PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE ... - gfv.hr · jugoslavensko poduzeće za injekcijske radove „Geotehnika“ s prvotnim nazivom „Elektrosond“. Elektrosond je osnovao

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEOTEHNIČKI FAKULTET

SILVANA ČATAK

PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE

GRAĐEVINSKE JAME

DIPLOMSKI RAD

VARAŢDIN, 2011.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEOTEHNIČKI FAKULTET

DIPLOMSKI RAD

PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE

GRAĐEVINSKE JAME

KANDIDAT:

Silvana Čatak

MENTOR:

prof.dr.sc. Boţo Soldo

VARAŢDIN, 2011.

SADRŢAJ

1. UVOD --------------------------------------------------------------------------------- 1

2. ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME PODZEMNE GARAŢE U

VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG ----------------------------------------------- 2

3. OPĆENITO O MLAZNOM INJEKTIRANJU -------------------------- 7

3.1. Otkriće i razvoj postupaka injektiranja kroz povijest ------------------------- 7

3.2. Definicija injektiranja ---------------------------------------------------------------- 8

3.3. Tlak injektiranja --------------------------------------------------------------------- 10

3.4. Kriterij završetka injektiranja ---------------------------------------------------- 12

3.5. Kontrola uspjeha injektiranja ----------------------------------------------------- 13

3.6. Osnovne karakteristike injekcijskih smjesa i njihovo znaĉenje ------------- 14

3.7. Vrste injekcijskih smjesa ----------------------------------------------------------- 15

3.8. Vrste injektiranja -------------------------------------------------------------------- 20

3.8.1. Tehnologija mlaznog injektiranja ---------------------------------------------------------- 22

3.8.2. Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja ------------------------------------------------- 24

3.8.3. Dvofluidni sustav mlaznog injektiranja --------------------------------------------------- 26

3.8.4. Trofluidni sustav mlaznog injektiranja ---------------------------------------------------- 27

3.8.5. Odnos tlaka i protoka fluida kod mlaznog injektiranja ------------------------------- 29

3.8.5. Čvrstoće injektiranog volumena tla------------------------------------------------------ 31

3.8.6. Čimbenici koji utječu na čvrstoću injektiranog volumena tla ----------------------- 32

3.8.7. Kontrola kakvoće --------------------------------------------------------------------------- 33

3.8.8. Dimenzioniranje valjkastih tijela --------------------------------------------------------- 36

3.8.9. Prednosti i mane mlaznog injektiranja -------------------------------------------------- 38

4. MLAZNO INJEKTIRANJE KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE

JAME U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG --------------------------------- 40

4.1. Izvedba probnog polja ----------------------------------------------------------- 44

4.1. Kontrola uspješnosti izvedenog probnog polja ------------------------------ 47

5. ZAKLJUĈAK --------------------------------------------------------------------- 52

LITERATURA -------------------------------------------------------------------------- 54

PRILOZI ---------------------------------------------------------------------------------- 55

PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME

Silvana Čatak

1

1. UVOD

U praksi je često potrebno graditi na tlu slabih karakteristika, odnosno male

nosivosti, velike deformabilnosti kao i velike vodopropusnosti. Postoji niz postupaka

rješenja graĎenja na takvim tlima. Kod graĎenja zgrada, industrijskih hala i sl. često

rješenje je duboko temeljenje, izvoĎenje pilota, elemenata dijafragmi, bunara i dr., a u

novije vrijeme, sve češće se pristupa i poboljšanju karakteristika tla. Postoji niz

tehnologija koje se pri tome koriste, a mlazno injektiranje je jedna od vrlo čestih u

primjeni.

U slučajevima kad treba izvesti graĎevinsku jamu u npr. aluvijalnim tlima s

visokim razinama podzemne voda, a gdje na velikoj (dohvatnoj) dubini nema

nepropusnog sloja, često treba riješiti izraţeni problem brtvljenja dna jame. Kod

propusnog dna, crpljenje vode moţe biti oteţano. Velike količine vode koju treba crpiti,

zaštita od potencijalno prisutnog hidrauličkog loma tla, evakuacija crpljene vode i sl.

znatno poskupljuju radove. U takvim se slučajevima često izvodi brtvljenje dna jame

tehnologijom mlaznog injektiranja.

Mlazno injektiranje je u Hrvatskoj u stalnoj primjeni nešto više od 10 godina. U

dosadašnjoj praksi pokazalo se da se mlazno injektiranje najčešće koristilo u svrhu

zaštite iskopa graĎevinskih jama. Slijedeće po učestalosti je bila primjena mlaznog

injektiranja kod temeljenja graĎevina, zatim kod slučajeva tzv. "underpininga", te kod

sanacije klizišta.

Kad su u pitanju slabe karakteristike tla, u ovom slučaju riječ je o velikoj

vodopropusnosti, odnosno, ovim radom prikazat će se primjena mlaznog injektiranja

kod čepljenja dna graĎevinske jame za potrebe izgradnje podzemne garaţe u Varaţdinu

– Kapucinski trg.


Silvana Čatak

2

2. ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME PODZEMNE GARAŢE

U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG

GraĎevinska jama o čijoj zaštiti će biti riječ u ovom diplomskom radu nalazi se

na lokaciji Kapucinskog Trga u Varaţdinu. Konkretno, riječ je o izgradnji javne

podzemne garaţe s dvije podzemne etaţe. Tlocrtne dimenzije zahvata iznose 79,35

m x 81,10 m, a kota dna iskopa je na -7,80 m od kote terena 0,00 tj. na koti 164,10

m.n.m.

Slika 1. Lokacija podzemne garaže smještana na Kapucinskom trgu u Varaždinu

Slika 2. Izgled parkirališta ispred robne kuće Vama prije početka izgradnje podzemne garaže na

Kapucinskom trgu


Silvana Čatak

3

Prethodnim ispitivanjima i istraţnim

bušenjima ispitani su sastav i karakteristike

temeljnog tla (slika 3.). UtvrĎeno je da se

ispod površinskog sloja asfalta i betona,

debljine cca 40-50 cm nalazi:

1) Sloj zaglinjenog šljunka, pomiješanog

s pijeskom te praha do maksimalne dubine -

3,5 m, te

2) sloj šljunka, pjeskovitog, dobro

graduiranog, srednje zbijenosti, registriranog

do dna bušenja

Podzemna voda registrirana je na koti

- 3,5 m od kote terena za vrijeme istraţnih

radova. Zaštitna konstrukcija izvodi se radi

osiguranja suhe graĎevinske jame, te zaštite

bokova graĎevinske jame od pritiska tla,

susjednih graĎevina i prometa, te pritiska

podzemne vode. Tlocrtna dispozicija zaštitne

konstrukcije prikazana je u prilogu 1., dok je

presjek konstrukcije zaštite graĎevinske jame

prikazan na slici 4 .

Slika 3. Sastav temeljnog tla dobiven prema uzorcima iz bušotine B1


Silvana Čatak

4

Slika 4. Koncept zaštitne konstrukcije - poprečni presjek

Kao što je vidljivo na slici 4., zaštitna konstrukcija graĎevinske jame sastoji se

od armiranobetonske sidrene dijafragme po obodu jame, te od mlazno injektiranih

stupnjaka u dnu jame radi brtvljenja njenog dna:

Armiranobetonska dijafragma je debljine 60 cm i povezana je s naglavnom

gredom visine 80 cm i širine 65 cm. Dubina dijafragme je 14,30 m, odnosno,

dno dijafragme se nalazi na koti 154,60 m.n.m.

Geotehnička sidra izvode se u skladu s uobičajenim principima projektiranja i

izvedbe geotehničkih sidara. Projektom je predviĎena ugradnja geotehničkih

privremenih i probnih sidara. Geotehnička sidra izvode se na dubini 3,5 m, pod

nagibom od 15° i ukupne duljine 14,5 m.

Mlazno injektirani stupnjaci promjera 160 cm izvode se u dnu graĎevinske jame

duljine 3,0m, tako da se preklapaju i čine nepropusni čep materijala. TakoĎer,

izvest će se dva reda vertikalnih mlazno injektiranih stupnjaka uz susjednu

robnu kuću te jedan red kosih mlazno injektiranih stupnjaka.


Silvana Čatak

5

U svrhu mjerenja deformacija zaštitne konstrukcije, te potvrĎivanja pretpostavki

postavljenih u projektu i sigurnog izvoĎenja zaštitne konstrukcije, u armiranobetonsku

dijafragmu postavljaju se inklinometarske cijevi, a na naglavnu gredu geodetski reperi.

Inklinometrima se mjere pomaci dijafragme - rotacija i savijanje. Eventualni pomaci

susjedne graĎevine takoĎer će se pratiti, na način da se na fasadu ugrade geodetski

reperi, i klinometri kojima se mjeri eventualno nagibanje zidova.

Kako nebi došlo do opasnosti po stabilnost i sigurnost konstrukcije zaštite

graĎevinske jame, utvrĎen je sljedeći redoslijed izvedbe radova:

1) formiranje radnog platoa za izvedbu dijafragme na koti 170,00 m.n.m.

2) izvedba elemenata armiranobetonske dijafragme

3) iskop do kote 168,00 m.n.m. i formiranje platoa za izvedbu sidara

4) izvedba mlazno injektiranih stupnjaka za brtvljenje dna graĎevinske jame (ako

je potrebno), te izvedba probnog crpljenja

5) izvedba geotehničkih sidara

6) izvedba iskopa sa sukcesivnim crpljenjem podzemne vode.

Spomenuto crpljenje procjednih i oborinskih voda iz graĎevinske jame obavlja

se električnim automatskim pumpama kapaciteta 20 l/s, te visine dizanja 15 m.

Slika 5. Slikoviti prikaz budućeg objekta – poprečni i uzdužni presjek


Silvana Čatak

6

Slika 6. Slikoviti prikaz budućeg objekta

U ovom poglavlju prezentirane su osnovne karakteristike zaštitne konstrukcije

graĎevne jame, dok će se u sljedećim poglavljima detaljno razraĎivati postupci

brtvljenja dna jame mlazno injektiranim stupnjacima.


