primjer mlaznog injektiranja kod zaštite · pdf filemlazno injektiranje kod...
Post on 04-Feb-2018
247 Views
Preview:
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIČKI FAKULTET
SILVANA ČATAK
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE
GRAĐEVINSKE JAME
DIPLOMSKI RAD
VARAŢDIN, 2011.
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIČKI FAKULTET
DIPLOMSKI RAD
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE
GRAĐEVINSKE JAME
KANDIDAT:
Silvana Čatak
MENTOR:
prof.dr.sc. Boţo Soldo
VARAŢDIN, 2011.
SADRŢAJ
1. UVOD --------------------------------------------------------------------------------- 1
2. ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME PODZEMNE GARAŢE U
VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG ----------------------------------------------- 2
3. OPĆENITO O MLAZNOM INJEKTIRANJU -------------------------- 7
3.1. Otkriće i razvoj postupaka injektiranja kroz povijest ------------------------- 7
3.2. Definicija injektiranja ---------------------------------------------------------------- 8
3.3. Tlak injektiranja --------------------------------------------------------------------- 10
3.4. Kriterij završetka injektiranja ---------------------------------------------------- 12
3.5. Kontrola uspjeha injektiranja ----------------------------------------------------- 13
3.6. Osnovne karakteristike injekcijskih smjesa i njihovo znaĉenje ------------- 14
3.7. Vrste injekcijskih smjesa ----------------------------------------------------------- 15
3.8. Vrste injektiranja -------------------------------------------------------------------- 20
3.8.1. Tehnologija mlaznog injektiranja ---------------------------------------------------------- 22
3.8.2. Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja ------------------------------------------------- 24
3.8.3. Dvofluidni sustav mlaznog injektiranja --------------------------------------------------- 26
3.8.4. Trofluidni sustav mlaznog injektiranja ---------------------------------------------------- 27
3.8.5. Odnos tlaka i protoka fluida kod mlaznog injektiranja ------------------------------- 29
3.8.5. Čvrstoće injektiranog volumena tla------------------------------------------------------ 31
3.8.6. Čimbenici koji utječu na čvrstoću injektiranog volumena tla ----------------------- 32
3.8.7. Kontrola kakvoće --------------------------------------------------------------------------- 33
3.8.8. Dimenzioniranje valjkastih tijela --------------------------------------------------------- 36
3.8.9. Prednosti i mane mlaznog injektiranja -------------------------------------------------- 38
4. MLAZNO INJEKTIRANJE KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE
JAME U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG --------------------------------- 40
4.1. Izvedba probnog polja ----------------------------------------------------------- 44
4.1. Kontrola uspješnosti izvedenog probnog polja ------------------------------ 47
5. ZAKLJUĈAK --------------------------------------------------------------------- 52
LITERATURA -------------------------------------------------------------------------- 54
PRILOZI ---------------------------------------------------------------------------------- 55
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
1
1. UVOD
U praksi je često potrebno graditi na tlu slabih karakteristika, odnosno male
nosivosti, velike deformabilnosti kao i velike vodopropusnosti. Postoji niz postupaka
rješenja graĎenja na takvim tlima. Kod graĎenja zgrada, industrijskih hala i sl. često
rješenje je duboko temeljenje, izvoĎenje pilota, elemenata dijafragmi, bunara i dr., a u
novije vrijeme, sve češće se pristupa i poboljšanju karakteristika tla. Postoji niz
tehnologija koje se pri tome koriste, a mlazno injektiranje je jedna od vrlo čestih u
primjeni.
U slučajevima kad treba izvesti graĎevinsku jamu u npr. aluvijalnim tlima s
visokim razinama podzemne voda, a gdje na velikoj (dohvatnoj) dubini nema
nepropusnog sloja, često treba riješiti izraţeni problem brtvljenja dna jame. Kod
propusnog dna, crpljenje vode moţe biti oteţano. Velike količine vode koju treba crpiti,
zaštita od potencijalno prisutnog hidrauličkog loma tla, evakuacija crpljene vode i sl.
znatno poskupljuju radove. U takvim se slučajevima često izvodi brtvljenje dna jame
tehnologijom mlaznog injektiranja.
Mlazno injektiranje je u Hrvatskoj u stalnoj primjeni nešto više od 10 godina. U
dosadašnjoj praksi pokazalo se da se mlazno injektiranje najčešće koristilo u svrhu
zaštite iskopa graĎevinskih jama. Slijedeće po učestalosti je bila primjena mlaznog
injektiranja kod temeljenja graĎevina, zatim kod slučajeva tzv. "underpininga", te kod
sanacije klizišta.
Kad su u pitanju slabe karakteristike tla, u ovom slučaju riječ je o velikoj
vodopropusnosti, odnosno, ovim radom prikazat će se primjena mlaznog injektiranja
kod čepljenja dna graĎevinske jame za potrebe izgradnje podzemne garaţe u Varaţdinu
– Kapucinski trg.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
2
2. ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME PODZEMNE GARAŢE
U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG
GraĎevinska jama o čijoj zaštiti će biti riječ u ovom diplomskom radu nalazi se
na lokaciji Kapucinskog Trga u Varaţdinu. Konkretno, riječ je o izgradnji javne
podzemne garaţe s dvije podzemne etaţe. Tlocrtne dimenzije zahvata iznose 79,35
m x 81,10 m, a kota dna iskopa je na -7,80 m od kote terena 0,00 tj. na koti 164,10
m.n.m.
Slika 1. Lokacija podzemne garaže smještana na Kapucinskom trgu u Varaždinu
Slika 2. Izgled parkirališta ispred robne kuće Vama prije početka izgradnje podzemne garaže na
Kapucinskom trgu
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
3
Prethodnim ispitivanjima i istraţnim
bušenjima ispitani su sastav i karakteristike
temeljnog tla (slika 3.). UtvrĎeno je da se
ispod površinskog sloja asfalta i betona,
debljine cca 40-50 cm nalazi:
1) Sloj zaglinjenog šljunka, pomiješanog
s pijeskom te praha do maksimalne dubine -
3,5 m, te
2) sloj šljunka, pjeskovitog, dobro
graduiranog, srednje zbijenosti, registriranog
do dna bušenja
Podzemna voda registrirana je na koti
- 3,5 m od kote terena za vrijeme istraţnih
radova. Zaštitna konstrukcija izvodi se radi
osiguranja suhe graĎevinske jame, te zaštite
bokova graĎevinske jame od pritiska tla,
susjednih graĎevina i prometa, te pritiska
podzemne vode. Tlocrtna dispozicija zaštitne
konstrukcije prikazana je u prilogu 1., dok je
presjek konstrukcije zaštite graĎevinske jame
prikazan na slici 4 .
Slika 3. Sastav temeljnog tla dobiven prema uzorcima iz bušotine B1
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
4
Slika 4. Koncept zaštitne konstrukcije - poprečni presjek
Kao što je vidljivo na slici 4., zaštitna konstrukcija graĎevinske jame sastoji se
od armiranobetonske sidrene dijafragme po obodu jame, te od mlazno injektiranih
stupnjaka u dnu jame radi brtvljenja njenog dna:
Armiranobetonska dijafragma je debljine 60 cm i povezana je s naglavnom
gredom visine 80 cm i širine 65 cm. Dubina dijafragme je 14,30 m, odnosno,
dno dijafragme se nalazi na koti 154,60 m.n.m.
Geotehnička sidra izvode se u skladu s uobičajenim principima projektiranja i
izvedbe geotehničkih sidara. Projektom je predviĎena ugradnja geotehničkih
privremenih i probnih sidara. Geotehnička sidra izvode se na dubini 3,5 m, pod
nagibom od 15° i ukupne duljine 14,5 m.
Mlazno injektirani stupnjaci promjera 160 cm izvode se u dnu graĎevinske jame
duljine 3,0m, tako da se preklapaju i čine nepropusni čep materijala. TakoĎer,
izvest će se dva reda vertikalnih mlazno injektiranih stupnjaka uz susjednu
robnu kuću te jedan red kosih mlazno injektiranih stupnjaka.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
5
U svrhu mjerenja deformacija zaštitne konstrukcije, te potvrĎivanja pretpostavki
postavljenih u projektu i sigurnog izvoĎenja zaštitne konstrukcije, u armiranobetonsku
dijafragmu postavljaju se inklinometarske cijevi, a na naglavnu gredu geodetski reperi.
Inklinometrima se mjere pomaci dijafragme - rotacija i savijanje. Eventualni pomaci
susjedne graĎevine takoĎer će se pratiti, na način da se na fasadu ugrade geodetski
reperi, i klinometri kojima se mjeri eventualno nagibanje zidova.
Kako nebi došlo do opasnosti po stabilnost i sigurnost konstrukcije zaštite
graĎevinske jame, utvrĎen je sljedeći redoslijed izvedbe radova:
1) formiranje radnog platoa za izvedbu dijafragme na koti 170,00 m.n.m.
2) izvedba elemenata armiranobetonske dijafragme
3) iskop do kote 168,00 m.n.m. i formiranje platoa za izvedbu sidara
4) izvedba mlazno injektiranih stupnjaka za brtvljenje dna graĎevinske jame (ako
je potrebno), te izvedba probnog crpljenja
5) izvedba geotehničkih sidara
6) izvedba iskopa sa sukcesivnim crpljenjem podzemne vode.
Spomenuto crpljenje procjednih i oborinskih voda iz graĎevinske jame obavlja
se električnim automatskim pumpama kapaciteta 20 l/s, te visine dizanja 15 m.
Slika 5. Slikoviti prikaz budućeg objekta – poprečni i uzdužni presjek
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
6
Slika 6. Slikoviti prikaz budućeg objekta
U ovom poglavlju prezentirane su osnovne karakteristike zaštitne konstrukcije
graĎevne jame, dok će se u sljedećim poglavljima detaljno razraĎivati postupci
brtvljenja dna jame mlazno injektiranim stupnjacima.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
7
3. OPĆENITO O MLAZNOM INJEKTIRANJU
3.1. Otkriće i razvoj postupaka injektiranja kroz povijest
Injektiranje predstavlja postupak ubrizgavanja jedne ili više suspenzija, emulzija
ili otopina pod pritiskom u osnovnu stijenu, tlo ili graĎevinu u svrhu poboljšanja
nosivosti i vodopropusnosti terena, te stabilnosti izgraĎenih objekata.
