowe obiekty i poprowadzono tunele techniczne poniżej poziomu posadowienia fundamentów.