Zhušťovací techniky “ Seismická odolnost

Zhušťovací techniky

Zhušťovací nebo zhutňovací metody zahrnují přeskupení částic zeminy do těsnější konfigurace, což vede ke zvýšení hustoty. Tím se zvyšuje smyková pevnost a odolnost zeminy proti zkapalnění.

Hutnění má tu výhodu, že stupeň úpravy lze snadno ověřit, a pokud dojde ke zkapalnění, téměř vždy se sníží posuny.

Techniky hutnění však obvykle způsobují vysokou úroveň hluku a vibrací, boční rozsah zlepšení musí být širší než u technik solidifikace nebo zpevnění a ověření úpravy může trvat několik týdnů. S výjimkou hutnění injektáží a injektáže pryskyřicí jsou techniky hutnění také obvykle nevhodné pro úpravu zemin pod stávajícími stavbami.

Hutnění sypkých písčitých sedimentů vibracemi nebo nárazovým hutněním se nicméně hojně používá a je jedním z nejoblíbenějších opatření proti zkapalnění.

Dynamické zhutňování

Dynamické zhutňování spočívá v opakovaném dopadu těžkého závaží (obvykle 5-20 tun) na povrch zeminy za účelem zvýšení hustoty zeminy přímo pod místem dopadu.

Při zhutňování půdy vznikají na povrchu velké nárazové krátery, které je třeba opakovaně vyplňovat a znovu zhutňovat, dokud půda nedosáhne cílové pevnosti.

Výška pádu, hmotnost a rozestupy se liší v závislosti na stavu půdy a podzemní vody.

Dynamické zhutňování se hojně používá na projektech na Novém Zélandu a může zajistit vynikající stupeň zlepšení půdy. Je známo, že je rychlé a ekonomické, zejména při úpravě velkých ploch. Vysoká úroveň vibrací, které při něm vznikají, však znamená, že nemusí být vhodné pro oblasti citlivé na vibrace nebo pro místa v blízkosti hodnotných staveb.

Rychlé zhutňování

Rychlé zhutňování je menší verzí dynamického zhutňování. Používá se při něm hutnicí kladivo připevněné k velké ocelové koncové desce instalované na rameni bagru. Koncová deska se zatlouká do země rychlými údery kladiva.

Tím se zvyšuje hustota půdy zhutňováním povrchových vrstev při zatloukání desky a vibračním zhutňováním spodních vrstev půdy.

Rychlé úderové zhutňování může zlepšit hustotu půdy až do hloubky několika metrů a je vhodné zejména pro písčité půdy v oblastech, kde je dostatečná vzdálenost od sousedních budov.

Rychlé úderové zhutňování funguje tak, že vibrací matrice půdních částic se zvýší její hustota.

Vibrohutnění

Vibrohutnění spočívá v zasunutí zatížené sondy (nebo vibroflotu) do půdy za účelem působení horizontálních vibrací.

Po zasunutí do nejnižší hloubky půdy, která má být zhutněna, se sonda aktivuje a buď se opakovaně zasouvá a spouští mezi horní a dolní cílovou hloubkou, zasouvá se nastavenou rychlostí nebo se zasouvá v nastavených krocích.

Tento proces se obvykle několikrát opakuje ve čtvercové nebo trojúhelníkové síti v závislosti na velikosti místa, které má být zhutněno.

Někdy se používá voda, vzduchové trysky nebo výkop, aby se sondě pomohlo dosáhnout cílové hloubky. Při zhutňování zeminy vzniká kolem sondy dutina, kterou je třeba kompenzovat přidáním materiálu do otvoru.

Typická hloubka úpravy se pohybuje v rozmezí 5-15 m, ale vibrohutnění bylo prováděno až do hloubky 35 m.

Kamenné sloupy

Tato technika spočívá ve vkládání svislých sloupů zhutněného granulovaného zásypu do zeminy v trojúhelníkové nebo čtvercové síti napříč staveništěm. Při tomto postupu se nepoužívají výkopové práce. Místo toho se spoléhá na techniku injektáže výtlaku, která zhutňuje okolní zeminu.

Zpětný zásyp se pak zhutňuje některou z dalších zhutňovacích technik (často vibrohutněním), čímž se dále zvyšuje hustota okolní zeminy.

Kamenné sloupy jsou nejúčinnější při úpravě písků s méně než 20 % jemných částic, ale mohou účinně upravovat i lokality s hlinitými písky a písčitými silty.

Kamenné sloupy jsou obvykle rozmístěny ve vzdálenosti 1,5-4,0 m od sebe a mohou zhutnit půdu do hloubky 4-15 m, ale touto metodou byly upraveny půdy až do hloubky 30 m.

Kamenné sloupy mohou během výstavby a během provozu rozptýlit kontaminanty ze země nebo podzemní vody. Pokud na staveništi nebo v jeho blízkosti hrozí nebezpečí kontaminace, měly by být použity alternativní techniky.

Zhutňovací piloty

Zhutňovací piloty spočívají v instalaci trvalých zatloukaných pilot pro zhutnění zeminy posunem a vibracemi.

Piloty jsou obvykle vyrobeny z předpjatého betonu nebo dřeva a uspořádány do čtvercové nebo trojúhelníkové sítě rozmístěné po staveništi ve vzdálenosti tří až čtyř průměrů pilot. Mohou být zaraženy až do hloubky 16 m.

Piloty mohou také do určité míry snížit smykové napětí v půdě mezi pilotami, čímž se zlepší odolnost proti zkapalnění. To může být užitečnou výhodou v případech, kdy je zlepšení podloží pouhým zhutněním nepraktické.

Zhutňovací injektáž

Zhutňovací injektáž spočívá v injektování velmi tuhé injektáže do zeminy pod vysokým tlakem. Injektážní malta se nemísí s půdou. Při injektáži dochází k jejímu rozpínání do řady stupňovitých cibulí, které tlačí a vytlačují okolní zeminu a zvyšují tak přilehlou hustotu.

Typicky se injektáž skládá ze směsi zeminy, cementu a vody, ačkoli pevnost injektážní malty není důležitá, protože tato technika zeminu spíše zhutňuje, než zpevňuje.

Protože se při ní používá malé, manévrovatelné a bezvibrační zařízení, je zhutňovací injektáž vhodná zejména pro použití pod stávajícími konstrukcemi a v kombinaci s aplikacemi uvolňování budov.

Tato technika však může způsobit vzedmutí půdy v povrchových půdách, které nemají dostatečné nadloží pro omezení rozpínání injektážní malty.

Injektážní injektáž

Injektážní injektáž je podobná hutnicí injektáži, ale místo injektážní malty se používá agresivně expandující polyuretanová pryskyřice.

Injektážní trubky se v pravidelných intervalech na staveništi zarážejí do země a do půdy se čerpá řízené množství směsi pryskyřice. Směs pryskyřice brzy po vstříknutí chemicky reaguje, přechází z tekutého do pevného stavu a rychle expanduje na mnohonásobek svého původního objemu. Tato expanze má za následek zhutnění přilehlých zemin.

V typické instalaci se injekční trubice buď zatahuje po etapách s nastavenými objemy vstřikované pryskyřice v každé etapě, nebo se pomalu stahuje rovnoměrnou rychlostí, přičemž se po cestě vstřikuje nastavený objem pryskyřice.

Nejlepších výsledků se dosahuje v čistých píscích, ale dobrých výsledků lze dosáhnout i v hlinitých píscích.

Přestože je injektáž pryskyřice použitelná na vyčištěných místech, je vhodná zejména pro použití pod stávajícími stavbami.

.