aspecte privind îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice ale pământurilor prin metoda...

Universitatea Tehnica

de Constructii Bucuresti

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI

Facultatea de Căi Ferate, Drumuri şi Poduri

Titularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a stagiului

de pregătire doctorală de bursă atribuită prin proiectul „Burse doctorale

pentru ingineria mediului construit”, cod POSDRU/59/1.5/S/2, beneficiar

UTCB, proiect derulat în cadrul Programului Operaţional Sectorial

Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat din Fondurile Structurale Europene,

din Bugetul naţional şi cofinanţat de către UTCB.

TEZĂ DE DOCTORAT

(rezumat)

Aspecte privind îmbunătăţirea

proprietăţilor fizico-mecanice ale

pământurilor prin metoda Jet Grouting

Doctorand

Ing. Claudia NICOLAE

Conducător ştiinţific

Prof.univ.dr.ing. Anton CHIRICĂ

BUCUREŞTI

2011

ing. Claudia Nicolae - Aspecte privind îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice ale pământurilor prin metoda Jet Grouting

Cuprins Pagina 1 din 43

CUPRINS

1 Sinteză documentară asupra utilizării injectării terenurilor în lucrările inginereşti ..................... 2 1.1 Aspecte privind injectarea terenurilor ................................................................................... 2 1.2 Jet Grouting - scurt istoric ..................................................................................................... 2

2 Aspecte privind metodologia de realizare, factorii procesului şi monitorizarea lucrărilor de jet

grouting ................................................................................................................................................ 4 2.1 Etape principale de execuţie a elementelor de pământ-ciment: ............................................ 5 2.2 Analiza factorilor ce influenţează realizarea elementelor de jet grouting [C6] .................... 8 2.3 Prevederi practice ce influenţează realizarea elementelor de jet grouting ............................ 8

2.4 Măsurarea şi determinarea diametrelor coloanelor de pământ ciment executate prin metoda

jet grouting ........................................................................................................................................ 8 2.5 Controlul calităţii lucrărilor de jet grouting .......................................................................... 8

3 Domenii de aplicare a tehnologiei de injectare a pământurilor prin metoda jet grouting ............ 9

3.1 Controlul apelor subterane .................................................................................................. 10 3.2 Subzidirea cu ajutorul elementelor de jet-grouting ............................................................. 12 3.3 Tuneluri şi galerii – plăci de impermeabilizare ................................................................... 12 3.4 Sprijiniri subterane .............................................................................................................. 13

3.5 Bariere la nivelul cheii ........................................................................................................ 14 3.6 Limitări ale lucrărilor de jet grouting în funcţie de natura pământului ............................... 15

4 Calculul parametrilor de injectare .............................................................................................. 17 4.1 Parametrii operaţionali de bază ai procesului de jet grouting ............................................. 17

4.2 Calculul parametrilor de injectare [2] ................................................................................. 17 5 Principii generale de dimensionare ale principalelor tipuri de lucrări inginereşti executate prin

metoda jet grouting ............................................................................................................................ 18

5.1 Cerinţe specifice de proiectare [6] ....................................................................................... 18

5.2 Cercetarea geotehnică.......................................................................................................... 18 5.3 Condiţii de proiectare .......................................................................................................... 18

5.4 Lucrări de susţinere ............................................................................................................. 18 5.5 Lucrări de îmbunătăţire a capacităţii portante - Calculul fundaţiei directe de adâncime

ţinând seama de interacţiunea cu terenul ........................................................................................ 18

5.6 Exemplu de calcul al elementelor de pământ-ciment [B3], [Z3] ........................................ 18 5.7 Efectele încărcărilor dinamice ale lucrărilor de jet grouting asupra elementelor structurale

aflate in vecinătate .......................................................................................................................... 18 6 Studii de caz ............................................................................................................................... 19

6.1 Donau City Tower - Viena .................................................................................................. 19 6.2 Schönbrunnerstrasse 225 - Viena ........................................................................................ 21

6.3 Westbahnhof – Viena .......................................................................................................... 23 6.4 Transportul, depozitarea şi tratarea probelor ....................................................................... 25 6.5 Rezultatele obţinute ............................................................................................................. 26

7 Utilizarea Metodei Elementului Finit pentru calculul lucrărilor de jet grouting ....................... 28 7.1 Principii generale ................................................................................................................. 28

7.2 Aspecte specifice modelarii lucrărilor unde s-a utilizat tehnologia “jet grouting” ............. 28 7.3 Metoda Priebe de calcul al îmbunătăţirii terenurilor prin tratament local (ploturi) [P4] .... 34 7.4 Exemplu de calcul utilizând metoda Priebe ........................................................................ 34

7.4.1 Notaţii........................................................................................................................... 34 7.4.2 Factorul de îmbunătăţire de bază n0 ............................................................................. 35

7.4.3 Considerarea suprasarcinii ........................................................................................... 35 7.4.4 Factorul de adâncime ................................................................................................... 36

7.4.5 Valorile eforturilor tangenţiale în pământul îmbunătăţit ............................................. 37 8 Concluzii şi contribuţii personale .............................................................................................. 40 Bibliografie ........................................................................................................................................ 42


1. Sinteză documentară asupra utilizarii injectării terenurilor în lucrările inginereşti Pagina 2 din 43

1 SINTEZĂ DOCUMENTARĂ ASUPRA UTILIZĂRII INJECTĂRII TERENURILOR ÎN

LUCRĂRILE INGINEREŞTI

Injectarea terenurilor a avut un domeniu restrâns de utilizare în tehnica construcţiilor, limitată la

impermeabilizarea şi consolidarea terenurilor pentru construcţii ca baraje, galerii de tuneluri şi

soluţii de excepţie la alte tipuri de lucrări.

Anii `80 au reprezentat o perioadă de modificare esenţială a concepţiei privind utilizarea injectării

terenurilor.

Injectarea reprezintă astăzi o tehnologie modernă de construcţii cu aplicabilitate curentă pe plan

mondial în domeniul proiectelor centralelor nucleare, metrourilor, podurilor cu deschideri mari,

platformelor fixe de foraj marin, consolidarea clădirilor de interes istoric şi nu numai.

Poziţia pe care trebuie să o ocupe procedeul de injectare a terenurilor în domeniul construcţiilor

astăzi, a fost evidenţiată în cadrul manifestărilor tehnico-ştiinţifice internaţionale din anii 70 şi 80

cum sunt: Congrese Internaţionale ale Asociaţiei de Mecanică a Pământurilor şi Fundaţii din

Moscova 1973, Stockholm 1981, Conferinţa Europeana de Mecanică a Pământurilor şi Fundaţii de

la Helsinki 1983, Simpozionul International dedicat exclusiv injectării terenurilor din anul 1982

New Orleans (S.U.A), Conferinţa de Mecanică a Pământurilor din Glasgow (1987), Leach şi

Goodger (1991) din Anglia.

Ulterior, după anul 1991, în cadrul Conferinţelor regionale din Asia de Mecanica Pământurilor şi

Inginerie Geotehnică sunt prezentate evoluţiile proceselor de injectare şi tehnologiei, Tailanda

(1991), China (1995), Coreea (1999), Singapore (2003), iar ultima Conferinţa regională cu numărul

13 a avut loc în India în anul 2007.

Trebuie menţionat ca în prezent, atât în cadrul Conferinţelor Europene de Mecanica Pământurilor şi

Fundaţii, Conferinţelor Internaţionale ale Asociaţiei de Mecanica a Pământurilor şi Fundaţii cât şi la

Conferinţele ASCE domeniul Mecanică a Pământurilor şi Inginerie Geotehnică în cadrul unor

capitole distincte sunt prezentate evoluţiile în cercetarea teoretică şi practică a injectării

pământurilor.

În anul 1992, Organizaţia Internaţională a Conferinţelor în domeniul Injectării pământurilor (ICOG

– International Conference Organization on Grouting) în cadrul celei de-a doua Conferinţe, din

Tokyo şi în anul 2003, din New Orleans, în cadrul celei de-a treia Conferinţe Internaţionale, face

publică o sinteză completă a evoluţiei deceniului de cercetare practică şi teoretică a injectărilor.

Aceste manifestări reprezintă pentru oamenii de ştiinţă în domeniul îmbunătăţirii pământurilor prin

injectare, cea mai cunoscută şi completă manifestare ştiinţifică a momentului, urmând ca în anul

2012, în New Orleans, să aibă loc cea de-a patra Conferinţă Internaţională în domeniul injectării

pământurilor şi Deep mixing.

1.1 Aspecte privind injectarea terenurilor

ACEASTĂ PARTE A LUCRĂRII POATE FI CONSULTAT ÎN TEZA IN-EXTENSO

1.2 Jet Grouting - scurt istoric

Începutul anilor 70 a reprezentat începutul cercetărilor şi promovării făcute de specialiştii japonezi

şi cei din ţările scandinave, independent, a unei noi tehnici de execuţie a unor coloane sau ecrane

verticale/orizontale mulate în teren prin fracturarea hidraulică dirijată şi umplerea cu fluid de

injectare.


1. Sinteză documentară asupra utilizarii injectării terenurilor în lucrările inginereşti Pagina 3 din 43

Procedeul a fost prezentat specialiştilor din Romania încă în perioada de început prin comunicarea

lui T. Fuji la a II-a Conferinţa de Geotehnică şi Fundaţii de la Bucureşti din anul 1971 şi făcut larg

cunoscut apoi de către Yahiro şi Yashida (1973) printr-o comunicare la a VIII Conferinţa

Internaţională de Geotehnică şi Fundaţii.

Procedeul a fost ulterior introdus în Rusia, Anglia, Germania, apoi urmată nu târziu de Suedia,

Italia, Cehoslovacia etc.

Trebuie menţionat faptul că cele mai notabile progrese au fost înregistrate în Japonia, unde aceasta

tehnica a fost perfecţionată până la capacitatea prezentă şi unde toate aspectele sistemului au fost

detaliate atent. Anii de cercetare şi execuţie au condus la creşterea diametrelor coloanelor şi a

lărgirii domeniului de aplicare pe diferite tipuri de pământuri.

În prezent cu aceasta tehnică este posibil ca terenul să se consolideze şi foreze în prezenţa apei

subterane şi să ofere o rigiditate structurală cu ajutorul unei singure aplicaţii. Din punct de vedere

tehnic poate fi considerat ca fiind unul dintre cele mai solicitante sisteme de îmbunătăţire a

terenului, necesitând precizie în cadrul proiectării dar şi în faza de execuţie. Problemele ce pot să

apară în una dintre cele două faze pot genera defecte majore în tot ansamblul de elemente.

