PALE WIERCONE WSPÓŁCZESNE METODY WYKONANIA

Transkrypt

1 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE dr inż. Bolesław KŁOSIŃSKI Instytut Badawczy Dróg i Mostów mgr inż. Edward MARCINKÓW MOSTMARPAL, Zarzecze PALE WIERCONE WSPÓŁCZESNE METODY WYKONANIA 1. Klasyfikacja pali i terminologia w normach EN Ostatnio zbiór polskich norm został uzupełniony normami europejskimi dotyczącymi wykonawstwa specjalnych robót geotechnicznych (np. normy PN-EN 1536 Pale wiercone, PN-EN Pale przemieszczeniowe i PN-EN Mikropale ). Zawierają one między innymi klasyfikację i bogaty słownik terminologii, która powinna być obecnie stosowana. Normy PN-EN 1536 i PN-EN określają podział i definicje poszczególnych rodzajów pali. a. Pale przemieszczeniowe prefabrykowane: betonowe, stalowe, drewniane formowane w gruncie: - z rurą odzyskiwaną (betonowe) b. Pale wiercone z usuwaniem urobku z rurą osłonową lub bez z powiększoną lub iniektowaną podstawą barety formowane świdrem ślimakowym CFA formowane dwuetapowo - z rurą pozostawianą (betonową, stalową) Zgodnie z normami PN-EN 1536:1999 oraz PN-EN 12699:2000 pale są definiowane jako smukłe elementy konstrukcyjne w gruncie, służące do przenoszenia oddziaływań zewnętrznych. Definicje pali wierconych według PN-EN 1536 są następujące: Pal wiercony: pal formowany, z rurą osłonową lub bez niej, przez wykopanie lub wywiercenie otworu w gruncie i wypełnienie go betonem lub żelbetem. Bareta: odcinek ściany szczelinowej lub kilka przecinających się odcinków, jednocześnie betonowanych (np. w kształcie L, T lub krzyża), używany do przenoszenia obciążeń pionowych i/lub poprzecznych. Pale wiercone i barety mają przekrój poprzeczny do 10 m 2, a barety ponadto grubość nie mniejszą niż 0,4 m. Norma PN-EN 1536 nie obejmuje: mikropali, słupów z mieszanego gruntocementu, kolumn formowanych metodą iniekcji strumieniowej, ulepszania gruntu przed palowaniem, podstaw pali z gruntu wstępnie ulepszonego cementem oraz ścian szczelinowych. Definicja pali przemieszczeniowych według PN-EN jest następująca: Pal przemieszczeniowy: zagłębiany w grunt (metodą wbijania, wibrowania, wciskania, wkręcania lub kombinacji tych metod) bez wiercenia lub usuwania urobku, z wyjątkiem zabiegów ograniczających wysadzinę, drgania, usuwania przeszkód lub ułatwiania zagłębiania.norma PN- EN nie obejmuje kolumn wykonywanych metodami ulepszania gruntu, jak z mieszanego

2 68 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania gruntocementu mixed in place, formowane metodą iniekcji strumieniowej, zastrzyków przemieszczeniowych, wibroflotacji, kolumn z kruszywa. W obu normach jest pewna niezgodność klasyfikacji wynikająca z użycia różnych kryteriów podziału. Dlatego nie wiadomo, do której grupy zaliczyć pale wiercone bezurobkowo (np. typu Omega, de Waal, Bauer BG) i pale wkręcane (typu Tubex, SDP), będące typowymi palami przemieszczeniowymi. Mikropale zgodnie z normą EN 14199:2005 są definiowane jako pale: wiercone o średnicy trzonu do 300 mm oraz przemieszczeniowe (wbijane, wciskane, wwibrowywane lub wkręcane) średnicy do 150 mm, zawierające element nośny (najczęściej jest to pręt, wiązka prętów, rura lub kształtownik stalowy), nośność ich może być powiększona przez iniekcję pobocznicy i podstawy. Ścianki szczelne stalowe, żelbetowe i drewniane są przedmiotem normy EN PN-78/B Obok norm europejskich wykonawstwo pali wierconych jest też przedmiotem norm i dokumentów krajowych. Dobre wymagania zawiera norma PN-B-02483:1978 Pale wielkośrednicowe wiercone. Wymagania i badania. Ostatnio zostały wydane Warunki Techniczne ITB Pale i mikropale. Dokument ten głównie streszcza wymagania norm EN dotyczących pali i mikropali, ale też wnosi nowe elementy. Może on być traktowany jako podstawa odbiorów robót palowych, choć bardziej przydatne są same normy EN. Jednakże nie uwzględniono w nim nowych rodzajów pali, nawet wykonywanych w kraju od kilku lat, jak np. Atlas lub Tubex. Ważną nowością są zamieszczane w projektach specyfikacje techniczne, będące w istocie receptą na wykonanie składników konstrukcji. Dobre specyfikacje porządkują wykonawstwo i eliminują wiele sporów z nadzorem robót. Złe lub nierealne to prawdziwe nieszczęście dla realizatorów zadania. Ostatnio wydano Ogólne Specyfikacje Techniczne wykonywania pali wierconych [25]. Szczegółowe specyfikacje wykonywania różnych rodzajów pali i innych fundamentów specjalnych, opracowane przez członków PZWFS, można pobrać ze strony internetowej Zrzeszenia 2. Charakterystyka pali wierconych Pale wiercone są obecnie najbardziej rozpowszechnione w Polsce. Można powiedzieć, że są one nadużywane, zwłaszcza pale wielkośrednicowe. Gdy pale te wprowadzono w latach 70-tych, to nastąpił przełom - można było zastąpić nimi kesony. Pozwoliły znacznie łatwiej wykonywać fundamenty w rzekach i to głównie spowodowało, że te pale się okazały wysoce konkurencyjne. Sytuacja do tej pory się nie zmieniła: jeżeli obiekty posadawiane są w wodzie lub gdy są bardzo duże obciążenia skupione albo też jest potrzebna duża sztywność, to inne rodzaje pali jej nie zapewnią. Do niewątpliwych zalet pali wierconych można zaliczyć: duże średnice - do 300 cm (w Polsce do 180 cm), bardzo duża nośność - ponad 20 MN, bardzo duża długość, nawet ponad 50 m, duża sztywność zginania, możliwość przewiercania twardych przeszkód,