Prvi počeci injektiranja datiraju još iz 1802. Godine kada je Charles Bérigny
otkrio proces injektiranja i primijenio ga na sanaciji ispranog tla ispod splavnice u luci
kod Dieppe-a.
Prvo injektiranje izvedeno je udarnom crpkom koja se sastojala od drvene cijevi
unutarnjeg promjera 8 cm. Cijev je imala metalni poklopac, perforiran šupljinama
promjera 3 cm, te je bila ispunjena glinom. Glina je utiskivana u šupljine ispranih
temelja pomoću drvenog, pokretnog klipa.
Daljnji razvitak tehnologije injektiranja uključivao je korištenje sve učinkovitijih
injekcijskih smjesa – od prvotnog injektiranja tla glinom i cementnim injekcijama, pa
sve do razvoja primjene kemijskih injekcija te konačno i kombiniranih postupaka
injektiranja.
Prvi podatak o injektiranju u našoj zemlji datira iz 1932. godine, kada je graĎena
brana Grošnica za opskrbu vodom grada Kragujevca. Ta 42 m visoka betonska,
gravitacijska brana, graĎena je od 1931. do 1938. godine. Prema oskudnim podatcima o
tom radu, bušene su u temelju brane rupe za injektiranje, iz kojih su cijevi promjera 5
cm vodile u injekcijsku galeriju. Kroz te cijevi injektirala se cementna suspenzija, ali
detalji postupka i potrošak cementa nisu poznati.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
8
Intenzivnija potreba za injektiranjem usljedila je nakon 1945. godine i to kao
posljedica izgradnje mnogih hidroenergetskih objekata u to vrijeme. Takva potreba za
specijaliziranim graĎevinskim zahvatima rezultirala je formiranjem poduzeća
specijaliziranog isključivo za injekcijske radove. Tako je krajem 1947. godine u
Beogradu pri Ministarstvu elektroprivrede osnovana specijalna gupa za injekcijske
radove, koja se 1948. godine preselila u Zagreb gdje je osnovano naše prvo,
jugoslavensko poduzeće za injekcijske radove „Geotehnika“ s prvotnim nazivom
„Elektrosond“. Elektrosond je osnovao i prvi laboratorij za proučavanje injekcijskih
materijala, smjesa i suspenzija, proučio je primjenu dodataka cementu za injektiranje,
kao što su deflokulatori, gline i bentonit. Zatim je i Poduzeće za bušenje (PIB, poslije
Geoistraţivanja, a nakon integracije s Elektrosondom, Geotehnika) u Zagrebu preuzelo
dio opseţnog injektiranja temelja prve akumulacijske brane u karstificiranome
vapnencu Peruče na Cetini. Razvijene su tako nove metode ispitivanja smjesa i novi
postupci za injektiranje u kršu primjenom velike količine gline mjesto cementa. To je
otvorilo put iskorištavanju vodnih snaga krša u našoj zemlji, pa danas imamo u pogonu
velike hidroelektrane kao što su Split, Senj, Dubrovnik, Peručica i Orlovac .
3.2. Definicija injektiranja
Injektiranje je jedina metoda stabilizacije terena koja se sastoji u ubrizgavanju
stabilizacijskih sredstava u tlo pod pritiskom, kroz bušotine, pomoću prikladnih
strojeva, na području koje ţelimo konsolidirati.
Bez obzira na područje primjene metode injektiranja, sam postupak je u svojoj
biti uvijek isti, a rezultati se razlikuju ovisno o tome da li se injektiranjem ţeli postići
trajna ili privremena stabilizacija terena.
Injektiranjem se, prema definiciji, moţe postići:
smanjenje vodopropusnosti
povećanje čvrstoće i smanjenje deformabilnosti temeljnog tla
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
9
pretvaranje diskontinuiranih graĎevina – izgraĎenih od betonskih elemenata u
masivne homogene graĎevine
fiksiranje armatura i zatega za prednapinjanje
ispunjavanje kontaktnih fuga izmeĎu graĎevine i tla
Osnovni faktori koje moramo poznavati prije postavljanja zahtjeva za
injekcijske zahvate i odluke o primjeni konkretne metoda injektiranja jesu:
7) Geološki faktori, pri čemu moramo poznavati vrstu stijena uslojenost te
tektoniku uţeg i šireg područja;
8) Petrografski faktori, pri čemu moramo poznavati sastav i strukturu stijene,
kemijske osobine stijene te sistem lasova i mikropukotina;
9) Hidrogeološki faktori, pri čemu moramo poznavati karakter nadzemne i
podzemne vode, njeno kretanje i kemijski sastav;
10) Tehniĉki faktori, pri čemu moramo poznavati tehničke karakteristike objekta,
njegovu namjenu i uvjete koji se moraju postići injektiranjem;
11) Faktori injektiranja, pri čemu moraju biti definirani sljedeći osnovni uvjeti:
Gustoća bušotina, tj.razmak izmeĎu bušotina u jednom redu i razmak
meĎu redovima,
Dubina i nagib bušotina
Injekcijska smjesa
Pritisak injektiranja
Sistem i redosljed injektiranja
Kontrola uspjeha izvedenog injektiranja.
Tek pošto smo upoznali prva četiri faktora, moţe se pristupiti odreĎivanju petog
faktora. Elementi petog faktora su meĎusobno direktno ovisni i ne mogu se pojedinačno
odreĎivati, jer jedan od elemenata bitno utječe na svaki slijedeći element.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
10
3.3. Tlak injektiranja
Kod svakog injekcijskog zahvata u terenu, uvijek si postavljamo pitanje
maksimalno dozvoljenog pritiska injektiranja. Za takav odgovor ne postoje apsolutna
pravila, budući da je stijena glavni faktor koji utiče na odreĎivanje injekcijskog pritiska.
Pritisak kod injektiranja ima višestruku funkciju:
Da svlada hidrauličke otpore u cjevovodima i tlu;
Da neznatnom deformacijom tla poveća propusnost radi što boljeg toka
injekcijske smjese kroz pore i pukotine;
Da izazove kretanje injekcijske smjese u tlu unutar predviĎenog radijusa oko
injekcijske bušotine;
Da se u tlu iscijedi višak vode iz injekcijske smjese u najsitnije pore i pukotine.
Pritisak se kod injektiranja kreće u veoma širokim granicama i zavisi od:
Debljine (teţine) nadsloja
Čvrstoće i homogenosti stijene.
Definitivni matematički odnos za proračun pritiska injektiranja ne postoji.
Kod malih pritisaka postoji opasnost da se ne zainjektira odreĎeni radijus oko
injekcijske bušotine te da se injekcijska smjesa ne oslobodi viška vode i tako ne
postigne odgovarajuću čvrstoću.
Kod velikih pritisaka moţe se izazvati raslojavanje i lom stijene oko bušotine,
nepotrebno povećati utrošci injekcijske smjese, a moţe doći i do uzdignuća površine tla.
Po pravilu su u homogenoj, makar i raspucaloj stijeni, povoljniji veći pritisci, jer
osiguravaju bolju vezu preko pukotinskog sistema sa slijedećim bušotinama i
povećavaju čvrstoću ugraĎenoj injektiranoj masi.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
11
Manji će se pritisci primijeniti u plićim etaţama, posebno kod horizontalno
uslojenih stijena (npr.škriljaca) gdje postoji opasnost od uzdizanja tla.
Pritisak injektiranja treba, prema tome, prvenstveno prilagoditi osobinama
stijena, odnosno tla koje se injektira.
S dubinom injektiranja pritisak se obično povečava, a granice povečanja se
obično kreću od 0,50 do 1,10 at/m (slika 7.) i zavise o teţini nadsloja na injektiranoj
bušotini.
Slika 7. Orijentacijski pritisak injektiranja za različite dubine
Pritisak se kod injektiranja mjeri manometrom. Ako pritisak postepeno raste,
znači da se sastavni dijelovi u injekcijskoj smjesi normalno taloţe u pokotinama i da se
voda postepeno odvaja. MeĎutim, ako doĎe do naglog porasta pritiska injektiranja, to
moţe značiti:
da je teren nepropustan
da teren više ne prima injekcijsku smjesu, tj.da je već zapunjen
da su začepljeni cjevovodi kojima se provodi injekcijska smjesa
da mjerni instrumenti ne pokazju ispravan pritisak, tj. da su oštećeni uslijed rada.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
12
Naprotiv, kod naglog pada pritiska, uzroci mogu biti:
otvaranje većih šupljina u terenu
izbijanje injekcijske smjese na površinu
otvaranje novih komunikacija injekcijskoj smjesi uslijed raslojavanja
(deformacija terena)
da mjerni instrumenti ne pokazuju ispravan pritisak, tj.da su oštećeni uslijed
rada.
U svim slučajevima, a ovisno o uzroku promjene pritiska za vrijeme injektiranja
(osim kvara na instalacijama i mjernim instrumentima), prelazi se pri injektiranju na:
gušće smjese
smanjenje pritiska injektiranja
prekid rada na odreĎeno vrijeme da bi se ubrizgana injekcijska smjesa u
podzemlju vezala.
Radijus djelovanja ubrizgane injekcijske smjese u tlo ovisi o:
visini pritiska injektiranja
viskozitetu smjese
dimenzijama pukotina ili pora
trajanju injektiranja.
3.4. Kriterij završetka injektiranja
Trajanje injektiranja, s obzirom na završavanje pojedinih etaţa ili bušotina,
moţe se ograničiti kod cementnih suspenzija vremenom početka vezivanja injekcijske
smjese (2 do 4 sata), a kod kemijskih injekcija početkom koagulacije.
Pod kriterijem završetka injektiranja podrazumijevamo mjerila prema kojima se
utvrĎuje da je injektiranje jedne etaţe u bušotini završeno. To mjerilo (ili tu ocjenu)
nazivamo "kriterij završetka injektiranja".
