1. Monitoring pali CFA i jego wykorzystanie w normowaniu

Transkrypt

1 Górnictwo i Geoin ynieria Rok 35 Zeszyt Anna Sobotka*, Marta Paj k** WYKORZYSTANIE KOMPUTEROWYCH ZAPISÓW JAKO CI REALIZACJI PALI CFA W PROJEKTOWANIU ROÓT PALOWYCH*** 1. Monitoring pali CFA i jego wykorzystanie w norowaniu Syste wykonywania pali fundaentowych CFA, jest jedny z nielicznych, w który aszyny paluj ce (palownice) wyposa one s w koputery pok adowe, ontowane w kabinie operatora i wspoagaj wykonywanie pali o zadanych paraetrach geoetrycznych, w danych warunkach geotechnicznych (rys. 1). Podczas forowania pali nast puje koputerowy zapis paraetrów wykonawczych, które s przetwarzane i udost pniane w forie wydruku koputerowego tzw. etryki pala, dla ka dego pojedynczego pala (rys. 1). Pierwsze koputerowe urz dzenia do sprawdzania post pu robót palowych i kontroli ich jako ci zastosowano w latach osiedziesi tych XX wieku we Francji [1]. Obecny koputerowy syste onitoringu s u y zarówno do sprawdzania post pu i jako ci prowadzonych prac, a w ty ci g o ci przebiegu procesu wiercenia i betonowania. Wykorzystywanie koputerowych systeów kontrolnych pozwala eliowa b dy ju w czasie trwania robót. ie ca obserwacja charakterystyki gruntów, w których wykonywany jest pal, jest o liwa dzi ki analizie zapisów oporów zag biania widra (pr dko obrotów wwiercania widra, szybko jego pogr ania w grunt). Analiza ta uo liwia operatorowi palownicy ocen gruntów i ustalenie poziou zalegania warstw s abych i ocnych. * Katedra Geoechaniki, udownictwa i Geoin ynierii, Wydzia Górnictwa i Geoin ynierii, Akadeia Górniczo-Hutnicza, Kraków ** Zak ad Konsultacyjno adawczy Geocop Sp. z o.o., Kraków *** Artyku opracowano w raach pracy statutowej AGH

2 Rys. 1. Scheat rozieszczenia urz dze kontrolnych zaontowanych na palownicy i przyk ad etryki z realizacji pali w systeie CFA W etryce ka dego pala zarejestrowane s nast puj ce podstawowe inforacje dotycz ce wykonawstwa: 1) data jego realizacji [dd--rr], 2) nuer pala [nr], 3) rzeczywista rednica [], 4) uzyskane pochylenie pala [stopnie], 5) zapis g boko ci wwiercania widra (inforuje o d ugo ci pala) [ p.p.t.], 6) zapis czasu rozpocz cia i zako czenia pogr ania widra [godz], 7) zapis pocz tku i ko ca betonowania [godz], 8) poiar pr dko ci obrotowej podczas wiercenia [obroty na ut ], 9) poiar pr dko ci pogr ania widra podczas wiercenia [/h], 10)poiar oentu obrotowego podczas wiercenia [bar], 11) poiar pr dko ci podnoszenia widra w czasie betonowania [/h], 12)poiar ci nienia betonowania [bar], 13) zapis ca kowitej obj to ci wt oczonego betonu [ 3 ], 14)poiar dodatkowego zu ycia ieszanki betonowej, nie wynikaj cego z paraetrów geoetrycznych pala [%]. Analiza rejestrowanych danych pozwala zauwa y, e s to inforacje które og i s wykorzystywane w projektowaniu oraz wykonywaniu robót palowych w systeie CFA. Dane: 3, 4, 528