În Fig. 2.1 este prezentat principiul metodei de injectare, fie că este vorba de jet de apă de înaltă

presiune sau jet de fluid (lapte de ciment).

Prin acest proces fluidele de dezagregare şi de cimentare modifică şi îmbunătăţesc structura şi

caracteristicile pământului.

Într-o funcţionare normală, tijele de foraj sunt introduse în teren până la adâncimea cerută de proiect

şi apoi sunt injectate fluidele sub înaltă presiune (apă sau lapte de ciment) concomitent cu extracţia

acestora.

Opiniile cu privire la eficienţa jet grouting-ului (fracturării dirijate a terenurilor prin injectare)

prezentate în diverse publicaţii sunt în ansamblu concordante, astfel ca:

- injectarea este posibilă în orice tip de teren, de la argilă la roci stâncoase moi;

- face posibilă îmbunătăţirea unor pământuri slabe la orice adâncimi şi în condiţii dificile

de acces;

- materialul rezultat din întărirea fluidului de injectare are o rezistenţă la compresiune

ridicată (10-100daN/cm2) şi o permeabilitate redusă de ordinul 10

-4 – 10

-6cm/s [T1];

- prin reglarea presiunilor, vitezelor de ridicare şi de rotaţie ale monitorului,

caracteristicilor şi consumului fluidului de injectare, efectul tratării se poate dirija în

detaliu;

- adâncimile de tratare pot fi clar delimitate astfel încât să se efectueze tratarea pe anumite

straturi;

- nu se constată efectul de ridicare a suprafeţei terenului;

- este evitată eventuala poluare a terenului prin îmbibarea lui cu substanţe de injectare

nocive;

- utilajul este mobil şi puţin zgomotos.


2. Aspecte privind metodologia de realizare, factorii procesului şi monitorizarea lucrărilor de

jet grouting

Pagina 4 din 43

2 ASPECTE PRIVIND METODOLOGIA DE REALIZARE, FACTORII PROCESULUI

ŞI MONITORIZAREA LUCRĂRILOR DE JET GROUTING

Fig. 2.1: Schema de realizare a coloanelor de Jet Grouting [B3]

Figura de mai sus prezintă etapele de realizare a coloanelor de pământ-ciment (a) cât şi

echipamentul utilizat (b) după cum urmează: 1 – siloz pentru ciment; 2 – mixer; 3 – pompă de înaltă

presiune; 4 – conducta de înaltă presiune; 5 – foreză cu jet; 6 – tren de tije; 7 – atingerea cotei de

forare şi începerea procesului de injectare; 8 – intrarea în priză a primei coloane; 9 – formarea celei

de-a doua coloane.

Cu ajutorul jeturilor de mare presiune, fie cu apă fie cu suspensie de ciment, pământul din

vecinătatea găurii rezultate din procesul de săpare este erodat.

Procesul utilizează o viteză la orificiul de evacuare a apei mai mare sau egală cu 100 m/s şi prezintă

posibilitatea folosirii jetului de aer comprimat pentru sporirea puterii de erodare a fluidelor

injectate.

Pământul erodat este rearanjat şi amestecat cu suspensia de ciment. Amestecul de pământ-ciment

este evacuat, în parte, la suprafaţa orificiului săpat prin spaţiul inelar dintre utilajul de jet grouting şi

pereţii găurii. Pot fi realizate diferite configuraţii geometrice ale elementelor rezultate.

Fig. 2.2: Configuraţii geometrice posibile pentru elementele de jet grouting [2]



jet grouting

Pagina 5 din 43

Distanţa de erodare a jetului variază în funcţie de tipul de pământ care urmează a fi tratat, tipul

procesului de jet grouting şi tipul fluidul folosit.

Există două mari categorii ale aplicaţiilor procesului de jet grouting – stabilizare şi etanşare.

Lucrările de subzidire ale fundaţiilor clădirilor reprezintă una din principalele aplicaţii pentru

stabilizarea pământurilor, urmată de modificări ale tipului de fundare şi reabilitări.

Aceasta tehnică a deschis noi perspective pentru construirea tunelurilor în pământuri necoezive.

Execuţia de excavări unde sunt utilizate elemente de jet grouting în pereţi şi/sau plăci cu

permeabilitate scăzută, permit executarea de excavaţii adânci fără a folosi procedee de coborâre a

nivelului apelor subterane la scară mare, lianţii folosiţi în procesul de jet grouting fiind nepoluanţi.

Utilajele de săpat construite şi utilizate de către companiile de specialitate, au înălţimi cuprinse între

2m şi 35m si permit efectuarea de lucrări în condiţii optime, atât în spaţii limitate precum sunt

subsolurile, cât şi în spaţii deschise.

2.1 Etape principale de execuţie a elementelor de pământ-ciment:

- săparea - echipamente de săpat dotate cu orificii de propagare a jetului şi burghie sunt

folosite pentru a fora până la adâncimea necesară. în mod normal mixtura de ciment este

folosită în timpul săpatului pentru a stabiliza pereţii forajului în timpul operaţiunii de

săparea.

- folosirea jetului - descompunerea texturii granulare cu ajutorul unui jet fluid puternic

începe de la partea inferioară a elementului de jet grouting. Excesul de amestec de apă-

pământ-ciment este evacuat pe la suprafaţa prin spaţiul inelar dintre echipamentul de

săpat şi pereţii forajului.

Parametri de producţie preselectaţi sunt urmăriţi în permanentă pentru evitarea de blocaje ale

evacuării detritusului pe parcursul injectării.

- cimentarea - pentru toate tipurile de jet grouting, suspensia de ciment este injectată sub

presiune concomitent cu erodarea pământului. Turbulentele provocate de folosirea

jetului provoacă amestecarea uniformă a laptelui de ciment cu pământul din zona tratată.

- prelungirea - elementele de jet grouting de orice tip pot fi construite proaspăt-pe-

proaspăt la fel ca şi proaspăt-pe-tare şi combinate intr-o varietate de moduri.

Etapele de lucru urmează întocmai cerinţele tehnice şi condiţiile structurii ce urmează a fi tratată.

Apa

Ciment /

BentonitaMixer / Pompa

Statie de reciclareAer

Catre statia

de reciclare

Fig. 2.3: Gospodăria de lucru şi echipamentele specifice procesului de injectare [2]



jet grouting

Pagina 6 din 43

În funcţie de modul de folosire a jetului şi a tipului de jet se pot distinge următoarele moduri de

cimentare (fig. 2.4):

- sistemul cu „jet dublu" (D), dublează sistemul „jet simplu" cu un jet de aer comprimat,

care înconjoară jetul de suspensie de ciment pentru a spori efectul de erodare, mai ales în

prezenta apei subterane; cu toate acestea, sistemul încă prezintă un deficiente, prin faptul

ca un procent considerabil alcătuit din partea fină a pământului erodat se poate pierde

din cauza fenomenului de evacuare odată cu detritusul transportat de aerul comprimat

către suprafaţa terenului; un asemenea comportament al sistemului poate coborî nivelul

de calitate al îmbunătăţirii;

- cea de-a treia metodă se numeşte sistemul cu „jet triplu" (T) ce utilizează trei fluide (apa,

aer, suspensia de ciment); dezagregarea pământului se obţine printr-un jet de apă de

înaltă presiune, dublat de un jet de aer, iar cimentarea se face simultan printr-un jet

separat de lapte de ciment; acest sistem prezintă un monitor ce este compus în mod

normal dintr-o duză pentru jet de lapte de ciment la aproximativ jumătate de metru sub

duză pentru jetul de apă, cu scopul de a transporta cât mai multe particule de pământ

erodat în paralel cu limitarea laptelui de ciment scos afară din foraj.

În timp ce sistemul dublu poate produce mai multe probleme, pe baza volumului de pământ erodat,

sistemul triplu realizează procesele de erodare şi injectare cu lapte de ciment independent unul de

celalalt. Prin urmare aceste procese pot fi optimizate pentru o performantă ridicată. Cu alte cuvinte

sistemul cu „jet triplu" este superior faţă de celelalte sisteme din punct de vedere al controlului

calităţii.

Fig. 2.4: Scheme conceptuale de injectare [M4].

Încă de la începutul anilor 1990, au fost dezvoltate noi metode de jet grouting capabile a realiza

structuri de pământ-ciment din coloane cu un diametru ridicat. Aceste metode s-au dezvoltat

datorită necesitaţii reducerii costurilor dar şi a timpului de execuţie. Acest lucru a permis jet

grouting-ului să obţină coloane cu un diametru mai mare de 5m sau chiar 9m în terenuri moi.

Această metodă poate îmbunătăţi un volum de pământ de 20 de ori mai mare decât sistemele

convenţionale anterioare, datorită dezvoltării echipamentelor ce pot produce debite ridicate de fluid

la o presiune ridicată.

Realizarea cu succes a unor coloane cu dimensiuni ridicate necesită utilizarea unor jeturi de fluide

concentrate, menţinute intr-o stare necontaminată cu particule de pământ, altfel o mare parte din

energie este pierdută în cadrul sistemului propriu-zis. Astfel sistemele noi de jet grouting apărute

sunt capabile să acopere o arie largă de aplicaţii.



jet grouting

Pagina 7 din 43

Rezultatul utilizării tehnologiei de injectare a pământurilor prin metoda jet grouting poate varia în

funcţie de echipamentul folosit dar şi de proprietăţile pământului. Având în vedere aceste

constrângeri, multe măsurători au fost realizate prin variaţia valorilor parametrilor cheie ca o bază

teoretică de soluţii. Cu toate acestea aceste studii nu pot oferi soluţii exacte, din cauza limitării

investigaţiilor din pământul analizat.

La sfârşitul anilor 1980, un concept nou a oferit un progres inovator pentru sistemele de jet

grouting, şi anume jeturi duble ce se intersectează unul cu celalalt pentru a creste limita capacităţii

de erodare dar şi pentru a obţine un diametru identic cu cel proiectat indiferent de tipul de pământ.

Comparaţia conceptuală dintre metodele convenţionale şi cele care pot produce intersecţii între

jeturile de fluid este prezentată în Fig. 2.5. Astfel, metodele convenţionale produc coloane cu

diametru variabil în teren. Metodele de jet grouting cu jeturi intersectabile au crescut cerinţa de

calitate cerută în faza de proiect de la apariţia lor sub numele de „jet grouting încrucişat".