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
13
Kriterij završetka injektiranja u etaţi bušotine izraţava se utrošcima injekcijske
smjese u litrama pod propisanim zavisnim pritiskom kroz odreĎeno vrijeme.
Kod završetka injektiranja etaţe ili bušotine uzima se općenito onaj pritisak kod
kojeg je ubrizgavanje injekcijske smjese u područje oko odreĎene etaţe bušotine
svedeno na minimum. Taj pritisak mora osigurati potrebno zbijanje i iscjeĎivanje
injekcijske smjese, kako bi ona na kraju dobila predviĎenu čvrstoću i druge osobine
koje se traţe projektom.
Ako se injektiranjem kod pojedinih etaţa ili bušotina ne moţe postići završni
kriterij, onda se daljnji rad na takvim bušotinama prekida i one se rješavaju posebno s
obzirom na raspoloţive podatke i geološke uvjete tla.
3.5. Kontrola uspjeha injektiranja
Kontrola uspjeha injektiranja obavlja se nakon završenog injektiranja jednog
sektora injekcijske zavjese, odreĎene dionice tunela odnosno završetka injekcijskih
radova.
Kod injekcijskih zavjesa uspjeh injektiranja se utvrĎuje:
bušenjem kontrolnih bušotina radi uvida u rasprostiranje injekcijske smjese i
zapunjavanja postojećih šupljina u terenu
ispitivanjem vodopropusnosti u kontrolnim ili ponovno izbušenim bušotinama
laboratorijskim pregledom izvaĎene jezgre iz kontrolnih bušotina
mjerenjem podzemnog vodostaja u bušotinama nizvodno od izvedene
injekcijske zavjese (piezometarske bušotine)
ispitivanjem modula elastičnosti prije i poslije izvršenog injektiranja
u posebnim slučajevima izradom potkopa u područje injekcijske zavjese i
direktnim uvidom u uspjeh injektiranja.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
14
Kod tunela se uspjeh injetiranja utvrĎuje:
ispitivanjem vodopropusnosti u kontrolnim bušotinama
kontrolom jezgre iz kontrolnih bušotina
mjerenjem gubitka vode po površini tunelske obloge.
Kod ostalih injekcijskih zahvata primjenjuje se jedna od gore navedenih metoda,
ovisno o karakteru injektiranja i vrsti objekta.
3.6. Osnovne karakteristike injekcijskih smjesa i njihovo znaĉenje
Da bi injekcijske smjese mogle odgovarati svojoj namjeni, moraju zadovoljiti
odreĎene uvjete i imati odreĎene osobine. Opseţna laboratorijska ispitivanja
injekcijskih smjesa s različitim omjerima osnovnih komponenata pruţaju mogućnost
izbora najpovoljnije smjese.
Svakoj injekcijskoj smjesi treba odrediti neke od osnovnih karakteristika:
Viskozitet - svojstvo tekućina da stvaraju neki otpor protiv meĎusobnog po-
micanja dvaju susjednih slojeva (unutarnje trenje). Razlikujemo dinamički i
statički viskozitet, tj. protočni, koji nam je potreban da bismo saznali kakvi će se
otpori javljati kod kretanja injekcijske smjese i statički, koji nam kazuje kada će
suspenzija početi prelaziti u gel;
Ĉvrstoća - od koje u najvećoj mjeri zavisi poboljšanje mehaničkih
karakteristika stijenskog masiva u koji je ubrizgana;
Sedimentacijski volumen - iz suspenzije koja se ubrizgava u tlo taloţe se
najprije krupne, a zatim sve sitnije čestice, dok na kraju na površini ne ostane
bistra voda. Volumen tih istaloţenih čestica u odreĎenom vremenskom periodu
nazivamo sedimentacijski volumen. Vodu koju dobijemo u istom vremenskom
razdoblju nazivamo dekantacijski volumen;
Otpornost na eroziju – veoma vaţna karakteristika injekcijske smjese. Ta
otpornost, kako na mehaničko djelovanje tako i na kemijsko, osnovni je
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
15
preduvjet za uspjeh injektiranja i za postizanje traţenih poboljšanja nosivosti
terena i smanjenja vodopropusnosti sa stalnim karakterom.
3.7. Vrste injekcijskih smjesa
Same injekcijske smjese mogu biti suspenzije, emulzije ili otopine.
Suspenzija je mješavina čestica nekog materijala i tekućine, s tim da nije došlo
do otapanja krutih čestica materijala. Kod injekcijskih smjesa najčešća suspenzija je
cementno mlijeko (cement + voda). Suspenzije kod kojih su krute čestice tako sitne da
ne dolazi do njihovog taloţenja, već lebde u vodi, zovu se koloidne suspenzijie. Kod
injektiranja općenito, dobivamo suspenzije rasmuljivanjem u vodi.
Emulzija je mješavina dviju tekućina. Kod injekcijskih radova tekućina u kojoj
se emulzira je voda. Emulzije se upotrebljavaju u tehnici bušenja kod isplaka, a u
injekcijskom radu kod primjene bitumenskih injekcija.
Otopine su mješavine dviju tekućina ili soli, gdje se jedna potpuno otapa u
drugoj. Kod kemijskih injekcija upotrebljavamo otopine i to najčešće otopine silikata.
Suspenzije s obzirom na vrstu stabilizatora:
Suspenzije cementa
Suspenzije cementa i pijeska
Suspenzije cementa i bentonita
Suspenzije cementa i gline
Suspenzije cementa,bentonita i pijeska
Suspenzije cementa,gline i pljeska.
Umjesto pijeska mogu biti i drugi dodaci, kao npr. kameno brašno, piljevina i
slično, ali se ti dodaci veoma rijetko upotrebljavaju.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
16
Svi ovi materijali suspendirani u vodi, postiţu manje ili više stabilne suspenzije.
Uz ove osnovne materijale primjenjuju se i razne kemikalije koje utječu na pojedina
fizikalno-mehanička i reološka svojstva suspenzija i ispune u tlu. To su kemikalije koje
utječu na brzinu vezanja, stabilizaciju suspenzije, povećanje ili smanjenje viskoznosti,
koje aeriraju suspenziju itd.
Suspenzije se primjenjuju u slučajevima rastresitih stijena većih poroznosti i
većih vodopropusnosti, gdje je koeficijent vodopropusnosti veći od 10 1
cm/s. U
iznimnim slučajevima moguće je suspenziju primijeniti i do koeficijenta
vodopropusnosti 10 -1
cm/s, ali to samo onda ako su primijenjene suspenzije vrlo fine
bentonitne gline stabilizirane kemikalijama. Područje primjene takvih stabiliziranih
bentonitnih suspenzija završava u srednje krupnim pijescima.
Emulzijske injekcijske smjese, općenito, smanjuju koeficijent vodopropusnosti,
no ne povečavaju čvrstoću tla, stoga je njihova primjena vrlo mala u odnosu na
suspenzije.
Primjeri emulzija:
bitumen
gumeni lateks u vodi
crnogorične smole u alkalijama
Otopine:
kemijske injekcije uz upotrebu vodenog stakla:
sistem s trenutnom koagulacijom i
sistem s tempiranom koagulacijom
bez upotrebe vodenog stakla:
soli Sb, As, Bi, Su, Fe koje se taloţe u tlu na osnovi hidrolize
silicijev ili titanov klorid u organskom otapalu
Otopine, općenito, imaju primjenu veću od primjene emulzija, ali opet manju od
primjene suspenzija.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
17
Organski polimeri:
akrilamidne smole
epoxidne smole
karbomidne smole
Za stabilizaciju finih pukotina u stijeni kao i finog pijeska i mulja s
koeficijentom propusnosti manjim od k = cm/s, najčešće se primjenjuju
silikatne injekcije i organski polimeri. MeĎutim, zbog male brzine vode uz sitna zrnca
tla, područje primjene tih sistema, čak i u slučajevima kad je njihova viskoznost
praktički jednaka onoj kod vode, ograničeno je koeficijentom propusnosti k = 5
cm/s.
U slučajevima potrebe stabilizacije tla koeficijenta propusnosti manjeg od
cm/s, primjenjuje se metoda elektroosmotskog odvodnjavanja, odnosno
elektrokemijske stabilizacije tla.
Danas postoji već veoma veliki izbor injekcijskih smjesa te je osnovno umijeće
injektiranja u odabiranju odgovarajuće injekcijske smjese koja će se najbolje prilagoditi
traţenim rezultatima, a da se ne naruši ekonomičnost rada i zahvata.
Injekcijske smjese moţemo rasporediti u tri osnovne grupe:
Nestabilne smjese - Suspenzije cementa u vodi (po potrebi sa dodatkom
pijeska)
Stabilne smjese - Smjesa vode, cementa i koloidne gline (po potrebi sa
dodatkom pijeska)
Kemijski proizvodi - Vodeno staklo sa dodatkom za stvaranje gela
Organske smole
Nestabilne smjese su one koje se upotrebljavaju za injektiranje pukotina. Kod tih
smjesa čestice se vremenom taloţe na dno kad doĎe do mirovanja suspenzije. U početku
primjene takvih suspenzija upotrebljavale su se često rijetke suspenzije, čak do omjera
cementa i vode 1:50, no danas se taj omjer kreće u granicama od 1:4 do 1:0,7.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
18
Kod nestabilnih smjesa pritisak injektiranja igra vaţnu ulogu, jer upravo pritisak
moţe otvoriti pukotine i pospješiti do stanovite mjere uspjeh injektiranja. Nestabilne
smjese, osim u iznimnim slučajevima, ne upotrebljavaju se za injektiranje pijeska i
šljunka. Ako su zrna pijeska manja od 1mm, cement ne moţe prodrijeti u meĎušupljine.
Ukoliko su zrna veća, iz cementne suspenzije cement se brzo taloţi i dobiva se veoma
mali radijus djelovanja injekcijske smjese.
Stabilne smjese su, zahvaljujući odsustvu sedimentcije za vrijeme injektiranja,
pravi fluidi koji se mogu ubrizgavati sve dok početak vezivanja cementa u smjesu ne
utiječe na naglo povećanje injekcijskog pritiska. Kod injektiranjasa stabilnim smjesama,
preporučljivo je unaprijed odrediti količinu injekcijske smjese po etaţi ili bušotini.
