Wzmacnianie gruntu – powody, metody i kryteria ich wyboru

Występowanie zjawiska gruntu słabonośnego – czyli kiedy należy wzmocnić grunt?

Trudne warunki gruntowe, z którymi coraz częściej mierzy się branża budowlana, wymagają wzmacniania podłoża. To właśnie obszary na, których można zauważyć występowanie słabonośnego gruntu, czyli takiego, który jest niekorzystny pod kątem neotechnicznym, należy najczęściej odpowiednio wzmocnić. Warto pamiętać, że do niekorzystnego osiadania podłoża destabilizującego budowle może dojść właśnie w związku z występowaniem gruntu słabonośnego.

Jaka jest przyczyna występowania zjawiska gruntu słabonośnego?

Wśród przyczyn występowania zjawiska gruntu słabonośnego można wymienić w szczególności:

• występowanie pod konstrukcją niezagęszczonych materiałów o sypkiej lub plastycznej konsystencji takich, jak m.in. piasek,
• wykonywanie tuż obok danego obiektu różnego rodzaju prac ziemnych takich, jak m.in. wykopy, dotyczy to zwłaszcza gleb skalistych,
• nadmierne zmiękczenie gleby ze względu na intensywne opady, czy przeciekanie wody z pękniętej kanalizacji,
• wystąpienie na danym obszarze takich zjawisk, jak podtopienia podłoża, intensywne drgania, czy trzęsienie ziemi.

Czasowe wzmacnianie gruntu – kiedy jest stosowane?

Wzmocnienie podłoża gruntowego nie zawsze musi być permanentne. W niektórych sytuacjach takich, jak m.in. roboty fundamentowe wzmocnienie stanowi ono jedynie tymczasowo formę zabezpieczenia.

Wzmocnienie podłoża gruntowego – metody

W dzisiejszych czasach można skorzystać z bogatego wyboru technologii wzmacniania gruntów, których dobór jest uzależniony od szeregu różnych kryteriów, których uwzględnienie umożliwia wykorzystanie najlepszej metody. Jedną z podstawowych podziałów jest ten, który uwzględnia głębokość wykonywanego wzmocnienia. Można w nim wyróżnić zagęszczanie gruntu powierzchniowe i wgłębne. Pierwszy rodzaj metod to m.in. stabilizację hydrauliczne i chemiczne, a także te przeprowadzone z wykorzystaniem geosyntetyków. Z kolei do metod zaliczanych, jako zagęszczenie wgłębne można zaliczyć np.:. Kolumny betonowe, konsolidacje, metodę DSM, jet-grouting i kolumny kamienne.

Konsolidacja — czyli wzmacnianie gruntów budowlanych z wykorzystaniem prostej metody

Wzmacnianie gruntu metodą konsolidacji polega na obciążeniu podłoża nadkładem poprzez wykonanie nasypu. Niewątpliwą zaletą tej metody jest tej prostota. Tradycyjna konsolidacja to w dzisiejszych czasach dość rzadko stosowana metoda wzmacniania podłoża gruntowego. Powodem tego jest przede wszystkim jej czasochłonność. Zamiast przeciążenia nadkładem można skorzystać z alternatywy w postaci wymuszonego podciśnienia. Konsolidacja podciśnieniowa jest ceniona zarówno ze względu na zalety techniczne, jak i ekonomiczne.

Konsolidacja to metoda wzmocnienia podłoża, która bez wykorzystania odpowiednich przyspieszeń może potrwać nawet kilka lat. Z tego względu stosuje się:

• Przeciążenie – które polega na zastosowanie dodatkowego obciążenia najczęściej w postaci dodatkowej warstwy gruntu.
• Dreny pionowe -których wykorzystanie przyczynia się do krótszego czasu filtracji, a tym samym znacznie krótszej konsolidacji. Występują one najczęściej w postaci drenów prefabrykowanych, czyli specjalnych taśm z geowłókniną lub kolumny.

Metoda ubijania – kiedy warto z niej skorzystać?

Ta metoda wzmocnienia gruntu jest ceniona za swoją prostotę, a zarazem małą inwazyjność. Polega ona na wykorzystaniu specjalnych urządzeń zwanych ubijaczkami. Mają one za zadanie, jak sama nazwa wskazuje ubić podłoże. Wzmacnianie gruntu metodą ubijania sprawdzi się doskonale w przypadku lekkich konstrukcji. Jest ona polecana w przypadku gruntów niespoistych, takich jak żwir, czy różnego rodzaju piaski. Stosując tą metodę, konieczne jest zachowanie dużej ostrożności i stałego monitorowania, ponieważ jej wykorzystanie może mieć wywoływać drgania, które gdy są silne, mogą mieć niekorzystny wpływ na budowle znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie.

Wzmocnienie gruntu metodą jet-grouting – w jakiej sytuacji ta metoda sprawdzi się najlepiej?

