Categories Budownictwo przemysłowePosted on

Rodzaje i zastosowanie pali fundamentowych w robotach geotechnicznych

Budowa

W niektórych sytuacjach, gdy podłoże tego wymaga lub gdy obciążenie konstrukcji byłoby zbyt wysokie, konieczne jest zastosowanie technik związanych z wykonawstwem fundamentów głębokich. Na czym to polega? Jakie rodzaje palów można zastosować?

Fundamenty głębokie – definicja i zastosowanie

Aby wyjaśnić, czym są pale fundamentowe, należy wyjść od podstawowych definicji. Jedną z nich jest fundament. To konstrukcja osadzana w gruncie, która przekazuje obciążenia obiektu na podłoże. Jest to najniżej położony element nośny budowli, stanowiący pośredni łącznik między górną częścią konstrukcji a warstwami ziemi.

Fundamenty dzieli się na dwa rodzaje: płytkie (bezpośrednie) oraz głębokie. W przypadku fundamentów płytkich głębokość posadowienia zwykle nie przekracza czterech metrów. Wykonuje się je wtedy, gdy opór gruntu jest wystarczający, by przenieść obciążenie wywierane przez nowy obiekt bez nadmiernych osiadań.

Natomiast fundamenty głębokie stosuje się w dwóch sytuacjach. Pierwsza z nich ma miejsce wtedy, gdy warstwa gruntu nośnego zalega na głębokości powyżej 4 metrów. Wtedy to najczęściej konieczne jest zrobienie palu fundamentowego, który sięga do stabilnej warstwy nośnej i zapewnia bezpieczne przeniesienie obciążeń. Decyzja o fundamentach głębokich będzie też konieczna wtedy, gdy nie udało się określić warstwy nośnej stanowiącej bezpośrednie podparcie dla przyszłego obiektu lub gdy warunki gruntowe są zmienne.

Pale fundamentowe są więc konstrukcją, która pośrednio przekazuje obciążenie z budowli na głębsze, bardziej stabilne warstwy podłoża. Ponadto wyróżnia się kilka ich typów, a każdy z nich ma nieco inne zastosowanie oraz technikę wykonania. Do podstawowych kategorii należą pale wiercone, przemieszczeniowe oraz prefabrykowane wbijane. Czym się różnią i w jakich sytuacjach najlepiej się sprawdzają?

Budowa

Pale wiercone

Pale fundamentowe wiercone są obecnie często wykorzystywane, zajęły miejsce pali wbijanych, które jeszcze kilkanaście lat temu były dominujące w budownictwie. Kiedy najlepiej się sprawdzają? Gdy konieczne jest posadowienie obiektu w wodzie lub w sytuacji, gdy występuje bardzo duże obciążenie skupione, wymagające bezpośredniego zakotwiczenia w stabilnych warstwach skalnych lub gliniastych.

Są one wykonywane świdrem ciągłym, bez konieczności orurowania, co znacząco przyspiesza proces realizacji. Wiercenie i betonowanie odbywa się w odrębnych fazach, a dzięki temu, że częściowo grunt zostaje rozparty na boki, ich nośność jest wyższa niż w przypadku tradycyjnych metod. Dodatkowo technologia ta pozwala na precyzyjne dopasowanie głębokości pala do warunków geotechnicznych na budowie.

Co jeszcze jest istotne? Betonowanie odbywa się pod ciśnieniem, co zapewnia pełne wypełnienie otworu i eliminuje pustki w trzonie pala. Po wykonaniu tych robót do trzonu wprowadza się zbrojenie dostosowane do wymagań projektu, które zwiększa wytrzymałość na zginanie i rozciąganie. W ramach prac dotyczących stabilizacji konstrukcji warto rozważyć także odpowiednie systemy zamocowań konstrukcji, które mogą współpracować z fundamentami głębokimi w bardziej złożonych projektach budowlanych.

Pale przemieszczeniowe

Kolejnym rodzajem pali fundamentowych są pale przemieszczeniowe. Różnią się tym, że wykonywane są bez wydobywania urobku na powierzchnię, co eliminuje konieczność utylizacji dużych ilości gruntu oraz zmniejsza zagrożenie dla środowiska. To sprawia, że mogą być posadowione w różnych warunkach gruntowych i to na dodatek w sposób szybki oraz ekonomiczny.

Naturalną konsekwencją rozpychania gruntu jest jeszcze to, że podłoże zostaje dogęszczone, co dodatkowo zwiększa nośność otaczającego materiału i stabilizuje przyszłą konstrukcję. Ponadto takie prace mogą być relatywnie szybko zrealizowane, a zużycie betonu jest na niskim poziomie, co przekłada się na mniejsze koszty materiałowe oraz ograniczenie emisji CO₂ związanej z produkcją betonu.

Tego typu roboty można też przeprowadzać w bliskim sąsiedztwie innych budowli, ponieważ jest to metoda bezwibracyjna oraz wolna od hałasu, co ma szczególne znaczenie w zabudowie miejskiej. Dzięki temu pale przemieszczeniowe są coraz częściej wybierane przy inwestycjach realizowanych w obszarach o ograniczonej przestrzeni lub wymagających zachowania minimalnego poziomu uciążliwości dla otoczenia.

Pale prefabrykowane wbijane

Żelbetonowe pale prefabrykowane wbijane należą do grupy pali przemieszczeniowych. Zwykle wykorzystywane są do posadowienia fundamentów wiaduktów, mostów oraz ciężkich konstrukcji przemysłowych, a to dzięki temu, że charakteryzują się wysoką nośnością oraz odpornością na dynamiczne obciążenia.

Do ich zalet można zaliczyć to, że plac budowy nie jest zanieczyszczany mieszanką betonową oraz urobkiem, co ułatwia utrzymanie czystości i porządku w trakcie realizacji inwestycji. Kolejnym atutem jest szybkie pogrążanie pojedynczego pala, które pozwala na sprawną realizację nawet dużych projektów fundamentowych. Ważne jest również to, że można oszacować nośność pali w trakcie ich wykonywania na podstawie oporu gruntu rejestrowanego podczas wbijania.

Natomiast wadą tego rozwiązania są powstałe wibracje oraz hałas, które mogą stanowić problem w zabudowie gęstej lub w pobliżu obiektów wrażliwych na drgania. Z tego powodu stosowanie tej technologii wymaga wcześniejszej oceny wpływu na otaczające konstrukcje oraz zastosowania odpowiednich środków zabezpieczających, takich jak maty antywibracyjne czy monitoring drgań.