Technologie

Kotwy gruntowe

Kotwy gruntowe (znane także jako ankry i kotwie) stanowią element konstrukcyjny, stosowany w celu wykonywania wzmocnień. Kotwa stabilizuje, zakotwicza i zabezpiecza ściany, a jej możliwości zastosowania są bardzo szerokie. Poniżej opisujemy szerzej specyfikę techniczną kotew oraz przedstawiamy możliwości wykorzystania tej technologii.

Czym dokładnie są kotwy gruntowe?

Kotwa gruntowa to konstrukcja nośna, która przenosi siły rozciągające bezpośrednio do nośnych warstw gruntu. Specyfika jej budowy jest stosunkowo prosta. Kotew gruntowa składa się z głowicy, swobodnego odcinka cięgna oraz buławy. W czasie montażu zespala się ją z gruntem za pomocą pojedynczej (znacznie rzadziej wielokrotnej) iniekcji. Buława to innymi słowy część kotwy, zlokalizowana w gruncie nośnym i połączona z nim przy pomocy zaczynu cementowego.

Podział kotew gruntowych.

Kotwy gruntowe są dostępne w różnych postaciach. Kryterium ich podziału może być trwałość, rodzaj materiału, ilość buław lub możliwości demontażu.

Podział ze względu na trwałość – wyróżniamy tu kotwy trwałe oraz tymczasowe. Kotwy trwałe służą do długofalowego wzmacniania ścian oporowych i stałego przenoszenia sił rozciągających do gruntu. Z kolei trwałość kotew tymczasowych określa się na maksymalnie dwa lata. Są to produkty służące do tworzenia krótkotrwałych podpór oraz wzmocnień. Mogą być wykorzystane między innymi do podpierania tymczasowych ścian oporowych, podparcia technologicznego wykopów bądź do przenoszenia sił wyporu występujących na etapie budowy obiektów budowlanych.

Podział ze względu na rodzaj materiału – w tej grupie wyróżniamy kotwy linowe oraz prętowe lub żerdziowe.

Kotwa linowa zwana także cięgnową składa się ze stalowych splotów otoczonych zaczynem cementowym. W skład konstrukcji wchodzi także osłona z HDPE, stalowa czapka zewnętrzna, wypełniona smarem czapka ochronna z PE oraz dystansery. Kotwy linowe mogą posiadać dowolną długość i sprawdzają się w trudnych warunkach gruntowych. Liczba splotów w kotwie linowej może wynosić od 1 do 22 (w zależności od wymaganej wytrzymałości).

Druga grupa to kotwy prętowe lub żerdziowe, które powstają ze stalowych prętów żebrowanych lub żerdzi gwintowanych o przekroju rurowym. Zarówno kotwy prętowe jak i żerdziowe mogą mieć dowolną długość ograniczoną jedynie warunkami gruntowymi oraz możliwościami urządzenia wiertniczego stosowanego do ich montażu. Oba te typy są kotwami sztywnymi składającymi się z odcinków prętów lub żerdzi o średnicach od ø18 do ø127 mm łączonych za pośrednictwem gwintowanych muf. Ich głównym atutem pozostaje łatwość montażu oraz bezproblemowy transport.

Podział ze względu na ilość buław – w budownictwie najczęściej stosuje się kotwy jednobuławowe. Pojedyncza buława zostaje uformowana z zaczynu cementowego, który tłoczy się pod wysokim ciśnieniem przez instalację iniekcyjną zespoloną ze zbrojeniem kotwy, rurę osłonową służącą do wiercenia lub przez żerdź, jak ma to miejsce w przypadku kotew samowiercących. Jest to tak zwana pojedyncza iniekcja. W niektórych sytuacjach występuje konieczność wykonania wielu buław (kotwy wielobuławowe) lub wielu iniekcji. Powtórzenie iniekcji (wykonanie kolejnej buławy) można rozpocząć po upływie 12 godzin od uformowania poprzedniej.

Podział ze względu na możliwość demontażu – kotwy gruntowe zazwyczaj są elementami niedemontowanymi (trwałymi). Jednak istnieją także specjalne kotwy z demontowalnymi linami (typu WGL).

Specyfika montażu kotew wierconych.

Kotwy muszą posiadać element, który służy do odprowadzania urobku, powstającego w trakcie wiercenia. Owym elementem może być woda, wtłaczane pod wysokim ciśnieniem powietrze bądź zaczyn cementowy. Do montażu można też zastosować dodatkowe rury obsadowe. Ich obecność jest uzależniona od poziomu wód gruntowych i charakterystyki geotechnicznej podłoża. Wiercenie bez rur obsadowym jest procesem uproszczonym i zajmuje mniej czasu. Jednak można go wykonać jedynie w gruntach zwartych, które utrzymają kształt otworu po usunięciu narzędzia wiertniczego.