La începutul anilor 1990, jet groutingul încrucişat a fost dezvoltat mai mult pentru a creşte

adâncimea coloanelor dar şi pentru a mări substanţial gama de aplicare. Metodele convenţionale de

îmbunătăţire a pământurilor au un mare dezavantaj din punct de vedere al imperfecţiunii de

continuitate atunci când sunt executate adiacent unor pereţi. Cu toate acestea sistemele

convenţionale pot fi completate cu echipamente de jet încrucişat poziţionate la baza forajului.

Aceste echipamente de forma unor burghie sau lame (Fig. 2.5) au permis realizarea unor coloane la

parametri dimensionali ceruţi.

Mai mult decât atât, dezvoltarea acestor sisteme de amestecare în teren au produs un volum de

coloane de patru ori mai mare folosind acelaşi echipament. Acest lucru este prezentat schematic în

Fig. 2.6 comparând sistemele convenţionale cu sistemele încrucişate de jet grouting.

Fig. 2.5: Tipuri de injectări: convenţional şi încrucişat [E1].

Fig. 2.6: Echipament de

injectat cu jeturi încrucişate

Fig. 2.7: Exemplificarea diferenţelor de diametru între sistemul convenţional de injectare şi cel

încrucişat [C6]



jet grouting

Pagina 8 din 43

2.2 Analiza factorilor ce influenţează realizarea elementelor de jet grouting [C6]


2.3 Prevederi practice ce influenţează realizarea elementelor de jet grouting


2.4 Măsurarea şi determinarea diametrelor coloanelor de pământ ciment executate prin

metoda jet grouting


2.5 Controlul calităţii lucrărilor de jet grouting



3. Domenii de aplicare a tehnologiei de injectare a pământurilor prin metoda jet grouting Pagina 9 din 43

3 DOMENII DE APLICARE A TEHNOLOGIEI DE INJECTARE A PĂMÂNTURILOR

PRIN METODA JET GROUTING

Aşa cum s-a prezentat, jet-grouting-ul este un instrument extrem de versatil, atunci când terenul ce

metoda de îmbunătăţire a terenului este parte a unui proiect. Există numeroase aplicabilităţi ale

tehnologiei jet-grouting, ele putând fi grupate după cum urmează:

- controlul apelor subterane;

- lucrări de susţinere;

- lucrări de îmbunătăţire;

- lucrări de mediu (etanşare gropi de gunoi etc.).

Aplicaţiile privind controlul apelor subterane includ, Fig. 3.1:

- prevenirea infiltraţiilor prin pereţii sau baza unei excavaţii;

- controlul apelor subterane în timpul execuţiei tunelurilor;

- prevenirea infiltraţiilor apei prin structuri de reţinere a apei, cum ar fi digurile sau

sistemele de apărare împotriva inundaţiilor;

- prevenirea sau limitarea fluxurilor de contaminare prin pământ.

Aplicaţiile privind lucrările de susţinere includ, Fig. 3.1:

- susţinerea pământului sau a structurii în timpul excavării, sau excavaţiei tunelurilor;

- susţinerea pereţilor sau a plafonului unui tunel în timpul execuţiei şi/sau în timpul

utilizării;

- creşterea factorului de siguranţă în cazul versanţilor instabili;

- suport pentru sprijiniri realizate din piloţi sau pereţi pentru reducerea deplasărilor

laterale.

Aplicaţiile privind lucrările de îmbunătăţire includ:

- subzidirea clădirilor în timpul realizării excavaţiilor deschise sau executării tunelurilor;

- îmbunătăţirea pământurilor pentru evitarea cedărilor pe suprafeţele de cedare;

- transferul încărcărilor unei fundaţii către un strat cu rezistente ridicate.

Aplicaţiile privind lucrările de mediu, includ:

- încapsularea volumelor de pământ contaminat pentru a reduce sau a preveni

contaminarea întregii zone sau a sistemelor de distribuţie a apei;

- asigurarea unor bariere laterale sau verticale în jurul unei scurgeri contaminate;

- introducerea în pământ a unor substanţe reactive ce pot neutraliza agenţii contaminaţi

prin crearea unor bariere permeabile reactive.

Aplicaţiile tehnologiei de injectare prin metoda jet grouting prezintă o multitudine de soluţii tehnice

ce pot fi adoptate, proiectate şi executate pentru fiecare cerinţa în parte.



Fig. 3.1 Aplicabilitatea tehnologiei jet grouting în lucrările inginereşti [2]

3.1 Controlul apelor subterane

În ultimele doua decenii s-a înregistrat o creştere a numărului de excavaţii de dimensiuni ridicate,

realizate în prezenta apei subterane.

Metodele convenţionale destinate scăderii nivelului apei subterane pe perioada execuţiei fundaţiilor

încep să fie utilizate din ce în ce mai puţin datorită creşterii importantei următorilor factori:

- controlul economic al apei;

- aspecte de mediu al acviferului;

- protecţia clădirilor învecinate lucrărilor noi;

Sistemele de injectare convenţionale bazate pe procedee chimice au fost aproape înlocuite cu

tehnologia jet grouting unde folosirea suspensiei de ciment reduce alcalinitatea pământului.



Elementele clasice de impermeabilizare sunt formate din pereţi şi planşee cu sau fără o funcţiune

structurala la excavaţiile adânci, baraje sau îndiguiri.

În cazul coloanelor de jet grouting se poate ajunge la un coeficient de permeabilitate k, cuprins între

10-9

şi 10-10

m/s. Aceasta valoare este comparabila cu valoarea coeficientului de permeabilitate

pentru sistemele clasice cuprins în intervalul 10-7

şi 10-8

m/s.

Ca o regula generala se poate stabili faptul ca excavarea nu poate începe până când nu s-a atins un

debit admisibil dovedit printr-un test de pompare. Excesul de infiltraţii este în general un rezultat al

defectelor apărute în pereţi, planşeele de baza sau la rosturi.

Detectarea şi localizarea scurgerilor este extrem de dificila, uneori chiar imposibila. Soluţiile cele

mai eficiente în detectarea zonelor de infiltrare a apei sunt realizarea unor epuizmente care vor

permite coborârea nivelului apei subterane sub baza excavaţiei, măsurători cu ajutorul

piezometrelor, sau măsurarea temperaturii pământului adiacent excavaţiei.

Lucrările de remediere a acestor probleme sunt de cele mai multe ori extrem de costisitoare şi prin

urmare o buna proiectare şi execuţie a unui sistem de impermeabilizare din jet grouting este vital

pentru finalizarea întregului proiect.

Proiectul necesita definirea exacta a rezistentelor admisibile, permeabilităţii minime, omogenităţii şi

preciziei dimensionale. Este esenţial să se amintească faptul ca apa nu va ierta nici o greşeala.

Defecte în elementele realizate prin procedeul jet grouting pot apărea ca urmare a următoarelor

situaţii:

- suprapunerea (petrecerea) insuficientă a coloanelor de jet grouting;

- porţiuni lipsa din coloane cauzate de blocaje naturale sau erori umane;

- neomogenitatea pământului (de exemplu existenta unor pelicule de straturi rezistente în

nisipuri, straturi de turba, blocuri ce obturează jetul de fluid în procesul de erodare şi

mixare, etc.);

- instabilitatea şi ulterior colapsul coloanelor de jet grouting;

- deficiente, erori şi întreruperi neprogramate în procesul de execuţie;

Pentru a diminua aceste riscuri, este necesară realizarea unui plan de asigurare amănunţit. Acest

plan ar trebui să includă următoarele:

- poziţionarea coloanelor de jet grouting în coordonate x-y;

- adâncimi de foraj determinate prin sisteme eficiente de nivelment;

- definirea parametrilor de forare şi injectare;

- executarea unor coloane de proba, documentarea şi evaluarea rezultatelor;

- definirea succesiunii execuţiei lucrărilor;

- identificarea obstacolelor şi a masurilor de remediere;

- determinarea compoziţiei şi parametrilor caracteristici suspensiei de ciment, prin

prelevare de probe în staţia de amestec din şantier;

- măsurători referitoare la debitele tuturor fluidelor folosite;

- măsurători referitoare la precizia de forare şi corectarea erorilor de execuţie;

- un proces de documentare şi înregistrare în timp real pe durata execuţiei a: vitezei de

introducere şi extracţie a monitorului; presiunii şi debitelor suspensiei de ciment, apei şi

aerului; rotaţia în timpul forării şi a injectării.

Trebuie reamintit faptul ca produsul final al jet grouting-ului nu este complet omogen şi prin urmare

nu prezintă rezistente şi caracteristici hidraulice constante pe lungimea elementelor. Proiectul,



recomandările şi controlul calităţii trebuie să exemplifice exact distribuţia inegala a efortului şi

permeabilităţii coloanei datorită variaţiei proprietăţilor pământului.

În cazul excavaţiilor barierele orizontale de jet grouting adânci trebuie proiectate şi executate

considerând următoarele aspecte:

- grosimea minima a plăcii realizata prin injectare nu trebuie să fie mai mica de 1.00m

pentru excavaţii de până la 10.00m adâncime. Creşterea adâncimii excavaţiei peste

10.00m conduce la majorarea grosimii minime a plăcii cu 0.1m/1.00m din motive de

siguranţa;

- plăcile cu deschideri mari trebuie împărţite în suprafeţe de 2000m2;

- creşterea grosimii plăcii în imediata vecinătate a pereţilor verticali intr-un compartiment

la partea superioara, existenta unei planeităţi orizontale;

- evitarea amplasării unor placi în condiţii improprii ale pământului;

- respectarea calendarului de execuţie pentru a permite eventualele lucrări de remediere;

- evitarea ancorării plăcilor din jet grouting;

- studierea unui plan de urgenta.

Recomandări similare elementelor structurale se aplica şi în cazul barierelor verticale din jet

grouting.

- concentrări ridicate ale presiunii apei pe lungimi mai mari de 5m necesita atenţie

speciala (proiectare suplimentara în detaliu, proceduri de control specifice);

- identificarea pământurilor cu potenţial de eroziune în cazul infiltraţiilor;

- evitarea construcţiei unor elemente zvelte;

- atenţie deosebita în cazul necesităţii folosirii ancorelor.

3.2 Subzidirea cu ajutorul elementelor de jet-grouting

Subzidirea anumitor construcţii folosind tehnologia jet grouting, implica realizarea unui element de

pământ îmbunătăţit sub fundaţia existenta astfel încât suprasarcina să fie transferata în adâncime

către un strat mai rezistent.

Daca subzidirea este realizata în vecinătatea unei excavaţii este necesar ca elementele de pământ-

ciment să fie supuse verificărilor de capacitate portanta, alunecare şi răsturnare.

