Technologie

Gwoździe gruntowe

Gwoździe gruntowe (zwane również kotwami biernymi) są nowoczesnymi elementami geotechnicznymi, przeznaczonymi do tworzenia wgłębnego zbrojenia gruntów. Technologia kotwienia gwoździami gruntowymi ma wielorakie przeznaczenie. Poniżej przedstawiamy specyfikację technologiczną i możliwości tego rozwiązania.  

Na czym polega gwoździowanie?

Gwoździe gruntowe służą do wzmacniania skarp, zboczy i osuwisk. Są to pręty stalowe pełne bądź rurowe, które wprowadza się do gruntu przy pomocy specjalnych wiertnic bądź wibromłotów. Ich zadaniem jest przenoszenie naprężeń ścinających i rozprężających. Gwoździe gruntowe nie posiadają swobodnej długości cięgna, przez co się nie sprężają.

Technologia polega na wykonaniu we wzmacnianym gruncie geokompozytu, który odznacza się znacznie wyższymi (w porównaniu do powierzchni zastanej) parametrami wytrzymałościowymi. Gwoździe wprowadzane do gruntu metodą wierconą zazwyczaj zostają dodatkowo zespolone z podłożem za pomocą iniektu cementowego.

Technologia gwoździowania musi być dopasowana do specyfiki podłoża i jego parametrów geotechnicznych. Większość gwoździ gruntowych posiada otulinę kamienia cementowego, stanowiącą zabezpieczenie antykorozyjne. Jednak w szczególnie trudnych glebach lub w przypadku elementów trwałych zaleca się montaż gwoździ z dodatkowymi osłonami ( poprzez ocynkowanie lub podwójne zabezpieczenie antykorozyjne np. typu DCP - Double Corrosion Protection).

Cechą charakterystyczną gwoździ gruntowych jest specyfika ich pracy. Technologia gwoździowania nie polega na tworzeniu elementów wstępnie sprężanych. Gwoździe gruntowe rozpoczynają swoją pracę dopiero w momencie, gdy podłoże zacznie ulegać deformacji (np. skarpa zacznie się lekko osuwać). Od tego momentu stanowią element wzmacniający, przenoszący naprężenia ścinające oraz rozprężające.

Warto także dodać, że technologia gwoździowania wykorzystuje grunt jako element konstrukcyjny. Dzięki temu można stworzyć trwałe wzmocnienie, które nie wyróżnia się spośród lokalnej architektury. Gwoździe gruntowe mogą być estetycznie zamaskowane trawami, roślinami ozdobnymi i geosyntetykami. Dla poprawy wzmocnienia można też zastosować wykończenie podatne (siatka stalowa) bądź wykończenie sztywne (elementy prefabrykowane, beton natryskowy – tzw. torkret). Wykończenia z betonu natryskowego mogą mieć różną grubość. Dla zabezpieczeń tymczasowych stosuje się ok. 10 cm warstwę ochronną. Z kolei zbocza i osuwiska zabezpieczane na stałe pokrywa się ok. 20 cm powłoką ochronną z betonu natryskowego. Dla podwyższenia parametrów obudowy skarp lub wykopów realizowanych w technologii torkretu z gwoździowaniem stosuje się dodatkowo siatki zbrojeniowe zatapiane w betonie i połączone z głowicami gwoździ.

Specyfika dodatkowego zabezpieczenia powierzchniowego zależy od rodzaju osuwiska, jego rozmiarów, warunków geotechnicznych oraz od preferowanego efektu wizualnego.

Główne możliwości zastosowania gwoździ gruntowych.

Jak już wspomnieliśmy na samym początku, kotwy bierne służą do wgłębnego zbrojenia gruntów. Możliwości technologiczne nie ograniczają się jedynie do wzmacniania skarp oraz zboczy. Gwoździe gruntowe znajdują także zastosowanie w:

  • Stabilizacji różnego typu osuwisk.
  • Tworzeniu fundamentów.
  • Wzmacnianiu nasypów.
  • Wzmacnianiu wykopów w gruntach spoistych i niespoistych.
  • Wzmacnianiu portali tunelowych.
  • Wzmocnieniu konstrukcji oporowych.
  • Wzmacnianiu wszelkiego rodzaju podłoży spadzistych.
  • Wzmacnianiu ścian fundamentowych w przestrzeni kondygnacji podziemnych nowobudowanych lub przebudowywanych obiektów.

Gwoździe gruntowe mogą być też zastosowane w celu zamiany stromego osuwiska w pionową, zwartą ścianę. Technologia pozwala na ekonomiczne podwyższenie kohezji oraz zwiększenie odporności na ścinanie gruntów oraz ich rozciąganie. Kotwy bierne mają zatem bardzo szerokie możliwości zastosowania. Ich właściwości zależą od specyfiki projektowej tworzonego wzmocnienia.

