Tiivistystekniikat ” Seismic Resilience

Tiivistystekniikat

Tiivistämis- tai tiivistämismenetelmissä maahiukkaset järjestetään uudelleen tiiviimpään kokoonpanoon, jolloin tiheys kasvaa. Tämä lisää maaperän leikkauslujuutta ja nesteytyskestävyyttä.

Tiivistämisessä on se etu, että käsittelyn aste voidaan helposti todentaa, ja jos nesteytys laukeaa, siirtymät pienenevät lähes aina.

Tiivistämistekniikat aiheuttavat kuitenkin tyypillisesti paljon melua ja tärinää, parannuksen sivuttaisen laajuuden on oltava laajempi kuin kiinteyttämis- tai lujitustekniikoissa, ja käsittelyn todentaminen voi kestää useita viikkoja. Tiivistystekniikat eivät myöskään tyypillisesti sovellu olemassa olevien rakenteiden alapuolella olevan maan käsittelyyn, lukuun ottamatta tiivistämisinjektointia ja hartsin injektointia.

Liukoisien, hiekkaisten kerrostumien tiivistämistä tärinällä tai iskutiivistyksellä on kuitenkin käytetty laajalti, mikä tekee siitä yhden suosituimmista nesteytyksen torjuntatoimenpiteistä.

Dynaaminen tiivistäminen

Dynaamisessa tiivistämisessä pudotetaan toistuvasti raskas paino (tyypillisesti 5-20 tonnia) maan pinnalle, jolloin maaperän tiheys kasvaa suoraan iskupisteen alapuolella.

Maaperän tiivistyessä pintaan muodostuu suuria iskukolhuja, jotka on toistuvasti täytettävä ja tiivistettävä uudelleen, kunnes maaperä saavuttaa tavoitelujuutensa.

Pudotuskorkeus, paino ja pudotusväli vaihtelevat maaperän ja pohjavesiolosuhteiden mukaan.

Dynaamista tiivistämistä on käytetty laajalti hankkeissa Uudessa-Seelannissa, ja se voi parantaa maaperää erinomaisesti. Sen tiedetään olevan nopeaa ja taloudellista erityisesti suurten alueiden käsittelyssä. Menettelyn aikana syntyvän voimakkaan tärinän vuoksi se ei kuitenkaan välttämättä sovellu tärinäherkille alueille tai arvokkaiden rakenteiden läheisyyteen.

Pikavaikutteinen tiivistäminen

Pikavaikutteinen tiivistäminen on dynaamisen tiivistämisen pienimuotoisempi versio. Siinä käytetään paaluvasaraa, joka on kiinnitetty kaivinkoneen varteen asennettuun suureen teräksiseen päätylevyyn. Päätylevy lyödään maahan nopealla iskulla.

Tämä lisää maaperän tiheyttä tiivistämällä pintakerroksia, kun levyä lyödään, ja tiivistämällä alempaa maaperää tärinällä.

Pika-iskutiivistyksellä voidaan parantaa maan tiheyttä useiden metrien syvyyteen asti, ja se soveltuu erityisesti hiekkamaille alueilla, joilla on riittävä etäisyys naapurirakennuksiin.

Pika-iskutiivistys toimii tärisyttämällä maaperän hiukkasmatriisia sen tiheyden lisäämiseksi.

Vibrotiivistäminen

Vibrotiivistämisessä painotettu anturi (tai vibroflotti) työnnetään maahan vaakasuuntaisten värähtelyjen aikaansaamiseksi.

Kun anturi on työnnetty alimman tiivistettävän maaperän syvyyteen, se aktivoidaan ja sitä joko vedetään toistuvasti takaisin ja lasketaan ylemmän ja alemman tavoitesyvyyden välillä, vedetään takaisin säädetyllä nopeudella tai vedetään takaisin säädetyin askelin.

Prosessi toistetaan yleensä useita kertoja neliö- tai kolmionmuotoisessa ruudukossa tiivistettävän kohteen koosta riippuen.

Vettä, ilmasuihkuja tai kaivamista käytetään joskus auttamaan luotainta pääsemään tavoitesyvyyteen. Maaperän tiivistyessä luotaimen ympärille syntyy tyhjiö, jonka kompensoimiseksi reikään on lisättävä materiaalia.

Tyypilliset käsittelysyvyydet vaihtelevat 5-15 metrin välillä, mutta tärytiivistystä on tehty jopa 35 metrin syvyyteen.