Silvana Čatak

7

3. OPĆENITO O MLAZNOM INJEKTIRANJU

3.1. Otkriće i razvoj postupaka injektiranja kroz povijest

Injektiranje predstavlja postupak ubrizgavanja jedne ili više suspenzija, emulzija

ili otopina pod pritiskom u osnovnu stijenu, tlo ili graĎevinu u svrhu poboljšanja

nosivosti i vodopropusnosti terena, te stabilnosti izgraĎenih objekata.

Prvi počeci injektiranja datiraju još iz 1802. Godine kada je Charles Bérigny

otkrio proces injektiranja i primijenio ga na sanaciji ispranog tla ispod splavnice u luci

kod Dieppe-a.

Prvo injektiranje izvedeno je udarnom crpkom koja se sastojala od drvene cijevi

unutarnjeg promjera 8 cm. Cijev je imala metalni poklopac, perforiran šupljinama

promjera 3 cm, te je bila ispunjena glinom. Glina je utiskivana u šupljine ispranih

temelja pomoću drvenog, pokretnog klipa.

Daljnji razvitak tehnologije injektiranja uključivao je korištenje sve učinkovitijih

injekcijskih smjesa – od prvotnog injektiranja tla glinom i cementnim injekcijama, pa

sve do razvoja primjene kemijskih injekcija te konačno i kombiniranih postupaka

injektiranja.

Prvi podatak o injektiranju u našoj zemlji datira iz 1932. godine, kada je graĎena

brana Grošnica za opskrbu vodom grada Kragujevca. Ta 42 m visoka betonska,

gravitacijska brana, graĎena je od 1931. do 1938. godine. Prema oskudnim podatcima o

tom radu, bušene su u temelju brane rupe za injektiranje, iz kojih su cijevi promjera 5

cm vodile u injekcijsku galeriju. Kroz te cijevi injektirala se cementna suspenzija, ali

detalji postupka i potrošak cementa nisu poznati.


Silvana Čatak

8

Intenzivnija potreba za injektiranjem usljedila je nakon 1945. godine i to kao

posljedica izgradnje mnogih hidroenergetskih objekata u to vrijeme. Takva potreba za

specijaliziranim graĎevinskim zahvatima rezultirala je formiranjem poduzeća

specijaliziranog isključivo za injekcijske radove. Tako je krajem 1947. godine u

Beogradu pri Ministarstvu elektroprivrede osnovana specijalna gupa za injekcijske

radove, koja se 1948. godine preselila u Zagreb gdje je osnovano naše prvo,

jugoslavensko poduzeće za injekcijske radove „Geotehnika“ s prvotnim nazivom

„Elektrosond“. Elektrosond je osnovao i prvi laboratorij za proučavanje injekcijskih

materijala, smjesa i suspenzija, proučio je primjenu dodataka cementu za injektiranje,

kao što su deflokulatori, gline i bentonit. Zatim je i Poduzeće za bušenje (PIB, poslije

Geoistraţivanja, a nakon integracije s Elektrosondom, Geotehnika) u Zagrebu preuzelo

dio opseţnog injektiranja temelja prve akumulacijske brane u karstificiranome

vapnencu Peruče na Cetini. Razvijene su tako nove metode ispitivanja smjesa i novi

postupci za injektiranje u kršu primjenom velike količine gline mjesto cementa. To je

otvorilo put iskorištavanju vodnih snaga krša u našoj zemlji, pa danas imamo u pogonu

velike hidroelektrane kao što su Split, Senj, Dubrovnik, Peručica i Orlovac .

3.2. Definicija injektiranja

Injektiranje je jedina metoda stabilizacije terena koja se sastoji u ubrizgavanju

stabilizacijskih sredstava u tlo pod pritiskom, kroz bušotine, pomoću prikladnih

strojeva, na području koje ţelimo konsolidirati.

Bez obzira na područje primjene metode injektiranja, sam postupak je u svojoj

biti uvijek isti, a rezultati se razlikuju ovisno o tome da li se injektiranjem ţeli postići

trajna ili privremena stabilizacija terena.

Injektiranjem se, prema definiciji, moţe postići:

smanjenje vodopropusnosti

povećanje čvrstoće i smanjenje deformabilnosti temeljnog tla


Silvana Čatak

9

pretvaranje diskontinuiranih graĎevina – izgraĎenih od betonskih elemenata u

masivne homogene graĎevine

fiksiranje armatura i zatega za prednapinjanje

ispunjavanje kontaktnih fuga izmeĎu graĎevine i tla

Osnovni faktori koje moramo poznavati prije postavljanja zahtjeva za

injekcijske zahvate i odluke o primjeni konkretne metoda injektiranja jesu:

7) Geološki faktori, pri čemu moramo poznavati vrstu stijena uslojenost te

tektoniku uţeg i šireg područja;

8) Petrografski faktori, pri čemu moramo poznavati sastav i strukturu stijene,

kemijske osobine stijene te sistem lasova i mikropukotina;

9) Hidrogeološki faktori, pri čemu moramo poznavati karakter nadzemne i

podzemne vode, njeno kretanje i kemijski sastav;

10) Tehniĉki faktori, pri čemu moramo poznavati tehničke karakteristike objekta,

njegovu namjenu i uvjete koji se moraju postići injektiranjem;

11) Faktori injektiranja, pri čemu moraju biti definirani sljedeći osnovni uvjeti:

Gustoća bušotina, tj.razmak izmeĎu bušotina u jednom redu i razmak

meĎu redovima,

Dubina i nagib bušotina

Injekcijska smjesa

Pritisak injektiranja

Sistem i redosljed injektiranja

Kontrola uspjeha izvedenog injektiranja.

Tek pošto smo upoznali prva četiri faktora, moţe se pristupiti odreĎivanju petog

faktora. Elementi petog faktora su meĎusobno direktno ovisni i ne mogu se pojedinačno

odreĎivati, jer jedan od elemenata bitno utječe na svaki slijedeći element.


Silvana Čatak

10

3.3. Tlak injektiranja

Kod svakog injekcijskog zahvata u terenu, uvijek si postavljamo pitanje

maksimalno dozvoljenog pritiska injektiranja. Za takav odgovor ne postoje apsolutna

pravila, budući da je stijena glavni faktor koji utiče na odreĎivanje injekcijskog pritiska.

Pritisak kod injektiranja ima višestruku funkciju:

Da svlada hidrauličke otpore u cjevovodima i tlu;

Da neznatnom deformacijom tla poveća propusnost radi što boljeg toka

injekcijske smjese kroz pore i pukotine;

Da izazove kretanje injekcijske smjese u tlu unutar predviĎenog radijusa oko

injekcijske bušotine;

Da se u tlu iscijedi višak vode iz injekcijske smjese u najsitnije pore i pukotine.

Pritisak se kod injektiranja kreće u veoma širokim granicama i zavisi od:

Debljine (teţine) nadsloja

Čvrstoće i homogenosti stijene.

Definitivni matematički odnos za proračun pritiska injektiranja ne postoji.

Kod malih pritisaka postoji opasnost da se ne zainjektira odreĎeni radijus oko

injekcijske bušotine te da se injekcijska smjesa ne oslobodi viška vode i tako ne

postigne odgovarajuću čvrstoću.

Kod velikih pritisaka moţe se izazvati raslojavanje i lom stijene oko bušotine,

nepotrebno povećati utrošci injekcijske smjese, a moţe doći i do uzdignuća površine tla.

Po pravilu su u homogenoj, makar i raspucaloj stijeni, povoljniji veći pritisci, jer

osiguravaju bolju vezu preko pukotinskog sistema sa slijedećim bušotinama i

povećavaju čvrstoću ugraĎenoj injektiranoj masi.


Silvana Čatak

11

Manji će se pritisci primijeniti u plićim etaţama, posebno kod horizontalno

uslojenih stijena (npr.škriljaca) gdje postoji opasnost od uzdizanja tla.

Pritisak injektiranja treba, prema tome, prvenstveno prilagoditi osobinama

stijena, odnosno tla koje se injektira.

S dubinom injektiranja pritisak se obično povečava, a granice povečanja se

obično kreću od 0,50 do 1,10 at/m (slika 7.) i zavise o teţini nadsloja na injektiranoj

bušotini.

Slika 7. Orijentacijski pritisak injektiranja za različite dubine

Pritisak se kod injektiranja mjeri manometrom. Ako pritisak postepeno raste,

znači da se sastavni dijelovi u injekcijskoj smjesi normalno taloţe u pokotinama i da se

voda postepeno odvaja. MeĎutim, ako doĎe do naglog porasta pritiska injektiranja, to

moţe značiti:

da je teren nepropustan

da teren više ne prima injekcijsku smjesu, tj.da je već zapunjen

da su začepljeni cjevovodi kojima se provodi injekcijska smjesa

da mjerni instrumenti ne pokazju ispravan pritisak, tj. da su oštećeni uslijed rada.


Silvana Čatak

12

Naprotiv, kod naglog pada pritiska, uzroci mogu biti:

otvaranje većih šupljina u terenu

izbijanje injekcijske smjese na površinu

otvaranje novih komunikacija injekcijskoj smjesi uslijed raslojavanja

(deformacija terena)

da mjerni instrumenti ne pokazuju ispravan pritisak, tj.da su oštećeni uslijed

rada.

U svim slučajevima, a ovisno o uzroku promjene pritiska za vrijeme injektiranja

(osim kvara na instalacijama i mjernim instrumentima), prelazi se pri injektiranju na:

gušće smjese

smanjenje pritiska injektiranja

prekid rada na odreĎeno vrijeme da bi se ubrizgana injekcijska smjesa u

podzemlju vezala.

Radijus djelovanja ubrizgane injekcijske smjese u tlo ovisi o:

visini pritiska injektiranja

viskozitetu smjese

dimenzijama pukotina ili pora

trajanju injektiranja.

3.4. Kriterij završetka injektiranja

Trajanje injektiranja, s obzirom na završavanje pojedinih etaţa ili bušotina,

moţe se ograničiti kod cementnih suspenzija vremenom početka vezivanja injekcijske

smjese (2 do 4 sata), a kod kemijskih injekcija početkom koagulacije.

Pod kriterijem završetka injektiranja podrazumijevamo mjerila prema kojima se

utvrĎuje da je injektiranje jedne etaţe u bušotini završeno. To mjerilo (ili tu ocjenu)

nazivamo "kriterij završetka injektiranja".


