SBR Soletanche Bachy: Realizarea unei incinte din piloti secanti cu tehnologia CFA si Colmix®

In scopul realizarii unei incinte adanci pentru un proiect rezidential, date fiind caracteristicile geotehnice particulare, s-a impus o abordare tehnologica alternativa. Solutia de coloane secante realizate prin tehnologia conventionala CFA (Continous Flight Auger) in combinatie cu tehnologia DSM – Colmix^® (Deep Soil Mixing) s-a dovedit a fi una potrivita, atat din punct de vedere al amprentei reduse de carbon cat si din cel al eficientei sporite in executie, in comparatie cu solutiile traditionale de realizare a incintelor cu piloti secanti. Avand in vedere conditiile de amplasament caracterizate de prezenta unui strat litologic alcatuit din material necoeziv, de aproximativ 2 metri grosime, si a apei subterane, solutia aleasa a fost de a sigila acest strat astfel incat excavatia incintei sa se realizeze sigur si controlat. Coloanele DSM (obtinute cu tehnologia de malaxare in adancime utilizand un liant pe baza de ciment) au un diametru de 600 mm si au fost realizate cu o sapa de malaxare speciala dotata cu trei niveluri de brate pentru malaxare. Un aspect deosebit de important a fost calibrarea parametrilor de malaxare (debit al suspensiei de injectare, viteza de avansare si de retragere, turatia capului de malaxare) in scopul atingerii unui nivel optim de certificare a calitatii malaxarii (BRN – Blade Rotation Number). Toti parametrii au putut fi monitorizati in timp real prin intermediul echipamentelor instalate atat pe instalatia de foraj cat si pe pompele de injectare. In cele ce urmeaza, vom detalia aspecte cu privire la criteriile de proiectare, tehnologia de executie si eficienta acesteia.

INTRODUCERE

Tehnologia propusa a avut scopul de a oferi o solutie tehnica si economica pentru sustinerea unei excavatii adanci in cadrul unui proiect rezidential. Din cauza spatiului limitat, de aproximativ 780 mp, si a cladirilor invecinate existente, santierul a intampinat o serie de provocari in ceea ce priveste executia si proiectarea (fig. 1). Scopul lucrarilor a fost proiectarea si executia unei incinte de 7,5 metri adancime, in regim urban.

Fig. 1: Planul incintei

SOLUTIA PROIECTATA 

Litologia intampinata in amplasament este constituita dintr-o succesiune de straturi de nisip argilos urmat de un strat necoeziv cu grosime de 2 metri, in care a fost interceptata apa subterana si in cele din urma o marna argiloasa. Principalele solutii pentru realizarea unei excavatii adanci in conditii de siguranta pana la cota finala de excavare au fost realizarea unui perete de sprijin de incinta alcatuit fie din pereti mulati, fie din piloti secanti. Totusi, variantele de perete mulat si de piloti secanti conventionali nu au reusit sa fie eficiente din punct de vedere economic, al optimizarii spatiului disponibil in santier si al amprentei de carbon pentru acest proiect. Din cauza spatiului extrem de restrans disponibil, realizarea incintei alcatuite din panouri de perete mulat s-a dovedit a fi ineficienta, astfel ca executia incintei din piloti secanti a fost mai departe luata in calcul (fig. 2).

Considerand particularitatile litologice din amplasament si necesitatea sigilarii stratului de aproximativ 2 metri de pamant necoeziv, a fost dezvoltata solutia alternativa Soletanche Bachy, bazata pe malaxarea in adancime a pamanturilor ‒ Colmix^®. Astfel, pentru acest proiect au fost propuse coloane DSM cu diametrul de 600 mm, avand rolul de piloti primari, si piloti CFA avand diametrul de 600 mm, cu rol de piloti secundari. Adoptand aceasta solutie hibrida, pe de o parte, lucrarile au fost eficientizate, conducand la un timp redus de executie si, pe de alta parte, amprenta de carbon a intregului proiect a fost imbunatatita considerabil, reducandu-se pe cat posibil consumurile de ciment pentru realizarea coloanelor, plecand de la ideea ca terenul natural poate fi folosit si el ca material de constructie, amestecat in parametri controlati cu liant pe baza de ciment.

Avand in vedere scopul coloanelor DSM, cea mai importanta caracteristica a solului tratat s-a stabilit a fi permeabilitatea, si nu rezistenta la compresiune axiala centrica, pentru a etansa corect incinta. Amestecul final proiectat a vizat o permeabilitate scazuta (intre 10^-8 m/s si 10^-9 m/s) si o rezistenta la compresiune UCS mediu de 1-2 MPa, pentru a putea secanta cu usurinta coloanele Colmix^® (pilotii primari) cu snecurile CFA de 600 mm (pilotii secundari).

Fig. 2: Sectiune caracteristica incinta

Pilotii forati executati cu tehnologia CFA au fost dimensionati pe baza adancimilor de excavare, secventelor de executie, a suprasarcinilor din imediata apropiere a incintei precum si pe baza parametrilor geotehnici din amplasament.

Coloanele Colmix^® au fost proiectate sa se realizeze de la cota terenului natural (-2,15 m) si sa se incastreze 50 cm in stratul de argila marnoasa. Coloanele au fost executate cu un diametru de 600 mm.

Fig. 3: Incinta de piloti secanti Colmix® si CFA

O masura a calitatii executiei coloanelor obtinute prin malaxare in adancime a pamantului cu suspensie de ciment injectata este indicele BRN (Blade Rotation Number) ce conduce la un echilibru intre parametrii de malaxare si cantitatile de suspensie injectata. Obiectivul pentru acest proiect a fost de a ajunge la indicele BRN 360 cu o permeabilitate a terenului imbunatatit de 10^-9 m/s pana la 10^-8 m/s – valoarea maxima acceptata pentru a sigila stratul de pamant necoeziv.