Pritisak injektiranja ovisi o propusnosti stijene ili veličini pukotine, viskoznosti
smjese i predviĎenom utrošku. MeĎutim, ako je pritisak injektiranja prevelik, dolazi do
raslojavanja - umjetnih pukotina - i to prvo u okomitom smjeru, a zatim u
horizontalnom.
Stabilnim smjesama mogu se ekonomično injektirati pijesci i aluvijalni nanosi te
veće pukotine.
Aktivirana glina predstavlja prelaz izmeĎu stabilnih smjesa i kemijskih injekcija,
jer postupak osigurava deflokulaciju gline. Ukoliko ne doĎe do deflokulacije gline,
aktivirane gline su sličnije i bliţe glineno-cementnim smjesama nego kemijskim.
Kemijske injekcije se već dugo vremena upotrebljavalju, a naročito silikatne
injekcije. Do 1940 godine, silikatne injekcije su bile jedine injekcijske smjese za
injektiranje aluvijalnih nanosa. Kod prvih uspješnih postupaka odvojeno se injektirao
silikat i reaktiv. Prvo se injektirao silikat, a potom reaktiv i tako postizalo trenutno
stvaranje gela. Ovaj je postupak zahtijevao mali razmak meĎu bušotinama i redovima
(veliku gustoću bušotina) od 0,30 m do najviše 1,00 m. Trenutno stvaranje gela
uvjetovalo je mali radijus djelovanja injekcijske smjese.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
19
Unatrag više od 20 godina, a posebno u zadnjih par godina, razvijeni su postupci
koji omogućavaju stvaranje gela istovremenim injektiranjem silikata i reaktiva. Usprkos
svojim veoma povoljnim karakteristikama, silikatne injekcije nisu istovjetne vodi po
svojoj fluidnosti. Miješanjem silikata i reaktiva povećava se viskoznost mješavine.
Osim toga, silikatne otopine sadrţe koloidne čestice koje, ma koliko bilo malene,
sprečavaju prodiranje tih čestica u izrazito sitnozrnate terene.
Organske smole imaju viskoznost od 1,5 do 4 puta veću od vode, te su stalne do
polimerizacije. Radi toga se moţe reći da se skoro sve one sredine kojima prolazi voda,
mogu injektirati odgovarajućim vrstama organskih smola.
Slika 8. Prodiranje smjese u tlo prema propusnosti i sastavu
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
20
3.8. Vrste injektiranja
Općenito, razne tehnologije injektiranja uključuju:
ispunjavanje praznih prostora u tlu postupkom injektiranja, pri čemu klakaţa
predstavlja poseban slučaj
kompaktiranje slojeva tla postupkom injektiranja
penetracijsko injektiranje
mlazno injektiranje
Na slici 9. shematski su prikazane četiri vrste injektiranja.
Slika 9. Shematski prikaz vrsta injektiranja
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
21
Ispunjavanje praznih prostora u tlu postupkom injektiranja podrazumijeva
utiskivanje injekcijske smjese koja je, najčešće na bazi cementa, u prazne prostore, tj.
šupljine tla, odnosno stijene.
Klakaţa predstavlja postupak injektiranja kod kojeg se injekcijska smjesa
utiskuje u tlo pod visokim tlakom zbog čega dolazi do hidrauličkog loma tla te se
nastale pukotine ispunjavaju injekcijskom smjesom, a okolno tlo se zbija. Klakaţa se
učestalo primjenjuje kod čvrstog tla ili meke stijene.
Kompaktiranje injektiranjem podrazumijeva utiskivanje injekcijske smjese s
visokim unutarnjim trenjem u stišljivo tlo, što se manifestira poput radijalne hidrauličke
preše, pa dolazi do pomaka čestica tla i povećanja gustoće okolnog tla.
Penetracijsko injektiranje podrazumijeva utiskivanje injekcijske smjese u tlo pod
razmjerno niskim tlakom, tako da ne dolazi do promjene obujma i strukture tla.
Injekcijske smjese koje se pri tome koriste raznog su sastava i karakteristika, a
osnovna baza za njihovo odreĎivanje je propusnost tla, tako se, ovisno o koeficijentu
propusnosti k, koriste sljedeće smjese:
cementne smjese – koriste se kada je k > 10-2
cm/s
silikatne smjese – koriste se kada je k veličine 10-2
do 10-4
cm/s
rezorcinske smjese – koriste se kada je k veličine 10-4
do 10-6
cm/s
Kod slabije propusnih tala, općenito nije moguća ovakva vrsta injektiranja.
Mlazno injektiranje predstavlja tehnologiju injektiranja čijom se primjenom
posve razbija struktura tla, te se čestice tla miješaju (in-situ) s vezivnim sredstvom tako
da nastaje homogenizirana masa poboljšanih svojstava.
Tehnologija se primjenjuje kod raznih vrsta tla s raznim injekcijskim smjesama.
Najčešće su to vodo-cementne, te vodo-cementno-bentonitne smjese, a u odreĎenim
slučajevima koristi se i vapno (čisto vapno, vapno s cementom i dr.).
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
22
Slika 10. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na promjer čestica tla
Slika 11. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na vodopropusnost
3.8.1. Tehnologija mlaznog injektiranja
Jet Grout, tj. mlazno injektiranje uobičajen je naziv za svaki izvedbeni postupak
kod kojeg se koristi ekstremno visoki tlak (od 300 do 700 bara, tj. 30 do 70 MPa) za
unos energije u fluid koji se utiskuje u tlo brzinom od 250 do 330 m/s s ciljem
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
23
razbijanja strukture tla, premještanja čestica, te njihovog miješanja s cementnom
smjesom.
Razlikuju se tri osnovna postupka izvedbe mlaznog injektiranja, a koja su ujedno
i osnova za barem dvanaestak različitih varijacija. Navedeni postupci su:
Jednofluidni sustav (injekcijska smjesa)
Dvofluidni sustav (injekcijska smjesa + zrak ili injekcijska smjesa + voda)
Trofluidni sustav (injekcijska smjesa + voda + zrak)
Slika 12 . Detalj pribora za mlazno injektiranje s jednim, dva i tri fluida
Sva tri sustava mlaznog injektiranja sastoje se od dvije osnovne radnje – izvedbe
bušotine odreĎene dubine i provedbe mlaznog injektiranja (slika 13.).
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
24
Slika 13 . Faze rada prilikom mlaznog injektiranja
Paneli, valjci i ostali geometrijski oblici formiraju se varijacijom rotacije pribora
tijekom njegovog podizanja, tako da rotiranjem pribora za 360° nastaju injektirani
valjci, dok mijenjanjem kuta rotacije nastaju ostali geometrijski oblici.
Usporedba tri osnovne metode injektiranja nije jednostavna. Razlog tome je što
na postignuti promjeri injektiranog tijela ovise o nizu parametara koje je teško
ujednačiti, stoga je svaka usporedba uvjetno mjerodavna.
3.8.2. Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja
Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja je najjednostavniji i najrašireniji sustav.
Kod njega injekcijski mlaz sluţi za razbijanje strukture tla (rezanje) i miješanje
injekcijske smjese. To je u načelu miješanje in-situ a manje je prisutno premještanje
čestica. Orijentacija rotirajućeg mlaza moţe biti od horizontalne do vertikalne.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
25
Ovaj sustav uzrokuje najmanje izbacivanje tla na površinu, tj. ovdje je najmanje
izraţen problem osiguranja protoka fluida uz bušaći pribor prema površini tla. Nadalje,
kod ovog sustava izraţenije je zbijanje tla oko plašta injektiranog valjka, i to u širini od
oko pola promjera injektiranog valjka.
Kod jednofluidnog sustava postoji šest parametara koji izravno utječu na
injektiranje, a to su: tlak injektiranja (1), broj (2) i promjer mlaznica (3), vodocementni
faktor injekcijske smjese (4), brzina podizanja pribora (5), te trajanje rotacije (6).
Uz isti utrošak cementa kod ovog sustava postiţu se najveće čvrstoće
injektiranog tla.
Promjer valjka injektiranog tla kod ovog sustava je najmanji (otprilike 40 do 60
cm u glinovitom tlu, te od 50 do 120 cm u pjeskovitom tlu). Promjer valjka izravno
ovisi o snazi pumpanja i o protoku injekcijske smjese. Visokotlačna pumpa pri tome je
kritični element u čitavom sustavu, i treba biti tako odabrana da jamči protok od cca 60
do 220 l/min, uz tlak od cca 400 do 500 bara, i to u vremenu od jedan do osam sati
kontinuiranog rada.
Pribor za bušenje i injektiranje kod jednofluidnog sustava ima središnju rupu, a
promjer mu je obično 90-110 mm (min otprilike 65 mm). Debljina stijenki pribora je
otprilike 10 mm.
Bušenje moţe biti konvencionalno rotacijom, rotacijsko udarno ili kombinacija
rotacijskog bušenja i mlaznog ispiranja tla. Mlazno ispiranje ubrzava bušenje i
pospješuje vertikalnost bušotine. Kad se bušenjem dosegne predviĎena dubina,
uključuje se visokotlačna pumpa i počinje injektiranje uz stalnu rotaciju i postepeno
podizanje pribora (najčešće u inkrementima visine koji se unaprijed odrede, odnosno
unaprijed odreĎenom brzinom podizanja pribora).
Povećanje promjera injektiranog valjka postiţe se u prvom redu povećanjem
trajanja injektiranja na nekom horizontu, a ne, kako se to često misli, povećanjem tlaka
pumpanja.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
26
3.8.3. Dvofluidni sustav mlaznog injektiranja
Osnovna karakteristika dvofluidnog sustava je istovremeno injektiranje
injekcijskog mlaza velike brzine unutar konusa komprimiranog zraka.
Tehnologija dvofluidnog sustava mlaznog injektiranja predstavlja relativno
jednostavno unapreĎenje jednofluidnog sustava, stoga sve navedeno u poglavlju 3.8.2.
vrijedi i kod dvofluidnog sustava.