3 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE kontrola przewiercanego gruntu, łatwe dostosowanie długości do warunków gruntowych, brak wstrząsów, umiarkowany hałas, specjalne urządzenia pozwalają wykonywać pale w miejscach o ograniczonej wysokości, nie występuje wysadzina gruntu i unoszenie wcześniej wykonanych pali, duża wydajność, zwłaszcza pali CFA. Spośród wad pali wierconych można wymienić: potrzebny kosztowny sprzęt i wykwalifikowany personel, możliwość defektów trzonów (przewężeń, słabych przewarstwień), możliwość obwałów otworów nierurowanych, osłabienia gruntu wokół pala, konieczność zrównoważenia ciśnienia wód artezyjskich w podlożu, zapewnienie jakości wymaga doświadczenia i starannego nadzoru, ograniczone pochylenie, urobek trudny do zagospodarowania. Znaczenie ograniczania ilości urobku z pali rośnie. W Unii Europejskiej przepisy traktują praktycznie każdą wykopaną na budowie łopatę gruntu jako odpad, który należy jakoś utylizować. Jest to szczególnym problemem, kiedy urobek ten jest skażony chemicznie. Wtedy jego utylizacja generuje duże koszty. W tablicy 1 zestawiono podstawowe parametry techniczne pali wierconych. Tablica 1. Podstawowe parametry techniczne pali wierconych Typowa/maks Nośność Średnice Rodzaj pala głębokość obliczeniowa [cm] [m] [MN] małośrednicowe do do 0,6-1,0 wielkośrednicowe (rurowane, > , (>40) w zawiesinie) do 200 ( ) max > 20 formowane świdrem ciągłym CFA (120) 6 20 (24-30) 0,5 2 (>3) barety A b < 10 m 2 w 40 > 50 max > mikropale Ø do 300 mm (>30) 0,3 0,8 (>3,0) Celowe jest stosowanie pali wierconych, gdy: występują przeszkody uniemożliwiające wbijanie pali, potrzebne są bardzo długie pale, o różnej, zmiennej długości, pale dochodzą do skały lub są w nią wwiercane, niedopuszczalne są wstrząsy i hałas, są wykonywane w agresywnym środowisku (duże przekroje, możliwość zabezpieczenia pozostawianą rurą lub koszulką), Godne polecenia jest też użycie pali wierconych jako ściany palowej (zbrojone są wszystkie pale lub co drugi pal) oraz do wzmacniania fundamentów (zwłaszcza pali Tubex i mikropali). Ograniczenia stosowania (konieczność stosowania specjalnych zabiegów) zachodzi przy: przejściu przez grunty bardzo słabe, występowaniu wody gruntowej z bardzo napiętym zwierciadłem, braku możliwości dostępu ciężkich maszyn (wyjątek: technologie specjalne, mikropale).

4 70 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania 3. Wykonywanie pali wierconych (metody stosowane obecnie w Polsce) Zasady wykonywania pali wierconych bardzo przejrzyście podaje norma PN-EN Znajomość i ścisłe przestrzeganie tych zasad przez wykonawców oraz nadzór jest podstawą dobrego i pewnego wykonywania pali Wiercenie otworów Wiercenie obrotowe Podstawowym sposobem wykonywania otworów przez nowoczesne wiertnice jest wiercenie obrotowe: spiralnym świdrem ciągłym lub świdrami (głównie talerzowymi i kubłowym) z okresowym usuwaniem urobku. Dostępnych jest wiele rodzajów świdrów (rys. 1), dostosowanych do konkretnych warunków gruntowo-wodnych. Umiejętność ich dobrania znakomicie przyspiesza wiercenie oraz ułatwia prawidłowe wykonanie pali. Również bardzo duże znaczenie ma stan narzędzi szczególnie świdrów kubłowych. Zużyty, nieszczelny, źle dobrany uniemożliwia prawidłowe wykonanie podstawy pala. Norma PN-EN 1536 wymaga, by rodzaj narzędzia wiertniczego był dostosowany: do występującego gruntu, skały, wody gruntowej i innych warunków środowiskowych, by zapobiegał rozluźnieniu materiału w otoczeniu otworu pala i pod jego podstawą. Rys. 1. Przykłady świdrów kubłowych do różnych gruntów

5 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE Wiercenie udarowe Wiercenie udarowe było bardzo popularne w latach Podstawowe narzędzia to wybieraki dłutowe (specjalne ciężkie chwytaki jednolinowe) oraz dłuta (do rozbijania przeszkód i twardych skał). Wybierak (rys. 2) zrzucany jest na dno otworu, w czasie zamykania odspaja grunt i nabiera urobek w szczęki. Ten sposób nadaje się do wiercenia praktyczne w każdych warunkach gruntowych oprócz twardych skał i bywa stosowany do dzisiaj. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych żurawi oraz wykorzystaniu rotatorów do pogrążania rur obsadowych możliwe jest uzyskanie bardzo dużej wydajności (np. pale Ø1800 mm długości 40 m na Placu Bankowym w Warszawie średni postęp wiercenia 3 m/godz.). Rys. 2. Wiercenie pali Ø1800 mm wybierakiem dłutowym na Pl. Bankowym w Warszawie Omawianym sposobem można wykonywać pale w trudno dostępnych miejscach (skarpy, pod rurociągami, liniami elektrycznymi) ograniczeniem jest tylko udźwig żurawia oraz wysokości odcinka rury i wybieraka.

6 72 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania Przewiercanie przeszkód gruntowych W czasie wykonywania otworów często występuje konieczność przewiercania przeszkód gruntowych nieprzewidzianych (pnie drzew, otoczaki) lub istniejących starych fundamentów. Dostępne są różne rodzaje świdrów, umożliwiające przewiercenie praktycznie każdej przeszkody. W przypadku wiercenia przez istniejące fundamenty (nawet żelbetowe) konieczne jest użycie specjalnych ( koronkowych ) pierwszych odcinków rur osłonowych (rys. 3). Sposób ten wykorzystywany jest często przy przebudowie obiektów mostowych przynosi znaczne oszczędności czasowe i finansowe. Rys. 3. Przykłady świdra rdzeniowego (zakończenie takie jak rury startowej koronki) 3.2. Zabezpieczenie stateczności otworu Wybór sposobu zabezpieczenia zależy od warunków gruntowo-wodnych oraz przyjętej metody wiercenia. Zabezpieczenie otworu rurami osłonowymi Jest to najpewniejszy sposób zabezpieczenia stateczności. Nowoczesne wiertnice wyposażone są w specjalne wciskarki przystosowane do skutecznego pogrążania rur oraz zapewnienia niezbędnego wyprzedzenia w stosunku do dna otworu, zależnego od warunków gruntowo-wodnych. Dostępne są rury inwentarzowe specjalnej konstrukcji o różnych średnicach,