Există o relaţie din punct de vedere economic între construcţia unei subzidiri gravitaţionale (de

exemplu un element stabil şi auto-susţinător) şi realizarea unor elemente în consola sau foarte zvelte

unde răsturnarea sau alunecarea este împiedicată cu ajutorul unor şpraiţuri sau ancore.

Proiectarea subzidirilor realizate din elemente pământ-ciment este asemănătoare cu celelalte

structuri gravitaţionale cu excepţia faptului ca rezistentele coloanelor de jet grouting sunt

semnificativ mai mici decât rezistentele betonului sau cărămizilor folosite în mod clasic.

3.3 Tuneluri şi galerii – plăci de impermeabilizare

Sistemul de impermeabilizare de baza format din planşee sau tuburi pentru realizarea tunelurilor pot

fi proiectate pentru punerea în aplicare a tehnologiei jet grouting pentru a preveni alunecarea bazei

în teren sau a infiltraţiei apei în excavaţie din cauza prezentei apei subterane. Aceste construcţii sunt

riscante daca sunt incorect executate şi necesita o atenţie deosebita în faza de proiectare şi execuţie.

Normele curente fac referire la recomandările privind grosimea planşeelor de baza şi prin urmare

grosimea acestor elemente trebuie să depăşească jumătate din lumina celor doi pereţi. Cu toate

acestea realizarea unor dale mult mai subţiri este posibilă prin poziţionarea coloanelor sub forma



unui arc de cerc. Prin aceasta rearanjare se observa ca acţionează doar efortul de compresiune (Fig.

3.2 - exemplu).

Acest lucru conduce la realizarea unor dale cu lăţimea de 12.00m, o grosime de 3.00m, executate la

o adâncime a excavaţiei de până la 40.00 de metri. Un calcul curent oferă valorile efortului de

compresiune la capetele arcului de cerc cuprinse în intervalul 950-1100kN/m2.

Valoarea cea mai ridicată a rezistenţei la compresiune din coloanele de jet grouting poate ajunge

până la valoarea de 3000kN/m2, oferind un factor de siguranţa foarte bun.

Fig. 3.2. Impermeabilizarea bazei unei excavaţii: a) secţiune transversala; b) schema arcelor de jet

grouting [W3]

3.4 Sprijiniri subterane

Deplasarea pereţilor excavaţiilor este întotdeauna o problema de interes major, întârzierea execuţiei

sprijinirilor în timpul excavaţiei generând, de cele mai multe ori, inclinarea şi/sau pierderea

stabilităţii clădirilor învecinate, reţelelor de distribuţie a apei, reţelelor de canalizare, sau a altor

reţele de utilităţi urbane aflate în subteran. Prin urmare jet grouting-ul oferă o soluţie de abordare a

problemei datorită faptului ca injectarea terenului (execuţia coloanelor sau pereţilor de pământ-

ciment) se face înainte de excavarea propriu-zisa.

Aceasta abordare poate fi exemplificata printr-o lucrare executată anterior. Pentru execuţia fundaţiei

şi subsolului unei construcţii a fost necesară realizarea unei excavaţii de 10.00m adâncime intr-un

strat de argila moale. Clădirile învecinate se aflau la o distanţă foarte mica de excavaţie şi prin

urmare s-au analizat posibilele probleme ce puteau fi generate de aceasta lucrare din cauza

deplasării pereţilor cu rol de sprijinire (Fig. 3.3).

În consecinţă sprijinirile realizate prin jet grouting de 1.00m grosime la baza excavaţiei împreuna cu

un rând de şpraiţuri convenţionale amplasate la cota terenului natural au oferit posibilitatea

realizării întregului proiect în condiţii de siguranţă. Adăugarea unui singur rând de sprijiniri

alcătuite din elemente de pământ-ciment au permis reducerea deplasărilor peretelui excavaţiei cu

aproximativ 80%.



Fig. 3.3. Comparaţie între deplasările calculate şi cele reale monitorizate.[W3]

3.5 Bariere la nivelul cheii

Pentru începerea execuţiei unui tunel cu ajutorul utilajelor de forare printr-un perete sau depozit

aluvionar, este necesar ca pământul ce înconjoară utilajul să aibă o rezistenta care să permită tasarea

din sarcina construcţiilor de la suprafaţă.

O creştere a tasărilor din zonele respective poate conduce la colapsul construcţiilor superioare şi la

o deformabilitate ridicată a pământului mai ales în cazul tunelurilor de mica adâncime.

Având în vedere aceste probleme, jet grouting-ul oferă unele avantaje în proiectarea unor bariere

amplasate la partea superioara (deasupra plafonului unui tunel). Geometria proiectului este

exemplificată în Fig. 3.4 şi ilustrează modul de obţinere a unei zone de siguranţă (R-a). Aceasta

proprietate va fi obţinuta prin consolidarea cu ajutorul elementelor executate cu jet grouting.

Pentru a întocmi un proiect corect se urmăreşte obţinerea unor rezultate în care valorile rezistenţei

la forfecare al pământului îmbunătăţit plasate pe acelaşi arc de cerc să depăşească înfăşurătoarea de

cedare a cercului lui Mohr din pământul netratat. Fig. 3.4 prezintă, de asemenea, echilibrul

eforturilor radiale şi tangenţiale în oricare punct de pe linia arcului de cerc ce delimitează zona

elastica fata de cea plastica.

Se obţine următoarea expresie:

θ rrσ -σσ

r r (3.1)

unde:

σr – efortul radial;

σe – efortul tangenț ial;

r – raza variabila;

Măsurători de

teren (cu ancore)



Cedarea are loc când înfăşurătoarea de alunecare devine orizontala şi unghiul de frecare interna

devine zero:

θ rσ -σ = 2c (3.2)

unde c este coeziunea pământului.

Fig. 3.4 .Bariera în cazul boltii unui tunel.

Înlocuind condiţiile de mai sus în ecuaţia de echilibru, se obţine dimensiunea zonei plastice:

tγRln = (H - R)

a 2C (3.3)

unde:

R – lăţimea zonei plastice [m];

γt - greutatea medie specifica a pământului [kN/m3];

H - adâncimea de la suprafaţa terenului până la centrul tunelului [m];

a - raza tunelului [m];

3.6 Limitări ale lucrărilor de jet grouting în funcţie de natura pământului

În continuare se prezintă limitările lucrărilor de jet grouting pentru patru tipuri de pământuri.

Pământuri coezive – acest tip de pământuri opun o mai mare rezistenta la erodarea jetului, datorită

conţinutului de argila.

Realizarea de coloane de pământ-ciment cu diametre mari necesita consum mare de energie; astfel

trebuie folosite următoarele tehnici pentru o buna desfăşurare a procesului:

- Executarea unei „pre-spălări”, acest lucru realizându-se cu ajutorul unui jet puternic de

apă sau apă şi aer. în acest mod se obţine avantajul ca densitatea mediului în care se

doreşte injectarea va fi redusa. Urmează ca în etapa a doua să se injecteze suspensia de

ciment;

- Aplicarea unui jet de aer comprimat (sistem dublu sau triplu de injectare). Rezultatele

sunt eficiente datorită puterii foarte mari ce disloca structura mediului în care se executa

injectarea. Un lucru foarte important în acest caz este şi acela ca o mare parte din argila

este „spălata” şi transportata la suprafaţa sub forma de detritus fapt ce determina totodată

creşterea rezistentelor finale ale colanelor de pământ-ciment.

Pământuri necoezive – în cazul acestor tipuri de pământuri se ating rezistente foarte mari cât şi

diametre mari.



În cazul în care diametrele particulelor de pământ sunt mari, se pot constata următoarele probleme:

- blocarea detritusului ce poate determina umflări ale suprafeţei pământului din dreptul

coloanei;

- pierderi incontrolabile de suspensie de ciment, concomitent cu o creştere moderată în

diametru. Acest lucru poate afecta forma finala a coloanei, atât în faza de spălare cât şi

în faza de injectare.

Materiale organice – realizarea lucrărilor de jet grouting în turba sau în pământuri ce conţin turba

este dificil de realizat din cauza complicaţiilor ce intervin în timpul evacuării detritusului ce conţine

şi particule de turba.

Trebuie acordată o atenţie deosebita pentru a se preveni creşterea presiunii sub structurile existente,

acest lucru realizându-se prin mişcarea trenului de tije în sus şi în jos în etape repetate.

Ideal în cazul acestor tipuri de pământuri este folosirea sistemului triplu de injectare, pentru ca jetul

de suspensie are o presiune mai mica, făcând astfel posibila migrarea particulelor de turba la

suprafaţa.

Pământuri eterogene – uşurinţa de adaptare a parametrilor în funcţie de tipul pământului da jet

groutingului o aplicabilitate foarte mare.

Mediul de injectare diferă foarte mult între doua straturi succesive, lucru ce determina apariţia de

probleme, pentru ca un număr mare de parametri vor trebui modificaţi în timpul execuţiei aceleiaşi

coloane de pământ-ciment.

Spre exemplu nu se poate schimba diametrul duzelor în faza de injectare, chiar mai mult, este

imposibila schimbarea modului de injectare (din mono în dublu sau triplu).

În cazuri extreme este necesară executarea unei coloane în doua etape diferite. în prima etapa se

realizează partea superioară a coloanei apoi după ce prima parte este întărită se trece la executarea

celei de-a doua parţi, implicând penetrarea primei coloane până la poziţia celei de-a doua.


4. Calculul parametrilor de injectare Pagina 17 din 43

4 CALCULUL PARAMETRILOR DE INJECTARE

4.1 Parametrii operaţionali de bază ai procesului de jet grouting


4.2 Calculul parametrilor de injectare [2]



5. Principii generale de dimensionare ale principalelor tipuri de lucrări inginereşti executate

prin metoda jet grouting

Pagina 18 din 43

5 PRINCIPII GENERALE DE DIMENSIONARE ALE PRINCIPALELOR TIPURI DE

LUCRĂRI INGINEREŞTI EXECUTATE PRIN METODA JET GROUTING

5.1 Cerinţe specifice de proiectare [6]

5.2 Cercetarea geotehnică

5.3 Condiţii de proiectare

5.4 Lucrări de susţinere

5.5 Lucrări de îmbunătăţire a capacităţii portante - Calculul fundaţiei directe de adâncime

ţinând seama de interacţiunea cu terenul

5.6 Exemplu de calcul al elementelor de pământ-ciment [B3], [Z3]

5.7 Efectele încărcărilor dinamice ale lucrărilor de jet grouting asupra elementelor

structurale aflate in vecinătate



6. Studii de caz Pagina 19 din 43

6 STUDII DE CAZ1

În cadrul stagiului de pregătire a tezei de doctorat am avut onoarea de a participa, în cadrul

acordului dintre Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti şi Universitatea Tehnică din Viena,

la lucrări de cercetare pe care aceasta din urmă le desfăşoară în colaborare cu firmele Keller GmbH

şi Porr AG, cărora ţin să le mulţumesc pentru amabilitatea cu care mi-au permis să particip la

studiile de caz prezentate în acest capitol şi utilizarea rezultatelor încercărilor din teren şi laborator.