Silvana Čatak

13

Kriterij završetka injektiranja u etaţi bušotine izraţava se utrošcima injekcijske

smjese u litrama pod propisanim zavisnim pritiskom kroz odreĎeno vrijeme.

Kod završetka injektiranja etaţe ili bušotine uzima se općenito onaj pritisak kod

kojeg je ubrizgavanje injekcijske smjese u područje oko odreĎene etaţe bušotine

svedeno na minimum. Taj pritisak mora osigurati potrebno zbijanje i iscjeĎivanje

injekcijske smjese, kako bi ona na kraju dobila predviĎenu čvrstoću i druge osobine

koje se traţe projektom.

Ako se injektiranjem kod pojedinih etaţa ili bušotina ne moţe postići završni

kriterij, onda se daljnji rad na takvim bušotinama prekida i one se rješavaju posebno s

obzirom na raspoloţive podatke i geološke uvjete tla.

3.5. Kontrola uspjeha injektiranja

Kontrola uspjeha injektiranja obavlja se nakon završenog injektiranja jednog

sektora injekcijske zavjese, odreĎene dionice tunela odnosno završetka injekcijskih

radova.

Kod injekcijskih zavjesa uspjeh injektiranja se utvrĎuje:

bušenjem kontrolnih bušotina radi uvida u rasprostiranje injekcijske smjese i

zapunjavanja postojećih šupljina u terenu

ispitivanjem vodopropusnosti u kontrolnim ili ponovno izbušenim bušotinama

laboratorijskim pregledom izvaĎene jezgre iz kontrolnih bušotina

mjerenjem podzemnog vodostaja u bušotinama nizvodno od izvedene

injekcijske zavjese (piezometarske bušotine)

ispitivanjem modula elastičnosti prije i poslije izvršenog injektiranja

u posebnim slučajevima izradom potkopa u područje injekcijske zavjese i

direktnim uvidom u uspjeh injektiranja.


Silvana Čatak

14

Kod tunela se uspjeh injetiranja utvrĎuje:

ispitivanjem vodopropusnosti u kontrolnim bušotinama

kontrolom jezgre iz kontrolnih bušotina

mjerenjem gubitka vode po površini tunelske obloge.

Kod ostalih injekcijskih zahvata primjenjuje se jedna od gore navedenih metoda,

ovisno o karakteru injektiranja i vrsti objekta.

3.6. Osnovne karakteristike injekcijskih smjesa i njihovo znaĉenje

Da bi injekcijske smjese mogle odgovarati svojoj namjeni, moraju zadovoljiti

odreĎene uvjete i imati odreĎene osobine. Opseţna laboratorijska ispitivanja

injekcijskih smjesa s različitim omjerima osnovnih komponenata pruţaju mogućnost

izbora najpovoljnije smjese.

Svakoj injekcijskoj smjesi treba odrediti neke od osnovnih karakteristika:

Viskozitet - svojstvo tekućina da stvaraju neki otpor protiv meĎusobnog po-

micanja dvaju susjednih slojeva (unutarnje trenje). Razlikujemo dinamički i

statički viskozitet, tj. protočni, koji nam je potreban da bismo saznali kakvi će se

otpori javljati kod kretanja injekcijske smjese i statički, koji nam kazuje kada će

suspenzija početi prelaziti u gel;

Ĉvrstoća - od koje u najvećoj mjeri zavisi poboljšanje mehaničkih

karakteristika stijenskog masiva u koji je ubrizgana;

Sedimentacijski volumen - iz suspenzije koja se ubrizgava u tlo taloţe se

najprije krupne, a zatim sve sitnije čestice, dok na kraju na površini ne ostane

bistra voda. Volumen tih istaloţenih čestica u odreĎenom vremenskom periodu

nazivamo sedimentacijski volumen. Vodu koju dobijemo u istom vremenskom

razdoblju nazivamo dekantacijski volumen;

Otpornost na eroziju – veoma vaţna karakteristika injekcijske smjese. Ta

otpornost, kako na mehaničko djelovanje tako i na kemijsko, osnovni je


Silvana Čatak

15

preduvjet za uspjeh injektiranja i za postizanje traţenih poboljšanja nosivosti

terena i smanjenja vodopropusnosti sa stalnim karakterom.

3.7. Vrste injekcijskih smjesa

Same injekcijske smjese mogu biti suspenzije, emulzije ili otopine.

Suspenzija je mješavina čestica nekog materijala i tekućine, s tim da nije došlo

do otapanja krutih čestica materijala. Kod injekcijskih smjesa najčešća suspenzija je

cementno mlijeko (cement + voda). Suspenzije kod kojih su krute čestice tako sitne da

ne dolazi do njihovog taloţenja, već lebde u vodi, zovu se koloidne suspenzijie. Kod

injektiranja općenito, dobivamo suspenzije rasmuljivanjem u vodi.

Emulzija je mješavina dviju tekućina. Kod injekcijskih radova tekućina u kojoj

se emulzira je voda. Emulzije se upotrebljavaju u tehnici bušenja kod isplaka, a u

injekcijskom radu kod primjene bitumenskih injekcija.

Otopine su mješavine dviju tekućina ili soli, gdje se jedna potpuno otapa u

drugoj. Kod kemijskih injekcija upotrebljavamo otopine i to najčešće otopine silikata.

Suspenzije s obzirom na vrstu stabilizatora:

Suspenzije cementa

Suspenzije cementa i pijeska

Suspenzije cementa i bentonita

Suspenzije cementa i gline

Suspenzije cementa,bentonita i pijeska

Suspenzije cementa,gline i pljeska.

Umjesto pijeska mogu biti i drugi dodaci, kao npr. kameno brašno, piljevina i

slično, ali se ti dodaci veoma rijetko upotrebljavaju.


Silvana Čatak

16

Svi ovi materijali suspendirani u vodi, postiţu manje ili više stabilne suspenzije.

Uz ove osnovne materijale primjenjuju se i razne kemikalije koje utječu na pojedina

fizikalno-mehanička i reološka svojstva suspenzija i ispune u tlu. To su kemikalije koje

utječu na brzinu vezanja, stabilizaciju suspenzije, povećanje ili smanjenje viskoznosti,

koje aeriraju suspenziju itd.

Suspenzije se primjenjuju u slučajevima rastresitih stijena većih poroznosti i

većih vodopropusnosti, gdje je koeficijent vodopropusnosti veći od 10 1

cm/s. U

iznimnim slučajevima moguće je suspenziju primijeniti i do koeficijenta

vodopropusnosti 10 -1

cm/s, ali to samo onda ako su primijenjene suspenzije vrlo fine

bentonitne gline stabilizirane kemikalijama. Područje primjene takvih stabiliziranih

bentonitnih suspenzija završava u srednje krupnim pijescima.

Emulzijske injekcijske smjese, općenito, smanjuju koeficijent vodopropusnosti,

no ne povečavaju čvrstoću tla, stoga je njihova primjena vrlo mala u odnosu na

suspenzije.

Primjeri emulzija:

bitumen

gumeni lateks u vodi

crnogorične smole u alkalijama

Otopine:

kemijske injekcije uz upotrebu vodenog stakla:

sistem s trenutnom koagulacijom i

sistem s tempiranom koagulacijom

bez upotrebe vodenog stakla:

soli Sb, As, Bi, Su, Fe koje se taloţe u tlu na osnovi hidrolize

silicijev ili titanov klorid u organskom otapalu

Otopine, općenito, imaju primjenu veću od primjene emulzija, ali opet manju od

primjene suspenzija.


Silvana Čatak

17

Organski polimeri:

akrilamidne smole

epoxidne smole

karbomidne smole

Za stabilizaciju finih pukotina u stijeni kao i finog pijeska i mulja s

koeficijentom propusnosti manjim od k = cm/s, najčešće se primjenjuju

silikatne injekcije i organski polimeri. MeĎutim, zbog male brzine vode uz sitna zrnca

tla, područje primjene tih sistema, čak i u slučajevima kad je njihova viskoznost

praktički jednaka onoj kod vode, ograničeno je koeficijentom propusnosti k = 5

cm/s.

U slučajevima potrebe stabilizacije tla koeficijenta propusnosti manjeg od

cm/s, primjenjuje se metoda elektroosmotskog odvodnjavanja, odnosno

elektrokemijske stabilizacije tla.

Danas postoji već veoma veliki izbor injekcijskih smjesa te je osnovno umijeće

injektiranja u odabiranju odgovarajuće injekcijske smjese koja će se najbolje prilagoditi

traţenim rezultatima, a da se ne naruši ekonomičnost rada i zahvata.

Injekcijske smjese moţemo rasporediti u tri osnovne grupe:

Nestabilne smjese - Suspenzije cementa u vodi (po potrebi sa dodatkom

pijeska)

Stabilne smjese - Smjesa vode, cementa i koloidne gline (po potrebi sa

dodatkom pijeska)

Kemijski proizvodi - Vodeno staklo sa dodatkom za stvaranje gela

Organske smole

Nestabilne smjese su one koje se upotrebljavaju za injektiranje pukotina. Kod tih

smjesa čestice se vremenom taloţe na dno kad doĎe do mirovanja suspenzije. U početku

primjene takvih suspenzija upotrebljavale su se često rijetke suspenzije, čak do omjera

cementa i vode 1:50, no danas se taj omjer kreće u granicama od 1:4 do 1:0,7.


Silvana Čatak

18

Kod nestabilnih smjesa pritisak injektiranja igra vaţnu ulogu, jer upravo pritisak

moţe otvoriti pukotine i pospješiti do stanovite mjere uspjeh injektiranja. Nestabilne

smjese, osim u iznimnim slučajevima, ne upotrebljavaju se za injektiranje pijeska i

šljunka. Ako su zrna pijeska manja od 1mm, cement ne moţe prodrijeti u meĎušupljine.

Ukoliko su zrna veća, iz cementne suspenzije cement se brzo taloţi i dobiva se veoma

mali radijus djelovanja injekcijske smjese.

Stabilne smjese su, zahvaljujući odsustvu sedimentcije za vrijeme injektiranja,

pravi fluidi koji se mogu ubrizgavati sve dok početak vezivanja cementa u smjesu ne

utiječe na naglo povećanje injekcijskog pritiska. Kod injektiranjasa stabilnim smjesama,

preporučljivo je unaprijed odrediti količinu injekcijske smjese po etaţi ili bušotini.