7 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE łączone na szczelne zamki. Podobnie, jak w przypadku świdrów, stan rur ma bardzo duży wpływ na jakość wykonywanych pali. Do zagłębiania rur osłonowych (szczególnie traconych) można również użyć pobijaków, głowic pokrętnych lub wibratorów dużej mocy. Ze względu na dostępność nowoczesnych wiertnic sposoby te są obecnie stosowane w kraju bardzo rzadko i w specjalnych warunkach. Działanie wibracji może spowodować trwałe pogorszenie właściwości gruntu spoistego, zwłaszcza w przypadku rur pozostawianych w gruncie. Często wykonuje się tak pale w wodzie. Doświadczenia z kilku obiektów krajowych świadczą, że opór pobocznicy takich pali jest znacznie mniejszy niż w przypadku, gdy rury osłonowe zostaną wyciągnięte. Wiercenie świdrem spiralnym ciągłym W tym przypadku stateczność otworu zapewnia grunt wypełniający świder. Wiercenie świdrem ciągłym należy prowadzić tak szybko, jak tylko jest to możliwe i z najmniejszą wykonalną liczbą obrotów świdra, w celu zminimalizowania odprężenia otaczającego gruntu. Sposobu tego nie należy stosować w przypadku występowania warstw gruntów niestabilnych o miąższości większej od średnicy pala. Obserwując wykonywanie wierceń spiralnym świdrem ciągłym (dość popularna metoda) w wielu przypadkach można dojść do wniosku, że znajomość tych zasad jest słaba. Zabezpieczenie otworu cieczą stabilizującą Obecnie, ze względu na dostępność nowoczesnych wiertnic i rur inwentaryzowanych, bardzo rzadko wykonywane są pale z zabezpieczeniem otworu cieczą stabilizującą. W przypadku jej stosowania należy przestrzegać zasad obowiązujących dla ścian szczelinowych zgodnie z PN-EN Zamiast ścianek prowadzących górną część otworu należy osłonić odpowiedniej długości rurą obsadową. Wiercenie z zawiesiną bentonitową jest stosowane przy wykonywaniu baret. Najkorzystniej jest głębić ich otwory na jeden chwyt, wykonywanie złożonych przekrojów (krzyżowych, teowych lub w kształcie H) jest dużo bardziej skomplikowane. Wiercenie bez zabezpieczenia stateczności Ten sposób wiercenia może być użyty tylko w gruntach zwartych oraz miękkich i twardych skałach, i tylko do pali pionowych. Ważnym warunkiem jest odcięcie możliwości dopływu wody gruntowej do otworu Powiększenie podstawy pala Rozwiercanie podstaw pali do średnicy (zależnej od rodzaju gruntu patrz norma PN-EN 1536) nawet 3-krotnie większej od trzonu, jest stosowane w celu uzyskania większej powierzchni oparcia. Jest to wykonywane specjalnymi narzędziami skrawającymi rozwiertakami o różnej konstrukcji, zwykle o układzie typu pantografu (rys. 4). Narzędzie montowane na końcu żerdzi, opuszczane jest złożone na dno otworu i pod jej naciskiem otwiera się, a boczne ostrza skrawają grunt, który jest nagarniany do cylindrycznego pojemnika u dołu rozwiertaka. Zabieg ten najlepiej wykonać w suchych otworach, w gruntach spoistych, zapewniających stateczność nieosłoniętego rozwiercenia. Powiększanie podstawy jest efektywne tylko w mocnych gruntach, co najmniej półzwartych, oraz w bardzo miękkich skałach. Za granicą często jest wymagane, by po wykonaniu rozwiercenia opuścić w specjalnej klatce pracownika, który sprawdza stan dna i ręcznie oczyszcza je z pozostałych zwiercin.

8 74 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania Należy mieć na uwadze, że rozwiercenie powoduje wyłączenia z pracy odcinka pobocznicy ponad nim, zwykle o wysokości dwóch średnic podstawy, mierząc od jej spodu. Sposób ten umiejętnie zastosowany może przynieść bardzo duże efekty ekonomiczne dzięki znacznemu zwiększeniu nośności osiowej pala (pkt. 8.5 przykład zastosowania) Rys. 4. Przykład rozwiertaka do powiększania podstaw pali 3.4. Pale wiercone ukośne Zdecydowana większość nowoczesnych wiertnic przystosowana jest do wykonywania pali ukośnych z zabezpieczeniem stateczności otworu rurami inwentarzowymi. Pochylenia do 15 stopni (od pionu) można wykonywać bez żadnych dodatkowych zabiegów, praktycznie w każdych warunkach gruntowo-wodnych. Pale o większych pochyleniach są też możliwe do wykonania, ale wraz ze zwiększeniem kąta rośnie znacznie koszt i trudność ich wykonania, dlatego przed ich zaprojektowaniem należy przeprowadzić szczegółową analizę ekonomiczną. Pojawiły się ostatnio projekty ukośnych pali FSC (zrealizowane na autostradzie A4) jednak w opinii autorów przy projektowaniu i wykonywaniu pali ukośnych w tej technologii trzeba być bardzo ostrożnym, szczególnie w ich konstruowaniu i osadzaniu zbrojeń Zbrojenie pali Zbrojenie nie jest konieczne do samego dna, zwłaszcza nie wskazane w palach CFA, gdzie usiłowanie wciśnięcia zbrojenia do spodu uformowanego pala może tylko zaszkodzić. Pale nie podlegające zginaniu często są bez zbrojenia, z wyjątkiem krótkiego odcinka w górnej części do połączenia ze zwieńczeniem.

