Efektywnie, w tym kontekście, oznacza: bez wykluczania danego odcinka lub obiektu z użytkowania na wiele miesięcy, bez korków i utrudnień dla użytkowników ruchu. Poza realnymi, policzalnymi kosztami, które powstają w wyniku zamknięcia obiektu, wielomiesięczne przestoje i utrudnienia generują koszty społeczne, bardzo często nie uwzględniane przy wyborze technologii i wykonawcy.

Poszukując sprawdzonego i skutecznego rozwiązania, inwestorzy, zarządcy i jednostki utrzymaniowe obiektów infrastruktury mają coraz szerszy i bogatszy wybór metod naprawczych, w tym coraz bardziej innowacyjne i wygodne technologie. Mowa tutaj o iniekcjach geopolimerowych umożliwiających nieinwazyjną, nieuciążliwą naprawę nawierzchni, wzmocnienie podbudowy i podłoża gruntowego. Technologia ekspansywnych geopolimerów to szybka i nieinwazyjna metoda poprawy nośności podłoża, stosowana z powodzeniem w krajach Europy Zachodniej i Skandynawii od niemal 40 lat. Iniekcje geopolimerowe na tamtych rynkach znajdują swoje zastosowanie w projektach infrastrukturalnych w zakresie poziomowania, stabilizacji i wzmacniania gruntu  podłoża oraz nawierzchni.

W porównaniu do tradycyjnych metod wzmacniania podłoża gruntowego, technologia ekspansywnych geopolimerów jest praktycznie nieinwazyjna i nieuciążliwa dla finalnego użytkownika. Przy naprawach z zastosowaniem tej technologii nie występuje konieczność zamykania ruchu, zrywania naprawianej nawierzchni, używania ciężkiego sprzętu budowlanego – nie ma też uciążliwych wykopów i urobku. To wszystko znacznie skraca czas naprawy. 

Iniekcje geopolimerowe pozwalają poprawić geotechniczne i hydrauliczne właściwości gruntów poprzez zwiększenie nośności podłoża, poprawę parametrów gruntów niestabilnych, podatnych na zmianę objętości, napełnianie i wypełnianie pustych przestrzeni lub kawern, zmniejszenie współczynnika filtracji oraz  ewentualne podnoszenie osiadających konstrukcji.

Zastosowanie technologii

Technologia nieinwazyjnego wzmacniania gruntu oraz podbudów znajduje swoje zastosowanie w zakresie:

  • poprawy nośności gruntu pod fundamentami, podbudową oraz wzmocnienia i poprawy nośności podbudowy (tym samym pozwala przeciwdziałać osiadaniu w długiej perspektywie),
  • podniesienia osiadłych budowli,
  • wzmocnienia konstrukcji poprzez ujednorodnienie podłoża i usztywnienie podbudowy,
  • profilaktycznego (proaktywnego) wzmacniania gruntów,
  • wypełniania pustek i kawern (np. między gruntem a fundamentami/podbudową),
  • uszczelnień przeciwwodnych

Więcej na temat parametrów technicznych i wytrzymałościowych materiału geopolimerowego, w artykule pani Agnieszki Poteraj-Oleksiuk. Natomiast poniżej materiał filmowy i dwa przykłady praktycznego zastosowania iniekcji geopolimerowych.

Case Study nr 1: Wzmocnienie przyczółku mostowego na DK12

Wybudowany w latach 50. XX w. wiadukt w ciągu drogi krajowej nr 12, łączącej Radom z Piotrkowem Trybunalskim, nad torami kolejowymi w miejscowości Podbór. Długość jego  żelbetowej ramy wynosi 35 m. Przekrój poprzeczny obiektu tworzą cztery dźwigary belkowe o zmiennej wysokości stężone płytą pomostu.

Obiekt ten na co dzień jest obciążony dużym ruchem samochodowym. W wyniku intensywnej eksploatacji pojawiło się nadmierne osiadanie nasypu za przyczółkiem. Spowodowało ono przemieszczenie dylatacji aż o 30 mm, prowadząc tym samym  do jej uszkodzenia. Dodatkowo wody opadowe i roztopowe osłabiły konstrukcję, powodując zacieki i korozję zbrojenia elementów żelbetowych. To wszystko wpłynęło na nadmierną degradację nasypu i konieczność jego wzmocnienia, bez wyłączania obiektu z użytkowania i utrudnień w ruchu samochodowym.

Rozwiązanie z użyciem iniekcji geopolimerowych

W głąb nasypu, za pomocą małośrednicowych nawiertów i iniekcji, został podany ekspansywny materiał geopolimerowy, w celu wzmocnienia i poprawy parametrów wytrzymałościowych. Dzięki temu udało się przywrócić pełną styczność spodniej części przyczółka z położonym pod nim gruntem i wypełnić puste przestrzenie, znajdujące się poniżej. Prace związane ze wzmocnieniem nasypu z zastosowaniem iniekcji geopolimerowych nie wymagały użycia ciężkiego sprzętu budowlanego oraz nie spowodowały naruszenia stanu środowiska naturalnego.

Case Study nr 2: Wzmocnienie płyty lotniska cywilnego w Bydgoszczy

Lotnisko cywilne w Bydgoszczy. Konstrukcja nawierzchni: płyty betonowe o grubości około 20 cm w podbudowie oraz pakiet warstw bitumicznych o grubości około 13–14 cm wraz ze wzmocnieniem w postaci siatki stalowej na głębokości około 6 cm.

Służby utrzymaniowe lotniska borykały się z lokalnym obniżeniem nawierzchni, spowodowanym osiadaniem płyt betonowych znajdujących się w warstwie podbudowy (wywołanym przez ich wiek i obciążenie). W celu zapobiegania dalszym ruchom konieczne było wzmocnienie podłoża gruntowego bezpośrednio pod płytami betonowymi, a w pojedynczych miejscach wypełnienie pustych przestrzeni pomiędzy warstwą asfaltową a płytą betonową.

Z uwagi na charakter pracy lotniska, naprawa musiała zostać przeprowadzona w sposób minimalizujący utrudnienia wynikające z czasu wykonania robót, jak również ograniczający ingerencję w istniejącą konstrukcję. Prace mogły być wykonywane jedynie w czasie wieczornej i nocnej przerwy technicznej, trwającej zaledwie kilka godzin.

Wzmocnienie podbudowy z użyciem iniekcji geopolimerowych

Technologia iniekcji geopolimerowych została wybrana jako szybki i nieuciążliwy sposób stabilizacji, dogęszczenia i konsolidacji podłoża gruntowego, jak również wypełnienia pustych przestrzeni pomiędzy pakietem warstw asfaltowych a płytą betonową. Jedną z głównych zalet rozwiązania był brak jakichkolwiek uciążliwości w postaci urobku, ciężkiego sprzętu i rozbiórki konstrukcji.

Prace naprawcze polegały na nawierceniu otworów w wyznaczonych obszarach osiadań zgodnie z opracowanym projektem. W przygotowane otwory o średnicy 14 mm, na odpowiednią głębokość zostały wprowadzone rurki iniekcyjne, a nstępnie wykonana została iniekcja mieszanki geopolimerowej. Iniekcja w pierwszej fazie obejmowała warstwę pod płytą betonową, natomiast w drugiej tych miejsc, w których zaistniała konieczność jej wykonania (pomiędzy pakietem warstw bitumicznych a płytą betonową)

Zobacz także: Iniekcja geopolimerami w praktyce