Pritisak injektiranja ovisi o propusnosti stijene ili veličini pukotine, viskoznosti

smjese i predviĎenom utrošku. MeĎutim, ako je pritisak injektiranja prevelik, dolazi do

raslojavanja - umjetnih pukotina - i to prvo u okomitom smjeru, a zatim u

horizontalnom.

Stabilnim smjesama mogu se ekonomično injektirati pijesci i aluvijalni nanosi te

veće pukotine.

Aktivirana glina predstavlja prelaz izmeĎu stabilnih smjesa i kemijskih injekcija,

jer postupak osigurava deflokulaciju gline. Ukoliko ne doĎe do deflokulacije gline,

aktivirane gline su sličnije i bliţe glineno-cementnim smjesama nego kemijskim.

Kemijske injekcije se već dugo vremena upotrebljavalju, a naročito silikatne

injekcije. Do 1940 godine, silikatne injekcije su bile jedine injekcijske smjese za

injektiranje aluvijalnih nanosa. Kod prvih uspješnih postupaka odvojeno se injektirao

silikat i reaktiv. Prvo se injektirao silikat, a potom reaktiv i tako postizalo trenutno

stvaranje gela. Ovaj je postupak zahtijevao mali razmak meĎu bušotinama i redovima

(veliku gustoću bušotina) od 0,30 m do najviše 1,00 m. Trenutno stvaranje gela

uvjetovalo je mali radijus djelovanja injekcijske smjese.


Silvana Čatak

19

Unatrag više od 20 godina, a posebno u zadnjih par godina, razvijeni su postupci

koji omogućavaju stvaranje gela istovremenim injektiranjem silikata i reaktiva. Usprkos

svojim veoma povoljnim karakteristikama, silikatne injekcije nisu istovjetne vodi po

svojoj fluidnosti. Miješanjem silikata i reaktiva povećava se viskoznost mješavine.

Osim toga, silikatne otopine sadrţe koloidne čestice koje, ma koliko bilo malene,

sprečavaju prodiranje tih čestica u izrazito sitnozrnate terene.

Organske smole imaju viskoznost od 1,5 do 4 puta veću od vode, te su stalne do

polimerizacije. Radi toga se moţe reći da se skoro sve one sredine kojima prolazi voda,

mogu injektirati odgovarajućim vrstama organskih smola.

Slika 8. Prodiranje smjese u tlo prema propusnosti i sastavu


Silvana Čatak

20

3.8. Vrste injektiranja

Općenito, razne tehnologije injektiranja uključuju:

ispunjavanje praznih prostora u tlu postupkom injektiranja, pri čemu klakaţa

predstavlja poseban slučaj

kompaktiranje slojeva tla postupkom injektiranja

penetracijsko injektiranje

mlazno injektiranje

Na slici 9. shematski su prikazane četiri vrste injektiranja.

Slika 9. Shematski prikaz vrsta injektiranja


Silvana Čatak

21

Ispunjavanje praznih prostora u tlu postupkom injektiranja podrazumijeva

utiskivanje injekcijske smjese koja je, najčešće na bazi cementa, u prazne prostore, tj.

šupljine tla, odnosno stijene.

Klakaţa predstavlja postupak injektiranja kod kojeg se injekcijska smjesa

utiskuje u tlo pod visokim tlakom zbog čega dolazi do hidrauličkog loma tla te se

nastale pukotine ispunjavaju injekcijskom smjesom, a okolno tlo se zbija. Klakaţa se

učestalo primjenjuje kod čvrstog tla ili meke stijene.

Kompaktiranje injektiranjem podrazumijeva utiskivanje injekcijske smjese s

visokim unutarnjim trenjem u stišljivo tlo, što se manifestira poput radijalne hidrauličke

preše, pa dolazi do pomaka čestica tla i povećanja gustoće okolnog tla.

Penetracijsko injektiranje podrazumijeva utiskivanje injekcijske smjese u tlo pod

razmjerno niskim tlakom, tako da ne dolazi do promjene obujma i strukture tla.

Injekcijske smjese koje se pri tome koriste raznog su sastava i karakteristika, a

osnovna baza za njihovo odreĎivanje je propusnost tla, tako se, ovisno o koeficijentu

propusnosti k, koriste sljedeće smjese:

cementne smjese – koriste se kada je k > 10-2

cm/s

silikatne smjese – koriste se kada je k veličine 10-2

do 10-4

cm/s

rezorcinske smjese – koriste se kada je k veličine 10-4

do 10-6

cm/s

Kod slabije propusnih tala, općenito nije moguća ovakva vrsta injektiranja.

Mlazno injektiranje predstavlja tehnologiju injektiranja čijom se primjenom

posve razbija struktura tla, te se čestice tla miješaju (in-situ) s vezivnim sredstvom tako

da nastaje homogenizirana masa poboljšanih svojstava.

Tehnologija se primjenjuje kod raznih vrsta tla s raznim injekcijskim smjesama.

Najčešće su to vodo-cementne, te vodo-cementno-bentonitne smjese, a u odreĎenim

slučajevima koristi se i vapno (čisto vapno, vapno s cementom i dr.).


Silvana Čatak

22

Slika 10. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na promjer čestica tla

Slika 11. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na vodopropusnost

3.8.1. Tehnologija mlaznog injektiranja

Jet Grout, tj. mlazno injektiranje uobičajen je naziv za svaki izvedbeni postupak

kod kojeg se koristi ekstremno visoki tlak (od 300 do 700 bara, tj. 30 do 70 MPa) za

unos energije u fluid koji se utiskuje u tlo brzinom od 250 do 330 m/s s ciljem


Silvana Čatak

23

razbijanja strukture tla, premještanja čestica, te njihovog miješanja s cementnom

smjesom.

Razlikuju se tri osnovna postupka izvedbe mlaznog injektiranja, a koja su ujedno

i osnova za barem dvanaestak različitih varijacija. Navedeni postupci su:

Jednofluidni sustav (injekcijska smjesa)

Dvofluidni sustav (injekcijska smjesa + zrak ili injekcijska smjesa + voda)

Trofluidni sustav (injekcijska smjesa + voda + zrak)

Slika 12 . Detalj pribora za mlazno injektiranje s jednim, dva i tri fluida

Sva tri sustava mlaznog injektiranja sastoje se od dvije osnovne radnje – izvedbe

bušotine odreĎene dubine i provedbe mlaznog injektiranja (slika 13.).


Silvana Čatak

24

Slika 13 . Faze rada prilikom mlaznog injektiranja

Paneli, valjci i ostali geometrijski oblici formiraju se varijacijom rotacije pribora

tijekom njegovog podizanja, tako da rotiranjem pribora za 360° nastaju injektirani

valjci, dok mijenjanjem kuta rotacije nastaju ostali geometrijski oblici.

Usporedba tri osnovne metode injektiranja nije jednostavna. Razlog tome je što

na postignuti promjeri injektiranog tijela ovise o nizu parametara koje je teško

ujednačiti, stoga je svaka usporedba uvjetno mjerodavna.

3.8.2. Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja

Jednofluidni sustav mlaznog injektiranja je najjednostavniji i najrašireniji sustav.

Kod njega injekcijski mlaz sluţi za razbijanje strukture tla (rezanje) i miješanje

injekcijske smjese. To je u načelu miješanje in-situ a manje je prisutno premještanje

čestica. Orijentacija rotirajućeg mlaza moţe biti od horizontalne do vertikalne.


Silvana Čatak

25

Ovaj sustav uzrokuje najmanje izbacivanje tla na površinu, tj. ovdje je najmanje

izraţen problem osiguranja protoka fluida uz bušaći pribor prema površini tla. Nadalje,

kod ovog sustava izraţenije je zbijanje tla oko plašta injektiranog valjka, i to u širini od

oko pola promjera injektiranog valjka.

Kod jednofluidnog sustava postoji šest parametara koji izravno utječu na

injektiranje, a to su: tlak injektiranja (1), broj (2) i promjer mlaznica (3), vodocementni

faktor injekcijske smjese (4), brzina podizanja pribora (5), te trajanje rotacije (6).

Uz isti utrošak cementa kod ovog sustava postiţu se najveće čvrstoće

injektiranog tla.

Promjer valjka injektiranog tla kod ovog sustava je najmanji (otprilike 40 do 60

cm u glinovitom tlu, te od 50 do 120 cm u pjeskovitom tlu). Promjer valjka izravno

ovisi o snazi pumpanja i o protoku injekcijske smjese. Visokotlačna pumpa pri tome je

kritični element u čitavom sustavu, i treba biti tako odabrana da jamči protok od cca 60

do 220 l/min, uz tlak od cca 400 do 500 bara, i to u vremenu od jedan do osam sati

kontinuiranog rada.

Pribor za bušenje i injektiranje kod jednofluidnog sustava ima središnju rupu, a

promjer mu je obično 90-110 mm (min otprilike 65 mm). Debljina stijenki pribora je

otprilike 10 mm.

Bušenje moţe biti konvencionalno rotacijom, rotacijsko udarno ili kombinacija

rotacijskog bušenja i mlaznog ispiranja tla. Mlazno ispiranje ubrzava bušenje i

pospješuje vertikalnost bušotine. Kad se bušenjem dosegne predviĎena dubina,

uključuje se visokotlačna pumpa i počinje injektiranje uz stalnu rotaciju i postepeno

podizanje pribora (najčešće u inkrementima visine koji se unaprijed odrede, odnosno

unaprijed odreĎenom brzinom podizanja pribora).

Povećanje promjera injektiranog valjka postiţe se u prvom redu povećanjem

trajanja injektiranja na nekom horizontu, a ne, kako se to često misli, povećanjem tlaka

pumpanja.


Silvana Čatak

26

3.8.3. Dvofluidni sustav mlaznog injektiranja

Osnovna karakteristika dvofluidnog sustava je istovremeno injektiranje

injekcijskog mlaza velike brzine unutar konusa komprimiranog zraka.

Tehnologija dvofluidnog sustava mlaznog injektiranja predstavlja relativno

jednostavno unapreĎenje jednofluidnog sustava, stoga sve navedeno u poglavlju 3.8.2.

vrijedi i kod dvofluidnog sustava.