Razlike u sustavima su parametri koji utječu na injektiranje, tj. osim ranije
nabrojanih šet utjecajnih parametara u slučaju jednofluidnog sustava, kod dvofluidnog
sustava prisutna su i dva dodatna, a to su tlak i protok zraka.
TakoĎer treba napomenuti da se u rahlim (nevezanim) tlima češće koristi
jednofluidni sustav, dok je, s druge strane, u vezanim tlima (koherentnim), pozitivni
utjecaj zraka naglašeniji, pa se stoga, u takvim tlima češće koriste dvofluidni sustavi.
Konačno, glavna razlika je u promjerima injekiranog tijela. Naime, zbog prisustva
zraka dolazi do povećanja promjera injekcijskog valjka tla za 2 do 2,5 puta u odnosu na
jednofluidni sustav.
Do povećanja promjera dolazi iz više razloga:
Stlačeni zrak siječe prelaznu zonu izmeĎu injekcijskog mlaza i podzemne vode
pa se injekeijski mlaz širi dvostruko više nego kad se radi bez zraka.
Tlo razbijeno mlazom ne dospijeva natrag u injekecijski mlaz što smanjuje
izgubljenu energiju izazvanu turbulencijom čestica tla.
Čestice razbijenog tla bolje se pomiču iz zone razaranja i kroz mjehuriće
stlačenog zraka ispiru se prema površini.
Osnovni nedostatak dvofluidnog sustava je što injektirano tlo sadrţi više zraka, a
to rezultira niţom kvalitetom (čvrstoćom) u odnosu na jednofluidni i trofluidni sustav.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
27
Naravno da je oprema za izvedbu dvofluidnog mlaznog injektiranja sloţenija od
one kod jednofluidnog. Dvostruke šipke sastoje se od unutarnje i vanjske. Unutarnja
šipka standardno se koristi za protok injekcijske smjese, a prostor izmeĎu unutarnje i
vanjske šipke koristi se za zrak. Taj prostor je širine cea 5 mm. Vaţno je da taj 5 mm
široki prostor bude cijelo vrijeme prohodan (prazan). U suprotnom izvodimo
injektiranje prema karakteristikama jednofluidnog sustava.
Problem odrţanja čistog prolaza za zrak izuzetno je oteţan ako se radi na većim
dubinama koje traţe nastavljanje šipki bušaćeg pribora tijekom rada. Tada je
vjerojatnost da injekcijska smjesa začepi ovaj prostor izuzetno velika. Kako bi se
spriječilo da se prilikom bušenja začepi mlaznica za zrak, ista je zaštićena gumenom
brtvom, koja se otvara kad se počne utiskivati zrak.
3.8.4. Trofluidni sustav mlaznog injektiranja
Trofluidni sustav mlaznog injektiranja najsloţeniji je od sva tri sustava
injektiranja. Ovaj postupak podrazumjeva istovremeno utiskivanje tri različita medija
(fluida) – zraka, vode i injekcijske smjese. Prilikom rada istiskuje se veća količina
čestica tla na površinu pa se velika količina tla izmjeni s injekcijskom smjesom – barem
50 %.
Kod trofluidnog sustava postoji ukupno deset parametara koji izravno utječu na
injektiranje, tj. šest kao i za jednofluidni sustav, te dodatnih pet parametara povezanih s
reţimom vode i zraka (tlak vode, promjer i broj mlaznica za utiskivanje vode, tlak i
protok zraka).
Promjer injektiranih valjaka je najveći i doseţe u glinovitim tlima 50 do 150 cm,
a u pješčanim 50 do 250 cm. Ovaj povećani promjer posljedica je činjenice što se
posebno injektira voda i zrak posebno injekcijska smjesa.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
28
Nema posebnog pravila kroz koju od tri cijevi treba ići koji fluid, bitno je jedino
da mlaz zraka i vode bude iznad mlaza injekcijske smjese.
U narednim tablicama prikazani su neki od raspoloţivih podataka o parametrima
izvedbe mlaznog injektiranja s raznim sustavima, uz napomenu kako su analize u tablici
2 izraĎene tako da je sustav s jednim fluidom uzet kao etalonska vrijednost veličine 1,0.
Tablica 1. Prikaz parametara izvedbe tri sustava mlaznog injektiranja
Parametri izvedbe Broj fluida
Jedan fluid Dva fluida Tri fluida
Tlak injektiranja
(bar)
Voda - - 300 – 550
Injek. Smjesa 300 – 550 300 – 550 10 – 40
Zrak - 7 – 17 7 – 17
Protok
Voda (l/min) - - 70 – 100
Injek. Smjesa (l/min) 60 - 150 100 - 150 150 - 250
Zrak (m3/min) - 1 - 3 1 - 3
Promjer mlaznica
(mm)
Voda - - 1,8 - 2,6
Injek. Smjesa 1,8 - 3,0 2,4 - 3,4 3,5 - 6,0
Broj mlaznica (kom) Voda - - 1 - 2
Injek. Smjesa 2 -6 1-2 1
W/C 0.8 : 1 do 2 : 1
Sadrţaj cementa (kg/m') 200-500 300-1000 500-2000
(kg/m3) 400-1000 150-550 150-650
Brzina rotacije šipki (okr/min) 10-30 10-30 3-8
Brzina podizanja šipki (min/m) 3-8 3-10 10-25
Promjer injek.
Valjka (m)
Krupnozrnato tlo 0,50-1,00 1,00-2,00 1,50-3,00
Sitnozrnato tlo 0,40-0,80 1,00-1,50 1,00-2,00
Čvrsoća valjka
(N/mm2)
Pjeskovito tlo 10-30 7,5-15 10-20
Glinovito tlo 1,5-10 1,5-5 1,5-7,5
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
29
Tablica 2. Usporedbe tri sustava mlaznog injektiranja (sustav s jednim fluidom predstavlja
etalonsku vrijednost veličine 1,0)
PROMJERI STUPNJAKA
Vrsta tla Sustav Srednji promjer (m) Faktor usporedbe
Krupnozrnato tlo
Jedan fluid 0,75 1,00
Dva fluida 1,50 2,00
Tri fluida 2,25 3,00
Sitnozrnato tlo
Jedan fluid 0,60 1,00
Dva fluida 1,25 2,10
Tri fluida 1,50 2,50
ĈVRSTOĆA STUPNJAKA
Vrsta tla Sustav Srednja ĉvrstoća
(N/mm2)
Faktor usporedbe
Krupnozrnato tlo
Jedan fluid 20,00 1,00
Dva fluida 11,25 0,56
Tri fluida 15,00 0,75
Sitnozrnato tlo
Jedan fluid 5,75 1,00
Dva fluida 10,75 1,90
Tri fluida 4,50 0,80
UTROŠAK CEMENTA
Sustav Utrošak cementa (kg/m') Faktor usporedbe Jedan fluid 350 1,00
Dva fluida 650 1,85
Tri fluida 1250 3,60
ZBIRNA USPOREDBA
Sustav Srednji promjer
(m)
Volumen tijela
(m3/m')
Utrošak
cementa
(kg/m')
Faktor usporedbe
Jedan fluid 0,75 0,44 350 1,00
Dva fluida 1,50 1,77 650 0,50
Tri fluida 2,25 3,97 1250 0,40
3.8.5. Odnos tlaka i protoka fluida kod mlaznog injektiranja
Mehanizam mlaznog injektiranja moţe se protumačiti kroz analizu osnovnih
odnosa tlaka, protoka i brzine injekcijskog mlaza. Normalna veličina tlaka koja se
koristi kod mlaznog injektiranja je cca 500 bara, a pri tome je brzina injekcijskog mlaza
oko 300 m/s (1080 km/h). Kod injekcijske smjese s vodocementnim faktorom W/C -
1/1 to odgovara stupcu visine cca 3600 m.
Kod malih udaljenosti izmeĎu pumpne stanice i poloţaja injektiranja gubitak
tlaka kroz cijevi je zanemariv, posebice u usporedbi s visinom pumpanja (3600 m).
Kako je brzina injekcijske smjese u bušaćim šipkama relativno mala, to je kod
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
30
uobičajenih duljina šipki i pad tlaka izmeĎu mlaznice i vrteće glave takoĎer malen. S
obzirom na male gubitke tlaka, moguće je postaviti Bernoullievu jednadţbu za račun
idealne brzine injekcijskog mlaza:
√ (1)
gdje je:
Hp – stupac injekcijske smjese (ovisan o tlaku pumpanja i gustoći injekcijske
smjese)
g - konstanta gravitacije
Jednadţbu (1) moţemo koristiti za izračunavanje brzine mlaza u zraku i
uronjenog u vodu.
Visoki tlak injekcijskog mlaza potreban za razaranje strukture tla stvara
nadzvučne brzine injekcijskog fluida. Rad s visokim tlakom moţe izazvati hidraulički
lom tla, tj. dovesti do velikih izdizanja površine terena uz veliki porast pornog tlaka.
Ako je mlazno injektiranje izvedeno ispravno, tada je podizanje terena i porast pornog
pritisaka malen. Vaţno je da je otvoren put injekcijske smjese od mlaznice prema
površini terena. Tada je u tlu prisutan samo hidrostatski tlak koji je ovisan o udaljenosti
poloţaja injektiranja do površine terena (teţina nadsloja smjese do površine terena).
Ako je taj put djelomično ili potpuno zatvoren (to se npr. često dogaĎa u mekim
glinama), tada porni tlak u tlu moţe porasti na veličinu tlaka na pumpi. Očigledno je da
stanje bez slobodnog puta prema površini ne moţe potrajati dugo i tlo se duţ bušaćih
šipki počne istiskivati na površinu. U takvom slučaju operater (posluţitelj stroja) treba
prekinuti injektiranje prije nego se pojavi šteta. Idealna brzina injektiranog mlaza v, iz
izraza (1) moţe se koristiti za izračunavanje protoka kroz mlaznice kako slijedi:
(2a)
(2b)
gdje je:
Cc - bezdimenzionalni koeficijent kontrakcije injekcijskog mlaza (0,95 do 1,0)
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
31
- promjer mlaznice
Cv - bezdimenzionalni koeficijent brzine (0,8 do 0,98)
Q - protok kroz jednu mlaznicu
n - broj mlaznica
Potrebna snaga koja moţe ostvariti traţeni protok prema izrazu [2b] izračunava
se izrazom:
(3)
gdje je:
P - snaga u hidrauličkom mediju [kW]
p - tlak pumpanja [kN/m2]
Qtotal - ukupni protok [m3/s]
Snaga koju treba ostvariti motor je otprilike za 15% veća od one u hidrauličkom
mediju, te proizlazi da se za injektiranje smjese s W/C = 1/1, pumpane sa 500 bara kroz
dvije mlaznice promjera 2,0 mm te idealne brzine mlaza od 300 m/s, ostvaruje protok
od oko 90 l/min uz stroj snage min. 75 kW. Vidimo da su potrebne pumpe pokretane
motorima velike snage.