6.1 Donau City Tower - Viena

Donau City Vienna reprezintă o parte nou construita a Vienei, mai precis în districtul nr. 22 pe

malul stâng al Dunării.

Donau City Tower 1 şi 2 sunt două turnuri de birouri emblematice pentru acesta parte nou

construita a Vienei, a căror construcţie a început în anul 2008 pentru turnul 1 şi 2010 pentru turnul

2. Amplasamentul se găseşte pe o insulă formată de cursul principal al Dunării şi un braţ secundar,

„Alte Donau” (Fig. 6.1). Regăsindu-se, practic în zona de albie a Dunării, din punct de vedere

geotehnic, terenul de fundare este alcătuit din pietrişuri.

Fluviul Dunarea

Donau City

Tower A

lte Donau

Fluviul Dunarea

Alte D

onau

Donau City

Tower Fluviul Dunarea

Fluviul Dunarea

Fig. 6.1: Amplasamentul “Donau City Tower”

Lucrarea de jet grouting a avut ca scop realizarea incintei de lucru cu rol şi de ecran impermeabil

pentru construcţia parcărilor subterane aparţinând complexului DC Wien. Dat fiind regimul de

înălţime de 220 m pentru turnul 1 şi de 168 m pentru turnul 2, suprasarcina celor două clădiri

adiacente excavaţiei a fost aproximată la circa 1200kPa.

În perioada verii anului 2010 s-au derulat lucrările de îmbunătăţire a terenului de fundare cu

ajutorul tehnologiei jet grouting pentru realizarea parcărilor subterane.

Tehnologia aplicata a constat din coloane realizate cu procedeul jet grouting având diametrul de

150cm, cca 7m lungime realizate cu sistemul dublu de injectare.

Pe acest amplasament a fost utilizată o tehnică de prelevare a probelor de material proaspăt injectat

constând în introducerea unui sistem de tuburi de PVC (Fig. 6.2).

1 Fotografiille din acest capitol au fost realizate cu ocazia stagiului efectuat la Universitatea Tehnică din Viena prin

amabilitatea reprezentantilor Keller GmbH.



Sistemul este alcătuit din doua tuburi concentrice care la interfaţa comuna sunt tratate cu un strat de

vaselină siliconică pentru a permite extragerea cu uşurinţa în momentul prelevării.

a. Legarea capătului tubului de PVC pentru ridicarea în macara

b. Introducerea ţevii de prelevare în cămaşa

exterioară de protecţie

c. Sudarea elementelor

Fig. 6.2: Pregătirea sistemului de prelevare a probelor dintr-o coloană jet-grouting proaspăt

executată

Introducerea în coloana proaspăt realizata se efectuează prin utilizarea echipamentului de forat prin

presare, concomitent cu rotirea burghiului pentru a se evita blocarea prelevatorului în atingerea

cotei de prelevare dorite, ori cu ajutorul unui utilaj de excavare prin presarea capătului

prelevatorului.

După 24 de ore probele sunt duse la laborator unde sunt menţinute timp de 7 zile în condiţii

submersate.



a. Calarea sistemului de

prelevare

b. Introducerea tubulaturii de

PVC prin presare

c. Extragerea tubului interior de

prelevare

Fig. 6.3: Paşii de prelevare a probelor de jet grouting folosind metoda tuburilor concentrice

Prelevarea probelor folosind această metodă se poate realiza cu tuburi de PVC având diametre de la

100 – 200mm, cu condiţia ca materialul prelevat să aibă dimensiunea maximă a granulei de 20mm.

6.2 Schönbrunnerstrasse 225 - Viena

Amplasamentul se găseşte în zona veche a oraşului Viena, într-un cartier cu clădiri vechi, având

regim de înălţime parter + 3 – 4 etaje. La adresa menţionată se găseşte un teren neconstruit având

15m lăţime între două clădiri existente (Fig. 6.4).

Fig. 6.4: Amplasamentul Schönbrunnerstrasse 225

Proiectul a constat în realizarea de subzidiri pentru construcţiile învecinate şi îmbunătăţirea

terenului de fundare pentru viitoarea construcţie.

Terenul de fundare este o umplutură dintr-o alternanţă neomogenă de nisip grosier spre pietriş în

matrice prăfoasă.

Tehnologia aplicată a constat în coloane jet grouting cu diametrul de 100 - 150cm, cca 7m lungime

realizate cu sistemul dublu de injectare.

Din cauza naturii slab coezive a terenului de fundare, nu a mai fost posibilă prelevarea de probe din

coloana jet grouting cu ajutorul tubulaturii din PVC. În această situaţie în coloana proaspăt realizată



s-a introdus un sistem de prelevare alcătuit din tuburi concentrice de metal care poate extrage doar

probe de detritus de la cote sub nivelul platformei de lucru.

Acest sistem prezintă perforaţii pentru fiecare tubulatură ce comunica în poziţia iniţială iar la rotirea

acestora una fata de alta în sensul acelor de ceasornic orificiile se închid(Fig. 6.5 a).

Sistemul este montat în locul monitorului pe utilajul de jet grouting (Fig. 6. b), şi se introduce prin

rotire până la cota de prelevare dorita. La atingerea cotei de prelevare rotirea burghiului se face în

sens invers acelor de ceasornic, moment în care orificiile prelevatorului se deschid permiţând

pătrunderea suspensiei de ciment în amestec cu pământul (Fig. 6.5 c).

a. Prelevatorul montat pe

instalaţia jet-grouting

b. Extragerea şi golirea prelevatorului

c. Introducerea şi extragerea prelevatorului metalic

Fig. 6.5: Metoda de prelevare a probelor de detritus cu tubulatură metalică

La extragerea prelevatorului, se porneşte burghiul în sensul acelor de ceasornic determinând

totodată închiderea orificiilor şi etanşarea suspensiei în amestec cu pământ fata de mediu.



Din probele prelevate se îndepărtează părţile grosiere (Fig. 6.6) şi se depozitează în cutii cu

dimensiunile necesare pentru utilizarea ulterioară în laborator în vederea determinării

caracteristicilor materialului pus în operă în coloana jet grouting.

a. Înlăturarea granulelor grosiere

b. Turnarea probelor în recipiente

Fig. 6.6: Prelevarea probelor pentru determinarea calităţilor detritusului

6.3 Westbahnhof – Viena

WestbahnhofWestbahnhof

WestbahnhofWestbahnhof

Fig. 6.7Amplasamentul Westbahnhof

Gara de vest a Vienei a intrat încă din anul 2009 intr-un proces de consolidare, extindere şi

modernizare. Soluţiile adoptate atât pentru reabilitarea fundaţiilor cât şi pentru sprijinire au constat

din elemente realizate cu tehnologia jet-grouting.

Îmbunătăţirea capacităţii portante a fundaţiilor existente a fost realizată prin realizarea unor coloane

ce sunt formate sub structura de fundare, fiind injectate tangenţial la acestea (Fig. 6.8).



Fig. 6.8: Realizarea subzidirilor cu coloane jet grouting injectate sub fundaţiile existente

Terenul de fundare întâlnit în amplasament a fost fie un pietriş „în loc”, fie umpluturi de diferite

naturi.

Tehnologia aplicata a constat din coloane jet grouting cu diametrul de 100- 180 cm, având cca 8-

20m lungime realizate cu sistemul dublu de injectare.

Fig. 6.9: Subzidiri ale fundaţiilor şi perete de incintă alcătuite din coloane jet grouting

Prelevarea probelor s-a realizat pe coloane proaspete prin introducerea de tuburi de PVC de

diametre de la 100 – 200mm. Constatându-se faptul că la lucrările anterioare capătul tubului

exterior din PVC s-a deteriorat, a fost utilizată o protecţie cu un manşon metalic prevăzut cu un con

de penetrare cu fante prin care să poată pătrunde materialul injectat în amestec cu pământul tratat.



Fig. 6.10: Protecţia prelevatorului cu un cap metalic

6.4 Transportul, depozitarea şi tratarea probelor

Pentru păstrarea integrităţii probelor, acestea au fost păstrate în şantier nu numai în intervalul în

care s-a realizat priza liantului, ci minimum 48 de ore pentru a se asigura şi o minimă întărire, astfel

încât la transport să nu apară microfisuri care să altereze proprietăţile mecanice obţinute în urma

încercărilor de laborator.

Probele au fost menţinute în tubulatura de PVC până la 7 zile, după care au fost decofrate. În toată

această perioadă, dar şi în continuare, până la încercare la 28 de zile, probele au fost menţinute

submersate. (Fig. 6.11). În laborator, după identificare, probele au fost debitate conform cerinţelor

de instalare în presă (Fig. 6.12).

a. Depozitarea probelor în şantier

până la atingerea unei minime

rezistenţe ce să permită transportul

b. Păstrarea probelor în stare submersată până la decofrare

Fig. 6.11: Depozitarea şi păstrarea probelor



Fig. 6.12: Identificarea şi debitarea probelor în laborator

6.5 Rezultatele obţinute

În afară de încercările fizice (densitate, umiditate şi granulometrie a materialului spălat de liant în

şantier), au fost realizate încercări de compresiune monoaxială. În urma acestei încercări au rezultat

atât valorile ultime ale rezistenţei la compresiune cât şi modulul de deformaţie liniară tangent.

Pentru studierea variaţiei parametrilor mecanici ai materialului din coloana jet grouting au fost

prelevate probe din trei regiuni ale acesteia (Fig. 6.13) şi anume: din zona centrală, pe urma lăsată

de trenul de tije, unde materialul rezultat poate fi asemănat cu un mortar întărit, şi din două puncte

din zona de influenţă a injecţiei, la o distanţă de aproximativ R/3 unul fată de cealaltă, unde R

reprezintă raza aproximativă a coloanei.

R

~R/3 ~R/3

Urma trenului

de tije

Zona de influenta

a injectiei

Fig. 6.13: Poziţiile aproximative de prelevare a probelor



Diagramele efort-deformaţie obţinute în urma încercărilor de laborator au fost eşantionate cu o rată

de citire la 4 secunde, iar prelucrarea datelor a fost efectuată în mod automat de către aplicaţia

aparaturii de laborator.