Kivipylväät

Tässä tekniikassa tiivistetyn rakeisen täytteen pystysuuntaiset pylväät työnnetään maaperän sekaan kolmi- tai neliöruudukkoon eri puolille aluetta. Menetelmässä ei käytetä louhintaa. Sen sijaan se perustuu syrjäyttävään injektointitekniikkaan, joka tiivistää ympäröivää maaperää.

Täytetäyttö tiivistetään sitten jollakin muulla tiivistämistekniikalla (usein tärytiivistämistekniikalla), jolloin ympäröivän maaperän tiheys kasvaa entisestään.

Kivipylväät toimivat tehokkaimmin käsiteltäessä hiekkaa, jossa on alle 20 % hienoainespitoisuutta, mutta niillä voidaan myös tehokkaasti käsitellä kohteita, joissa on silttistä hiekkaa ja hiekkaista hiesua.

Kivipylväät ovat tyypillisesti 1,5-4,0 m:n etäisyydellä toisistaan, ja niillä voidaan tiivistää maaperää 4-15 m:n syvyyteen asti, mutta jopa 30 m:n syvyistä maaperää on käsitelty tällä menetelmällä.

Kivipylväät voivat hajottaa maaperän tai pohjaveden epäpuhtauksia rakentamisen aikana ja käytön aikana. Vaihtoehtoisia tekniikoita olisi käytettävä, jos työmaalla tai sen läheisyydessä on pilaantumisvaara.

Tiivistyspaalut

Tiivistyspaalutuksessa asennetaan pysyviä lyötyjä paaluja, joiden avulla maaperä tiivistetään siirtymisen ja tärinän avulla.

Paalut valmistetaan tyypillisesti esijännitetystä betonista tai puusta, ja ne on sijoitettu neliö- tai kolmionmuotoiseen ruudukkoon, joka on sijoitettu kolmen-neljän paalun halkaisijan päähän toisistaan eri puolille aluetta. Ne voidaan lyödä jopa 16 metrin syvyyteen.

Jossain määrin paalut voivat myös vähentää paalujen välisen maaperän leikkausjännityksiä, mikä parantaa nesteytyksen kestävyyttä. Tämä voi olla hyödyllinen etu silloin, kun maaperän parantaminen pelkällä tiivistämisellä ei ole käytännössä mahdollista.

Tiivistysinjektointi

Tiivistysinjektoinnissa maaperään ruiskutetaan erittäin jäykkää laastia suuren paineen alaisena. Laasti ei sekoitu maaperään. Injektointiprosessi saa sen laajenemaan sarjaksi vaiheittaisia luumuja, jotka työntävät ja syrjäyttävät ympäröivää maata lisäten viereistä tiiviyttä.

Tyypillisesti laasti koostuu maa-sementti-vesiseoksesta, vaikka laastin lujuudella ei olekaan merkitystä, koska tekniikka pikemminkin tiivistää kuin vahvistaa maaperää.

Koska siinä käytetään pienen mittakaavan, ketteriä ja tärinättömiä laitteita, tiivistyslaasti soveltuu erityisesti olemassa olevien rakenteiden alapuolelle ja käytettäväksi rakennusten uusintakoolauksen ohella.

Tekniikka voi kuitenkin aiheuttaa maanpinnan kohoamista pintamaassa, jos sen yläpuolella ei ole riittäviä rajoituksia, jotka rajoittaisivat laastin laajenemista.

Hartsin injektointi

Hartsin injektointi on samankaltainen kuin tiivistämislaastin injektointi, mutta siinä käytetään aggressiivisesti laajenevaa polyuretaanihartsia laastin sijasta.

Injektointiputket työnnetään maahan säännöllisin väliajoin eri puolilla työmaata, ja maaperään pumpataan valvottuja määriä hartsisekoitusta. Hartsiseos reagoi kemiallisesti pian injektoinnin jälkeen, muuttuu nesteestä kiinteäksi ja laajenee nopeasti moninkertaiseksi alkuperäiseen tilavuuteensa nähden. Tämä laajeneminen johtaa viereisen maaperän tiivistymiseen.

Tyypillisessä asennuksessa injektioputki joko vedetään sisään vaiheittain siten, että kussakin vaiheessa ruiskutetaan tietty määrä hartsia, tai se vedetään hitaasti sisään tasaisella nopeudella samalla, kun matkan varrella ruiskutetaan tietty määrä hartsia.

Parhaat tulokset saavutetaan puhtailla hiekoilla, mutta hyviä tuloksia voidaan saavuttaa myös silttisillä hiekoilla.

Vaikka se soveltuukin raivattaviin kohteisiin, hartsin injektointi soveltuu erityisesti olemassa olevien rakenteiden alle.

Hartsin injektointi soveltuu erityisesti olemassa olevien rakenteiden alle.