9 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE Wartości minimalnego przekroju zbrojenia As (%) określono W PN-EN 1936 oraz PN-EN odmienne niż w polskich normach konstrukcji żelbetowych, redukując wymagane zbrojenie większych przekrojów: w przypadku przekroju betonu Ac 0,5 m2 : As 0,5% Ac, przy przekroju betonu 0,5 m2 < Ac 1,0 m2 : As 25 cm 2, przy przekroju betonu Ac > 1,0 m2 : As 0,25% Ac. Rozstaw prętów zbrojenia głównego powinien wynosić co najmniej 100 mm, można go zmniejszyć do 80 mm, jeśli kruszywo betonu nie przekracza 20 mm. Mogą być najwyżej dwie warstwy zbrojenia, pręty w nich powinny być rozmieszczone promieniowo, w rozstawie co najmniej 2 średnice oraz nie mniejszym od 1,5-krotnego największego rozmiaru kruszywa. Zbrojenie poprzeczne (strzemiona, spirala) powinno mieć średnicę co najmniej 6 mm, lecz nie mniejszą od 1/4 największej średnicy prętów podłużnych. Otulenie zbrojenia należy przyjmować zgodnie z PN-EN , lecz nie powinno być ono mniejsze od 60 mm w palach o średnicy D > 0,6 m albo od 50 mm w palach o D 0,6 m. W szczególnych warunkach minimalne otulenie powinno być zwiększone do 75 mm. Otulenie może być zredukowane do 40 mm od zewnętrznej powierzchni pozostawianej rury lub osłony Formowanie pali Formowanie najczęściej z użyciem rury wlewowej (metodą kontraktor) wymaga wyjątkowej staranności i sprawnej organizacji. Najważniejsze wymagania to: szybkie wykonanie następujących czynności: oczyszczenie dna otworu montaż zbrojenia szczególnie w przypadku pali długich, gdy zbrojenie jest łączone z odcinków, czynność ta musi być przemyślana i dopracowana w szczegółach, włożenie rury kontraktor odpowiedniej długości i średnicy; rozpoczęcie betonowania i uformowanie pala w sposób ciągły (z zapewnieniem ciągłej dostawy wymaganej ilości betonu), z równoczesnym wyciąganiem rur osłonowych: przestrzeganie odpowiedniego zanurzenia rury wlewowej w mieszance betonowej, podciąganie rury osłonowej przy zachowaniu odpowiedniego nadciśnienia, szczegółowa kontrola poziomu betonu w końcowym etapie formowania Norma PN-EN 1536 bardzo szczegółowo opisuje formowanie pala w różnych przypadkach. Znajomość i przestrzeganie tych zasad przez wykonawców oraz bieżąca kontrola nadzoru stanowią bardzo ważny element prawidłowego wykonania pali. 4. Naprężanie podstaw pali wierconych zastrzykami cementowymi W czasie wiercenia otworu pala następuje odprężenie i rozluźnienie gruntu w podłożu podstawy na głębokość około średnicy pala poniżej dna otworu. Aby zostały wzbudzone opory gruntu pal musi doznać osiadania pod obciążeniem. Opór pobocznicy osiąga pełną wartość już przy osiadaniach 3 do 10 mm, natomiast opór podstawy maksymalną wartość osiąga przy osiadaniach ponad 10% średnicy podstawy - daleko poza granicą przydatności użytkowej pali. W celu utrzymania osiadań w dopuszczalnych granicach konieczne jest stosowanie dużych współczynników bezpieczeństwa,

10 76 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania przez co nośność graniczna pala jest wykorzystywana tylko w 30 do 50%. Iniekcyjne naprężenie podstawy powoduje wzbudzenie jej oporu już przy niewielkich osiadaniach, podobnie jak oporu pobocznicy. Siła parcia zaczynu wywołuje osiadanie podłoża podstawy, a jednocześnie wypycha trzon pala do góry. Wprowadzoną siłę równoważy ciężar pala i tarcie ujemne pobocznicy (rys. 5). Rys. 5. Siły działające na pal: a) podczas zastrzyku, b) pod obciążeniem W Polsce stosuje się różne metody np. IBDiM [5] oraz Politechniki Gdańskiej [8, 9]. Naprężanie podstaw zostało zastosowane na dziesiątkach budów m.in. wieżowców i dużych mostów [5; 10, 11, 12, 13, 22]. Jednym z ważniejszych przykładów [6] była budowa 186-metrowego wieżowca Centrum DAEWOO (obecnie WTT) w Warszawie. Umiejętne wykonanie i zabieg naprężania podstaw pozwoliły uzyskać bardzo duże nośności pali. Trzy badane pale o średnicy 1,5 m i zagłębieniu 10 m, oparte w zagęszczonych piaskach średnich i drobnych, przy obciążeniu projektowym 7,54 MN osiadły tylko 4,7, 6,4 i 9,0 mm, a przy maksymalnej sile 11 MN odpowiednio 8,2, 11,9 i 17,0 mm. Na obiekcie tym wykonano także kontrolne badania ciągłości wszystkich pali. Naprężenie podłoża podstawy powoduje, że krzywa osiadania pala jest bardziej płaska, niż zwykłego pala wierconego (rys. 6). Pozwala to dopuszczać większe ich obciążenia, niż typowych pali o zbliżonej nośności granicznej. Efekty naprężenia podłoża potwierdziły liczne próbne obciążenia. Wykazały one znaczące zmniejszenie osiadań pali, także w gruncie spoistym. Przy koszcie zabiegu odpowiadającym cenie od 1 do 3 m pala uzyskuje się zwiększenie użytkowej nośności pala o 20 do 50%. Dodatkową korzyścią jest wzrost bezpieczeństwa dzięki sprawdzeniu nośności każdego pala, co pozwala wykryć i poprawić pale niewłaściwie wykonane. Zabiegi powodują także ujednolicenie podatności wszystkich pali w fundamencie, co eliminuje siły wewnętrzne w konstrukcji wywołane różnicami osiadania pali. Rys. 6. Zmiana zachowania pod obciążeniem pala z naprężoną podstawą

11 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE Norma palowa PN-B-02482:1983 (jak też normy zagraniczne) nie podaje zasad projektowania pali z naprężanymi iniekcyjnie podstawami. Propozycje dotyczące projektowania pali z podstawami naprężonymi przy użyciu instalacji iniekcyjnej opracowanej w IBDiM zamieszczono w pracach [12, 13]. Zalecono przyjmowanie współczynnika technologicznego nośności naprężonej podstawy S p = 1,3 oraz podano ograniczenia przydatności tego zabiegu. Doświadczenia wskazują, że sztywność osiowa pali (w zakresie obciążeń charakterystycznych) w wyniku wstępnego naprężenia podstawy wzrasta co najmniej o 50%. 5. Nowe rodzaje pali wierconych Nowe metody wykonywania i badań pali wykorzystują najnowsze zdobycze mechaniki, robotyki, elektroniki, techniki komputerowej. Tendencją jest oprzyrządowanie tworzące maszyny inteligentne, ze skomputeryzowanym wspomaganiem obsługi, kontrolą działania i rejestracją parametrów pracy, zamieszczanych w metryce wykonania elementu. Obszerne informacje zawierają publikacje np. [1, 2, 3, 8, 9, 19, 23]. Jedną z najpopularniejszych stała się technologia pali CFA, formowanych świdrem ciągłym. Dzięki zwiększeniu mocy wiertnic stało się możliwe wykonywanie pali o średnicy do 1,0-1,2 m, praktycznie bez wynoszenia urobku (poza gruntem wypełniającym spiralę świdra). Nowym ulepszeniem są wiertnice CFP z podwójnym stołem obrotowym, napędzającym świder oraz pozwalającym wkręcać rurę osłonową. Nową generację stanowią systemy "bezurobkowego" wykonywania pali wierconych specjalnym świdrem, które poprawiają ich nośność oraz zapewniają czyste wykonawstwo i eliminują wywożenie z budowy zwiercin (zwłaszcza urobku skażonego chemicznie). Ma to szczególne znaczenie w krajach, w których przepisy wymagają traktowania urobku jako odpad wymagający kosztownej nieraz utylizacji. Ograniczona jest jednak możliwość przewiercania twardych warstw. Pale te o średnicach 300 do 600 mm i długości do 30 m są udoskonaleniem pali CFA i Atlas. Pale są formowane świdrem z różnymi końcówkami (rys. 7) [23], np. z traconym ostrzem, o zmiennym skoku i kierunku spirali oraz przekroju rury rdzeniowej. Specjalne ukształtowanie końcówek zmniejsza opory wkręcania i - jak wykazują doświadczenia - zapewnia nośność większą nawet o 20-30% od wbijanych pali prefabrykowanych. Jednak w bardzo mocnych gruntach np. zagęszczonych piaskach i żwirach lub półzwartych glinach i iłach bywa trudne uzyskanie planowanego zagłębienia. Tak formowane są typowe pale nośne (także ukośne), a w luźnych gruntach niespoistych mogą one pełnić rolę pali zagęszczających podłoże.

