Fortætningsmetoder ” Seismisk modstandsdygtighed

Tætningsmetoder

Tætningsmetoder eller komprimeringsmetoder indebærer, at jordpartiklerne omarrangeres til en tættere konfiguration, hvilket resulterer i øget tæthed. Dette øger jordens forskydningsstyrke og modstandsdygtighed over for likvefaktion.

Densitering har den fordel, at graden af behandling let kan verificeres, og hvis der udløses likvefaktion, reduceres forskydningerne næsten altid.

Densificeringsteknikker producerer dog typisk et højt støj- og vibrationsniveau, den laterale udstrækning af forbedringen skal være bredere end for størkning eller forstærkningsteknikker, og det kan tage flere uger at verificere behandlingen. Med undtagelse af komprimeringsinjektion og harpiksinjektion er fortætningsteknikkerne også typisk uegnede til behandling af jord under eksisterende konstruktioner.

Nu er fortætning af løse, sandede aflejringer med vibrationer eller slagkomprimering dog blevet anvendt i stor udstrækning, hvilket har gjort det til en af de mest populære foranstaltninger til bekæmpelse af likvefaktion.

Dynamisk komprimering

Dynamisk komprimering indebærer, at man gentagne gange lader en tung vægt (typisk 5-20 tons) falde ned på jordoverfladen for at øge tætheden af jorden direkte under nedslagspunktet.

Når jorden komprimeres, dannes der store nedslagskratere på overfladen, som gentagne gange skal fyldes og komprimeres igen, indtil jorden når sin målstyrke.

Faldhøjden, vægten og afstanden varierer afhængigt af jordbunden og grundvandsforholdene.

Dynamisk komprimering er blevet anvendt i stor udstrækning på projekter i New Zealand, og det kan give en fremragende grad af jordforbedring. Den er kendt for at være hurtig og økonomisk, især ved behandling af store områder. Den høje grad af vibrationer, der genereres under proceduren, betyder dog, at den måske ikke er egnet til vibrationsfølsomme områder eller steder tæt på strukturer af høj værdi.

Rapid-impact komprimering

Rapid-impact komprimering er en mindre udgave af dynamisk komprimering. Den anvender en pælehammer, der er fastgjort til en stor stålendeplade, som er monteret på en gravemaskines arm. Endpladen drives ned i jorden med hurtige hammerslag.

Dette øger jordens tæthed ved at komprimere overfladelagene, når pladen hamres, og gennem vibrokomprimering af de lavere jordlag.

Snavide slagkomprimering kan forbedre jordens tæthed ned til flere meter og er særlig velegnet til sandjord i områder, hvor der er tilstrækkelig afstand til nabobygninger.

Snavide slagkomprimering virker ved at vibrere jordpartiklernes matrix for at øge dens tæthed.

Vibrokomprimering

Vibrokomprimering indebærer, at en vægtet sonde (eller vibroflot) føres ind i jorden for at påføre horisontale vibrationer.

Når sonden er ført ind til den laveste dybde af jorden, der skal komprimeres, aktiveres den og trækkes enten gentagne gange tilbage og sænkes mellem den øvre og nedre måldybde, trækkes tilbage med en indstillet hastighed eller trækkes tilbage i indstillede intervaller.

Processen gentages normalt flere gange i et kvadratisk eller trekantet gitter, afhængigt af størrelsen af det sted, der skal komprimeres.

Vand, luftstråler eller udgravning anvendes undertiden for at hjælpe sonden med at nå måldybden. Når jorden komprimeres, opstår der et tomrum omkring sonden, og der skal tilføres materiale til hullet for at kompensere.

Typiske behandlingsdybder ligger mellem 5-15 m, men vibrokomprimering er blevet udført til dybder på helt op til 35 m.

Stensøjler

Denne teknik indebærer, at der indsættes lodrette søjler af komprimeret granulært opfyld i jorden i et trekantet eller kvadratisk gitter på tværs af stedet. Denne proces kræver ikke udgravning. I stedet er den afhængig af en forskydningsinjektionsteknik, som fortætter den omgivende jord.

Derpå komprimeres opfyldningen ved hjælp af en af de andre fortætningsteknikker (ofte vibrokomprimering), hvilket yderligere øger den omgivende jords tæthed.

Stensøjler er mest effektive til behandling af sand med mindre end 20 % fine partikler, men kan effektivt behandle steder med siltet sand og siltet sandet.

Stensøjlerne er typisk placeret med en afstand på 1,5-4,0 m og kan fortætte jorden til en dybde på 4-15 m, men der er blevet behandlet jordtyper så dybt som 30 m ved hjælp af denne metode.

Stensøjlerne kan sprede forurenende stoffer i jorden eller grundvandet under opførelsen og under drift. Der bør anvendes alternative teknikker, hvis der er risiko for forurening på eller i nærheden af byggepladsen.

Komprimeringspæle

Komprimeringspæle indebærer installation af permanente nedrammede pæle for at fortætte jorden ved hjælp af forskydning og vibrationer.

Pælene er typisk fremstillet af forspændt beton eller træ og anbragt i et kvadratisk eller trekantet gitter med tre til fire pæle med en afstand på tre til fire pæle-diametre på tværs af byggepladsen. De kan rammes ned til en dybde på op til 16 m.

I et vist omfang kan pælene også reducere skubbelastningerne i jorden mellem pælene, hvilket forbedrer modstandsdygtigheden over for væskeophobning. Dette kan være en nyttig fordel, når det er upraktisk at forbedre jorden gennem fortætning alene.

Compaction injektion

Compaction injektion indebærer, at der indsprøjtes en meget stiv injektionsmasse i jorden under højt tryk. Injektionsmassen blandes ikke med jorden. Injektionsprocessen får den til at udvide sig i en række trinvise bulber, som skubber og forskyder den omgivende jord for at øge den tilstødende tæthed.

Typisk består injektionsmassen af en blanding af jord, cement og vand, selv om injektionsmassens styrke er uden betydning, da teknikken fortætter snarere end forstærker jorden.

Da der anvendes mindre, manøvredygtigt og vibrationsfrit udstyr, er komprimeringsinjektion særligt velegnet til brug under eksisterende konstruktioner og i kombination med bygningsrelevansering.

Teknikken kan imidlertid forårsage jordhævning i overfladejord, hvor der ikke er tilstrækkelig overliggende tilbageholdenhed til at begrænse injektionsmørtlens ekspansion.

Injektion af harpiks

Injektion af harpiks ligner komprimeringsinjektion, men anvender en aggressivt ekspanderende polyurethanharpiks i stedet for injektionsmørtel.

Injektionsrør føres ned i jorden med regelmæssige mellemrum på hele byggepladsen, og kontrollerede mængder af en harpiksblanding pumpes ned i jorden. Harpiksblandingen reagerer kemisk kort efter indsprøjtningen, idet den skifter fra flydende til fast tilstand og hurtigt udvider sig til mange gange sit oprindelige volumen. Denne ekspansion resulterer i en fortætning af den tilstødende jord.

I en typisk installation trækkes injektionsrøret enten tilbage i etaper med faste mængder harpiks indsprøjtet på hver etape eller trækkes langsomt tilbage med en ensartet hastighed, mens der indsprøjtes en fast mængde harpiks undervejs.

De bedste resultater opnås i rent sand, men der kan også opnås gode resultater i siltet sand.

Selv om den kan anvendes på ryddede steder, er harpiksinjektion særlig velegnet til brug under eksisterende strukturer.