Metody geoinżynierskie

Spis treści:
Wstęp.
Cel modyfikacji podłoża.
Opis terenu.
Podział gruntów.
Charakterystyka wybrango podłoża.
Wybór i opis metody geoinżynierskiej wybranego podłoża .
Analiza ekonomiczna.
Podsumowanie.

Wstęp:
Projekt dotyczy charakterystyki, wyboru i opisu metody zagęszczenia gruntu. Opracowanie modelu podłoża gruntowego wraz z elementami wzmacniającymi dla danego gruntu.

Cel wzmacniania gruntu:
Celem wzmacniania podłoża gruntowego jest zwiększenie jego nośności i zmniejsznie ściśliwości wzmacnianianych gruntów( głównie przez zagęszczenie) w budowli ziemnej powoduje wzrost wytrzymałości gruntu i zmniejszenie porowatości, co wpływa np. na zmniejszenie wodoprzepuszczalności i poprawę stateczności skarp, zmniejszenie parcia czynnego gruntu i wzrost odporu gruntu.

Opis terenu:
Krosna należy do województwa podkarpackiego i położona jest w jego południowej części. Jest to miasto powiatowe. Jego obszar rozciąga się pomiędzy miejscowościami Jedlicze na zachodzie i Iskrzynią na wschodzie oraz Odrzykoniem na północy i Szczepańcową na południu. W centralnej części Krosna zabudowa jest zwarta z zabytkowym centrum, natomiast w miarę oddalania się od centrum miasta przybiera ona charakter przemysłowo-rolniczy.
Krosno i jego okolice położone są w obrębie zewnętrznych Karpat fliszowych, które są najbardziej zewnętrzną jednostką Karpat. Krosno leży jedynie w jednostce tektonicznej śląskiej- reprezentuje więc utwory piaskowcowo-łupkowe. Występuje tu pełny profil stratygraficzny począwszy od górnej kredy (warstwy istebniańskie) po oligocen (warstwy krośnieńskie).Warstwy istebniańskie (czarnorzeckie) w rejonie Krosna zostały stwierdzone w antyklinie Potoka jedynie w profilach otworów wiertniczych. Wykształcone są jako szare łupki ilaste i mułowcowe z wyraźną laminacją. Są one poprzedzielane niewielkiej miąższości piaskowcami drobno- i gruboziarnistymi, a także, zwłaszcza w stropie warstw istebniańskich, zlepieńcami. Wiek tych warstw określono na senon–paleocen.
Krosno położone jest w obrębie zlewni Wisłoka będącego lewobrzeżnym dopływem Sanu. Wisłok jest dominującym elementem sieci hydrograficznej Krosna. Przepływa przez jego północną część i ma generalny przebieg ze wschodu na północny zachód, charakteryzuje się deszczowo-śnieżno-gruntowym sposobem zasilania z maksymalnym odpływem w miesiącach wiosennych i letnich . W obrębie Dołów Jasielsko-Sanockich Wisłok traci swój górski charakter. Na obszarze Krosna zasilany jest przez niewielkie, częściowo uregulowane cieki powierzchniowe, z których największym jest Lubatówka z dopływem Olszyny.
Na podstawie zebranych materiałów geologicznych i hydrogeologicznych, na omawianym obszarze można wydzielić następujące główne użytkowe poziomy wodonośne:
– czwartorzędowy,
– paleogeński,
– czwartorzędowo-paleogeński.
Największe znaczenie dla zaopatrzenia w wody zwykłe ma czwartorzędowy poziom wodonosny zbudowany z osadów rzecznych doliny Wisłoka . Poziom ten występuje w utworach tarasowych i ma ograniczony zasięg. Warstwę wodonośną tworzą otoczaki, żwiry i piaski o różnej granulacji, często zapylone i zaglinione. Poziom ten ma słabą izolację od powierzchni w postaci glin i pyłów o miąższości od 2 do 6 m. Głębokość występowania głównego poziomu wodonośnego wynosi najczęściej do 5 m. Wydajności potencjalne studni wierconych zmieniają się od 2 do 5 m3/h.

Charakterystyka wybranego podłoża.
Żwir-okruchowa skała osadowa o luźnej postaci, złożona z otoczaków o średnicy większej niż 2 mm, często nawet do kilku cm. W zależności od genezy wyróżnia się żwiry:
Morskie- nagromadzone na morksich wybrzeżach
Jeziorne- związane z sedymentacją w jeziorach
Rzecznolodowcowe- związane z przepływem wód lodowcowych
Rzeczne- związane z działalnością rzek.
Ze względu na duże rozmiary ziaren żwiru możliwe jest zbadanie jego cech strukturalnych i teksturalnych, pozwalających z kolei na określenie warunków i długości’transportu’, a takżę środowisko sedymentacji. Wwyniku sedymentacji żwirów powstają zlepieńce.
Żwiry występują rzede wszystkim w osadach czwartorzędowych, budując m. in. Kamieniste plaże u podnóży klifów, tarasy oraz koryta rzeczne. Znajduje zastosowanie w budownictwie i jako materił drogowy.

fk=5%
fż=88%
fπ=7%
fp=0%
fił=0%
Fk<50 oraz fk+fż>10% wg tab.1.2 są to grunty gruboziarniste
Wg. Tab 1.3 fk+fż> 50% fi’ =0% fi’< 2% są to ŻWIRY

d60=7,0
d10=1,7
d30=3,5
U= d60/d10
U=7/1,7=4,11
C=(d_30^2)/(d60*d10)
C= 〖3,5〗^2/(7*1,7)=1,03

Grunt(żwiry) jest dobrze uziarniony gdy:
Współczynnik 1<C>3 a U>4  C=1,03 U=4,11 warunek jest spełnionu