12 78 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania Rys. 7. Przykłady końcówek do formowania pali wkręcanych: a. Atlas, b. Omega, c. Fundex, d. Olivier, e. Screwsol, f. De Waal wg [23] Tablica 2. Parametry pali wierconych przemieszczeniowych i wkręcanych Rodzaj pala Średnica podstawy [cm] Średnica trzonu [cm] Nośność obliczeniowa [MN] Uwagi, długości Atlas ,5 gwintowany Fundex (66) (52) 1-4 można z iniekcją Omega tracone ostrze cm 1,2MN do 24 m Screwsol do 0,5 do 0,8 do 1,8 gwintowany SDP typowe 40,6 do 25 m Tubex ,7 2,5-4 do 30 m, iniekcją W kraju wykonywane są m.in. pale Atlas i Omega [8, 14], Tubex, Fundex z iniekcją, Screwsol. Informacje o ich wykonywaniu oraz obliczaniu nośności zawiera m.in. praca [23]. Typowe parametry pali zestawiono w tablicy 2. Do wzmacniania fundamentów i posadawiania budowli w specjalnych warunkach, stosowane są za granicą, głównie w Holandii i Belgii, od kilku lat w Polsce, pale wkręcane stalowo-betonowe TUBEX (rys. 8). z

13 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE Rys. 8. Schemat konstrukcji pala stalowo-betonowego TUBEX Pogrążanie pala jest wspomagane podpłukiwaniem wodą lub zaczynem cementowym. Pal TUBEX składa się ze staliwnej podstawy o kształcie stożka ze spiralnym uzwojeniem i centralnie umieszczonymi dyszami cieczy podpłukującej, trzonu z rury stalowej łączonej z podstawą spawaniem, związanego zaczynu cementowego otaczającego staliwną podstawę i dolny odcinek rurowego trzonu oraz ewentualnie betonowego lub żelbetowego wypełnienia rury stalowej. Rura trzonu może być składana z odcinków łączonych spawaniem. Średnice rur pali TUBEX wynoszą od 220 do 406 mm, średnice podstawy są odpowiednio większe - od 300 do 670 mm. Pale TUBEX pionowe i ukośne (nawet do 40 ) wkręca się z równoczesnym wciskaniem maszyną wyposażoną w przesuwny stół obrotowy. Pale te osiągają wyjątkowo duże nośności na wciskanie i wyciągania. Z badań IBDiM wynika, że w gruntach niespoistych współczynniki technologiczne można przyjmować dla podstawy jak dla pali Franki, a dla pobocznicy - jeszcze większe. Pale te użyto m.in. do wzmocnienia przyczółków mostu Cłowego w Szczecinie oraz do posadowienia wielu nowych obiektów. Większości nowych rodzajów pali nie obejmują normy PN-EN 1936:1999 i PN-EN 12699:2000, a tym bardziej norma palowa PN-B-02482:1983 lub inne normy krajowe. Coraz powszechniej wprowadzane są techniki palopodobne np. kolumny mix-in-place z osadzonym elementem nośnym: (rurą stalową, prefabrykatem); system kolumn Geopier i inne. Nowością są też pale energetyczne z instalacją wodną do magazynowania lub pobierania ciepła z gruntu (do klimatyzacji latem lub ogrzewania zimą). 6. Błędy i defekty fundamentów palowych 6.1. Rozpoznanie podłoża Niewłaściwe rozpoznanie podłoża jest jedną z częstszych przyczyn wad fundamentów palowych. Niedostatki rozpoznania to:

14 80 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania brak badań podłoża - oszczędność inwestora, brak dokumentacji starych obiektów, badania w innym miejscu (związane ze zmianą szczegółowej lokalizacji), zbyt mała głębokość rozpoznania (np. wcześniej planowano posadowienie bezpośrednie); złe rozpoznanie budowy podłoża i jego właściwości - nie wykrycie słabych przewarstwień z powodu złej techniki wiercenia, brak badań in situ (sondowań, badań presjometrem itp.), błędna ocena właściwości podłoża i jego zachowania w czasie pod obciążeniem - zbyt asekuracyjne parametry zawyżające koszt robót albo uniemożliwiające wbicie pali do zaprojektowanej głębokości, zbyt optymistyczne parametry prowadzące do nadmiernych długotrwałych pionowych i poziomych przemieszczeń fundamentu Projektowanie pali Błędy projektowe wynikają z niedostatku lub błędnych danych wyjściowych oraz z fałszywych decyzji projektanta. Mogą to być: niekorzystny wybór lokalizacji - w miejscu szczególnie trudnych warunków gruntowych lub wykonawczych, nietrafnie ocenione warunki podłoża - przyjęcie zbyt optymistycznych lub zbyt ostrożnych parametrów, zły wybór rodzaju pali - niedostosowany do warunków miejscowych i gruntowych, złe zwymiarowanie fundamentu lub pali - zaniżenie obciążeń i sił w palach, pominięcie tarcia negatywnego, zbyt odkształcalne pale, za słabe zbrojenie, nieuwzględnienie parcia poziomego słabego podłoża na pale powodowanego przez obciążenia na naziomie (nasyp, składowiska materiałów sypkich itp.), zła konstrukcja zbrojenia pali (nadmierna liczba prętów, zbyt mały rozstaw) utrudniająca ich zabetonowanie Wykonanie pali Przykłady błędów i usterek związanych z wykonawstwem: brak kontroli warunków gruntowych - pale zbyt krótkie, zakończenie w słabym gruncie (w przewarstwieniu, zbyt słabej warstwie), rozluźnienie podłoża spowodowane błędami wiercenia (np. brak utrzymywania nadciśnienia wody w otworze powodujące upłynnienie dna przez ciśnienie spływowe), mięknienie gruntu spoistego spowodowane długim wierceniem, nie oczyszczenie dna, niewłaściwa, zbyt gęsta płuczka wiertnicza - gruby osad na ścianach i na dnie otworu (obniżona nośność, brak otulenia zbrojenia),, zbyt rzadka płuczka - obwały gruntu, przerwy trzonu spowodowane niewłaściwym betonowaniem, napływem upłynnionego gruntu, przerwaniem betonowania podwodnego, zbyt gęstą mieszanką betonową, źle uformowane głowice pali (wysuszone, przemarznięte, uszkodzone przez maszyny przed związaniem, podczas rozkuwania) Użytkowanie budowli Wiele usterek fundamentów palowych pojawia się dopiero po długim czasie od ich wykonania, niewłaściwa eksploatacja, nadmierne obciążenia, korozja, oddziaływania dynamiczne itp.,