3 5, 8, 9, 10, 11, 12 s wykorzystywane do bie cego sterowania wykonywania pali na budowie w istniej cych warunkach realizacyjnych danego zadania. Pozosta e inforacje z etryk: 6, 7, 13, 14 og by wykorzystane do okre lania pracoch onno ci i ateria och onno ci pali. S to dane niezb dne w planowaniu czasu i kosztów przedsi wzi cia budowlanego, które s podstawowy eleoferty i uowy poi dzy zleceniodawc (inwestore) i wykonawc (rys. 2). A zate dane z etryk pozwalaj na sterowanie procese palowania, zapewniaj c odpowiedni jako pali, oraz zarz dzanie operacyjne (kierowanie) realizacj innych procesów sk adaj cych si na roboty palowe np. korygowanie wielko ci dostaw ieszanki betonowej, teru jej dostawy, itd. Rys. 2. Scheat o liwo ci wykorzystywania danych z etryk koputerowych w projektowaniu i wykonawstwie robót palowych w systeie CFA. Liczby w bloczkach z lewej strony rysunku wskazuj nuer czynnika opisanego w tek cie rozdzia u 1 (powy ej) adania zwi zane z wykorzystanie koputerowych zapisów jako ci wykonania pali CFA do analizy pracoch onno ci i ateria och onno ci robót palowych CFA by y tre ci pracy doktorskiej M. Paj k [2], a bardzo interesuj ce wyniki z bada ateria och onno ci zosta y opublikowane w [3]. W niniejszy artykule przedstawiono analiz pracoch onno ci realizacji pali CFA i zasady okre lania nory czasu pracy na podstawie danych z onitoringu. 2. Analiza czynników wp ywaj cych na pracoch onno wykonania pali CFA Pracoch onno jest iloczyne obj to ci zadania (wyra onego w jednostkach naturalnych produkcji) przez nor czasu pracy (zw. te nor pracoch onno ci). Podstaw do 529

4 ustalenia nor czasu pracy ludzi i aszyn (nak adów jednostkowych) stanowi przede wszystki: przyj ta technologia robót, projekt organizacji robót, okre laj cy.in. sk ad brygady roboczej, rodzaj i ilo wspó pracuj cych aszyn oraz technologiczn kolejno wykonania robót, projekt zagospodarowania placu budowy, wyznaczaj cy.in. odleg o ci transportu, itd. Norowanie czasu pracy bazuje na za o eniu, e analizowany proces, jego organizacja oraz warunki realizacji s optyalne. Aby to za o enie by o spe nione, procedur opracowania nor rozpoczyna si od badania pracy, tj. analizy procesu produkcyjnego pod k te jego prawid owo ci oraz analizy czasu pracy i niezb dno ci wszystkich jego sk adowych [4]. W systeie palowania CFA, inforacje o procesie budowlany tj. palowaniu, uzyskuje si z etryki pala. Ca kowity czas norowany przy realizacji pali CFA sk ada si z nast puj cych eleentów: 1) T w czas w a ciwego wykonanie pala CFA: wiercenie pala = zag bianie widra spiralnego (wwiercanie ruche z o ony, tj. ruche posuwisty i obrotowy) na g boko posadowienia podstawy pala, zatrzyanie wwiercania widra po osi gni ciu zaierzonej g boko ci, otwarcie rury rdzeniowej, przez któr wt aczany jest beton, rozpocz cie wyci gania widra ruche posuwisty bez obracania, z równoczesny wt aczanie ieszanki betonowej przez rur rdzeniow widra, wciskanie zbrojenia w ciek ieszank betonow, po zako czeniu forowania pala, 2) T pz czynno ci przygotowawczo zako czeniowe: rozpoznanie zalece projektowych i rozpoznanie warunków na budowie, wyznaczenie geodezyjne osi pala wg projektu wykonawczego, przygotowanie platfory roboczej dla palownicy, przygotowanie zbrojenia pala, ustalenia kierownika zadania z zespo e roboczy dot. kolejno ci wykonywania pali, dokuentowanie wykonania kolejnych pali w dzienniku budowy, kopletowanie dokuentacji powykonawczej (w ty koputerowych etryk z realizacji kolejnych pali), 3) T osr czas na obs ug stanowiska roboczego: ustawienie aszyny paluj cej na stanowisku roboczy, przyjazd betoniarki = gotowo ieszanki betonowej, pod czenie rury contractorowej podaj cej beton z betoniarki do palownicy, wypozycjonowanie widra palownicy (nad wyznaczon osi pala), kontrola urz dze ierz cych i rejestruj cych paraetry wykonawcze, 4) T on czas na odpoczynek i potrzeby naturalne: czas na odpoczynek, czas na potrzeby naturalne, czas na czynno ci zwi zane z rozpocz cie i zako czenie pracy (ziana stroju, itp.). Wyienione eleenty, które obejuje nora s uzale nione od wielu czynników. Na rysunku 3 przedstawiono czynniki wp ywaj ce na pracoch onno wykonania pali CFA (wie- 530