Fig. 6.14 prezintă un model de curbă efort-deformaţie obţinută în urma încercărilor de compresiune

monoaxială.

Fig. 6.14: Exemplu de curbă efort-deformaţie obţinută în urma unei încercări de compresiune

monoaxială

În figura s-au utilizat următoarele notaţii:

σd – efort unitar de compresiune axială aplicat probei;

ε – deformaţie specifica axiala (εB – valoarea corespunzătoare valorii maxime pentru σd);

E – modulul de deformaţie liniara (Ed este valoarea maximă);

wn – umiditatea probei în stare naturala;

ρt – densitatea probei înainte de încercare;

ρd – densitatea probei corespunzătoare după încercare;

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

Incercarea de compresiune

uniaxiala proba 1

436/1

d

Deformare

d = 2142,06 kPa

wn [%] =

d [g/cm³] =

f [g/cm³] =

49.4

1.69

1.13

Rezistenta la compresiune:

E = 266646,99 kPa

E-Modul:

B = 3,8 % Abb.: 1

[ % ]

[ kP

a ]


7. Utilizarea Metodei Elementului Finit pentru calculul lucrărilor de jet grouting Pagina 28 din 43

7 UTILIZAREA METODEI ELEMENTULUI FINIT PENTRU CALCULUL

LUCRĂRILOR DE JET GROUTING

7.1 Principii generale


7.2 Aspecte specifice modelarii lucrărilor unde s-a utilizat tehnologia “jet grouting”

Deosebirea fundamentală între modelarea unor elemente structurale independente din beton sau

beton armat şi soluţia jet-grouting o reprezintă trecerea graduală, aproximată printr-o variaţie liniară

între parametrii mecanici (deformabilitate şi rezistenţă la forfecare) ai pământului netratat şi cei ai

fluidului de injecţie întărit.

Pornind de la faptul ca toate modelele fizice liniare se pot rezolva matematic utilizând acelaşi

solver, se pot efectua analize paralele cuplate plecând de la principiul suprapunerii efectelor. Dintre

legile fizice modelabile cuplat se pot menţiona legea lui Hooke (efort-deformaţie), legea lui Fourrier

(flux termic-gradient termic), legea lui Darcy (debit-gradient hidraulic), legea lui Ohm (intensitate –

cădere de tensiune), legea lui Fick (flux chimic – gradient de concentraţie).

Realizând o comparaţie între modelarea mecanică şi cea termică (aleasă, după cum s-a arătat pentru

a introduce în model un grad de libertate suplimentar cu ajutorul căruia să se poată controla variaţia

unor parametri mecanici) se pot constata următoarele:

Legea de variaţie este similară, cu singura excepţie că pentru modelul mecanic legea este dublă, cu

câte două grade de libertate pe fiecare axă (legea lui Hooke - (7.1)), iar pentru cel termic este un

singur grad de libertate (Legea lui Fourrier - (7.2)).

- legea lui Hooke (7.1)

- legea lui Fourrier (7.2)

Matricele care fac legătura între gradele de libertate şi încărcări conform relaţiilor de mai sus sunt

similare, deşi au dimensiuni diferite din cauza numărului de ecuaţii (6 mecanice şi 3 termice).

- matricea de rigiditate (7.3)

- matricea de conductivitate (7.4)



unde:

B şi BT sunt matricele de transpunere;

E este matricea de elasticitate;

K este matricea proprietăţilor termice;

În cazul unor analize neliniare (elastic-perfect plastic pentru modelul mecanic şi schimbarea de fază

pentru cel termic) redistribuirea efortului sau căldurii suplimentare se realizează similar în cele două

modele. Acelaşi lucru se poate spune şi despre variaţia în timp (reologică într-un caz şi în regim

nepermanent în celălalt).

O oarecare diferenţă între cele două tipuri de modele apare la stabilirea condiţiilor iniţiale, unde, în

cazul modelului mecanic, se pleacă de la ipoteza echilibrului static cu deplasări nule, astfel încât

trebuie exprimat numai echilibrul pe contur (extern), în timp ce în cazul analizei termice trebuie

explicitată starea fiecărui nod al modelului.

u = 0

v = 0

a. condiţii iniţiale mecanice (exterioare)

T = 0

b. condiţii iniţiale termice (interioare)

Fig. 7.1: Stabilirea condiţiilor iniţiale

Se poate constata pe un model simplu, de calibrare, că în condiţii similare de analiză (considerând

materialul din analiza mecanică de tip izotrop), se obţin rezultate similare (Fig. 7.2 şi Fig. 7.3),

solverul programului de element finit tratând temperatura ca pe un grad de libertate independent. În

aceste condiţii se poate modela variaţia liniara a parametrilor mecanici în funcţie de acest grad de

libertate, fără a-l cupla, însă, şi cu gradele de libertate mecanice.

Cuplajul se poate realiza în două moduri: direct, prin intermediul unui coeficient sau a unei legi de

variaţie care să lege între ele gradele de libertate, cum ar fi coeficientul de expansiune termică (7.5),

sau indirect, prin modificarea proprietarilor mecanice în funcţie de temperatură (cu sau fără cuplajul

direct) (7.6)

- cuplaj termo-mecanic direct (7.5)

- cuplaj termo-mecanic indirect, prin modificarea parametrilor mecanici (7.6)



Fig. 7.2: Exemplu simplu de analiză mecanică liniară

Fig. 7.3: Exemplu simplu de analiză termică liniară

După cum s-a arătat în cursul prezentului capitol, pentru modelarea efectului sus-menţionat s-a

apelat la un artificiu de calcul prin realizarea unei analize cuplate termo-mecanice considerând că

materialul trece printr-o schimbare de fază termică între zona netratată şi cea injectată. În aceste

condiţii, variaţia proprietăţilor de material s-a realizat după legea prezentată în Fig. 7.4.

Fig. 7.4: Variaţia parametrilor mecanici liniar cu temperatura în zonele transformării de fază



Pentru a verifica modelul numeric al unei coloane jet-grouting a fost realizată o analiză simplificată,

de calibrare, în care au fost utilizaţi următorii parametri:

Tab. 7.1: Parametrii mecanici utilizaţi în modelul simplificat al coloanei jet-grouting

Material netratat (T = 0ºC) Material din coloană (T = 1ºC)

E [kPa] 1000 10000

[-] 0.35 0.25

[kN/m3] 20 23

Fig. 7.5: Analiza termică utilizată pentru stabilirea extinderii zonei tratate prin injecţie

Fig. 7.6: Analiza mecanică a coloanei injectate cu parametrii modificaţi ai coloanei

Studiind rezultatele obţinute, în ipoteza unei încărcări uniforme cu o presiune de 100kPa a

modelului, se constată faptul că, într-adevăr, zona tratată se deformează mult mai puţin, iar variaţia

tasărilor este proporţională cu parametrii modificaţi.

Pentru studierea comportării elasto-plastice a pământului tratat cu metoda jet grouting a fost

imaginat un model de taluz (Fig. 7.7) în care au fost aplicaţi parametrii mecanici obţinuţi în urma

analizelor de laborator pe probe de pământ prelevate din amplasamentul Wahringerstasse 29-31,

Viena.

Trebuie subliniat faptul că din punct de vedere tehnologic, metoda jet grouting nu poate fi aplicată

în astfel de lucrări din cauza stării de eforturi suplimentare deosebit de mari induse la injectare. Cu

toate acestea, modelul propus este deosebit de sugestiv pentru modul în care o suprafaţă de cedare



este stabilizată prin coloanele executate. Modelul nu studiază instalarea propriu-zisă a coloanelor, ci

numai situaţia de după întărire, cu materialul de injecţie ajuns la valoarea nominală a rezistenţei.

Fig. 7.7: Taluzul analizat

Pentru comparaţie, o primă analiză a tratat stabilitatea taluzului în ipoteza pământului netratat iar o

a doua a studiat stabilizarea cu o soluţie structurală cu ploturi discontinue jet-grouting. Distanţa

inter-ax dintre ploturi a fost predimensionată cu ajutorul teoriilor Ito-Matsui şi Beer-Carpentier.

Fig. 7.8: Zonele neplastifiate din modelul fără îmbunătăţire

Fig. 7.9: Zonele neplastifiate din modelul îmbunătăţit (sunt puse în evidenţă ploturile jet-grouting)

Modelul analizat a fost ales astfel încât să poată cuprinde trei ploturi distincte (o analiză de tip

problemă plană ar fi echivalat cu un zid continuu). Înlăturând din model zonele plastifiate se poate

remarca în Fig. 7.9 cum partea tratată cu jet-grouting a rămas în stare elastică, în timp ce pământul

netratat a trefilat printre ploturi.



Diferenţa fundamentală între analiza termo-mecanică şi una pur mecanică având elemente

structurale distincte este aceea că prin metoda propusă variaţia parametrilor mecanici ai coloanelor

jet-grouting este luată în considerare în mod liniar, în zonele cu solicitare maximă apărând conform

observaţiilor din realitate, zone cedate către limitele de injecţie.

Un avantaj major faţă de metoda echilibrului limită îl reprezintă faptul că cedarea în modelul

efectuat folosind metoda elementelor finite se produce progresiv zonele plastice dezvoltându-se pas

cu pas, pe măsura îndeplinirii condiţiei de plastifiere. În funcţie de tipul de pământ, comportarea

mecanică trebuie modelată cu un criteriu de plastifiere corespunzător, analiza termică putând fi

utilizată pentru simularea degradării sau îmbunătaţirii anumitor elemente numerice. De exemplu,

îmbunătăţirea unui pământ moale se poate utiliza modelul Cam-clay (variind parametrul M), pentru

pământuri în stare plastică modelul Drucker-Prager (variind β şi d), sau pentru pământuri loessoide

– modelul „crushable foams” (modificând rezistenţa structurală).

Un alt avantaj al metodei îl reprezintă faptul că din punct de vedere geometric, modelul numeric se

apropie foarte mult de cel real, putându-se modela situaţii tridimensionale variate (de la elemente

continue la unele discontinue).

În urma îmbunătăţirii, în situaţia prezentată, deplasările se reduc de aproximativ 10 ori, iar cedarea

întregului masiv nu se mai produce (apărând doar plastifieri locale).