15 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE nadmierne odkształcenia, związane ze zmianą stosunków wodnych, pogorszeniem właściwości gruntu, jego niedostateczną nośnością lub naruszeniem stateczności przy zboczach, wykopach, wzrost obciążeń lub zmiana konstrukcji w wyniku przebudowy budowli. (np. dobudowa lub nadbudowa, wprowadzenie nowych urządzeń, pogłębienie kondygnacji podziemnych, prowadzenie tunelu lub innych konstrukcji podziemnych). 7. Przykłady zastosowań pali wierconych 7.1. Podpora pylonowa mostu Świętokrzyskiego przez Wisłę w Warszawie Most przekracza Wisłę ustrojem ciągłym długości 430 m o konstrukcji zespolonej, z przęsłami podwieszonymi 180 i 140 m, przęsłami nad nurtem m oraz prawobrzeżnym przęsłem dojazdowym 18 m. Podpora z pylonem wysokości 90 m jest usytuowana na tarasie zalewowym na brzegu praskim. Podpora ta jest obciążona obliczeniową siłą pionową 280 MN, a także dużymi siłami poziomymi i momentami. Przewidziano posadowienie pylonu na fundamencie z pali 150 cm. Podłoże jest zróżnicowane: do 4 m zalega świeży nasyp piaszczysty, poniżej do 14 m - utwory aluwialne (luźne piaski, gliny i iły, głównie twardoplastyczne). Podstawową warstwę nośną tworzą iły plioceńskie o konsystencji półzwartej lub zbliżonej. Płyta grubości 4,0 m zwieńczająca fundament palowy jest usytuowana na rzędnej -5,50 m od "O" Wisły. Pale wiercono z poziomu nadsypanego terenu, z przewiertem 7-8 m ponad długością nośną pala. Projekt pierwotny mostu opracowała firma zagraniczna, nie mająca pełnego rozeznania w geologii terenu. Opierano się ściśle na nader ostrożnych ocenach podłoża w dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. Zaprojektowano 44 pale o długości 39 m, bez zabiegów zwiększających nośność. Osiadania podpory prognozowane były na 30 cm. IBDiM opracował projekt zamienny palowania [20], w którym na podstawie normy PN-B-02482:1983 i miejscowych doświadczeń długość pali zweryfikowano na 31 m i zastosowano naprężanie iniekcyjne ich podstaw. Opracowano prognozowaną krzywą osiadania pala, zgodnie z którą przy sile 6,6 MN przewidywano osiadanie 8 mm, a nośność graniczną pala około 16,5 MN. Powodem skracania pali było nie tylko obniżenie ich kosztu, ale i możliwości technologiczne. Ił plioceński jest wrażliwy na działanie wody, szybko pęcznieje i mięknie. W efekcie zmiany cech gruntu spowodowane wydłużeniem czasu wiercenia niwelują przyrost nośności dłuższych pali. Otwory pali były rurowane tylko w górnej części, dolną część w ile wiercono na sucho lub pod osłoną zawiesiny bentonitowej. Roboty rozpoczęto od wykonania pala próbnego i 4 pali kotwiących. Wynik próbnego obciążenia pala (rys. 9) był bardzo dobry: nośności granicznej nie osiągnięto, lecz jest ona dużo większa od przewidywanej. Przy największej sile 13,7 MN (była to w tym czasie największa w Polsce wartość próbnego obciążenia) osiadanie wyniosło tylko 7,3 mm, przy obciążeniu 9,04 MN - jedynie 2,9 mm. Po odliczeniu oporu pobocznicy w strefie dowiertu oraz możliwego rozmycia dna obliczeniowa nośność pala, oceniona na 11 MN, była znacznie większa od obciążenia 8,4 MN. Jednak zaawansowanie robót nie pozwoliło na dalsze korekty projektu.

16 82 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania Rys. 9. Most Świętokrzyski podpora pylonowa. Wykresy próbnych obciążeń: a) pala próbnego, b) pala produkcyjnego nr 39 Wiele dyskusji wywołały oceny osiadania podpory, które szacowano pierwotnie nawet na 60 cm. Prawidłowa ocena ściśliwości mocnych gruntów spoistych jest bardzo trudna. Powszechnie dostępne dane pochodzą z obserwacji budynków posadowionych bezpośrednio, zwykle na głębokościach 2 do 5 m. Dane takie nie są miarodajne w odniesieniu do głębokich fundamentów palowych. Dysponując takimi parametrami projektant jest w trudnej sytuacji, gdyż nawet rozbudowując fundament i zwiększając liczbę pali nie uzyska się znaczącej redukcji osiadań. Dokumentacja badań podłoża podawała moduł edometryczny przekonsolidowanego iłu od 18 do 23 MPa. Przy tych wartościach osiadania byłyby zupełnie nieprawdopodobne. Na podstawie doświadczeń z praktyki i prognozowanych osiadań pala moduł oceniano na 60 MPa. Lecz i przy tych wartościach osiadania znacznie przekraczały życzenia projektantów konstrukcji. Ocenę osiadań uściślono na podstawie dodatkowych badań. Z otworów wierconych pali zostały pobrane nowoczesnymi próbnikami nienaruszone próbki iłu z głębokości m. Badano je w zakresie nacisków od 600 do 1400 kpa, tj. odpowiadających naprężeniom prekonsolidacji. Uzyskano wartości modułu odkształcenia od 60 do 100 MPa. Nieuchronne odprężenie próbek podczas pobierania i przygotowania powoduje, że rzeczywiste moduły podłoża mogą być tylko większe. Ostatecznie IBDiM ocenił całkowite osiadanie fundamentu palowego na 7,6 cm (przed sprężeniem lin podwieszenia 2,8 cm, a po sprężeniu 4,8 cm). Kilkuletnie pomiary wykazały osiadanie pylonu około 3 cm. Z pewnością osiadania zmniejszyło iniekcyjne naprężenie podstaw pali - bardzo skuteczne w odniesieniu do pali pojedynczych, jednak w przypadku dużych grup efekt tego zabiegu jest ograniczony. Roboty rozpoczęto od wykonania pala próbnego i 4 pali kotwiących. Wynik próbnego obciążenia był bardzo dobry: nośności granicznej nie osiągnięto, lecz prawdopodobnie jest ona dużo większa od przewidywanej. Przy największej sile 13,72 MN (była to wówczas największa w Polsce wartość próbnego obciążenia pala) osiadanie wyniosło tylko 7,3 mm, przy obciążeniu 9,04 MN - jedynie 2,9