Razlike u sustavima su parametri koji utječu na injektiranje, tj. osim ranije

nabrojanih šet utjecajnih parametara u slučaju jednofluidnog sustava, kod dvofluidnog

sustava prisutna su i dva dodatna, a to su tlak i protok zraka.

TakoĎer treba napomenuti da se u rahlim (nevezanim) tlima češće koristi

jednofluidni sustav, dok je, s druge strane, u vezanim tlima (koherentnim), pozitivni

utjecaj zraka naglašeniji, pa se stoga, u takvim tlima češće koriste dvofluidni sustavi.

Konačno, glavna razlika je u promjerima injekiranog tijela. Naime, zbog prisustva

zraka dolazi do povećanja promjera injekcijskog valjka tla za 2 do 2,5 puta u odnosu na

jednofluidni sustav.

Do povećanja promjera dolazi iz više razloga:

Stlačeni zrak siječe prelaznu zonu izmeĎu injekcijskog mlaza i podzemne vode

pa se injekeijski mlaz širi dvostruko više nego kad se radi bez zraka.

Tlo razbijeno mlazom ne dospijeva natrag u injekecijski mlaz što smanjuje

izgubljenu energiju izazvanu turbulencijom čestica tla.

Čestice razbijenog tla bolje se pomiču iz zone razaranja i kroz mjehuriće

stlačenog zraka ispiru se prema površini.

Osnovni nedostatak dvofluidnog sustava je što injektirano tlo sadrţi više zraka, a

to rezultira niţom kvalitetom (čvrstoćom) u odnosu na jednofluidni i trofluidni sustav.


Silvana Čatak

27

Naravno da je oprema za izvedbu dvofluidnog mlaznog injektiranja sloţenija od

one kod jednofluidnog. Dvostruke šipke sastoje se od unutarnje i vanjske. Unutarnja

šipka standardno se koristi za protok injekcijske smjese, a prostor izmeĎu unutarnje i

vanjske šipke koristi se za zrak. Taj prostor je širine cea 5 mm. Vaţno je da taj 5 mm

široki prostor bude cijelo vrijeme prohodan (prazan). U suprotnom izvodimo

injektiranje prema karakteristikama jednofluidnog sustava.

Problem odrţanja čistog prolaza za zrak izuzetno je oteţan ako se radi na većim

dubinama koje traţe nastavljanje šipki bušaćeg pribora tijekom rada. Tada je

vjerojatnost da injekcijska smjesa začepi ovaj prostor izuzetno velika. Kako bi se

spriječilo da se prilikom bušenja začepi mlaznica za zrak, ista je zaštićena gumenom

brtvom, koja se otvara kad se počne utiskivati zrak.

3.8.4. Trofluidni sustav mlaznog injektiranja

Trofluidni sustav mlaznog injektiranja najsloţeniji je od sva tri sustava

injektiranja. Ovaj postupak podrazumjeva istovremeno utiskivanje tri različita medija

(fluida) – zraka, vode i injekcijske smjese. Prilikom rada istiskuje se veća količina

čestica tla na površinu pa se velika količina tla izmjeni s injekcijskom smjesom – barem

50 %.

Kod trofluidnog sustava postoji ukupno deset parametara koji izravno utječu na

injektiranje, tj. šest kao i za jednofluidni sustav, te dodatnih pet parametara povezanih s

reţimom vode i zraka (tlak vode, promjer i broj mlaznica za utiskivanje vode, tlak i

protok zraka).

Promjer injektiranih valjaka je najveći i doseţe u glinovitim tlima 50 do 150 cm,

a u pješčanim 50 do 250 cm. Ovaj povećani promjer posljedica je činjenice što se

posebno injektira voda i zrak posebno injekcijska smjesa.


Silvana Čatak

28

Nema posebnog pravila kroz koju od tri cijevi treba ići koji fluid, bitno je jedino

da mlaz zraka i vode bude iznad mlaza injekcijske smjese.

U narednim tablicama prikazani su neki od raspoloţivih podataka o parametrima

izvedbe mlaznog injektiranja s raznim sustavima, uz napomenu kako su analize u tablici

2 izraĎene tako da je sustav s jednim fluidom uzet kao etalonska vrijednost veličine 1,0.

Tablica 1. Prikaz parametara izvedbe tri sustava mlaznog injektiranja

Parametri izvedbe Broj fluida

Jedan fluid Dva fluida Tri fluida

Tlak injektiranja

(bar)

Voda - - 300 – 550

Injek. Smjesa 300 – 550 300 – 550 10 – 40

Zrak - 7 – 17 7 – 17

Protok

Voda (l/min) - - 70 – 100

Injek. Smjesa (l/min) 60 - 150 100 - 150 150 - 250

Zrak (m3/min) - 1 - 3 1 - 3

Promjer mlaznica

(mm)

Voda - - 1,8 - 2,6

Injek. Smjesa 1,8 - 3,0 2,4 - 3,4 3,5 - 6,0

Broj mlaznica (kom) Voda - - 1 - 2

Injek. Smjesa 2 -6 1-2 1

W/C 0.8 : 1 do 2 : 1

Sadrţaj cementa (kg/m') 200-500 300-1000 500-2000

(kg/m3) 400-1000 150-550 150-650

Brzina rotacije šipki (okr/min) 10-30 10-30 3-8

Brzina podizanja šipki (min/m) 3-8 3-10 10-25

Promjer injek.

Valjka (m)

Krupnozrnato tlo 0,50-1,00 1,00-2,00 1,50-3,00

Sitnozrnato tlo 0,40-0,80 1,00-1,50 1,00-2,00

Čvrsoća valjka

(N/mm2)

Pjeskovito tlo 10-30 7,5-15 10-20

Glinovito tlo 1,5-10 1,5-5 1,5-7,5


Silvana Čatak

29

Tablica 2. Usporedbe tri sustava mlaznog injektiranja (sustav s jednim fluidom predstavlja

etalonsku vrijednost veličine 1,0)

PROMJERI STUPNJAKA

Vrsta tla Sustav Srednji promjer (m) Faktor usporedbe

Krupnozrnato tlo

Jedan fluid 0,75 1,00

Dva fluida 1,50 2,00

Tri fluida 2,25 3,00

Sitnozrnato tlo




ĈVRSTOĆA STUPNJAKA

Vrsta tla Sustav Srednja ĉvrstoća

(N/mm2)

Faktor usporedbe

Krupnozrnato tlo




Sitnozrnato tlo




UTROŠAK CEMENTA

Sustav Utrošak cementa (kg/m') Faktor usporedbe Jedan fluid 350 1,00

Dva fluida 650 1,85

Tri fluida 1250 3,60

ZBIRNA USPOREDBA

Sustav Srednji promjer

(m)

Volumen tijela

(m3/m')

Utrošak

cementa

(kg/m')

Faktor usporedbe

Jedan fluid 0,75 0,44 350 1,00

Dva fluida 1,50 1,77 650 0,50

Tri fluida 2,25 3,97 1250 0,40

3.8.5. Odnos tlaka i protoka fluida kod mlaznog injektiranja

Mehanizam mlaznog injektiranja moţe se protumačiti kroz analizu osnovnih

odnosa tlaka, protoka i brzine injekcijskog mlaza. Normalna veličina tlaka koja se

koristi kod mlaznog injektiranja je cca 500 bara, a pri tome je brzina injekcijskog mlaza

oko 300 m/s (1080 km/h). Kod injekcijske smjese s vodocementnim faktorom W/C -

1/1 to odgovara stupcu visine cca 3600 m.

Kod malih udaljenosti izmeĎu pumpne stanice i poloţaja injektiranja gubitak

tlaka kroz cijevi je zanemariv, posebice u usporedbi s visinom pumpanja (3600 m).

Kako je brzina injekcijske smjese u bušaćim šipkama relativno mala, to je kod


Silvana Čatak

30

uobičajenih duljina šipki i pad tlaka izmeĎu mlaznice i vrteće glave takoĎer malen. S

obzirom na male gubitke tlaka, moguće je postaviti Bernoullievu jednadţbu za račun

idealne brzine injekcijskog mlaza:

√ (1)

gdje je:

Hp – stupac injekcijske smjese (ovisan o tlaku pumpanja i gustoći injekcijske

smjese)

g - konstanta gravitacije

Jednadţbu (1) moţemo koristiti za izračunavanje brzine mlaza u zraku i

uronjenog u vodu.

Visoki tlak injekcijskog mlaza potreban za razaranje strukture tla stvara

nadzvučne brzine injekcijskog fluida. Rad s visokim tlakom moţe izazvati hidraulički

lom tla, tj. dovesti do velikih izdizanja površine terena uz veliki porast pornog tlaka.

Ako je mlazno injektiranje izvedeno ispravno, tada je podizanje terena i porast pornog

pritisaka malen. Vaţno je da je otvoren put injekcijske smjese od mlaznice prema

površini terena. Tada je u tlu prisutan samo hidrostatski tlak koji je ovisan o udaljenosti

poloţaja injektiranja do površine terena (teţina nadsloja smjese do površine terena).

Ako je taj put djelomično ili potpuno zatvoren (to se npr. često dogaĎa u mekim

glinama), tada porni tlak u tlu moţe porasti na veličinu tlaka na pumpi. Očigledno je da

stanje bez slobodnog puta prema površini ne moţe potrajati dugo i tlo se duţ bušaćih

šipki počne istiskivati na površinu. U takvom slučaju operater (posluţitelj stroja) treba

prekinuti injektiranje prije nego se pojavi šteta. Idealna brzina injektiranog mlaza v, iz

izraza (1) moţe se koristiti za izračunavanje protoka kroz mlaznice kako slijedi:

(2a)

(2b)

gdje je:

Cc - bezdimenzionalni koeficijent kontrakcije injekcijskog mlaza (0,95 do 1,0)


Silvana Čatak

31

- promjer mlaznice

Cv - bezdimenzionalni koeficijent brzine (0,8 do 0,98)

Q - protok kroz jednu mlaznicu

n - broj mlaznica

Potrebna snaga koja moţe ostvariti traţeni protok prema izrazu [2b] izračunava

se izrazom:

(3)

gdje je:

P - snaga u hidrauličkom mediju [kW]

p - tlak pumpanja [kN/m2]

Qtotal - ukupni protok [m3/s]

Snaga koju treba ostvariti motor je otprilike za 15% veća od one u hidrauličkom

mediju, te proizlazi da se za injektiranje smjese s W/C = 1/1, pumpane sa 500 bara kroz

dvije mlaznice promjera 2,0 mm te idealne brzine mlaza od 300 m/s, ostvaruje protok

od oko 90 l/min uz stroj snage min. 75 kW. Vidimo da su potrebne pumpe pokretane

motorima velike snage.