Fig. 7.10: Deplasările maxime pe orizontală în modelul fără îmbunătăţire: ~37cm

Fig. 7.11: Deplasările maxime pe orizontală în modelul stabilizat cu jet-grouting: ~4cm



7.3 Metoda Priebe de calcul al îmbunătăţirii terenurilor prin tratament local (ploturi) [P4]


7.4 Exemplu de calcul utilizând metoda Priebe

Îmbunătăț irea pământului se face folosind coloane injectate cu diametru de 0.65m, lungime de

15m distribuț ie pe toată suprafaţa fundaţiei (172 m2) într-un caroiaj de 1.3 m.

7.4.1 Notaţii

A - suprafaţa caroiajului

b - lăţimea fundaţiei

c –coeziunea

z - adâncimea îmbunătăţirii

zGr - adâncimea planului de cedare

D – modul de fretare

fd - factorul de adâncime

K - coeficientul presiunii pământului

m - sarcina proporţională pe coloanele îmbunătăţite

n - factorul de îmbunătăţire

p - aria de încărcare împărţită la aria fundaț iei

s - tasarea

W - greutatea

α - factorul de reducere în calculul seismic

γ - greutatea specifică

η - factorul de siguranţă la cedarea pământului

μ - coeficientul lui Poisson

σf - capacitatea portantă

ϕ - unghiul de frecare internă

Semnificaţia indicilor folosiţi derivă din context. În general, indicele C înseamnă coloană şi S

înseamnă pământ. Cu excepţia lui K0 pentru împingerea pământului în stare de repaos (Ka pentru

împingerea activă a pământului), indicele 0 reprezintă o valoare iniţială.

(7.7)

(7.8)

(7.9)

- diametrul coloanei injectate aproximat în stratul de praf argilos (7.10)

(7.11)

(7.12)

(7.13)

(7.14)

(7.15)



7.4.2 Factorul de îmbunătăţire de bază n0

(7.16)

potrivit pentru starea de tasare finală în cele mai multe cazuri (7.17)

(7.18)

(7.19)

Fig. 7.12: Relaţia dintre factorul de îmbunătăţire n0, raportul A/AC şi unghiul de frecare internă a

materialului de umplutură ϕ care se derivă, ilustrat în diagramă

(7.20)

(7.21)

(7.22)

(7.23)

(7.24)

7.4.3 Considerarea suprasarcinii

Odată cu creşterea suprasarcinii, coloanele vor fi sprijinite mai bine lateral, astfel având o capacitate

portantă mai mare.

(7.25)

(7.26)

(7.27)

(7.28)

2 4 6 8 10

2

4

6

8

n x( )

x



(7.29)

(7.30)

(7.31)

(7.32)

(7.33)

(7.34)

(7.35)

(7.36)

(7.37)

(7.38)

7.4.4 Factorul de adâncime

unghiul de frecare internă a materialului coloanei (7.39)

(7.40)

(7.41)

(7.42)

(7.43)

(7.44)

(7.45)

Valoarea nu se ia în considerare daca este mai mica decât 1. În acest caz se foloseşte formula (al

doilea indice de control al compatibilităţii):

(7.46)

Primul indice de control al compatibilităţii limitează factorul de adâncime şi sarcina asignată

coloanelor, astfel că tasarea coloanelor rezultată din compresibilitatea inerentă nu depăşeşte tasarea

sistemului compozit.

(7.47)

(7.48)

(7.49)

(7.50)



Un factor de adâncime fd < 1 nu trebuie luat în considerare, chiar dacă rezultă din calcul. În acest

caz, al doilea indice de control al compatibilităţii este imperios necesar, fiind legat de factorul de

îmbunătăţire. Într-un fel, acest indice se aseamănă cu primul. Garantează că tasarea coloanelor

rezultată din compresibilitatea inerentă nu depăşeşte tasarea pământului din jur rezultată din

compresibilitatea din sarcinile asignate fiecărei coloane. Acest indice se foloseşte când pământul

este în stare moale sau afânată.

(7.51)

(7.52)

7.4.5 Valorile eforturilor tangenţiale în pământul îmbunătăţit

În timp ce elementele rigide cedează succesiv sub eforturile tangenţiale, coloanele de piatră se

deformează până ce orice suprasarcină e transferată coloanelor vecine. Coloanele de piatră primesc

o porţiune mărită din sarcina totală m, depinzând de raportul dintre aria AC/Ai şi factorul de

îmbunătăţire n.

Astfel, pământul primeşte o porţiune mai mare din sarcina totală decât cea calculată. Pentru a nu

supraestima rezistenţa tangenţială a coloanelor, sarcina proporţionala pe coloane a fost redusă.

Următoarea aproximare pare să fie potrivită:

(7.53)

Potrivit sarcinilor proporţionale pe coloane şi pământ, rezistenţa tangenţială din frecare a sistemului

compozit poate fi aproximat cu formula:

(7.54)

Coeziunea sistemului compozit depinde de aria proporţionala de pământ

(7.55)

(7.56)

Modulul de deformaţie liniară va fi:

(7.57)

Utilizând aceste date de intrare în metodele clasice de verificare a fundaţiilor directe, considerând

ca exemplu o fundaţie de turbină eoliană, unde metodele de îmbunătăţire a terenului de fundare sunt

intensiv aplicate, vom studia în paralel metoda Priebe faţă de metoda elementelor finite. De

remarcat faptul că neputând prelua eforturi de întindere, fundaţiile directe pe terenuri îmbunătăţite

prin această metodă trebuie să fie verificate ca presiunile minime pe talpa de fundare să fie pozitive.

Ca încărcări considerăm în gruparea fundamentală Nfc = 520kN, Mfc = 85652kNm şi în gruparea

specială Nsc = 400kN, Msc = 104457kNm. În urma predimensionării rezultă o fundaţie de formă

octogonală cu distanţa între două laturi opuse de 13m.



În urma verificării la efortul de plastifiere rezultă ppl = 7362kPa la un efort efectiv maxim

pef max = 191kPa şi pef med = 53kPa. Pentru verificarea la starea limită ultimă rezultă efortul de cedare

pcr = 1378 MPa în timp ce eforturile pef max = 311kPa şi pef med = 86kPa.

Fig. 7.13: Distribuţia eforturilor suplimentare în ax şi în colţ faţă de efortul geologic

În urma calculului de tasare rezultă o valoare medie (în ax) smed = 2.6cm şi o rotire maximă

θ = 0.016º. Ţinând seama că tasarea medie în cazul pământului neîmbunătăţit este smed = 6.2cm.

Pentru comparaţie a fost utilizat un model tridimensional implementând tehnica de analiză folosind

metoda elementelor finite descrisă în capitolul anterior.

Fig. 7.14: Geometria modelului folosit şi condiţiile iniţiale

Echilibrul termic rezultat în urma analizei este prezentat în Fig. 7.15. Tasarea maximă (tasările fiind

reprezentate în Fig. 7.16 şi Fig. 7.17) este smax = 2.34cm.

0 10 20 300

2 104

4 104

z z( )

z_colt z( )

0.1 gz z( )

z



Fig. 7.15: Determinarea distribuţiei coloanelor îmbunătăţite

Fig. 7.16: Secţiune prin masivul de pământ Fig. 7.17: Vedere izometrică a distribuţiei de tasări

În concluzie, se remarcă faptul că rezultatele obţinute în urma analizei în elemente finite sunt

apropiate de cele obţinute utilizând metoda Priebe. Cu toate acestea, metoda elementelor finite

furnizează mult mai multe informaţii faţă de metoda analitică (cum ar fi diametrul coloanei

injectate, dezvoltarea zonelor plastice, presiunile de contact între radier şi terenul de fundare etc.).

Prin urmare, în dimensionarea fundaţiilor pe terenuri îmbunătăţite se recomandă predimensionarea

folosind metoda analitică şi verificare utilizând metoda elementelor finite.


8. Concluzii şi contribuţii personale Pagina 40 din 43

8 CONCLUZII ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE

Teza de doctorat abordează tehnologia tratării pământurilor prin metoda jet-grouting pornind de la

documentarea completă a tuturor variantelor tehnologice şi aplicaţiilor în construcţii, continuând cu

metode de prelevare a unor probe din coloana injectată şi încheind cu metode moderne de calcul al

structurilor tratate.

Tehnologia, apărută la începutul anilor ’80, poate fi considerată încă în perioada de pionierat ca şi

extindere al domeniului de aplicare, deşi din punctul de vedere al tehnologiei de execuţie metoda a

fost perfecţionată suficient, astfel încât să nu existe blocaje în desfăşurarea lucrărilor propriu-zise.

Teza include un studiu documentar detaliat şi actualizat, prezentând în mod special utilajele de jet-

grouting ale firmelor Keller Grundbau GmbH şi Porr AG. La nivel internaţional, tehnologia jet-

grouting se poate considera că a depăşit etapa de pionierat tehnologic, trecându-se în etapa

experimentală şi de modelare teoretică a structurilor geotehnice realizate folosind această metodă.

În general nu au existat publicaţii care să abordeze metode de calcul pentru această tehnologie, cu

excepţia celor realizate, pe baze empirice în cadrul firmelor care utilizează metoda. Un prim aspect

care la ora actuală este insuficient studiat se referă la metodele de prelevare a probelor din coloana

injectată. Abordarea clasică consta doar în prelevarea detritusului amestecat cu fluid de injecţie de

la suprafaţa urmei trenului de injectare. Această metodă prezintă următoarele dezavantaje:

caracterizează doar mortarul de injecţie, probele nu sunt caracteristice coloanei injectate propriu-

zise, iar probele prelevate sunt de cele mai multe ori contaminate cu materiale de la suprafaţa

terenului şi umpluturi de la adâncimi mici.

Ca date de intrare s-a plecat de la experienţa proprie desfăşurată în unrma unui stagiu practic de

şapte luni în Austria în cadrul Laboratorului de Geotehnică al Universităţii Tehnice din Viena. Sunt

prezentate noi metode de prelevare ale probelor din coloana injectată, care au stat la baza

încercărilor de laborator.

Un alt domeniu în care a fost propusă o nouă abordare se referă la calculul capacităţii portante a

terenului de fundare îmbunătăţit cu coloane jet-grouting. La momentul actual, cea mai cunoscută şi

larg răspândită metodă de calcul este cea propusă de H.G. Priebe (1995). Această metodă se

bazează în exclusivitate pe ipoteza îmbunătăţirii parametrilor mecanici ai pământului iniţial pe baza

unor abace. Această abordare este doar parţial corectă având în vedere faptul că metoda este bazată

pe metode empirice furnizând o bază solidă de pornire ca predimensionare, impunându-se

verificarea cu ajutorul unor metode mai elaborate de calcul (cum ar fi metoda elementelor finite). O

contribuţie originală a autoarei este şi adaptarea metodei Priebe (elaborată pentru calculul

coloanelor vibro-îndesate) la determinarea îmbunătăţirii pământurilor utilizând metoda jet-grouting.

