Technologie

Mikropale

Mikropale (zwane także palami małośrednicowymi oraz mini palami) są jedną z najskuteczniejszych technologii, służących do wzmacniania fundamentów. Idealnie sprawdzają się w trudnych warunkach terenowych, a ich specyfikacja techniczna daje szerokie możliwości zastosowania.

Czym właściwie są mikropale?

Mikropale to innymi słowy elementy konstrukcyjne, stosowane w celu przenoszenia obciążeń na podłoże gruntowe. Głównym zjawiskiem przenoszącym owe obciążenia jest tarcie na pobocznicy.  Wiąże się to z faktem, że mikropale posiadają niewielki przekrój poprzeczny. W związku z tym ich podstawa jest w stanie przekazać do gruntu jedynie niewielkie obciążenia. Dlatego pale małośrednicowe zazwyczaj posiadają postać zawieszoną, przekazującą obciążenia w trakcie tarcia na pobocznicy.

Warto także dodać, że pale małośrednicowe można podzielić na dwa główne typy. Pierwszym z nich są elementy wiercone, których średnica nie przekracza 300 mm. Drugi typ to mikropale przemieszczeniowe, o średnicy do 150 mm. Elementem nośnym mikropali mogą być stalowe kształtowniki, żerdzie, wiązki prętów lub rury. Owe nośniki zazwyczaj nie przekraczają 1000 kN. Wyjątkiem są jedynie mikropale z wielokrotnie iniektowaną pobocznicą, których współczynnik nośności osiąga do 2000 kN.

Najpopularniejsze rodzaje mikropali wykorzystywanych w polskim budownictwie.

Mikropale są już powszechnie stosowaną technologią wzmacniającą. Do popularnych rodzajów pali małośrednicowych należą:

Mikropale iniekcyjne systemowe, tzw. mikropale samowiercące – są to produkty o dużej nośności, niejednokrotnie przekraczającej wartość 1000 kN. Powstają w oparciu o system ”all In one”. Na całej długości mikropala znajdują się gwintowane, stalowe rury o potrójnym przeznaczeniu. Owe rury stanowią przewód wiertniczy, przewód iniekcyjny oraz element poprawiający nośność. 

Mikropale iniekcyjne typu jet grouting – tworzone w oparciu o technologię iniekcji strumieniowej. Powstają w wyniku mieszania zaczynu wiążącego oraz cząsteczek gruntu, w którym tworzy się tak zwana buława cementowo-gruntowa. Jej kształt przypomina klasyczny walec. We wnętrzu buławy montuje się zbrojenie (z kształtownika bądź żerdzi). Technologia iniekcji strumieniowej daje szerokie możliwości zastosowania. Mikropale iniekcyjne mogą posiadać zróżnicowaną średnicę oraz wytrzymałość trzonu. Podczas budowy można dopasować ich parametry techniczne do konkretnych wymagań gruntowych.

Mikropale iniektowane – popularny typ pali małośrednicowych, powstających poprzez wywiercenie otworu w gruncie. W nowy otwór wprowadza się zaczyn cementowy oraz zbrojenie wyposażone w system iniekcyjny. Dzięki systemowi iniekcyjnemu na późniejszym etapie można wykonać dodatkową iniekcję strefową, która w znaczącym stopniu poprawia współczynnik nośności.

Mikropale prefabrykowane – Najczęściej wykonane z mieszanki żelbetonowej lub kształtowników stalowych. Można je wciskać lub wwiercać w grunt. Ich montaż jest stosunkowo prosty, zarówno w pionie jak i pod zadanym kątem. Jednak największy atut mikropali prefabrykowanych stanowi z góry określona nośność wzmocnienia.

Mikropale gruntowo cementowe – ich trzonem jest grunt w którym wykonuje się mikropale. Podłoże rodzime wzbogaca się o zaczyn cementowy, polepszający parametry techniczne. Minipale gruntowo cementowe powstają bezpośrednio w ziemi, gdzie zaczyn cementowy miesza się z podłożem rodzimym.

Sposób montażu.

Pale małośrednicowe mogą być montowane w gruncie na kilka sposobów. Do najczęściej stosowanych należy:

Wiercenie – technologia polega na wywierceniu otworu w gruncie, a następnie umieszczeniu w nim specjalnego mini pala. Do grupy mikropali wierconych można zaliczyć opisane powyżej konstrukcje typu jet grouting, a także mikropale wykonywane świdrem ślimakowym lub wiercone koronką na żerdzi prowadzącej z możliwością zastosowania rury okładzinowej (osłonowej). Owe technologie zapewniają prostotę wykonania. Jednoczesne wiercenie oraz iniekcja pozwalają przy odpowiednich warunkach gruntowych zrezygnować z zastosowania rur osłonowych. Co więcej, większość mikropali wierconych może być montowana pod różnym kątem. Dzięki temu konstrukcja uzyskuje podwyższone parametry przenoszące obciążenia wciskające oraz wyciągające.