3.8.5. Ĉvrstoće injektiranog volumena tla

Mlazno injektiranje primjenjuje se kod velikog broja raznih konstrukcija. Kod

nekih od njih (npr. ojačanje temelja, potporne konstrukcije, zaštita iskopa tunela, i sl.)

vaţna je i čvrstoća injektiranog volumena tla.

Sastav mlazno injektiranog volumena tla u osnovi je sličan betonu. Materijal

sadrţi čestice tla, cement, nešto zraka i vodu (mlazno injektirani volumen tla se u

stranoj literaturi često naziva "soil-crete" - mješavina tla i cementa).


Silvana Čatak

32

Osnovni elementi od kojih ovisi čvrstoća mlazno injektiranog tla su:

Vodocementni faktor - što je W/C veći, čvrstoća je niţa

Sadrţaj cementa - što je veća količina cementa, čvrstoća je veća

Vrsta tla i granulometrijski sastav - u pijesku i šljunku postiţu se veće čvrstoće

nego u glini i prahu

Starost - što je injektirana smjesa starija, to joj je i veća čvrstoća, s tim da je

porast čvrstoće sporiji nego kod betona

Korišteni sustav mlaznog injektiranja - 1 fluid, 2 fluida ili 3 fluida

3.8.6. Ĉimbenici koji utjeĉu na ĉvrstoću injektiranog volumena tla

Osnovna razlika izmeĎu običnog betona i mlazno injektiranog tla (concrete -

soilcrete) pitanje je kontrolirane kvalitete tla, te količine stvarno ugraĎene količine

cementa. Poteškoća je što injekcijski mlaz sluţi i za razbijanje strukture tla i za

miješanje cementa s česticama tla. Pored toga, u početnom stadiju je injektirana smjesa

rjeĎa, pa moţe doći do segregacije. To sve pridonosi nesigurnosti stvarnog udjela

cementa u injektiranoj masi tla, kao i stvarnom vodocementnom faktoru mase u tlu.

Osnovne nesigurnosti o sastavu in-situ injektiranog volumena posljedica su

sljedećih činjenica:

1) Udio ĉestica tla ovisi o stvarnim uvjetima u tlu i moţe znatno varirati. TakoĎer,

granulometrijski sastav injektiranog tla obično nije isti kao i u intaktnom tlu, jer

fine čestice pijeska i praha znaju biti isprane u toku mlaznog injektiranja, te

iznesene na površinu terena. Pozitivno je što smanjenje udjela finih čestica

povisuje čvrstoću.

2) Stvarni udio vode u injektiranom tlu ovisi o nizu faktora, na primjer:

Količina vode sadrţana u tlu - veća količina vode sadrţana u tlu znači i

viši vodocementni faktor injektiranog volumena tla. Ovaj nedostatak se

moţe eliminirati korištenjem gušćih injekcijskih smjesa.

Odabrani vodocementni faktor.


Silvana Čatak

33

Istiskivanje vode izvan injektiranog valjka tla kao posljedica tlaka

injektiranja - ovo je vaţan element kod pjeskovitog tla.

Segregacija.

3) Vodocementni faktor injektiranog tla i udio cementa u injektiranom tlu

funkcija su injektirane količine cementa i vode, ali i količine izbačenog tla, vode

i cementa u ispranom dijelu volumena. Pri tome je zapravo samo injektirana

količina cementa (ali ne i stvarno ugraĎena) pod izravnom kontrolom.

4) Injektirano tlo je nehomogena mješavina. Mješanje tla in-situ s injekcijskom

smjesom primarno je funkcija brzine injekcijskog mlaza, te broja okretaja

pribora (broj prolaza injekcijskog mlaza kroz neki odsječak tla). Nekoliko

faktora uzrokuje nehomogenost:

Nedostatna kontrola parametara injektiranja, kao npr: promjenjivost

pritiska injektiranja, istrošenost mlaznica, neujednačenost podizanja

(izvlačenja) pribora.

Manjkava kvaliteta miješanja tla i injekcijske smjese. Terenska

istraţivanja su pokazala da treba ostvariti barem 2 do 6 prolaza

injekcijskog mlaza kroz neki volumen tla, a da tlo i cement budu

adekvatno izmiješani. Neadekvatno miješanje uzrokuje veću čvrstoću

središnjeg dijela valjka, a manju u vanjskom dijelu. Posebnu paţnju treba

posvetiti radu u glinovitim tlima.

Nehomogenost slojeva tla po dubini.

5) Ostali (manje izraţeni) utjecaji su npr. kemizam podzemne vode, te dreniranje

vode iz zone injektiranja. Ovi se utjecaji mogu dijelom predvidjeti (unaprijed

ispitati kemizam vode, te odrediti brzinu dreniranja).

3.8.7. Kontrola kakvoće

Kontrola kakvoće na terenu mora biti osigurana kako u fazi pripreme za izvedbu,

tako i tijekom same izvedbe radova.


Silvana Čatak

34

U pripremnoj fazi za izvedbu mlaznog injektiranja potrebno je uzeti u obzir

uvjete u tlu, dakle ustanoviti raspored slojeva tla; kemizam vode i tla kako bi se

odabrala odgovarajuća injekcijska smjesa, te razina podzemne vode i brzina toka.

U slučaju da je brzina toka vode veća od 6 cm/s treba koristiti gušće smjese, odnosno

pogodnim aditivima spriječiti ispiranje cementa iz injektiranog volumena tla.

Prije početka samog injektiranja, u pripremnoj fazi, potrebno je provesti još i

odreĎena laboratorijska ispitivanja te izvesti probna polja. U laboratoriju se ispituju

jednoaksijalna čvrstoća tla, koja predstavlja osnovu za za odreĎivanje količine cementa

potrebnog za postizanje predviĎene čvrstoće injektiranog volumena tla, te se formira

kalibracijski dijagram za odreĎivanje udjela cementa, tla i vode u injektiranom tlu

Probno polje izvodi se da bi se odredio točan promjer valjka injektiranog tla i

njegova čvrstoća, odnosno, kako bi se optimizirala kombinacija pritiska injektiranja,

brzine podizanja pribora, protoke injekcijske smjese i dr., a u cilju postizanja valjaka

injektiranog tla odgovarajućeg promjera i čvrstoće.

Kontrola prilikom izvedbe mlaznog injektiranja obično podrazumijeva biljeţenje

podataka izvedbe; kontrolu čvrstoće injektiranog volumena tla; procjenu promjera

injektiranih valjaka tla, te osiguranje kontinuiteta zavjese (membrane) izvedene

mlaznim injektiranjem.

Brzina mlaza i količina cementa injektiranog u tlo direktno ovise u pritisku

pumpanja, protoku injekcijske smjese i njenoj gustoći, te o brzini podizanja (izvlačenja)

i rotacije pribora, stoga je vaţno biljeţiti te podatke, kako bi se kasnije po potrebi mogli

analizirati uvjeti izvedbe.

Ovisno o vrsti cementa kojeg se koristi, treba voditi računa da kemizam tla i

podzemne vode budu odgovarajući, kako ne bi bilo negativnih utjecaja na konačnu

čvrstoću. Iz svakog valjka trebalo bi uzimati uzorak svjeţe injektiranog tla. Jedan dan

stari uzorci mogu se ispitati dţepnim penetrometrom. Otpor utiskivanja penetrometra

dobar je pokazatelj konačne čvrstoće, dok stvarne čvrstoće treba kontrolirati uzimanjem

probnih valjaka (iz središnje i obodne zone injektiranog tijela tla).


Silvana Čatak

35

Kontrola promjera valjaka injektiranih valjaka tla bazira se na analizi utrošene

injekcijske smjese, a u usporedbi s podacima izvedbe probnog polja, ranijih iskustava i

sl. Kontinuitet podzemne zavjese (membrane) izvedene mlaznim injektiranjem vaţan je

element kakvoće, a odreĎuju ga četiri bitna parametra:

Promjer valjka

Osna udaljenost valjka

Otklon pribora

Broj redova injektirnih valjaka u zavjesi

Za promjer valjka već su ranije spomenuti načini odreĎivanja i kontrole

promjera. Otklon pribora se, kao i promjer injektiranog valjka, moţe kontrolirati na

probnom polju, pa se tako (ili na osnovi iskustava) moţe predvidjeti odstupanje od

vertikale , te potrebna veličina preklopa (D-I). Faktor preklopa b moţe se

izračunati izrazom:

(4)

b = faktor preklopa

D – I = potrebna veličina preklopa

= odstupanje od vertikale

Broj redova injektiranih valjaka u zavjesi ima velik utjecaj na ekonomičnost

zahvata. Kako je mlazno injektiranje relativno skup zahvat, logično je kako je

prihvatljivija zavjesa čim manjim brojem redova.

Slijedeći vaţan aspekt mlaznog injektiranja je kontrola sastava injektirane zone

tla koja se provodi na način da se neposredno po završenom injektiranju uzme uzorak

mješavine injekcijske smjese i tla (in-situ). Uzorak treba uzeti u što kraćem vremenu,

prije no što doĎe do eventualne segregacije. Najvaţnije je odrediti udio cementa u masi

uzorka. Za to postoje razni postupci, a jedan od najjednostavnijih, brz i zadovoljavajuće

točnosti je postupak praćenja razvoja hidratacijske temperature.


Silvana Čatak

36

Pokus zahtjeva reagense (sodni acetat, ledenu acetatnu kiselinu) koji se u

odreĎenoj količini dodaju uzorku injektirane mase tla. Digitalnim termometrom mjeri se

porast temperature. Porast temperature preko odgovarajućeg korelativnog dijagrama

odreĎuje udio cementa u masi mješavine. Korelativni dijagrami odreĎuju se u fazi

izvedbe probnog polja.