5 le inforacji o nich pochodzi z zapisów koputerowej kontroli realizacji pali). Wszystkie czynniki uj to w dziesi grup, z których dwie stanowi podstaw w opracowany odelu nory czasu. S to paraetry geoetryczne pali oraz warunki geotechniczne, w ty stopie plastyczno ci charakteryzuj cy stan gruntów spoistych (dla pali wykonywanych w pod o u spoisty). Pozosta e grupy czynników nie s uwzgl dniane w norie czasu, gdy w wyniku przeprowadzonych obserwacji i analiz, ich wp yw na pracoch onno robót palowych jest znacznie niejszy ni wp yw czynników geotechnicznych i geoetrycznych. Niektóre z czynników zale od decyzji, które rozstrzygane s jeszcze przed rozpocz cie robót palowych (np. przyj cie na etapie projektowania konstrukcyjnego liczby pali do wykonania w raach danej budowy jest zale ne od zakresu obci e konstrukcyjnych; wydajno zasobów ludzkich i echanicznych jest dobierana na etapie ofertowania w zale no ci od tego, jaki czas na realizacj robót fundaentowych przewiduje generalny wykonawca, itd.). Rys. 3. Grupy czynników wp ywaj cych na pracoch onno wykonywania pali fundaentowych w technologii CFA 531

6 3. Okre lenie sk adników nory czasu z wykorzystanie danych z onitoringu Nora czasu N t wyznaczana jest jako sua czasu przeznaczonego na wykonanie procesów zasadniczych w czasie w a ciwy T w i procesów poocniczych w czasie uzupe niaj cy T u, w odniesieniu do 1 pala a posta : Nt = Twrc + Tbet + Tzbr + Tpz + Tosr + Ton (1) Tw Tu Jest to funkcja wieloianowa, wieloarguentowa z dwoa wyrazai T wrc oraz T bet, których posta wyznaczono etod analizy regresji przy wykorzystaniu danych z etryk koputerowego onitoringu wykonywania pali CFA, jako funkcje stopnia plastyczno ci gruntów I L oraz rednicy z i d ugo ci L forowanego pala. Warto ci czasów wiercenia T wrc i betonowania T bet, s rejestrowane w etrykach pali, a czas zbrojenia T zbr i pozosta e sk adowe nory czasu N t, okre lono na podstawie archiwizowanych dokuentów powykonawczych pali (np.: dzienników budów, protokó ów kontrolnych) oraz obserwacji bezpo rednich. Do bada wykorzystano dane z realizacji 930 pali w zakresie rednic z = {0,40,...,1,00} i d ugo ci L = {6,7,...,19} w gruntach spoistych. Kolejne etapy bada obj y: 1) sprawdzenie ialnej liczebno ci próby badawczej, 2) badanie charakteru rozk adu czasu wykonania pala, 3) wst pne szacowanie i wnioskowanie dotycz ce pracoch onno ci palowania, 4) okre lenie funkcji regresji czasu wiercenia i betonowania pala wzgl de stanu gruntów i paraetrów geoetrycznych, 5) obliczenia i tabelaryzacj nory pracoch onno ci, 6) weryfikacj odelu pracoch onno ci, 7) analiz wyników i wnioski. W celu opracowania funkcji regresji wykorzystano etod analizy regresji cz stkowej i wielorakiej, wzgl de jednej ziennej, dwóch i trzech ziennych. Analiza otrzyanych wyników wskaza a funkcje regresji czasu betonowania i wiercenia w zale no ci od trzech ziennych jako najbardziej dopasowan (np. warto wspó czynnika korelacji wielorakiej R = 0,96; 0,98) [2]. W tabeli 1. przedstawiono postacie funkcji regresji i przyk adowe obliczone warto ci czasów wiercenia T wrc i betonowania T bet, w zale no ci od stanu gruntów otaczaj cych pal oraz jego rednicy, w przeliczeniu na jeden etr d ugo ci pala. Do weryfikacji otrzyanych na podstawie przeprowadzonych bada i analiz odeli przyj to dane z bada, które nie by y wykorzystane do ich budowy [2]. 4. Podsuowanie i wnioski Artyku przedstawia o liwo ci wykorzystania danych z koputerowych zapisów jako ci realizacji pali CFA do projektowania realizacji robót palowych, planowania 532