Abordarea propusă presupune utilizarea metodei elementelor finite cu ajutorul căreia să se

determine comportarea globală a unei zone tratate cu coloane jet grouting în care proprietăţile

mecanice pornesc de la valori maxime ale rezistenţei la forfecare şi compresibilităţii materialului în

zona de introducere a trenului de injecţie, variind liniar către marginea coloanei unde parametrii

sunt cei ai pământului natural (netratat).

Pentru realizarea acestei analize este folosit un artificiu de calcul prin care a fost utilizat un cuplaj

între o lege fizică cu variaţie liniară (legea lui Fourrier) şi parametrii de comportare mecanică

(modulul de deformaţie liniară şi coeziune). Analiza a fost realizată în aşa fel încât unei temperaturi

date îi corespunde o stare mecanică limită (de exemplu proprietăţi mecanice ale pământului

netratat), iar unei alte temperaturi cealaltă stare mecanică (în acest caz pământ tratat). Pentru

controlul diametrului injectat a fost utilizată o analiză termică în regim nepermanent în timp.


8. Concluzii şi contribuţii personale Pagina 41 din 43

Avantajele utilizării modelării numerice ce implementează cuplajul termo-mecanic îl reprezintă

faptul ca pentru analiza mecanică se poate utiliza orice model constitutiv (de exemplu,

îmbunătăţirea unui pământ moale se poate utiliza modelul Cam-clay, pentru pământuri în stare

plastică modelul Drucker-Prager, sau pentru pământuri loessoide – modelul „crushable foams”).

Geometriile tridimensionale se pot modela corect, chiar şi în cazul structurilor discontinue, lucru

care nu se poate realiza prin modele numerice plane.

Rezultatele cercetărilor sunt puse în evidenţă atât prin modele simplificate, de calibrare, cât şi prin

studii de caz reale, în care se poate remarca corectitudinea rezultatelor prevăzute prin calcul.


Bibliografie Pagina 42 din 43

BIBLIOGRAFIE

1. [A1] Arvind, V et.al. Grouting Technology în tunnelling and dam construction (second

edition), 1999

2. [A2] Atanasiu, C Capacitatea portanta a terenului de fundare, Institutul de construcţii

Bucureşti, 1982

3. [A3] Atanasiu, C. Stănculescu, I. Chirica, A. Calculul structurilor subterane, Institutul de

Construcţii Bucureşti, 1983

4. [B1] Bally, R.J. Klein, R Injectarea terenurilor,Ed. 1985

5. [B2] Bell, F.G. Engineering treatment of soil, E&FN Spon, 1993

6. [B3] Bzówka, J Computational model for Jet Grouting pile-soil Interaction, Studia

Geotechnica et Mecanica, Vol XXVI, 2004

7. [C1] Cai, W. Hashimoto,T. Study on soil mixed cement pile arch retaining wall în deep

excavation, Ed. Tashihisa Adachi,1993

8. [C2] Caron, C., Herbst, T. F. Si Cattin, P. H Injections Cap 9 din Fundation Enineering

Handbook, New york, Ed. VNB, p. 337 – 353

9. [C3] Chernyakov, V. Evaluation of dynamic loads on underground structures during

horizontal jet grouting of saturated soil, Scientific Production Union Kosmos, Moscow,

Russia, 2009

10. [C4] Croce, P. Flora, A. Analysis of singlw-fluid jet grouting, Geotechnique, 2000

11. [C5] Coulter, S Martin C.D. Effect of jet grouting on surface settlements above the

Aeschertunnel, Elsevier, 2005

12. [C6] Covil, C.S. et.al. Jet Grouting – a review of some of the operating parameters that

form the basis of the jet grouting process: Grouting în the ground Thomas Telford, 1994

13. [D1] Davie, J.R. et.al. Jet grout columns support major power plant structures, ASCE, 2001

14. [D2] Day,R.A. Potts, D.M. Zero thickness interface Elements, International Journal of

Numerical and Analytical Methods în Geomechanics, 1994

15. [D3] Drooff, E.R. et.al Jet grouting to support historical structures, Fundation Upgrading

and repair for infrastructure improvement, ASCA Geotechnical Special publication No. 50,

1995

16. [E1] Essler, R. D. Shibazaki, M. Capitol Jet grouting, Ground Improvement 2nd Edition

publicat de Taylor & Francis 2005

17. [G1] Gazaway, H.N Jasperse, B.H. Jet grouting în contaminated soils, 1991

18. [G2] Griffiths, D.V Finite element analyses of walls, footings and slopes, Proc. Symp. on

Comp. Applic. To Geotech. Probs. în Highway Eng., Cambridge (U.K.) (1980)

19. [K1] Kirsch, F. Stability of the vault developing over soilcrete bodies, Institute for Soil

Mechanics and Fundation Engineering, Technical University of Braunschweig, 2003

20. [K2] Kluckert, K.D. Von den Fehlerquellen uber die Schaden zur Qualitatssicherung.

Vortrage der Baugundtagung Deutsche Gesellschaft fur Geotechnik, Berlin 1996

21. [K3] Kwan, J.C.T et.al. Ground engineering spoil: good management practice, CIRIA, 1997

22. [L1] Leach, S. J., Walker, S.J. The aplication of high speed liquid jet to cutting, XXVI Some

aspects of rook cutting by high speed water jets, Shefield, UK, 1966

23. [L2] Lesnik, M. Determination of jet range for jet grouting with respect to the operating

parameters and soil properties by waste slurry investigation, Teza de doctorat, Universitatea

Tehnică din Graz, 2003

24. [L3] Liu, Y Finite Element Method, CAE Research Laboratory, 2003

25. [M1] Manoliu, I. Fundaţii şi procedee de fundare, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti

1983

26. [M2] Martin, W.S. Site guide to foundation construction – a handbook for young

professionals, 1996

27. [M3] Michael, J et.al Verification of geotechnical grouting, American Society of Civil

Engineers. Geotechnical Engineering Division Committee on Grouting, 1995

28. [M4] Mitchell, J.M. Jardine F.M. A Guide to ground treatment CIRIA, Londra 2009


Bibliografie Pagina 43 din 43

29. [M5] Moseley, M.P. Kirsch, K Ground improvement, Ed.Taylor&Francis, 2004

30. [N1] Nikbakhtan, B. Osanloo, M. Effect of grout pressure and grout flow on soil physical

and mechanical properties în jet grouting operations, Elseveir, 2008

31. [N2] Nikbakhtan B, Pourrahimian Y. Investigation of jet grouting effect on slope stability,

International mining Congress Exhibition, 2007

32. [N3] Nonveiller, E. Grouting în theory and practice, Elseveier, 1989

33. [P1] Padura, A. B. et.al Study of the soil consolidation using reinforced jet grouting by

geophysical and geotechnical techniques: „La Normal” building complex (Granada),

Elseveir, 2008

34. [P2] Powrie, W. Soil mechanics – Concepts and applications. 2nd ed., Spon Press, 2004

35. [P3] Pribe, H. J. The design of vibro replacement, Ground Engineering, GeTec, 1995

36. [R1] Racansky, V Design of jet grout structures, Teza de doctorat, Universitatea Tehnica

din Brno, 2008

37. [R2] Rawlings, C.G. et.al. Grouting for ground engineering, CIRIA, 2000

38. [S1] Schaefer, V.R et.al. Ground treatment – Jet grouting, ASCE Geotechnical Special

publication No. 69,1997

39. [S2] Schneider, E Mittelungen der Schweizerischen Gesellschaft fur Boden – und

Felsmechanik, Herbsttagung, Zurich, 1998

40. [S3] Shibazaki, M. State of practise of jet grouting. Grouting and Ground Treatment, New

Orelans, 2003

41. [S4] Stanciu, A. Lungu, I. Fundaţii – fizica şi mecanica pământurilor, Ed. Tehnica, 2006

42. [T1] Terzaghi, K., Peck R.B. Soil Mechanics in Engineering Practice, John Wiley&Sons,

1996

43. [W1] Wang,J.G. Kumar, G.S. Effect of different jet grouting instalations on neighboring

structures, Field messurements în Geomechanics, Tan & Phoo, 1999

44. [W2] Welsh, J.P. Bruke G.K. Jet grouting: uses for soil improvement. ASCE Conference,

1991

45. [W3] Wen, D. Use of jet grouting în deep excavations, Elseveier, 2005

46. [W4] Wit, J.C.M. et.al. Design and construction of a metro station în Amsterdam,

challenging the limits of jet grouting, Proc. 14th Eur. Conf. on Soil Mech. and Geot. Eng.

24-27 September 2007

47. [W5] Wong, I.H. Poh, T.Y. A case history of jet grouting în marine clay, Elseveier, 2005

48. [W6] Wong, I.H. Poh, T.Y Effects of jet grouting on adiacent ground and structures, J.

Geotechnical Geoenvironment Engineering, 2000

49. [X1] Xanthakos, P. et al, Ground Control and Improvement, Chapter 8, 1994, published by

Wiley

50. [Y1] Yoshitake, I. et.al An evaluation method of ground improvement by jet grouting, 2004

51. [Z1] Zege, S.O Broid, I.I Concept of bases for jet soil stabilization, Soil Mechanics and

foundation Engineering, Vol. 41, 2004

52. [Z2] Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L. The finite element method, Fifth edition, Butterworth –

Heinemann 2000

53. [Z3] Żmudziński Z., Motak E., Computational assessment of bearing capacity of jet-

grouting piles, Krakovia, 1995, 351–362

54. [1] *** Conference – Grouting and groud treatment, New Orleans, 2003

55. [2] *** Keller GmbH. The soilcret – jet grouting process. Keller Publications 2005

56. [3] *** NP 074-2007 –Partea I, Întocmirea şi verificarea documentaţiilor geotehnice pentru

construcţii

57. [4] *** PN-81/B-03020 - Standard polonez Calculul şi proiectarea fundaţiilor

58. [5] *** SR EN 1997-1: 2006: Standard român Eurocod 7: Proiectarea geotehnică. Partea 1:

Reguli generale

59. [6] *** SR EN 12716: 2005 Execuţia lucrărilor geotehnice speciale – Injectarea sub

presiune înaltă a terenurilor (jet grouting)

aspecte privind îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice ale pământurilor prin metoda...

Documents