3.8.5. Ĉvrstoće injektiranog volumena tla
Mlazno injektiranje primjenjuje se kod velikog broja raznih konstrukcija. Kod
nekih od njih (npr. ojačanje temelja, potporne konstrukcije, zaštita iskopa tunela, i sl.)
vaţna je i čvrstoća injektiranog volumena tla.
Sastav mlazno injektiranog volumena tla u osnovi je sličan betonu. Materijal
sadrţi čestice tla, cement, nešto zraka i vodu (mlazno injektirani volumen tla se u
stranoj literaturi često naziva "soil-crete" - mješavina tla i cementa).
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
32
Osnovni elementi od kojih ovisi čvrstoća mlazno injektiranog tla su:
Vodocementni faktor - što je W/C veći, čvrstoća je niţa
Sadrţaj cementa - što je veća količina cementa, čvrstoća je veća
Vrsta tla i granulometrijski sastav - u pijesku i šljunku postiţu se veće čvrstoće
nego u glini i prahu
Starost - što je injektirana smjesa starija, to joj je i veća čvrstoća, s tim da je
porast čvrstoće sporiji nego kod betona
Korišteni sustav mlaznog injektiranja - 1 fluid, 2 fluida ili 3 fluida
3.8.6. Ĉimbenici koji utjeĉu na ĉvrstoću injektiranog volumena tla
Osnovna razlika izmeĎu običnog betona i mlazno injektiranog tla (concrete -
soilcrete) pitanje je kontrolirane kvalitete tla, te količine stvarno ugraĎene količine
cementa. Poteškoća je što injekcijski mlaz sluţi i za razbijanje strukture tla i za
miješanje cementa s česticama tla. Pored toga, u početnom stadiju je injektirana smjesa
rjeĎa, pa moţe doći do segregacije. To sve pridonosi nesigurnosti stvarnog udjela
cementa u injektiranoj masi tla, kao i stvarnom vodocementnom faktoru mase u tlu.
Osnovne nesigurnosti o sastavu in-situ injektiranog volumena posljedica su
sljedećih činjenica:
1) Udio ĉestica tla ovisi o stvarnim uvjetima u tlu i moţe znatno varirati. TakoĎer,
granulometrijski sastav injektiranog tla obično nije isti kao i u intaktnom tlu, jer
fine čestice pijeska i praha znaju biti isprane u toku mlaznog injektiranja, te
iznesene na površinu terena. Pozitivno je što smanjenje udjela finih čestica
povisuje čvrstoću.
2) Stvarni udio vode u injektiranom tlu ovisi o nizu faktora, na primjer:
Količina vode sadrţana u tlu - veća količina vode sadrţana u tlu znači i
viši vodocementni faktor injektiranog volumena tla. Ovaj nedostatak se
moţe eliminirati korištenjem gušćih injekcijskih smjesa.
Odabrani vodocementni faktor.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
33
Istiskivanje vode izvan injektiranog valjka tla kao posljedica tlaka
injektiranja - ovo je vaţan element kod pjeskovitog tla.
Segregacija.
3) Vodocementni faktor injektiranog tla i udio cementa u injektiranom tlu
funkcija su injektirane količine cementa i vode, ali i količine izbačenog tla, vode
i cementa u ispranom dijelu volumena. Pri tome je zapravo samo injektirana
količina cementa (ali ne i stvarno ugraĎena) pod izravnom kontrolom.
4) Injektirano tlo je nehomogena mješavina. Mješanje tla in-situ s injekcijskom
smjesom primarno je funkcija brzine injekcijskog mlaza, te broja okretaja
pribora (broj prolaza injekcijskog mlaza kroz neki odsječak tla). Nekoliko
faktora uzrokuje nehomogenost:
Nedostatna kontrola parametara injektiranja, kao npr: promjenjivost
pritiska injektiranja, istrošenost mlaznica, neujednačenost podizanja
(izvlačenja) pribora.
Manjkava kvaliteta miješanja tla i injekcijske smjese. Terenska
istraţivanja su pokazala da treba ostvariti barem 2 do 6 prolaza
injekcijskog mlaza kroz neki volumen tla, a da tlo i cement budu
adekvatno izmiješani. Neadekvatno miješanje uzrokuje veću čvrstoću
središnjeg dijela valjka, a manju u vanjskom dijelu. Posebnu paţnju treba
posvetiti radu u glinovitim tlima.
Nehomogenost slojeva tla po dubini.
5) Ostali (manje izraţeni) utjecaji su npr. kemizam podzemne vode, te dreniranje
vode iz zone injektiranja. Ovi se utjecaji mogu dijelom predvidjeti (unaprijed
ispitati kemizam vode, te odrediti brzinu dreniranja).
3.8.7. Kontrola kakvoće
Kontrola kakvoće na terenu mora biti osigurana kako u fazi pripreme za izvedbu,
tako i tijekom same izvedbe radova.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
34
U pripremnoj fazi za izvedbu mlaznog injektiranja potrebno je uzeti u obzir
uvjete u tlu, dakle ustanoviti raspored slojeva tla; kemizam vode i tla kako bi se
odabrala odgovarajuća injekcijska smjesa, te razina podzemne vode i brzina toka.
U slučaju da je brzina toka vode veća od 6 cm/s treba koristiti gušće smjese, odnosno
pogodnim aditivima spriječiti ispiranje cementa iz injektiranog volumena tla.
Prije početka samog injektiranja, u pripremnoj fazi, potrebno je provesti još i
odreĎena laboratorijska ispitivanja te izvesti probna polja. U laboratoriju se ispituju
jednoaksijalna čvrstoća tla, koja predstavlja osnovu za za odreĎivanje količine cementa
potrebnog za postizanje predviĎene čvrstoće injektiranog volumena tla, te se formira
kalibracijski dijagram za odreĎivanje udjela cementa, tla i vode u injektiranom tlu
Probno polje izvodi se da bi se odredio točan promjer valjka injektiranog tla i
njegova čvrstoća, odnosno, kako bi se optimizirala kombinacija pritiska injektiranja,
brzine podizanja pribora, protoke injekcijske smjese i dr., a u cilju postizanja valjaka
injektiranog tla odgovarajućeg promjera i čvrstoće.
Kontrola prilikom izvedbe mlaznog injektiranja obično podrazumijeva biljeţenje
podataka izvedbe; kontrolu čvrstoće injektiranog volumena tla; procjenu promjera
injektiranih valjaka tla, te osiguranje kontinuiteta zavjese (membrane) izvedene
mlaznim injektiranjem.
Brzina mlaza i količina cementa injektiranog u tlo direktno ovise u pritisku
pumpanja, protoku injekcijske smjese i njenoj gustoći, te o brzini podizanja (izvlačenja)
i rotacije pribora, stoga je vaţno biljeţiti te podatke, kako bi se kasnije po potrebi mogli
analizirati uvjeti izvedbe.
Ovisno o vrsti cementa kojeg se koristi, treba voditi računa da kemizam tla i
podzemne vode budu odgovarajući, kako ne bi bilo negativnih utjecaja na konačnu
čvrstoću. Iz svakog valjka trebalo bi uzimati uzorak svjeţe injektiranog tla. Jedan dan
stari uzorci mogu se ispitati dţepnim penetrometrom. Otpor utiskivanja penetrometra
dobar je pokazatelj konačne čvrstoće, dok stvarne čvrstoće treba kontrolirati uzimanjem
probnih valjaka (iz središnje i obodne zone injektiranog tijela tla).
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
35
Kontrola promjera valjaka injektiranih valjaka tla bazira se na analizi utrošene
injekcijske smjese, a u usporedbi s podacima izvedbe probnog polja, ranijih iskustava i
sl. Kontinuitet podzemne zavjese (membrane) izvedene mlaznim injektiranjem vaţan je
element kakvoće, a odreĎuju ga četiri bitna parametra:
Promjer valjka
Osna udaljenost valjka
Otklon pribora
Broj redova injektirnih valjaka u zavjesi
Za promjer valjka već su ranije spomenuti načini odreĎivanja i kontrole
promjera. Otklon pribora se, kao i promjer injektiranog valjka, moţe kontrolirati na
probnom polju, pa se tako (ili na osnovi iskustava) moţe predvidjeti odstupanje od
vertikale , te potrebna veličina preklopa (D-I). Faktor preklopa b moţe se
izračunati izrazom:
(4)
b = faktor preklopa
D – I = potrebna veličina preklopa
= odstupanje od vertikale
Broj redova injektiranih valjaka u zavjesi ima velik utjecaj na ekonomičnost
zahvata. Kako je mlazno injektiranje relativno skup zahvat, logično je kako je
prihvatljivija zavjesa čim manjim brojem redova.
Slijedeći vaţan aspekt mlaznog injektiranja je kontrola sastava injektirane zone
tla koja se provodi na način da se neposredno po završenom injektiranju uzme uzorak
mješavine injekcijske smjese i tla (in-situ). Uzorak treba uzeti u što kraćem vremenu,
prije no što doĎe do eventualne segregacije. Najvaţnije je odrediti udio cementa u masi
uzorka. Za to postoje razni postupci, a jedan od najjednostavnijih, brz i zadovoljavajuće
točnosti je postupak praćenja razvoja hidratacijske temperature.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
36
Pokus zahtjeva reagense (sodni acetat, ledenu acetatnu kiselinu) koji se u
odreĎenoj količini dodaju uzorku injektirane mase tla. Digitalnim termometrom mjeri se
porast temperature. Porast temperature preko odgovarajućeg korelativnog dijagrama
odreĎuje udio cementa u masi mješavine. Korelativni dijagrami odreĎuju se u fazi
izvedbe probnog polja.