17 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE mm. Jednak postęp robót nie pozwolił na dalsze korekty projektu. Po odliczeniu oporu pobocznicy w strefie dowiertu oraz możliwego rozmycia dna obliczeniowa nośność pala, oceniona na 11 MN, była znacznie większa od obciążenia 8,4 MN. Wykonanie pali - najdłuższych wówczas w kraju - nie było łatwe. Trudności powodowały m.in. napotykane w gruncie głazy, a także soczewki piasków i pyłów w warstwie iłu, zawierające wodę pod dużym ciśnieniem. Roboty wymagały dużej staranności, przewidywania zagrożeń i ścisłego nadzoru. Opisane działania doprowadziły do racjonalizacji rozwiązania fundamentu. W środowisku mostowców wiele kontrowersji wzbudza ustrój niosący mostu i narzucony podział na przęsła. Most długości 430 m z przęsłami podwieszonymi 180 i 140 m opiera się na 6 podporach (średni rozstaw 86 m), z których dwie są w głównym nurcie rzeki. O wyborze konstrukcji i usytuowaniu podpór zadecydowały jednak względy pozatechniczne Podpory mostu Nowołęczyckiego przez Brdę w Bydgoszczy Projekt posadowienia mostu przez Brdę w Bydgoszczy [15] powierzono IBDiM, bowiem konieczne było opracowanie specjalnej konstrukcji fundamentów i technologii budowy, dostosowanych do występujących tam utrudnień. Składa się na nie: występowanie na głębokości kilku metrów warstwy węgla brunatnego, co wykluczało posadowienie bezpośrednie, woda gruntowa w piaskach pod węglem ma napięte zwierciadło, stabilizujące się 2 m ponad wodą w rzece, most jest usytuowany w strefie ochrony wód podziemnych, stanowiących zasoby wody pitnej dla Bydgoszczy. Zastosowano pale 120 cm z podstawami naprężanymi iniekcyjnie. Aby zapobiec rozluźnieniu piasków zalegających pod węglem i nie dopuścić do zanieczyszczenia zasobów wody pitnej w czasie wiercenia otworów palowych przewidziano: podwyższenie platformy roboczej do palowania o około 3,5 m, aby zapewnić dostatecznie wysokie ciśnienie wody w otworze, przewyższające ciśnienie w złożu, uzupełnianie poziomu w otworze wodą pochodzącą z chronionej warstwy, czerpaną ze specjalnego ujęcia zrobionego na placu budowy. W trakcie wykonywania dwóch pierwszych podpór nie całkiem spełniono te wymagania i w efekcie niektóre pale miały pod podstawą rozluźnione podłoże. W czasie iniekcji, powtarzanej dwu i trzykrotnie, wtłoczono w podstawy pali od 900 do 2080 l zaczynu cementowego. W prawidłowo wykonanych palach objętość wtłoczonego zaczynu. odpowiada objętości kilku kilkunastu centymetrów trzonu pala, tj. od kilkudziesięciu do l, zależnie od średnicy podstawy. W podstawy pali przyczółka, wykonanych z zachowaniem wymagań technologicznych, wtłoczono średnio 270 l. Zbadano nośność dwóch pali wybranych z tych, w których podstawy wtłoczono ponad 1000 l zaczynu.

18 84 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania Rys. 10. Wykres osiadania pali z podstawami naprężonymi przy użyciu instalacji wg rys. 6 Uzyskano dobre wyniki mimo uchybień wykonawczych (rys. 10). W tym przypadku iniekcja podstaw umożliwiła naprawę popełnionych błędów wykonawczych Podpory pylonowe mostu Normandie we Francji Most ten, otwarty w 1994 r., przekracza Sekwanę najdłuższym w tym czasie przęsłem podwieszonym 856 m. Warunki wykonania fundamentów były wyjątkowo trudne. Budowa ich jest interesująca, gdyż zastosowano unikalne rozwiązania w celu pokonania trudności, szczegółowe monitorowanie robót oraz procedury zapewnienia jakości [1]. Podpory pylonów o wysokości 215 m przekazują obciążenia 400 MN. Posadowiono je na 28 palach Ø2,1 m i długości 41 do 60 m. Pozostałe filary oparto na palach 1,5 m długości m. Wstępne badania podłoża obejmowały studia geologiczne, wiercenia rdzeniowe, badania presjometrem, instalację piezometrów, w laboratorium badano próbki na ścinanie, ściskanie jednoi trójosiowe i w edometrach. Podłoże tworzyły aluwia (piaski, gliny, pyły, namuły ilaste, lokalnie miękkoplastyczne). Poniżej zalegała warstwa zagęszczonych piasków kwarcowych z muszelkami, z dość ściśliwymi wkładkami pyłów i glin oraz skomprymowanego torfu. Głębiej występują żwiry o dużej przepuszczalności. Podłoże stanowią utwory górnej jury: zwarte gliny margliste, margiel i warstwa wapienia, w której posadowiono pale podpór pylonowych. Warstwa ta grubości tylko 180 cm, składała się z dwóch ławic twardego wapienia grubości po cm, z przekładką 50 cm słabszego gliniastego margla. Specyficzną cechą projektu było to, że duże zagłębienie pali i oparcie w mocnej skale zapewniało ich właściwą nośność. Problem polegał na uzyskaniu wymaganego zagłębienia każdego pala 20 cm w twardy wapień oraz dobrego kontaktu betonu ze skałą. Zastosowano cały system środków kontroli wykonania i nośności pali. Natomiast zrezygnowano z ich próbnych obciążeń. Przed rozpoczęciem robót w miejscu każdej podpory wykonano dodatkowe wiercenia, których celem było dokładne określenie położenia stropu warstw wapienia. Pale wykonywano z zastosowaniem rur prowadzących oraz rur osłonowych, które wprowadzano na głębokość m za pomocą głowicy pokrętnej HW albo wciskarki hydraulicznej wiertnicy. Dalsze wiercenie odbywało się pod osłoną zawiesiny, przy użyciu świdra gryzowego przeznaczonego do skał, metodą obrotowo-ssącą z wykorzystaniem podnośnika wodno-powietrznego tzw. mamuta. Po zakończeniu wiercenia wymieniano zawiesinę na świeżą i wstawiano zbrojenie. Było ono wyjątkowo ciężkie. Ze względu na siły osiowe i momenty w palach przyjęto przekrój 350 cm 2 w palach centralnych i aż 600 cm 2 w palach narożnych. Konieczne było rozmieszczenie prętów w dwóch