Wybór i opis użytej metody geo-inżynierysjskiej:
Metody wibracyjne:
Zagęszczanie gruntu metodą wibracyjną polega na przenoszeniu drgań mechanicznych wywołanych przez wibrator na masę gruntową. Wywołane drgania gruntu zmniejszają opór tarcia wewnętrznego między poszczególnymi ziarnami i cząstkami. Grunt zachowuje się wtedy jak ciecz. Ziarna i cząstki gruntu przezwyciężają opór tarcia wewnętrznego, ślizgają się po ziarnach sąsiednich oraz przesuwają pod działaniem siły ciężkości i nadawanego pędu do miejsc pustych w masie gruntowej i układają się szczelnie obok siebie. W rezultacie uzyskuje się grunt zagęszczony, w którym mniejsze ziarna i cząstki wypełniają pory między ziarnami większymi.
Wibroflotacja: polega na wpłukiwaniu w grunt na żądaną głębokość specjalnego wibratora w postaci rury stalowej. Drgający wibroflotator przy udziale płuczki wodnej wydobywającej się pod ciśnieniem z dysz, zagłębia się w grunt. Następnie w czasie zagęszczania podnosi się wibroflotator przy zamkniętym dolnym wypływie wody i otwartym górnym, w rejonie przegubu. W cyklu tym podawana jest zasypka, która dodatkowo zagęszczana jest od góry wodą pod ciśnieniem. Strefa oddziaływania wibroflotatora wynosi od 1,5 do 5,0 m od jego osi i zależy od rodzaju gruntu i mocy urządzenia Wibroflotacja daje dobre wyniki w piaskach oraz w niespoistych odpadach kopalnianych, dobre lub umiarkowane w piaskach pylastych, słabe w pyłach. Można wzmacniać również luźne piaski zawierające cienkie przewarstwienia torfu i namułu.
Wibrowymiana: Metoda wibrowymiany służy do wgłębnego wzmacniania gruntów spoistych i realizowana jest za pomocą takiego samego sprzętu, jaki stosuje się w przypadku metody wibroflotacji. Istotą tej technologii jest uformowanie w słabym gruncie spoistym kolumn wprowadzonego i zagęszczonego kruszywa.

Metody dynamiczne: polegają na zagęszczaniu gruntu poprzez uderzenie.
Zagęszczanie ubijakami: Metoda ta polega na zagęszczaniu gruntu uderzeniami spadającego ubijaka. Można ją stosować praktycznie we wszystkich rodzajach gruntów, zwłaszcza niespoistych i niezawodnionych. Można nią również wzmacniać wielometrowe warstwy nasypów, słabego podłoża spoistego, lessów, a także zwałowiska odpadów przemysłowych lub komunalnych. Ograniczeniem metody są towarzyszące ubijaniu wstrząsy , które mogą niekorzystnie wpływać na sąsiadujące obiekty. Zagęszczanie odbywa się poprzez zrzucanie ubijaków o masie 8-40t z wysokości od 10 do 30m. Pozwala to wzmocnić podłoże do głębokości 10-20m.
Zagęszczanie wybuchami: Metoda ta stosowana jest głównie do nawodnionych gruntów niespoistych lub spoistych, w przypadkach konieczności zagęszczania podłoża gruntowego o dużej powierzchni i znacznej głębokości. Metoda ta w porównaniu z innymi jest niedroga i szybka w realizacji. Proces zagęszczania wybuchami ma następujący przebieg: Wytworzona w czasie wybuchu bryła gazowa i fale uderzeniowe rozchodzą się w ośrodku gruntowym i wywołują zmianę szkieletu gruntowego, upłynnienie gruntu i rozproszenie ciśnienia wody w porach. W ten sposób następuje zwiększenie zagęszczenia gruntu.

Do zagęszczenia gruntu na naszej budowie użyjemy metody wibracyjnej. Jest to uniwersalna metoda wzmacniająca podłożę gruntowe, stosowana głównie w celu bezpośredniego posadowienia budowli na podłożach o niewystarczającej nośności. Obecnie istnije szeroka gama zróżnicowanych wibratorów będących w stanie zwiększyć nośność niemal każdego gruntu.

Analiza ekonomiczna:

Niwelacja terenu 2,5-4 zł/m2
Niwelacja terenu (spychacz) 60-180 zł /godz
Usługi koparką gąsienicową (łyżka od 1,5-1,7 m3) 170-220 zł/godz.
Transport samochodem ciężarowy z naczepą 18T 3-6 zł/km
Nawiezienie i rozplantowanie nowej ziemi 5-10 zł/m2
Kształtowanie terenu, nawiezienie, rozplantowanie, utwardzanie, zagęszczenie 7.00 zł/m2
Usługi Koparko- ładowarką 80-220 zł/godz.
Usługi spychaczem gąsienicowym
Zagęszczarka 90-210 zł/godz.
20-32zł/1dzień

Wykonanie wykopu pod kable, rury do głębokości 80 cm (mini koparka) 6,5-12 zł/mb.

Podsumowanie:
Zasady programowania badań geotechnicznych , opracowanie wyników badań oraz zawartość dokumentacji geotechnicznych ustala PN-B-02479.Geotechnika. Zasady ogólne.
W normie tej zostały zapisane wszystkie najważniejsze ustalenia dotyczące planowania , warunkowania i sporządzania dokumentacji geotechnicznej. Jak również zapisano w niej warunki posadowienia obiektów budowalnych, ocene przydatności terenu,a także normy określające potrzeby, możliwość i rodzaje zabiegów uzdatniających podłoże.
Metoda Vibro jest jedna z najbardziej nowoczesnych metod zagęszczania gruntu, jak również najczęściej ze stosowanych.