Što je više cementa u mješavini, porast temperature hidratacije je veći. Prosječan
udio cementa u injektiranom tlu je otprilike 40 %, a pri tome na sobnoj temperaturi
porast hidratacijske temperature je otprilike 15° do 20° C.
Iz sveg dosad navedenog, vidljivo je kako kontrola kakvoće mlazno injektiranog
volumena tla nije jednostavna, a sam postupak je dostaje skup. Iz tih razloga se kakvoća
najčešće kontrolira posredno. Izvedbom probnog polja definiraju se uvjeti izvedbe i
postignuta kakvoća. Ako je rezultat zadovoljavajući, onda se kod izrade konstrukcije
kontroliraju parametri izvedbe, a pretpostavlja se da je i rezultirajuća konstrukcija kao i
ona na probnom polju. Eventualno se na nekom broju injektiranih stupova uzmu probni
valjci i kontrolira se čvrstoća, a iskopom se kontroliraju promjeri .
Duljina injektiranog tijela se kontrolira preko šipki bušaćeg pribora, i to je jedini
element koji je pod izravnom kontrolom.
3.8.8. Dimenzioniranje valjkastih tijela
Osnovni parametri injektiranog tijela, tj. nosivog stupa u tlu su duljina, promjer,
čvrstoća, vodonepropusnost, modul elastičnosti i dr.
Duljina injektiranog tijela ovisi o raspoloţivoj tehnologiji i iznosi i do 30 m. Moguće su
i veće duljine ali tada su potrebni i sloţeniji radni postupci, tako da to nisu standardne
duljine.
Promjer injektiranog tijela ovisi o nizu faktora, a ograničavajući element je vrsta
tla i primijenjena tehnologija (broj fluida korišten u izvedbi).
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
37
Tablica 3. Odnos vrste tla i mogućih promjera injekcijskih tijela
Vrsta tla Promjer (cm)
ŠLJUNAK 80 – 120
S malo pijeska do 100
S puno pijeska 80 – 90
PIJESAK 55 – 80
Vrlo zbijen 55 – 60
Srednje zbijen 70 – 75
GLINA 45 – 100
Ţitka do 100
Meka do 75
Kruta 55 – 60
Polučvrsta do čvrsta 45 – 50
ORGANSKO TLO I
NASIP vrlo promjenjivo (do 100)
Čvrstoća injektiranog tla, kao i modul elastičnosti takoĎer su posljedica vrste tla
u kojem se injektira, tako je moguće postići sljedeće njihove vrijednosti:
Tablica 4. Moguće čvrstoće injektiranog tijela u različitim vrstama tla
JEDNOOSNA TLAĈNA ĈVRSTOĆA
INJEKTIRANOG TIJELA
MODUL ELASTIĈNOSTI
INJEKTIRANOG TIJALA
Šljunak do 20,0 N/mm2 (20,0 MN/m
2) 10 000 – 15 000 MN/m
2
Pijesak do 15,0 N/mm2 (15,0 MN/m
2) 7 000 – 10 000 MN/m
2
Prah i glina do 8,0 N/mm2 (8,0 MN/m
2) 4 000 – 5 000 MN/m
2
Organsko tlo do 3,0 N/mm2 (3,0 MN/m
2) 1 500 – 3 000 MN/m
2
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
38
Vrijednosti čvrstoće, osim o vrsti tla, ovise i o količini ugraĎenog cementa, što je
prikazano dijagramom na slici 14.
Slika 14. Odnos čvrstoće i količine cementa ugrađenog u odgovarajući volumen tla
Iznosi ostalih parametara injektiranog tijela kreću se u granicama od 10-7
do 10-9
m/s, tj. od 10-5
do 10-7
m/s u slučaju vodopropusnosti mlazno injektiranog tla, dok
faktor sigurnosti ovisi o konstrukciji, a okvirna vrijednost mu je 2,0 do 3,0.
3.8.9. Prednosti i mane mlaznog injektiranja
Osnovna prednost mlaznog injektiranja jest da se ono moţe koristiti za ojačanje
svih vrsta zrnatih tala (šljunak, pijesak, prah, glina) s ekološki prihvatljivim vodo-
cementnim injekcijskim materijalima. Veliki promjeri valjaka injektiranih stupova tla
(otprilike 50 do 300 cm) izvode se priborom malih dimenzija. Prepreke u tlu (npr.
komadi drveta, gromade kamena i dr.) mogu biti zaobiĎene ili uklopljene u injektiranu
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
39
zonu tla. Mlazno injektiranje moţe započeti na gotovo svakoj (dohvatnoj) dubini, te biti
završeno u bilo kojoj razini ispod površine terena, ovisno o potrebama zahvata ojačanja
tla. Ako se mlazno injektiranje izvodi ispravno, samo male količine ispranog
(izbačenog) tla potrebno je odvoziti s gradilišta. Mlazno injektiranje izvodi se
vertikalno, koso i horizontalno u odnosu na površinu terena.
Osnovni nedostatak, prisutan kod svih sustava mlaznog injektiranja, je zahtjev
za osiguravanjem nesmetane komunikacije (toka) fluida od poloţaja injektiranja do
površine terena. Ako je komunikacija spriječena, porni tlak vode u tlu poraste do tlaka
injektiranja (300 do 500 bara), što moţe izazvati hidraulički lom tla. Posljedica su bočni
pomaci i izdizanje tla. Tako je npr. kod mekih glina zabiljeţeno izdizanje veće od
jednog metra. S druge strane, kad je komunikacija (tok) prema površini slobodna, moţe
se dogoditi da velika količina čestica tla bude istisnuta na površinu, odnosno da se dio
cementa predviĎen za ugradnju u tlo pojavi na površini terena. U odreĎenim uvjetima
takav gubitak cementa moţe dostići vrijednosti od 20 do 60%, a bilo je slučajeva kad je
on bio i punih 100%.
Sljedeći nedostatak je cijena koštanja, koja nekad zna biti vrlo visoka (kod
injektiranih valjaka tla velikih promjera prisutan je i veliki utrošak injekcijske smjese).
Osim toga, čvrstoće injektiranog tla dosta variraju, a kod prašinastih i glinovitih vrsta tla
relativno su niske. U slučaju kad su brzine podzemne vode velike, moţe se dogoditi
ispiranje cementa (prije no što on veţe), što onda utječe na kvalitetu očvrslog
injektiranog volumena tla.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
40
4. MLAZNO INJEKTIRANJE KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE
JAME U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG
Kao što je navedeno u poglavlju 2., radovi zaštite graĎevinske jame, prema
odredbama glavnog te izvedbenog projekta, podrazumijevaju izvedbu mlazno
injektiranih stupnjaka u dnu jame koji bi zajedno sa armiranobetonskom sidrenom
obodnom dijafragmom činili vododrţivu barijeru.
Projektom je predviĎena izvedba mlazno injektiranih stupnjaka po cijelom dnu
graĎevinske jame, te dva reda vertikalnih i jedan red kosih mlazno injektiranih
stupnjaka uz susjednu robnu kuću. Stupnjaci su promjera 160 cm i duljine 3 m, dok su
stupnjaci uz susjednu robnu kuću duljine 6,20 i 11,30 m.
S obzirom na vrstu tla i potreban promjer mlazno injetiranih stupova odabran je
D (duplex) postupak izvedbe sa sljedećim parametrima:
Broj mlaznica: 1
Promjer mlaznice: 5,5 mm
Tlak injektiranja: 400 bara
Brzina izvlačenja pribora: 30 -35 cm/min
Vodocementni faktor: w/c = 1
Gustoća suspenzije: 1,5 kg/dm³
Protok injekcijske smjese: 320 l/min
Utrošak cementa: 800 kg/m'
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
41
Slika 15. Detalj pribora za mlazno injetiranje sa jednom mlaznicom
Slika 16 . Snimak bušilice za izvedbu radova mlaznog injektiranja
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
42
Slika 17. Upravljački pult s centralnom jedinicom mjernog uređaja JET 4000
Slika 28 . Mješalica smještena u
kontenjeru za smanjenje buke
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
43
Kako bi se osigurala projektirana kvaliteta mlazno injetiranih stupova
predviĎena je provedba kontrole:
geodetska kontrola
kontrola komponentnih materijala i sastava injekcijske smjese
kontrola radnih parametara mlaznog injektiranja
Geodetska kontrola provodi se tijekom graĎenja i podrazumijeva:
stalnu kontrolu iskolčenja graĎevine – poloţajno i visinski;
stalnu kontrolu osiguranja svih točaka;
stalnu kontrolu obračuna količina radova;
Kontrola komponentnih materijala i sastava injekcijske smjese provodi se
prethodnim laboratorijskim ispitivanjima cementa i injekcijske smjese te ispitivanjima
injekcijske smjese tijekom rada.
Slika 19 . Kontrola gustoće injekcijske smjese
Kontrola radnih parametara mlaznog injektiranja podrazumijeva konstantnu
evidenciju tlaka i količine protoka suspenzije za vrijeme rada, zatim brzinu rotacije, te
brzinu izvlačenja pribora.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
44
4.1. Izvedba probnog polja
Navedeni postupci kontrole provodili bi se po početku brtvljenja graĎevinske
jame mlaznim injektiranjem, te tokom cijelog izvoĎenja, no prije početka brtvljenja
potrebno je ispitati efikasnost predviĎenog sustava zaštite. Kako bi se ispitala
efikasnost i kvaliteta mlaznog injektiranja predviĎeno je izvesti probno polje.
Slika 20 . Iskop do kote platoa za izvedbu mlaznog injektiranja
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
45
Slika 21 . Mjerenja prije izvedbe probne dionice
Probno polje sastoji se od izvedbe relativno male jame u geotehničkim uvjetima
tla koji su analogni onima kod projektirane jame.