19 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE warstwach. Szkielety zbrojone długości 60 m miały masę 30 t. Wymagano ich usytuowania z dokładnością 5 cm w planie i w pionie. Po wstawieniu zbrojenia opuszczano rurę wlewową i oczyszczono dno otworu podnośnikiem wodno-powietrznym. Układano w palu do 220 m 3 mieszanki klasy B35. Po zakończeniu betonowania wyciągano rury osłonową i prowadnicową oraz korygowano położenie zbrojenia. System kontroli jakości obejmował monitorowanie właściwości mieszanki i stwardniałego betonu, poprzeczne prześwietlanie ultradźwiękowe systemem CEBTP przez 6 rurek umieszczonych w palu (rys. 11) oraz dwa wiercenia rdzeniowe przez te rurki od 0,5 m powyżej do 1,5 m poniżej kontaktu pala ze skałą. W miejscach wątpliwych przewiercano rdzeniowo cały pal. W początkowej fazie stwierdzono defekty betonu pali. Mieszanka, która spełniała wymagania norm DIN i AFNOR, ulegała segregacji, obserwowanej zwłaszcza podczas przerw betonowania. Wykonawca opracował specjalne receptury betonu i sposób kontroli mieszanki, co pozwoliło usunąć niedostatki. Wiercenia w dnie pali pozwoliły dokładniej rozpoznać stan betonu i skały. Okazało się jednak, że rdzenie średnicy 35 mm z koronek 50 mm są zbyt cienkie. Zastosowano grubsze koronki i pobierano rdzenie średnicy 110 mm. Stwierdzono liczne spękania i nieregularności wapienia, lokalne pustki z wodą pod dużym ciśnieniem itp. Otwory rdzeniowe wypełniano zastrzykiem cementowym. Rys. 11. Przekrój pala Ø2,1 m fundamentu pylonu mostu Normandie. W zbrojeniu osadzono 6 rur umożliwiających "prześwietlenie" trzonu i lokalizację defektów Po wielu trudnościach uzyskano satysfakcjonującą jakość pali. Budowa ta wykazała jednak niedostatki norm i praktyki nadzoru. Budowa potwierdziła ponad wszelką wątpliwość starą prawdę, że za niewielkie w końcu oszczędności na badaniach podłoża przychodzi zapłacić znacznie więcej z powodu trudności wykonania i nieoszczędnych projektów. Pełne wyniki rozpoznania powinny być zawarte już w materiałach przetargowych. Badania kontrolne powinny być włączone w wycenę kontraktu. W ustaleniach należy przewidzieć system kontroli jakości robót, wymagane badania i kryteria akceptacji. Zalecane jest wykonanie próbnych pali i ich próbne obciążenia przed finalizacją kontraktu. Podwykonawca robót palowych powinien dokonywać uzgodnień bezpośrednio z reprezentantem inwestora, a nie z generalnym wykonawca mostu, bo ich interesy bywają odmienne. Od służb inwestora powinien być wymagany system kontroli jakości podobny od wymaganego od wykonawców - jak to określają obecnie przepisy niemieckie. Niezwykle bogate doświadczenia z tej budowy zostały wykorzystane podczas opracowania norm europejskich wykonywania fundamentów. 7.4 Kompleks budynków Rondo ONZ w Warszawie Budynek składa się z części wysokiej (40 pięter, prawie 160 m) i niskiej (9 pięter). Pod całością działki wykonano dwupoziomowe podziemie otoczone ścianą szczelinową grubości 80 cm

20 86 Bolesław Kłosiński, Edward Marcinków Pale wiercone współczesne metody wykonania o zagłębieniu 14 lub 15 m. Posadowienie części wysokiej zaprojektowano na fundamencie zespolonym, złożonym z płyty fundamentowej grubości 230 cm o zagłębieniu około 10,5 m, pogrubionej pod trzonami do 320 lub 450 cm, oraz z baret usytuowanych pod płytą w miejscach przyłożenia dużych, skoncentrowanych obciążeń. Płyta fundamentowa zapewnia wymaganą nośność posadowienia, natomiast barety spełniają rolę wspomagającą, znacząco redukując i wyrównując spodziewane osiadania budowli oraz zmniejszając zginania w płycie. Płyta oparta jest w warstwie półzwartej gliny zwałowej, barety fundamentu są zakończone w zagęszczonym piasku średnim. W obliczeniach fundamentu stosowano model obliczeniowy uwzględniający współdziałanie płyty i baret. Moduły reakcji podłoża płyty oszacowano wstępnie na podstawie prognozowanych osiadań fundamentu, a sztywności osiowe baret na podstawie ich przewidywanych krzywych osiadań. Rys. 12. Widok instalacji iniekcyjnej do naprężania podstawy barety cm Łącznie zaprojektowano 62 barety o przekroju cm, długości 17 m (32 szt.) pod trzonami i w centrum fundamentu oraz 15 m (30 szt.) w częściach brzegowych. Stropowa metoda budowy podziemia powodowała potrzebę wykonania dodatkowo 29 tymczasowych podpór stropu i pomostu dla ciepłociągu, posadowionych na baretach długości 4 m. Wszystkie 62 barety fundamentu zespolonego miały wstępnie naprężane podstawy. Po wykonaniu pomyślnych prób terenowych po raz pierwszy zastosowano instalację IBDiM do naprężenia podstaw baret (rys. 12) Most na rzece Dunajec - obejście Starego Sącza Trójprzęsłowy most o konstrukcji PCS, o całkowitej długości 300,98 m i rozpiętości przęsła środkowego 143 m, posadowiono łącznie na 36 palach Ø1200 mm. W obrębie mostu występował złożony układ geotechniczny, w którym na iłach zwartych zalegają warstwy rumoszu kamiennego

21 Seminarium IBDiM i PZWFS - Warszawa, 22 kwietnia FUNDAMENTY PALOWE i średnio zagęszczonej pospółki. Każdy z pylonów posadowiono tylko na 12 palach o długości 16,0 m (rys. 13). Wszystkie pale wykonano jako ukośne, z podstawą rozwierconą do 2400 mm oraz doprężeniem iniekcją ciśnieniową. Rys. 13. Schemat palowania fundamentu pylonu mostu przez Dunajec 7.6. Pale wiercone na Stadionie Narodowym w Warszawie W posadowieniu obiektów Stadionu Narodowego przewidziano 8509,5 m pali wierconych Ø1000 mm. Pale te zostały zaprojektowane pod fundamenty najbardziej wytężonych i odpowiedzialnych elementów przyszłej konstrukcji trybun oraz wiszącego zadaszenia obiektu. Łącznie wykonano 436 pali o długościach m. Wszystkie posiadały instalację do naprężenia podstawy. Ważnym elementem wykonawstwa pali na tym obiekcie było tempo robót, wynikające