Što je više cementa u mješavini, porast temperature hidratacije je veći. Prosječan

udio cementa u injektiranom tlu je otprilike 40 %, a pri tome na sobnoj temperaturi

porast hidratacijske temperature je otprilike 15° do 20° C.

Iz sveg dosad navedenog, vidljivo je kako kontrola kakvoće mlazno injektiranog

volumena tla nije jednostavna, a sam postupak je dostaje skup. Iz tih razloga se kakvoća

najčešće kontrolira posredno. Izvedbom probnog polja definiraju se uvjeti izvedbe i

postignuta kakvoća. Ako je rezultat zadovoljavajući, onda se kod izrade konstrukcije

kontroliraju parametri izvedbe, a pretpostavlja se da je i rezultirajuća konstrukcija kao i

ona na probnom polju. Eventualno se na nekom broju injektiranih stupova uzmu probni

valjci i kontrolira se čvrstoća, a iskopom se kontroliraju promjeri .

Duljina injektiranog tijela se kontrolira preko šipki bušaćeg pribora, i to je jedini

element koji je pod izravnom kontrolom.

3.8.8. Dimenzioniranje valjkastih tijela

Osnovni parametri injektiranog tijela, tj. nosivog stupa u tlu su duljina, promjer,

čvrstoća, vodonepropusnost, modul elastičnosti i dr.

Duljina injektiranog tijela ovisi o raspoloţivoj tehnologiji i iznosi i do 30 m. Moguće su

i veće duljine ali tada su potrebni i sloţeniji radni postupci, tako da to nisu standardne

duljine.

Promjer injektiranog tijela ovisi o nizu faktora, a ograničavajući element je vrsta

tla i primijenjena tehnologija (broj fluida korišten u izvedbi).


Silvana Čatak

37

Tablica 3. Odnos vrste tla i mogućih promjera injekcijskih tijela

Vrsta tla Promjer (cm)

ŠLJUNAK 80 – 120

S malo pijeska do 100

S puno pijeska 80 – 90

PIJESAK 55 – 80

Vrlo zbijen 55 – 60

Srednje zbijen 70 – 75

GLINA 45 – 100

Ţitka do 100

Meka do 75

Kruta 55 – 60

Polučvrsta do čvrsta 45 – 50

ORGANSKO TLO I

NASIP vrlo promjenjivo (do 100)

Čvrstoća injektiranog tla, kao i modul elastičnosti takoĎer su posljedica vrste tla

u kojem se injektira, tako je moguće postići sljedeće njihove vrijednosti:

Tablica 4. Moguće čvrstoće injektiranog tijela u različitim vrstama tla

JEDNOOSNA TLAĈNA ĈVRSTOĆA

INJEKTIRANOG TIJELA

MODUL ELASTIĈNOSTI

INJEKTIRANOG TIJALA

Šljunak do 20,0 N/mm2 (20,0 MN/m

2) 10 000 – 15 000 MN/m

2

Pijesak do 15,0 N/mm2 (15,0 MN/m

2) 7 000 – 10 000 MN/m

2

Prah i glina do 8,0 N/mm2 (8,0 MN/m

2) 4 000 – 5 000 MN/m

2

Organsko tlo do 3,0 N/mm2 (3,0 MN/m

2) 1 500 – 3 000 MN/m

2


Silvana Čatak

38

Vrijednosti čvrstoće, osim o vrsti tla, ovise i o količini ugraĎenog cementa, što je

prikazano dijagramom na slici 14.

Slika 14. Odnos čvrstoće i količine cementa ugrađenog u odgovarajući volumen tla

Iznosi ostalih parametara injektiranog tijela kreću se u granicama od 10-7

do 10-9

m/s, tj. od 10-5

do 10-7

m/s u slučaju vodopropusnosti mlazno injektiranog tla, dok

faktor sigurnosti ovisi o konstrukciji, a okvirna vrijednost mu je 2,0 do 3,0.

3.8.9. Prednosti i mane mlaznog injektiranja

Osnovna prednost mlaznog injektiranja jest da se ono moţe koristiti za ojačanje

svih vrsta zrnatih tala (šljunak, pijesak, prah, glina) s ekološki prihvatljivim vodo-

cementnim injekcijskim materijalima. Veliki promjeri valjaka injektiranih stupova tla

(otprilike 50 do 300 cm) izvode se priborom malih dimenzija. Prepreke u tlu (npr.

komadi drveta, gromade kamena i dr.) mogu biti zaobiĎene ili uklopljene u injektiranu


Silvana Čatak

39

zonu tla. Mlazno injektiranje moţe započeti na gotovo svakoj (dohvatnoj) dubini, te biti

završeno u bilo kojoj razini ispod površine terena, ovisno o potrebama zahvata ojačanja

tla. Ako se mlazno injektiranje izvodi ispravno, samo male količine ispranog

(izbačenog) tla potrebno je odvoziti s gradilišta. Mlazno injektiranje izvodi se

vertikalno, koso i horizontalno u odnosu na površinu terena.

Osnovni nedostatak, prisutan kod svih sustava mlaznog injektiranja, je zahtjev

za osiguravanjem nesmetane komunikacije (toka) fluida od poloţaja injektiranja do

površine terena. Ako je komunikacija spriječena, porni tlak vode u tlu poraste do tlaka

injektiranja (300 do 500 bara), što moţe izazvati hidraulički lom tla. Posljedica su bočni

pomaci i izdizanje tla. Tako je npr. kod mekih glina zabiljeţeno izdizanje veće od

jednog metra. S druge strane, kad je komunikacija (tok) prema površini slobodna, moţe

se dogoditi da velika količina čestica tla bude istisnuta na površinu, odnosno da se dio

cementa predviĎen za ugradnju u tlo pojavi na površini terena. U odreĎenim uvjetima

takav gubitak cementa moţe dostići vrijednosti od 20 do 60%, a bilo je slučajeva kad je

on bio i punih 100%.

Sljedeći nedostatak je cijena koštanja, koja nekad zna biti vrlo visoka (kod

injektiranih valjaka tla velikih promjera prisutan je i veliki utrošak injekcijske smjese).

Osim toga, čvrstoće injektiranog tla dosta variraju, a kod prašinastih i glinovitih vrsta tla

relativno su niske. U slučaju kad su brzine podzemne vode velike, moţe se dogoditi

ispiranje cementa (prije no što on veţe), što onda utječe na kvalitetu očvrslog

injektiranog volumena tla.


Silvana Čatak

40

4. MLAZNO INJEKTIRANJE KOD ZAŠTITE GRAĐEVINSKE

JAME U VARAŢDINU – KAPUCINSKI TRG

Kao što je navedeno u poglavlju 2., radovi zaštite graĎevinske jame, prema

odredbama glavnog te izvedbenog projekta, podrazumijevaju izvedbu mlazno

injektiranih stupnjaka u dnu jame koji bi zajedno sa armiranobetonskom sidrenom

obodnom dijafragmom činili vododrţivu barijeru.

Projektom je predviĎena izvedba mlazno injektiranih stupnjaka po cijelom dnu

graĎevinske jame, te dva reda vertikalnih i jedan red kosih mlazno injektiranih

stupnjaka uz susjednu robnu kuću. Stupnjaci su promjera 160 cm i duljine 3 m, dok su

stupnjaci uz susjednu robnu kuću duljine 6,20 i 11,30 m.

S obzirom na vrstu tla i potreban promjer mlazno injetiranih stupova odabran je

D (duplex) postupak izvedbe sa sljedećim parametrima:

Broj mlaznica: 1

Promjer mlaznice: 5,5 mm

Tlak injektiranja: 400 bara

Brzina izvlačenja pribora: 30 -35 cm/min

Vodocementni faktor: w/c = 1

Gustoća suspenzije: 1,5 kg/dm³

Protok injekcijske smjese: 320 l/min

Utrošak cementa: 800 kg/m'


Silvana Čatak

41

Slika 15. Detalj pribora za mlazno injetiranje sa jednom mlaznicom

Slika 16 . Snimak bušilice za izvedbu radova mlaznog injektiranja


Silvana Čatak

42

Slika 17. Upravljački pult s centralnom jedinicom mjernog uređaja JET 4000

Slika 28 . Mješalica smještena u

kontenjeru za smanjenje buke


Silvana Čatak

43

Kako bi se osigurala projektirana kvaliteta mlazno injetiranih stupova

predviĎena je provedba kontrole:

geodetska kontrola

kontrola komponentnih materijala i sastava injekcijske smjese

kontrola radnih parametara mlaznog injektiranja

Geodetska kontrola provodi se tijekom graĎenja i podrazumijeva:

stalnu kontrolu iskolčenja graĎevine – poloţajno i visinski;

stalnu kontrolu osiguranja svih točaka;

stalnu kontrolu obračuna količina radova;

Kontrola komponentnih materijala i sastava injekcijske smjese provodi se

prethodnim laboratorijskim ispitivanjima cementa i injekcijske smjese te ispitivanjima

injekcijske smjese tijekom rada.

Slika 19 . Kontrola gustoće injekcijske smjese

Kontrola radnih parametara mlaznog injektiranja podrazumijeva konstantnu

evidenciju tlaka i količine protoka suspenzije za vrijeme rada, zatim brzinu rotacije, te

brzinu izvlačenja pribora.


Silvana Čatak

44

4.1. Izvedba probnog polja

Navedeni postupci kontrole provodili bi se po početku brtvljenja graĎevinske

jame mlaznim injektiranjem, te tokom cijelog izvoĎenja, no prije početka brtvljenja

potrebno je ispitati efikasnost predviĎenog sustava zaštite. Kako bi se ispitala

efikasnost i kvaliteta mlaznog injektiranja predviĎeno je izvesti probno polje.

Slika 20 . Iskop do kote platoa za izvedbu mlaznog injektiranja


Silvana Čatak

45

Slika 21 . Mjerenja prije izvedbe probne dionice

Probno polje sastoji se od izvedbe relativno male jame u geotehničkim uvjetima

tla koji su analogni onima kod projektirane jame.

Konkretno u ovom slučaju, probno polje je izvedeno na lokaciji unutar tlocrta

cjelovite jame i to u dijelu koji se kasnije iskapao, tako da njegovi elementi nisu ometali

rad na izvedbi konačne/kompletne jame. U prilogu 2. prikazan je na navedeni poloţaj

probnog polja.