Konkretno u ovom slučaju, probno polje je izvedeno na lokaciji unutar tlocrta
cjelovite jame i to u dijelu koji se kasnije iskapao, tako da njegovi elementi nisu ometali
rad na izvedbi konačne/kompletne jame. U prilogu 2. prikazan je na navedeni poloţaj
probnog polja.
Tlocrtne dimenzije probne jame su 4,00 x 3,50 m. Dubine probne jame je 3,00
m, a kota radnog platoa za izvedbu polja je 168,40 m.n.m. Bokovi jame štite se nizom
od 14 mlazno injektiranih stupnjaka promjera 1,60 m a duljine 5,0 m. U centar svakog
obodnog stupnjaka ugraĎuje se šipka rebraste armature Ø 25. Dno jame brtvi se tepihom
takoĎer izvedenim tehnologijom mlaznog injektiranja. Duljina injektiranog dijela
stupnjaka je 2,0 m, dok je cca 3,0 m tzv. jalovo bušenje. Tlocrt i poprečni presjek
probnog polja prikazani su u prilogu 3.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
46
Slika 22. Injektiranje probnog polja stupnjaka
Probno polje stupnjaka promjera 160 cm raĎeno je dvo-fluidnim postupkom, a
utrošak cementa po metru duţnom injektiranog dijela stupnjaka iznosio je otprilike 750
do 800 kg.
Prilikom izvedbe prvo su raĎeni obodni stupnjaci a zatim oni potrebni za
brtvljenje dna. Svaki je stupnjak imao svoj redni broj, tj. broj redoslijeda njihove
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
47
izvedbe, a redoslijed je išao po pravilu da se neki stupnjak ne smije izvoditi dok onaj
susjedni nije star minimalno jedan dan.
4.1. Kontrola uspješnosti izvedenog probnog polja
Po završetku izvedbe jame i dosezanja čvrstoće materijala, pristupilo se
kontrolnim mjerenjima, odnosno utvrĎivanju karakteristika graĎe zaštitne konstrukcije i
uspješnosti brtvljenja od prodora podzemne vode.
Promjer izvedenih stupnjaka utvrĎen je iskopom oko probnog polja. Na slici
25 i 26 vide se mlazno injektirani stupnjaci nakon iskopa. Na slici je postignuti promjer
stupnjaka, te kako promjer stupnjaka po cijeloj njegovoj duţini nije jednak – na dubini
tla s većim udjelom pijeska postignut je manji promjer, dok je na dubini tla s manjim
udjelom pijeska postignut veći promjer stupnjaka.
Slika 23. Snimak mlazno injektiranih stupnjaka probnog polja nakon iskopa
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
48
Slika 24. Snimak mlazno injektiranih stupnjaka probnog polja nakon iskopa
Slika 25. Snimak uništenih mlazno injektiranih stupnjaka
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
49
Slika 26. Snimak uništenih mlazno injektiranih stupnjaka
Uspješnosti brtvljenja ispitana je na način da se po završenom iskopu i
izvoĎenju male jame unutar probnog polja, ispumpala sva voda iz jame.
Slika 27 . Iskop jame za kontrolu uspješnosti brtvljenja
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
50
Nakon ispumpavanja vode iz jame slijedilo je odrţavanje tog stanja, naime, jamu
je potrebno odrţavati najmanje dva dana suhom. Ako odrţavanje jame suhom ne bude
moguće, graĎevinska jama će se brtviti mlazno injektiranim stupnjacima.
Dogodilo se, meĎutim, da se odmah nakon ispumpavanja vode iz jame, ona
počela vraćati u jamu, te u roku od sat i pol razina vode u jami bila je jednaka razini
vode prije ispumpavanja. Ovaj pokazatelj nije bio dalje razmatran zbog okolnosti
izvedenih dodatnih ispitivanja koja su pokazala da će se zaštita graĎevinske jame
nastaviti bez čepljenja dna jame mlaznim injektiranjem.
Slika 28 . Ponovno zapunjavanje jame vodom
Konačni zaključak je da se odustaje od planiranog mlaznog injektiranja u dnu
graĎevinske jame. Izvodit će se jedino vertikalni i kosi mlazno injektirani stupnjaci uz
objekt stare robne kuće VAMA.
Naime, na pozicijama „Jet – Grouting“ sidara, a izmeĎu zida robne kuće VAMA
i AB dijafragme potrebno je dodati mlazno injektirane stupnjake kako bi se spriječio
prodor vode uslijed bušenja i injektiranja „Jet – Grouting“ sidara, te kako bi se, zbog
kasnijih radova, ojačalo tlo u tom dijelu. Kasniji radovi podrazumijevaju izvedbu
hodnika koji bi povezivao buduću podzemnu garaţu s zgradom stare VAME.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
51
U dijelu uz objekt VAMA i buduće graĎevine, na poziciji hodnika, izvedeno je
progušćenje mlazno injektiranih stupnjaka promjera 160 cm, na rasteru 100 cm x 120
cm, a duljina stupnjaka varira izmeĎu 6,20 i 11,30 cm. U prilogu 4. prikazan je poprečni
presjek uz robnu kuću VAMA s ucrtanim izvedenim mlazno injektiranim stupnjacima
uz robnu kuću, kao i s planiranim, ali ne izvedenim stupnjacima na dnu graĎevinske
jame.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
52
5. ZAKLJUĈAK
Zaštitom ili osiguranjem iskopa graĎevinske jame mora se spriječiti doticanje
površinske te osobito podzemne vode u iskopani prostor graĎevinske jame, te
urušavanje iskopanih stranica graĎevinske jame (osiguranje stabilnosti iskopanih
stranica jame).
Projektom predviĎena zaštitna konstrukcija graĎevinske jame buduće podzemne
garaţe na Kapucinskom trgu u Varaţdinu sastoji se od armiranobetonske sidrene
dijafragme po obodu jame, te od mlazno injektiranih stupnjaka u dnu jame radi
brtvljenja njenog dna.
Kako je tema ovog rada „Primjer mlaznog injektiranja kod zaštite graĎevinske
jame“, nije se išlo u detaljan opis svih navedenih mjera zaštite jame, što bi bilo van
konteksta osnovne teme, već je samo opisan slijed radova vezan za mlazno injektiranje.
U prethodnim poglavljima navedeno je kako je projektno rješenje zaštite za
navedenu jamu uključivalo i izvedbu mlazno injektiranih stupnjaka u dnu jame koji bi
trebali osigurati brtvljenje i formiranje suhe graĎevinske jame. Nakon izvedbe probnog
polja odustalo se od spomenutog rješenja. Naime, pri probnom crpljenju odmah nakon
ispumpavanja vode iz jame, ona se počela vraćati u jamu, te u roku od sat i pol razina
vode u jami bila je jednaka razini vode prije ispumpavanja. Ovaj pokazatelj nije bio
dalje detaljno razmatran, iako bi se moglo zaključiti da ipak ima dosta vode, no da li bi
bilo opravdano i uspješno primijeniti mlazno injektiranje, neka ostane tema za
istraţivanje.
Ovim radom pokazalo se, iako mlazno injektiranje, kao relativno nova
tehnologija, pobuĎuje sve veći interes meĎu projektantima i izvoĎačima radova koji
cijene njezinu fleksibilnost i mogućnost prilagodbe mnogim problemima, s druge
strane, nedostatak standarda dovodi do poteškoća u projektiranju, izvoĎenju i kontroli.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
53
Glavni razlozi za takvo stanje su poteškoće u konkretnom prethodnom odreĎivanju
projektnih parametara, kao npr. dimenzije, čvrstoća, propusnost injektiranog volumena
tla i sl., te praktične poteškoće tijekom izvedbe radova i kontrole kakvoće.
Na kraju se moţe nadodati da je mlazno injektiranje svakako dobro rješenje za
odreĎene probleme pri izvedbi graĎevinske jame, ali je bitno napomenuti da nije i
jedino, te da ga je potrebno koristiti racionalno i svrsishodno, što drugim riječima znači
da pristup projektiranju treba biti istraţivačko „domišljeni“ a nikako „šablonski“.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
54
LITERATURA
[1] Conex d.o.o; GLAVNI PROJEKT ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME JAVNE
PODZEMNE GARAŢE NA KAPUCINSKOM TRGU U VARAŢDINU,
Zagreb, rujan 2010.
[2] Conex d.o.o; ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME – Projekt probnog polja;
Zagreb, studeni 2010.
[3] D. Čorko, D. Kovačić, D. Lovrenčić, B. Marić; MLAZNO INJEKTIRANJE,
Prikaz tehnologije i primjene mlaznog injektiranja; Zagreb : Conex, 1998.
[4] E. Nonveiller; MEHANIKA TLA I TEMELJENJE GRAĐEVINA; Zagreb:
Školska knjiga, 1979.
[5] D. Čorko, B. Marić, D. Lovrenčić, I. Tomac; PRIMJENA MLAZNOG
INJEKTIRANJA KOD SANACIJE KLIZIŠTA; Zagreb : Conex, 2008.
[6] D. Jurić-Kaćunić, A.Ivanković, M.S. Kovačević; MONITORING
POBOLJŠANJA TLA MLAZNIM INJEKTIRANJEM U TUNELU SVETI
KUZAM; Priopćenja 4. Savjetovanja HGD-a, Ojačanje tla i stijena, Opatija, 5.-
7. listopada 2006.
[7] T. Roje-Bonacci; DUBOKO TEMELJENJE I POBOLJŠANJE TEMELJNOG
TLA; Split: Sveučilište u Splitu, GraĎevinsko-arhitektonski fakultet, 2008.
[8] B. Soldo; SKRIPTA IZ TEMELJENJA 2; Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički
fakultet, Varaţdin, 2010.
PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME
Silvana Čatak
55
PRILOZI
PRILOG 1 : Tlocrtna dispozicija zaštitne konstrukcije
graĎevinske jame podzemne garaţe u Varaţdinu - Kapucinski trg
PRILOG 2 : Poloţaj probnog polja
PRILOG 3 : Tlocrt i poprečni presjek probnog polja
PRILOG 4 : Poprečni presjek uz robnu kuću VAMA
top related