Przykładem ciekawej metody wzmocnienia podłoża, która charakteryzujące się stosunkowo dużą inwazyjnością w grunt – jest jet-grouting, zwana także jako iniekcja strumieniowa. Efektem zastosowania technologii jet-grouting są kolumny cementowo-gruntowe – o bardzo wysokich parametrach nośności i stabilności podłoża. Jedną z firm, które specjalizują się w Polsce w wykonawstwie iniekcji strumieniowej jet-grouting, jest przedsiębiorstwo Budokop, które może pochwalić się szeroką gamą projektów zrealizowanych przy zastosowaniu innowacyjnej metody jet-grouting na terenie całego kraju.

Kolumny cementowo-gruntowe, czyli jet-grouting w praktyce

Technologia jet-grouting https://www.budokop.pl/jet-grouting/ opiera się na formowaniu kolumn z cementogruntu za pośrednictwem iniekcji mieszanki cementowej wtłaczanej w głąb gruntu pod wysokim ciśnieniem. Ta forma wzmacniania podłoża znana jest już od pół wieku, natomiast w Polsce zaczęto ją wykorzystywać w latach 90-tych. Metoda jet-grouting jest inwazyjnym sposobem wzmacniania podłoża, ponieważ polega na rozpłukiwaniu istniejącej struktury gruntu. Po wyprowadzeniu z otworu nadmiaru ziemi, wolną przestrzeń wypełnia się zaczynem cementowym, który naturalnie łączy się z pozostałym wewnątrz urobkiem. W rezultacie zmiksowania zaczynu z urobkiem – powstają kolumny cementowo-gruntowe, przypominające kształtem walce o średnicy od 600 do 2500 mm. Kolumna jet-grouting charakteryzuje się dużą nośnością oraz niewielką tendencją do osiadania.

Gdzie może być wykorzystywana technologia jet-grouting?

Jet-grouting można z powodzeniem stosować zarówno dla wzmocnienia posadowienia istniejących budowli, jak i nowoprojektowanych obiektów budowlanych. Wśród najczęstszych zastosowań metody jet-grouting wymienić można m. in. wzmacnianie i doszczelnianie ziemnych zapór, wykonywanie szczelnych ekranów dla zbiorników czy ścian palowych. Oprócz tego, technologia sprawdza się także przy obudowie wykopów oraz wzmacnianiu przyczółków mostowych i skarp. Powszechne jest również wykorzystywanie technologii jet-grouting do umacniania struktury gruntu pod nasypy kolejowe lub drogowe oraz wzmacnianie podłoża dla fundamentów istniejących budowli, np. w pobliżu głębszych wykopów. Zdarza się też, że jet-grouting stosowany jest dla poprawy jakości gruntu pod trasy rurociągów.

Fot. Budokop

Etapy wykonania wzmocnienia podłoża przy pomocy metody jet-grouting

Kolumny jet-grouting wykonuje się za pomocą iniekcji strumieniowej w dwóch etapach. W początkowej fazie – w podłoże zagłębia się wiertło do głębokości podstawy (stopy) projektowanej kolumny. Zazwyczaj otwór ten ma niewielką średnicę – od 100 do 180 mm. W dalszej kolejności, w trakcie wiercenia – stosowana jest płuczka (najczęściej z zaczynu cementowego), dzięki której część urobku wydostaje się na zewnątrz otworu. Kiedy żerdź z dyszami iniekcyjnymi sukcesywnie podnoszona jest ku górze, wysokociśnieniowy wtrysk zaczynu w ruchu obrotowym – ingeruje w strukturę ścian, niszcząc je i poszerzając tym samym otwór. Jednocześnie, z miksu gruntu rodzimego z zaczynem wiążącym (np. cementowym) – formuje się kolumna jet-grouting. Nieznaczna na początku średnica otworu stale się powiększa i może osiągnąć nawet 2,5 m.

O czym jeszcze należy wiedzieć przy stosowaniu metody jet-grouting?