Pilotii secundari CFA de 600 mm au fost executati prin secantarea coloanelor primare Colmix^® si cu lungimi conform datelor din proiect, rezultand patru tipuri de piloti, in functie de vecinatatile existente, de diferentele de cote ale platformelor de lucru sau de prezenta anumitor base (fig. 3).

TEHNOLOGIA COLMIX^®

Colmix^® este tehnologia de realizare a coloanelor prin malaxarea in adancime a pamanturilor concomitent cu injectarea la presiuni scazute a liantilor hidraulici, de regula suspensie de apa cu ciment preparata dupa retete in conformitate cu conditiile de amplasament, rezistente vizate, permeabilitate etc. Tehnologia implica utilizarea unei tije de forare dotate cu unul, doua sau mai multe brate de malaxare (fig. 4). In cazul proiectului de fata, tija de malaxare a fost dotata cu cate 2 brate de malaxare dispuse pe trei niveluri de-a lungul acesteia.

Fig. 4: Echipamentul de malaxare Colmix®

Odata pozitionata instalatia de foraj pe axul coloanei de executat, capul de malaxare este lansat in pamant prin rotire si se injecteaza, in functie de conditiile litologice, apa sau suspensie de ciment la avansare catre baza forajului. La retragere se controleaza debitele, turatia capului de malaxare si vitezele de retragere cu scopul de a atinge indicele BRN vizat si de a injecta intreaga cantitate de suspensie proiectata.

Fig. 5: Etapele metodei Colmix®

Dupa efectuarea primelor teste de forare si malaxare s-a ajuns la concluzia de a injecta si malaxa si primii 2 metri de la cota platformei de lucru, nu neaparat pentru sigilarea straturilor ci pentru a preveni infundarea duzelor de injectare cu pamant.

Implementarea procesului Colmix^® a necesitat un control strict al parametrilor de malaxare si injectare prin intermediul monitorizarii in timp real a acestora pe ecranul sistemului de monitorizare instalat in cabina forezei. Acest lucru a permis ajustarea sau controlarea in timp real a parametrilor pentru injectarea intregii cantitati de suspensie si pentru controlul calitatii malaxarii (fig. 5).

Tot cu scopul de a certifica lucrarile executate, s-au determinat densitatile suspensiei preparate, densitatile detritusului format din pamant amestecat cu suspensie de ciment si s-au prelevat probe de pamant amestecat cu suspensie de ciment care au fost incercate la compresiune monoaxiala intr-un laborator specializat.

REZULTATELE TESTELOR PE PROBE DE PAMANT TRATAT 

Testele de laborator la compresiune monoaxiala pe epruvetele de pamant tratat cu suspensie de ciment au fost realizate la 7, la 14 si la 28 de zile de la data executiei. Tot in laborator s-au determinat si permeabilitatile pe alte seturi de epruvete. Pe probele de pamant tratat proaspat, permeabilitatile au avut valori bune, in intervalul 10^-9 si 10^-8 m/s, incadrandu-se in parametrii prescrisi. Valorile rezistentelor la compresiune monoaxiala pe epruvete de pamant tratat intarite au depasit valoarea vizata de 2MPa la 28 de zile, cu rezultate mai reduse la 14 zile (aproximativ 1 MPa) si la 7 zile (aproximativ 0,5 MPa). Desi valorile rezistentelor au fost crescute, secantarea coloanelor Colmix^® cu snecuri de 600 mm s-a realizat facil.

Pe langa toate aceste incercari s-a realizat si o carotare a unei coloane pe intreaga sa lungime, iar probele de pamant tratat intarit in mediu natural au fost incercate de asemenea la compresiune monoaxiala, rezultatele situandu-se in jurul valorii de 1,8 MPa, cu impermeabilitati mult crescute.

CONCLUZII

Tehnologia Colmix^® de malaxare in adancime a pamanturilor s-a dovedit a fi o solutie optima din punct de vedere al eficientizarii productiei si al reducerii amprentei de carbon, in cazul acestui proiect, cu aproximativ 40 tone de CO₂ echivalent. Cu alte cuvinte, Colmix^® reprezinta o tehnologie versatila si durabila de imbunatatire a pamanturilor, care poate fi utilizata pentru a obtine economii financiare semnificative si impact redus asupra mediului.

REFERINTE

[1] SR EN 1536+A1:2015, Executia lucrarilor geotehnice speciale. Piloti forati;

[2] SR EN 1997-1:2004, Eurocod 7: Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale;

[3] SR EN 14679:2005, Executia lucrarilor geotehnice speciale. Stabilizarea in adancime a pamanturilor prin malaxare;

[4] NP 120-2014, Normativ privind cerintele de proiectare si executie a excavatiilor adanci in zone urbane;

[5] NP 124-2010, Normativ privind proiectarea geotehnica a lucrarilor de sustinere;

[6] Soletanche Bachy (2013). Rules & recommendations. Making and curing soil mixing samples.

Autori:

ing. Adina BOUREANU, ing. Daniel CIUMEICA, ing. Alexandru MAGUREANU, ing. Lorand SATA ‒ SBR Soletanche Bachy Fundatii SRL

SBR Soletanche Bachy
Str. Roma nr. 54-56, sector 1 Bucuresti – 011775, Romania
tel: +40 (0) 31 102 37 01 | fax: +40 (0) 31 102 37 02
email: sbr@sbr.ro | www.sbr.ro

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 219 – noiembrie 2024, pag. 39-41