Wzmacnianie gruntu z wykorzystaniem metody jet-routing jest określane również, jako iniekcja strumieniowa. Metoda ta jest ceniona przede wszystkim za możliwości jej dowolnego zastosowania niezależnie od rodzaju podłoża gruntowego. Z jej wykorzystaniem może dojść do wzmocnienia zarówno gruntów organicznych, jak i mineralnych, czy nasypowych. W przypadku tej metody nie ma mowy o niekorzystnym wpływie na podłoże kolumny jet-routing, więc nie trzeba się obawiać o konstrukcje znajdujące się w pobliżu. Wśród jej wad należy natomiast wymienić jej kosztowność. W przypadku tej metody wzmacniania gruntu wykorzystuje się specjalne dysze, które powodują połączenie gruntu z zaczynem. W jej wyniku powstają kolumny jet-routing, które powodują poprawę nośności podłoża gruntowego. Czasem zdarza się, że konieczne jest zastosowanie dodatkowego wzmocnienia kolumny poprzez osadzenie w niej odpowiednich zbrojeń.

Wzmocnienie podłoża gruntowego – na czym polega i jakie są zalety tej metody?

Z wykorzystaniem tej metody można doskonale wzmocnić nośność podłoża. Sprawdzi się ona w szczególności w przypadku gruntów słabonośnych. W tym wypadku wstrzykuje się geopolimer, dzięki czemu dochodzi do rozszerzania żywic i wiązania zalegających gruntów. Takie techniki wzmacniania podłoża gruntowego  skutecznie wzmacniają grunt słabonośny i są jednocześnie szybkie i proste. W tym wypadku zagęszczenie gruntu odbywa się bez konieczności wykopów, drgań, czy jakiejkolwiek ingerencji w budowę obiektu.

Kolumny DSM – na czym polega ta technologia wzmacniania podłoża gruntowego?

W przypadku metody DSM chodzi o wzmacnianie słabonośnego gruntu poprzez wymieszanie go z cementem lub ewentualnie z zaczynem cementowo-popiołowym lub bentonitowym. Jej efektem jest powstanie kolumn cementogruntowych tzw. (DSM), które charakteryzują się znacznie lepszymi właściwościami. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu specjalnych mieszadeł w postaci żerdzi wiertniczej. Wykorzystanie tej metody poprawia parametry wzmacnianych gruntów. Budowa kolumn cementowo-gruntowych metodą DSM to metoda ekonomiczna, a zarazem dobrze sprawdzona i przebadana.

Iniekcja – co warto wiedzieć?

Wykorzystanie tej najpopularniejszej metody wzmacniania gruntu polega na, jak sama nazwa wskazuje wykonaniu zastrzyków dogruntowych, do których wykorzystywane są specjalne mieszanki. Dzięki temu ma dojść do podwyższenia nośności gruntów. Przed dokonaniem iniekcji należy wziąć pod uwagę elementy konstrukcji, które w jego skutek mogłyby ulec zniszczeniu. Dotyczy to przede wszystkim zbrojeń, konstrukcji wykonanych z betonu, a także kanalizacji.

Mikrowybuchy – dlaczego warto skorzystać z tej ekstremalnej metody?

Metoda ta polega na wysadzeniu. Choć jest ona dość ekstremalna, jej wykorzystanie wiąże się z szeregiem korzyści. Wśród nich można wyróżnić m.in. fakt, iż skutecznie zagęszcza podłoże gruntowe. Jej wykorzystanie nie wymaga poniesienia ogromnych kosztów, a jednocześnie efekt jej wykorzystania jest widoczny natychmiast po jej zastosowaniu. Ta metoda może służyć w szczególności do wykonywania wzmocnienia podłoża poniżej zwierciadła wody gruntowej w przypadku podłoża gruntowego niespoistego, a także organicznego.

Stabilizacja powierzchniowa – na czym polega?

Stabilizacja to jedna z metod powierzchniowych wzmacniania gruntu. Stabilizacja gruntu najczęściej odbywa się z wykorzystaniem spoiw hydraulicznych. Ulegają one hydratacji, dzięki czemu dochodzi do powstania szkieletu nośnego. Oprócz tego powstały materiał zawiera specjalne wypełnienie, które wzmacnia całą strukturę. Stabilizacja powierzchniowa jest określana metoda stabilizacji gruntu hydrauliczną lub chemiczną.

Wybór metody wzmocnienia podłoża gruntowego – jakie kryteria warto wziąć pod uwagę?

Przed dokonaniem wyboru metody wzmacniania podłoża gruntowego należy wziąć pod uwagę takie kwestie, jak:

• rodzaj gruntu – należy wziąć pod uwagę, że różne rodzaje podłoża gruntowego będą w różny sposób reagowały na obciążenia, szczególną uwagę należy zachować przy doborze metody stosowanej do gruntów organicznych,
• stan podłoża gruntowego (z tego względu zalecane jest wykonanie badania podłoża gruntowego),
• poziom zwierciadła wody gruntowej – ponieważ może mieć on znaczący wpływ na właściwości gruntu, a zwłaszcza parametry nośności,
• warunków sejsmicznych,
• występowanie zjawisk geologicznych takich, jak m.in. osuwiska,
• lokalizacja obiektów znajdujących się w pobliżu budowy,
• obciążenie związane z konstrukcją danego obiektu,
• obciążenie posadzek.

Metody wzmacniania podłoża gruntowego a warstwy transmisyjne

W sytuacji, w której wykorzystane elementy do wzmacniania gruntu charakteryzują się sztywnością oraz są one w szerokim rozstawie. Ich zastosowanie ma na celu przenieść dane obciążenie na wzmocnienie. Takie warstwy muszą być zaprojektowane z dużą ostrożnością, ponieważ błędy w tym zakresie mogą prowadzić do poważnych konsekwencji w postaci m.in. jej przebicia, odkształcenia, czy niewystarczającej sztywności.