Najpopularniejszym środkiem wiążącym kolumnę jet-grouting jest zaczyn cementowy, jednak istnieją również inne substancje stabilizujące. Często można spotkać się bowiem z iniektami bitumicznymi albo środkami na bazie syntetycznych żywic. W zależności od pożądanych parametrów i właściwości powstających kolumn gruntowo-cementowych, stosuje się różnego rodzaju dodatki, jak np. popioły lotne czy substancje przyspieszające wiązanie.

Średnica kolumny jet-grouting zależy od kilku czynników, m. in. od wysokości ciśnienia, długości czasu utrzymywania żerdzi iniekcyjnej na jednym poziomie, rodzaju i zwartości gruntu oraz ilości wtłoczonego zaczynu. W gruntach spoistych wykonanie iniekcji strumieniowej trwa dłużej, niż w przypadku warstw sypkich i wykorzystuje się znacznie więcej zaczynu. Należy pamiętać, że w obrębie naturalnych przeszkód (np. twarde skały), ostateczny kształt kolumny może nie mieć formy regularnego walca. Co ciekawe, staje się to nawet zaletą takiej kolumny, ponieważ nieregularna powierzchnia pobocznicy sprawia, że jest ona stabilniejsza, bardziej nośna i cechuje się mniejszym osiadaniem.

W ramach metody jet-grouting wyróżnia się trzy odmiany technologii – wariant pojedynczy (mono jet; „S”), podwójny (double jet; „D”) oraz potrójny (triple jet; „T”). O zastosowaniu konkretnego wariantu metody jet-grouting – decydują warunki gruntowe, geometria pala, a także wymogi jakościowe. Technologia jet-grouting możliwa jest do zastosowania nie tylko na lądzie, ale również w budownictwie wodnym.

Fot. Budokop

Jakie są alternatywne technologie wzmacniania podłoża zamiast iniekcji strumieniowej jet-grouting?

Alternatywą dla iniekcji strumieniowej jet-grouting mogą być m. in. kolumny DSM. Metoda DSM polega na wprowadzeniu w grunt mieszadła, zbudowanego z żerdzi wiertniczej oraz specjalistycznej głowicy. Wierceniu nie towarzyszą wstrząsy, wibracje ani uciążliwy hałas, a w trakcie procesu pogłębiania – do gruntu tłoczony jest zaczyn cementowy przez tzw. monitor znajdujący się na krańcu żerdzi. Zadaniem mieszadła jest równomierne połączenie zaczynu z poruszonym gruntem rodzimym. Formowanie się samej kolumny DSM następuje po osiągnięciu przez zestaw projektowanej głębokości, a odbywa się podczas podnoszenia i ruchu obrotowego mieszadła. Średnica kolumny DSM jest równa wielkości końcówki mieszającej.

W zależności od specyfiki zadania inwestycyjnego, warunków gruntowych, jak również sąsiedztwa istniejących budowli czy enklaw przyrodniczych, można zdecydować się na jeszcze inne metody wzmocnienia podłoża. Dostępne są technologie oparte o pale wiercone świdrem ciągłym (CFA) lub pale przemieszczeniowe (FDP). W przypadku obiektów generujących mniejsze obciążenia oraz przy ograniczonej dla sprzętu ciężkiego powierzchnią placu budowy, stosuje się mikropale iniekcyjne, których średnica z reguły nie przekracza 300 mm. Dla zapewniania odpowiedniej stateczności palisad, ścianek szczelnych lub nabrzeży portowych, często wykorzystywane są z kolei kotwy gruntowe. Pale VDW (CCFA) – to innowacyjna metoda łącząca w sobie walory technologii CFA z palami wykonywanymi w rurach obsadowych. Przy wzmacnianiu podłoża w budownictwie infrastrukturalnym oraz przy wznoszeniu konstrukcji mostowych bądź innych wielkogabarytowych obiektów (np. hal przemysłowych), mogą sprawdzić się pale Vibro.