Tlocrtne dimenzije probne jame su 4,00 x 3,50 m. Dubine probne jame je 3,00

m, a kota radnog platoa za izvedbu polja je 168,40 m.n.m. Bokovi jame štite se nizom

od 14 mlazno injektiranih stupnjaka promjera 1,60 m a duljine 5,0 m. U centar svakog

obodnog stupnjaka ugraĎuje se šipka rebraste armature Ø 25. Dno jame brtvi se tepihom

takoĎer izvedenim tehnologijom mlaznog injektiranja. Duljina injektiranog dijela

stupnjaka je 2,0 m, dok je cca 3,0 m tzv. jalovo bušenje. Tlocrt i poprečni presjek

probnog polja prikazani su u prilogu 3.


Silvana Čatak

46

Slika 22. Injektiranje probnog polja stupnjaka

Probno polje stupnjaka promjera 160 cm raĎeno je dvo-fluidnim postupkom, a

utrošak cementa po metru duţnom injektiranog dijela stupnjaka iznosio je otprilike 750

do 800 kg.

Prilikom izvedbe prvo su raĎeni obodni stupnjaci a zatim oni potrebni za

brtvljenje dna. Svaki je stupnjak imao svoj redni broj, tj. broj redoslijeda njihove


Silvana Čatak

47

izvedbe, a redoslijed je išao po pravilu da se neki stupnjak ne smije izvoditi dok onaj

susjedni nije star minimalno jedan dan.

4.1. Kontrola uspješnosti izvedenog probnog polja

Po završetku izvedbe jame i dosezanja čvrstoće materijala, pristupilo se

kontrolnim mjerenjima, odnosno utvrĎivanju karakteristika graĎe zaštitne konstrukcije i

uspješnosti brtvljenja od prodora podzemne vode.

Promjer izvedenih stupnjaka utvrĎen je iskopom oko probnog polja. Na slici

25 i 26 vide se mlazno injektirani stupnjaci nakon iskopa. Na slici je postignuti promjer

stupnjaka, te kako promjer stupnjaka po cijeloj njegovoj duţini nije jednak – na dubini

tla s većim udjelom pijeska postignut je manji promjer, dok je na dubini tla s manjim

udjelom pijeska postignut veći promjer stupnjaka.

Slika 23. Snimak mlazno injektiranih stupnjaka probnog polja nakon iskopa


Silvana Čatak

48

Slika 24. Snimak mlazno injektiranih stupnjaka probnog polja nakon iskopa

Slika 25. Snimak uništenih mlazno injektiranih stupnjaka


Silvana Čatak

49

Slika 26. Snimak uništenih mlazno injektiranih stupnjaka

Uspješnosti brtvljenja ispitana je na način da se po završenom iskopu i

izvoĎenju male jame unutar probnog polja, ispumpala sva voda iz jame.

Slika 27 . Iskop jame za kontrolu uspješnosti brtvljenja


Silvana Čatak

50

Nakon ispumpavanja vode iz jame slijedilo je odrţavanje tog stanja, naime, jamu

je potrebno odrţavati najmanje dva dana suhom. Ako odrţavanje jame suhom ne bude

moguće, graĎevinska jama će se brtviti mlazno injektiranim stupnjacima.

Dogodilo se, meĎutim, da se odmah nakon ispumpavanja vode iz jame, ona

počela vraćati u jamu, te u roku od sat i pol razina vode u jami bila je jednaka razini

vode prije ispumpavanja. Ovaj pokazatelj nije bio dalje razmatran zbog okolnosti

izvedenih dodatnih ispitivanja koja su pokazala da će se zaštita graĎevinske jame

nastaviti bez čepljenja dna jame mlaznim injektiranjem.

Slika 28 . Ponovno zapunjavanje jame vodom

Konačni zaključak je da se odustaje od planiranog mlaznog injektiranja u dnu

graĎevinske jame. Izvodit će se jedino vertikalni i kosi mlazno injektirani stupnjaci uz

objekt stare robne kuće VAMA.

Naime, na pozicijama „Jet – Grouting“ sidara, a izmeĎu zida robne kuće VAMA

i AB dijafragme potrebno je dodati mlazno injektirane stupnjake kako bi se spriječio

prodor vode uslijed bušenja i injektiranja „Jet – Grouting“ sidara, te kako bi se, zbog

kasnijih radova, ojačalo tlo u tom dijelu. Kasniji radovi podrazumijevaju izvedbu

hodnika koji bi povezivao buduću podzemnu garaţu s zgradom stare VAME.


Silvana Čatak

51

U dijelu uz objekt VAMA i buduće graĎevine, na poziciji hodnika, izvedeno je

progušćenje mlazno injektiranih stupnjaka promjera 160 cm, na rasteru 100 cm x 120

cm, a duljina stupnjaka varira izmeĎu 6,20 i 11,30 cm. U prilogu 4. prikazan je poprečni

presjek uz robnu kuću VAMA s ucrtanim izvedenim mlazno injektiranim stupnjacima

uz robnu kuću, kao i s planiranim, ali ne izvedenim stupnjacima na dnu graĎevinske

jame.


Silvana Čatak

52

5. ZAKLJUĈAK

Zaštitom ili osiguranjem iskopa graĎevinske jame mora se spriječiti doticanje

površinske te osobito podzemne vode u iskopani prostor graĎevinske jame, te

urušavanje iskopanih stranica graĎevinske jame (osiguranje stabilnosti iskopanih

stranica jame).

Projektom predviĎena zaštitna konstrukcija graĎevinske jame buduće podzemne

garaţe na Kapucinskom trgu u Varaţdinu sastoji se od armiranobetonske sidrene

dijafragme po obodu jame, te od mlazno injektiranih stupnjaka u dnu jame radi

brtvljenja njenog dna.

Kako je tema ovog rada „Primjer mlaznog injektiranja kod zaštite graĎevinske

jame“, nije se išlo u detaljan opis svih navedenih mjera zaštite jame, što bi bilo van

konteksta osnovne teme, već je samo opisan slijed radova vezan za mlazno injektiranje.

U prethodnim poglavljima navedeno je kako je projektno rješenje zaštite za

navedenu jamu uključivalo i izvedbu mlazno injektiranih stupnjaka u dnu jame koji bi

trebali osigurati brtvljenje i formiranje suhe graĎevinske jame. Nakon izvedbe probnog

polja odustalo se od spomenutog rješenja. Naime, pri probnom crpljenju odmah nakon

ispumpavanja vode iz jame, ona se počela vraćati u jamu, te u roku od sat i pol razina

vode u jami bila je jednaka razini vode prije ispumpavanja. Ovaj pokazatelj nije bio

dalje detaljno razmatran, iako bi se moglo zaključiti da ipak ima dosta vode, no da li bi

bilo opravdano i uspješno primijeniti mlazno injektiranje, neka ostane tema za

istraţivanje.

Ovim radom pokazalo se, iako mlazno injektiranje, kao relativno nova

tehnologija, pobuĎuje sve veći interes meĎu projektantima i izvoĎačima radova koji

cijene njezinu fleksibilnost i mogućnost prilagodbe mnogim problemima, s druge

strane, nedostatak standarda dovodi do poteškoća u projektiranju, izvoĎenju i kontroli.


Silvana Čatak

53

Glavni razlozi za takvo stanje su poteškoće u konkretnom prethodnom odreĎivanju

projektnih parametara, kao npr. dimenzije, čvrstoća, propusnost injektiranog volumena

tla i sl., te praktične poteškoće tijekom izvedbe radova i kontrole kakvoće.

Na kraju se moţe nadodati da je mlazno injektiranje svakako dobro rješenje za

odreĎene probleme pri izvedbi graĎevinske jame, ali je bitno napomenuti da nije i

jedino, te da ga je potrebno koristiti racionalno i svrsishodno, što drugim riječima znači

da pristup projektiranju treba biti istraţivačko „domišljeni“ a nikako „šablonski“.


Silvana Čatak

54

LITERATURA

[1] Conex d.o.o; GLAVNI PROJEKT ZAŠTITE GRAĐEVINSKE JAME JAVNE

PODZEMNE GARAŢE NA KAPUCINSKOM TRGU U VARAŢDINU,

Zagreb, rujan 2010.

[2] Conex d.o.o; ZAŠTITA GRAĐEVINSKE JAME – Projekt probnog polja;

Zagreb, studeni 2010.

[3] D. Čorko, D. Kovačić, D. Lovrenčić, B. Marić; MLAZNO INJEKTIRANJE,

Prikaz tehnologije i primjene mlaznog injektiranja; Zagreb : Conex, 1998.

[4] E. Nonveiller; MEHANIKA TLA I TEMELJENJE GRAĐEVINA; Zagreb:

Školska knjiga, 1979.

[5] D. Čorko, B. Marić, D. Lovrenčić, I. Tomac; PRIMJENA MLAZNOG

INJEKTIRANJA KOD SANACIJE KLIZIŠTA; Zagreb : Conex, 2008.

[6] D. Jurić-Kaćunić, A.Ivanković, M.S. Kovačević; MONITORING

POBOLJŠANJA TLA MLAZNIM INJEKTIRANJEM U TUNELU SVETI

KUZAM; Priopćenja 4. Savjetovanja HGD-a, Ojačanje tla i stijena, Opatija, 5.-

7. listopada 2006.

[7] T. Roje-Bonacci; DUBOKO TEMELJENJE I POBOLJŠANJE TEMELJNOG

TLA; Split: Sveučilište u Splitu, GraĎevinsko-arhitektonski fakultet, 2008.

[8] B. Soldo; SKRIPTA IZ TEMELJENJA 2; Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički

fakultet, Varaţdin, 2010.


Silvana Čatak

55

PRILOZI

PRILOG 1 : Tlocrtna dispozicija zaštitne konstrukcije

graĎevinske jame podzemne garaţe u Varaţdinu - Kapucinski trg

PRILOG 2 : Poloţaj probnog polja

PRILOG 3 : Tlocrt i poprečni presjek probnog polja

PRILOG 4 : Poprečni presjek uz robnu kuću VAMA

Documents

PRIMJER MLAZNOG INJEKTIRANJA KOD ZAŠTITE ... - gfv.hr · jugoslavensko poduzeće za injekcijske radove „Geotehnika“ s prvotnim nazivom „Elektrosond“. Elektrosond je osnovao