7 TAELA 1 Nora czasu [ /1 etr pala] N T T T T T T t = w + u = ^ wrc + bet + zbrh+ u 8 T, I,, L, wrc = $ L $ z $ T, I 0,0 5 0,13 L,6 bet = 47994$ L - 17 $ z + 48$ T zbr = 1 8 T T T T u = pz+ osr+ on 8 T T pz + osr = 5 8 T, T T T on = 009$ ^ wrc + bet + zbrh 8 z [] I L T wrc T bet T w N t 0,40 (0,75 1,00] 0,73 4,93 6,66 12,24 0,60 (0,50 0,75] 1,90 4,14 7,04 12,68 0,80 (0,25 0,50] 3,16 3,20 7,36 13,04 1,00 [0,00 0,25] 4,33 2,33 7,66 13,36 czasu wykonania zada i innych eleentów organizacji pracy na budowie jak równie kosztów. Na podstawie wyników kontroli jako ci realizacji pali wskazano analityczn zale no pracoch onno ci wykonywania pali od stanu gruntów, w których wykonywane s pale oraz od paraetrów geoetrycznych pali. Opracowanie nor czasu (pracoch onno ci), obejuj cych zarówno czas w a ciwego wykonania (dane z zapisów koputerowych) jak i czasy uzupe niaj ce (czynno ci poocniczych): przygotowawczo-zako czeniowe, obs ug stanowiska roboczego, potrzeby naturalne (dane z innych róde : dziennik budowy, wywiad itd.) (jak równie w podobny sposób, okre lenie nor zu ycia ieszanki betonowej poz. [2 i 3]), uzupe nia zbiór nor w istniej cych Katalogach Nak adów Rzeczowych i uo liwia racjonalne planowanie robót fundaentowych palowych (planowanie robót, ofertowanie, kierowanie) dla ró nych warunków geotechnicznych. Ty bardziej, e dane zawarte w obligatoryjnych Szczegó owych Specyfikacjach Technicznych dotycz g ównie technicznej strony wykonywania pali i warunków odbioru robót (dopuszczalne odchylenia, tolerancje wyiarów, rodzaje stosowanych ateria ów, itp.). Wyniki analizy czasu wiercenia i betonowania wskaza y, e najistotniejszy wp yw na czas w a ciwej realizacji pali a warto stopnia plastyczno ci gruntów, w których forowany jest pal. W gruntach twardoplastycznych wykonanie jednego etra pala trwa rednio oko o ut d u ej ni w gruntach i kkoplastycznych. Ró nica ta, w pierwszej chwili, o e si wydawa niewielka, ale je li ay na uwadze, e pale wykonywane s wielokrotnie o d ugo ci kilkunastu lub wi cej etrów, oraz e zadanie palowe o e obejowa kilkaset pali (lub wi cej), to otrzyujey bardzo istotne ró nice w czasie jego wykonania. 533

8 - - LITERATURA [1] ustaente M Interna- - -