Montaż kotew gruntowych polega na wywierceniu otworu (najczęściej z rurami obsadowymi), wtłoczeniu zaczynu cementowego i wprowadzeniu kotwy do otworu. Na końcu procesu demontuje się rury obsadowe oraz po ok 12 – 24 h na całej długości buławy wykonuje się dodatkową iniekcję doprężającą. 

Nowoczesne kotwy samowiercące (żerdziowe).

Kotwy samowiercące są wygodną alternatywą dla produktów tradycyjnych. Ich charakterystyczną cechą jest potrójne przeznaczenie. Kotwa samowiercąca zapewnia pracę w jednym cyklu. Żerdź, która stanowi główny element kotwy jest jednocześnie przewodem wiertniczym, przewodem iniekcyjnym oraz cięgnem kotwy. Płuczka zostaje wprowadzona do żerdzi od samego początku cyklu wiercenia i wydostaje się pod ciśnieniem przez otwory w traconej koronce wiertniczej. Dzięki temu następuje efekt poszerzenia otworu wiertniczego i  tworzy się buława o nieregularnych kształtach, która silnie wiąże się z podłożem. Gwint żerdzi samowiercącej można łączyć na placu budowy za pomocą łączników (muf). Nie ma to żadnego przełożenia na zmniejszenie wytrzymałości całej konstrukcji wzmacniającej. Warto też dodać, że kotwy samowiercące zapewniają szybki montaż, a także dużą trwałość. Ich elementy mogą być wyposażone w dodatkową powłokę antykorozyjną, dzięki czemu mogą być stosowane w środowisku wilgotnym lub agresywnym.

Głównym atutem kotew samowiercących pozostaje nieosiągalne dla innych technologii tempo montażu oraz niskie koszty robocizny.

Możliwości zastosowania kotew gruntowych.

Kotwy gruntowe posiadają wszechstronne możliwości stosowania. Najczęściej wykorzystujemy je w celu podparcia różnego typu ścian oporowych. Jednak to dopiero początek możliwości zastosowania technologii. Kotwy gruntowe mogą być także wykorzystane jako:

  • Odciągi masztów i innych konstrukcji wymagających przeniesienia na grunt dużych sił rozciągających.
  • Elementy przenoszące siły wyporu w płytach dennych.
  • Stabilizacja zboczy, skarp oraz osuwisk.
  • Podparcie technologiczne wykopów.

Zalety wynikające z montażu kotew gruntowych.

Technologia kotew gruntowych posiada wiele praktycznych zalet. Jedną z najbardziej znaczących pozostaje korzystny stosunek ceny do jakości. Kotwy to rozwiązanie uniwersalne, które możemy wykorzystać nawet w trudnych warunkach glebowych. Do cenionych atutów tej technologii należy także:

  • Możliwość weryfikowania siły naciągu w czasie eksploatacji.
  • Wysoka skuteczność obudowy wykopów.
  • Ciekawa alternatywa dla metody zabezpieczenia wykopów z podparciem.
  • Przekazywanie siły działającej na grunt poza klinem odłamu (w promieniu sięgającym nawet do 100 metrów od głowicy kotwy gruntowej).
  • Minimalna ingerencja mechaniczna w grunt rodzimy.
  • Brak konieczności wykorzystania ciężkiego sprzętu budowlanego.
  • Możliwość montażu kotew w ciasnej zabudowie.
  • Niska uciążliwość robót budowlanych.

Kolejne zalety technologiczne wynikają ze specyfiki kotew samowiercących. Są to:

  • Iniekcja połączona z wierceniem petryfikuje strefę przyotworową, poprawiając spójność z gruntem.
  • Możliwość wydłużenia kotwy o kolejne elementy żerdzi, bez zmniejszenia parametrów wytrzymałościowych.
  • Brak konieczności montażu rur osłonowych, nawet przy niespójnych gruntach.
  • Szybkość i łatwość wykonywania prac.

Jak widać, kotwy gruntowe mają wiele atutów, które można wykorzystać na placu budowy. Warto jednak pamiętać, że montaż powinien być przeprowadzony zgodnie z zasadami technologicznymi. Tylko w ten sposób kotwa będzie stanowiła trwałe wzmocnienie i stabilizację gruntu. Projekt wzmocnień powinien zostać stworzony w oparciu o szczegółowe badania geotechniczne. Same prace montażowe warto powierzyć doświadczonej ekipie budowlanej. Pamiętajmy, iż nieprecyzyjnie wykonany projekt lub źle przeprowadzone prace montażowe mogą znacznie osłabić parametry kotew i sprawić, że nie będą w całości spełniać swoich funkcji. Dlatego tak ważny jest wybór doświadczonej, a jednocześnie sprawdzonej ekipy wykonawczej.

 

Wstecz