Specyfika montażu.

Specyfika budowy gwoździ i sposób ich montażu powinny być określone w projekcie. Każdy element konstrukcji wzmacniającej musi odpowiadać warunkom lokalnego podłoża. Większość kotew biernych umieszcza się w podłożu przy użyciu wibratorów bądź urządzeń wiertniczych. Gwoździe wiercone należy połączyć z gruntem za pomocą spoiwa cementowego. Zaleca się, aby minimalna wytrzymałość iniektu wynosiła 35 N/mm2. W trakcie wykonywania nawierceń stosuje się płuczkę wodną lub płuczkę powietrzną. Podczas prac w trudnych warunkach gruntowych można zastosować także dodatkową płuczkę z zaczynu cementowego, co poprawi stabilność otworu.

Głowice kotew biernych powinny posiadać postać płyty oporowej, mocowanej do pręta bądź żerdzi. Montaż odbywa się przy użyciu nakrętek systemowych. Przygotowana płyta oporowa zazwyczaj opiera się na siatce stanowiącej obudowę powierzchni lub zbrojenie betonu natryskowego. Dzięki temu parcie gruntu zostaje przekazywane równomiernie na gwoździe gruntowe oraz na ścianę. Wykonane w ten sposób wzmocnienie gruntu wytrzymuje duże obciążenia i tworzy trwałą barierę ochronną.

Popularne systemy gwoździ gruntowych.

W ofertach handlowych spotkamy się z kilkoma popularnymi systemami gwoździ gruntowych. Są nimi:

Gwoździe samowiercące – to nowoczesne produkty, tworzone przy użyciu udarowo-obrotowych urządzeń wiertniczych. Zapewniają szybkość prac, która polega na tym, że równolegle z wierceniem przeprowadza się iniekcję oraz montaż zbrojenia. Żerdzie systemów takich jak np. TITAN, ARCO, GONAR mają potrójne zastosowanie. Są przewodem wiertniczym, przewodem iniekcyjnym, a jednocześnie cięgnem. Warto także zaznaczyć, iż gwint żerdzi ma postać ciągłą, co umożliwia jego cięcie oraz łączenie. Głównym atutem systemów samowiercących jest szybki termin realizacji, wysoka trwałość zabezpieczenia, a także korzystny stosunek ceny do jakości.

Gwoździe systemu SAS – znajdują swoje zastosowanie w trudnych warunkach gruntowych. Pozwalają na uzyskanie swobodnej długości cięgna, dzięki której można wprowadzić siły sprężające. Gwoździe systemu SAS składają się z głowicy, swobodnego odcinka cięgna (w określonych przypadkach) oraz zespolonej z podłożem buławy. Istnieje możliwość nabycia gwoździ systemu SAS z dodatkowymi zabezpieczeniami antykorozyjnymi (DCP). W skład zabezpieczeń DCP wchodzi dyspenser zewnętrzny, osłona karbowana, wewnętrzna buława cementowa, korek końcowy oraz korek wentylacyjny. Całość zabezpiecza także zewnętrzna buława cementowa. Wzmocnione gwoździe systemu SAS są dedykowane do montażu w trudnych, podmokłych terenach. Warto je także stosować w terenach, na których zachodzi podwyższone ryzyko korozji elementów stalowych.

Dlaczego warto stosować gwoździe gruntowe?

Technologia gwoździ gruntowych przynosi wiele zalet. Do najbardziej docenianych należą w szczególności:

  • Ekonomia prac - gwoździowanie to najtańszy sposób na wzmocnienia skarp i wykopów.
  • Proste i szybkie wykonanie.
  • Prace wykonywane przy użyciu lekkiego sprzętu.
  • Możliwość wykonania wzmocnień w ciasnej zabudowie budynków.
  • Brak wibracji podczas prac montażowych.
  • Niski poziom hałasu prac, który wiąże się z ich niewielką uciążliwością.
  • Duża wytrzymałość zbrojenia wgłębnego.
  • Wysoka wydajność prac.
  • Skuteczność w tworzeniu tymczasowych i stałych zabezpieczeń.
  • Trwała ochrona antykorozyjna.
  • Możliwość stworzenia dowolnej geometrii zabezpieczenia.

Warto także podkreślić, że gwoździe gruntowe umożliwiają wykonywanie prac w każdych warunkach gruntowych. Brak konieczności użycia ciężkiego sprzętu budowlanego sprawia, że wzmocnienie może zostać wykonane również w obszarach występowania gruntów niespoistych, podmokłych bądź zawodnionych. Dzięki temu technologia kotew biernych staje się bardziej uniwersalna, a jej ograniczenia zastosowania są bardzo niewielkie.

 

Wstecz