Wciskanie i wbijanie – mini pale wciskane lub wbijane przeważnie powstają z prefabrykowanych elementów stalowych, bądź betonowo stalowych. Mikropale wciska się w głąb podłoża przy użyciu specjalnych siłowników gruntowych. Do wbijania służą kafary lub młoty „wewnętrzne”. Po zamontowaniu mikropala często wykonuje się dodatkową iniekcję, poprawiającą współczynnik nośności. Mikropale z rur stalowych można dodatkowo dozbroić i zabetonować.

Możliwości stosowania technologii mikropali.

Niegdyś pale małośrednicowe były stosowane wyłącznie do wzmacniania fundamentów. Dziś wiemy już, że ich możliwości użytkowe są znacznie większe. Technologia mikropali nie wymaga zastosowania ciężkich sprzętów budowlanych, co ułatwia prace w trudnym terenie. Systemy mini pali można wykorzystać do wzmocnienia nowych fundamentów, a także do wzmocnienia fundamentów w istniejących już budynkach (np. w obiektach zabytkowych jak również innych remontowanych lub rozbudowywanych obiektach wymagających poprawienia parametrów nośności fundamentów poprzez zastosowanie posadowienia pośredniego).

Obecnie technologia mikropali znajduje swoje zastosowanie także w:

  • Zbrojeniu skarp i stabilizacji osuwisk.
  • Kotwieniu płyt fundamentowych oraz innych elementów konstrukcyjnych, na które działają siły wyporu.
  • Wzmacnianiu, tworzeniu oraz kotwieniu wykopów.
  • Posadowieniu mostów.
  • Montażu elementów usytuowanych na trudnodostępnych, niestabilnych gruntach.
  • Montażu elementów o dużym momencie obciążenia (np. słupy energetyczne).

Zalety wynikające ze stosowania mikropali.

Istnieje wiele zalet wynikających z wykorzystania technologii mikropali. Większość z nich zależy od specyfikacji technologicznej pala małośrednicowego. Możemy jednak stwierdzić, że wszystkie mikropale mają kilka cech wspólnych, będących jednocześnie ich atutami. Do najważniejszych z pewnością należy niewielkie osiadanie i bardzo duża sztywność osiowa. Kolejnymi docenianymi zaletami są:

  • Porównywalny współczynnik przenoszenia obciążeń wciskających i wyciągających. Jest to związane z tym, że mikropale przenoszą obciążenia na pobocznicy. Dzięki temu różnice w nośności zazwyczaj nie przekraczają kilkunastu procent. Daje to szersze możliwości zastosowania.
  • Dobry stosunek nośności do rozmiarów mikropala.
  • Możliwość wprowadzenia mikropali za pomocą małego sprzętu. Jest to szczególnie istotne podczas prac w ciasnym zabudowaniu, a także na trudnodostępnych podłożach o słabych parametrach geotechnicznych.
  • Niewielka uciążliwość prac.
  • Małe przemieszczenia mikropali.
  • Możliwość zastosowania w gruntach o słabych parametrach.
  • Możliwość naprawy i wzmocnienia istniejących już fundamentów.
  • Duża trwałość oraz wydajność instalacji.
  • Możliwość znacznego zmniejszenia gabarytów fundamentu posadowionego na mikropalach.
  • Szybkość wykonywania prac we wszystkich warunkach glebowych.
  • Możliwość połączenia funkcji nośnej mikropala z funkcją gruntowego wymiennika ciepła – tzw. mikropale geotermalne (alternatywa do tradycyjnych wymienników działających w systemach ogrzewania za pomocą pomp ciepła).

Ile kosztują mikropale.

Mikropale nie są już tak drogie, jak jeszcze kilkanaście lat temu. Dzięki temu technologia zyskuje coraz większą popularność. Cena wykonania mikropali zależy od kilku głównych czynników. Pierwszym z nich jest specyfikacja technologiczna. Drugim, równie istotnym czynnikiem pozostaje specyfika gruntu oraz rozmiar budowli. Dlatego koszt inwestycji każdorazowo jest ustalany indywidualnie.

Mikropale często znajdują zastosowanie w tworzeniu fundamentów pod domy jednorodzinne. W tym wypadku cena zawiera się zwykle w przedziale od kilkunastu do kilkudziesiąciu tysięcy złotych. Wydatek będzie wyższy w porównaniu z tradycyjnymi ławami fundamentowymi. Warto jednak pamiętać, że mikropale sprawdzają się także w trudnych warunkach geotechnicznych, a posadowienie na minipalach jest pewniejsze i często korzystniejsze ekonomicznie niż np. wymiana gruntu czy fundamenty na studniach.

 

Wstecz