3 Proračun Mlaznog Injektiranja

(Ljetni semestar akademske godine 2013/14)Nositelj kolegija: prof.dr.sc. Željko Arbanas

OJAČANJE TLA I STIJENA, DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI

dr. sc. Sanja Dugonjić Jovančević

PRORAČUN MLAZNOG INJEKTIRANJA

OPĆENITO1.

DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI

Proračun mlaznog injektiranja

• Metoda poboljšanja mehaničkih svojstava tla.

• Tehnologija mlaznog injektiranja bazira se na hidrauličkom slomu tla pod djelovanjem visokog tlaka injekcijske smjese, pri čemu se razara skelet tla te dolazi do miješanja čestica tla i injekcijeske smjese (u pravilu cementa i vode)- „soil-crete”.

Upotreba za sve vrste tla.


Opasnosti…

• Rad s visokim tlakom može dovesti do velikih izdizanja površine terena uz veliki porast pornog tlaka.

• Ako je mlazno injektiranje izvedeno ispravno, tada je podizanje terena i porast pornog pritisaka malen. Važno je da je otvoren put injekcijske smjese od mlaznice prema površini terena. Tada je u tlu prisutan samo hidrostatski tlak.

• Ako je taj put djelomično ili potpuno zatvoren (to se npr. često događa u mekim glinama), tada porni tlak u tlu može porasti na veličinu tlaka na pumpi i tlo se duž bušaćih šipki počne istiskivati na površinu. U takvom slučaju operater (poslužitelj stroja) treba prekinuti injektiranje prije nego se pojavi šteta.

PRIMJENA MLAZNOG INJEKTIRANJA:

• Ojačanje temelja za potrebe izvedbe dubokog iskopa u blizini postojećih zgrada

• Armirana dijafragma za zaštitu iskopa u blizini zgrada• Zaštita iskopa i brtvljenje dna duboke građevinske jame• Ojačanje tla plitko temeljenog stupa mosta• Ojačanje temelja• Zaštita riječne obale• Izvedba tunela vertikalnim/kosim bušotinama• Sanacija klizišta• Aktivna i pasivna sidra izvedena mlaznim injektiranjem


• Kod izrade projekta mlaznog injektiranja nužno je predvidjeti osnovni konstruktivni element, a to je injekcijsko tijelo tj. nosivi stup u tlu.

• Njegovi osnovni elementi su: duljina, promjer, čvrstoća injektiranog tijela, vodopropusnost, modul elastičnosti.


Proračun mlaznog injektiranja

DULJINA

• Duljina injekcijskog tijela (stupa) ovisi o raspoloživoj tehnologiji (bušilici) i kreće se do kojih dvadeset (čak i trideset) metara.

• Maksimalna zabilježena dubina injektiranja je 70m, ali su potrebni složeniji radni postupci


PROMJER

• Promjer injekcijskog tijela ovisi o radnim tlakovima i vremenu injektiranja, a ograničavajući element su svojstva tla, tj. vrsta tla.


Vrsta tla Promjer [cm]

šljunak 80 - 120šljunak s malo pijeska 100šljunak s puno pijeska 80 - 90pijesak 55 - 80pijesak vrlo zbijen 55 - 60pijesak srednje zbijen 70 - 75glina 45 - 100glina žitka 100glina meka 75glina kruta 55 - 60glina polučvrsta do čvrsta 45 - 50

organsko tlo i nasip vrlo promjenljivo (do 100)

KARAKTERISTIKE INJEKCIJSKOG TIJELA

u šljunku do 20,0 N/mm2; MN/m2

u pijesku do 15,0 N/mm2

u prahu i glini do 8,0 N/mm2

u organskom tlu do 3,0 N/mm2


Ovisno o vrsti tla moguće je postići slijedeće jednoosne čvrstoće injekcijskog tijela izvedenog u tlu:

Da bi postigli ovakve vrijednosti potrebno je predvidjeti ugradnju odgovarajuće količine cementa. Odnos između čvrstoće i količine cementa injekcijski ugrađenog u odgovarajući obujam tla vidljiv je iz dijagrama


ČVRSTOĆA INJEKTIRANOG VOLUMENA

Osnovni elementi od kojih ovisi čvrstoća mlazno injektiranog tla su:• 1. Vodocementni faktor (što je W/C veći, čvrstoća je niža).• 2. Sadržaj cementa (što je veća količina cementa, čvrstoća je

veća).• 3. Vrsta tla i granulometrijski sastav (u pijesku i šljunku

postižu se veće čvrstoće nego u glini i prahu).• 4. Starost (što je injektirana smjesa starija, to joj je i veća

čvrstoća, s tim da je porast čvrstoće sporiji nego kod betona).• 5. Korišteni sustav mlaznog injektiranja (1 fluid, 2 fluida ili 3

fluida).

Moduli elastičnosti iznose približno :

Faktor sigurnosti bitno ovisi o konstrukciji, a okvirna vrijednost mu je Fs = 2,0 do 3,0

KARAKTERISTIKE INJEKCIJSKOG TIJELA


Vodopropusnost mlazno injektiranog tla leži unutar vrijednosti 10-7 do 10-9 m/s (10-5 i 10-7 cm/s)

za šljunak 10000 -15000 MN/m2

za pijesak 7000 -10000 MN/m2

za prah i glinu 4000 - 5000 MN/m2

za organsko tlo 1500 - 3000 MN/m2

TRI OSNOVNA POSTUPKA IZVEDBE MLAZNOG INJEKTIRANJA

• jednofluidni sustav (injekcijska smjesa)• dvofluidni sustav (injekcijska smjesa -

zrak, odnosno injekcijska smjesa - voda)• trofluidni sustav (injekcijska smjesa - voda

- zrak)


PRIKAZA PARAMETERA IZVEDBE TRI SUSTAVA MLAZNOG INJEKTIRANJA

Kauschinger et al., 1989


Gubitci…

• Kod malih udaljenosti između pumpne stanice i položaja injektiranja gubitak tlaka kroz cijevi je zanemariv, posebice u usporedbi s visinom pumpanja (3600 m).

• Kako je brzina injekcijske smjese u bušaćim šipkama relativno mala, to je kod uobičajenih duljina šipki i pad tlaka između mlaznice i vrteće glave također malen.


Gustoća injekcijske smjese (ris)u ovisnosti o vodocementnom faktoru

W/C

Međusobni odnosi:


ODREĐIVANJE PROMJERA INJEKTRANOG TIJELA IZ GUSTOĆE SUSPENZIJE

Promjer injektiranog tijela


ODREĐIVANJE KOLIČINE CEMENTA PO m3 INJEKTIRANOG TLA

Količina cementaVeličina protoka injekcijske smjese za zadanu količinu cementa


ANALIZA KONSTRUKCIJE POBOLJŠANJA TLA VERTIKALNIM STUPOVIMA

• Maksimalna nosivost (sila loma) pojedinačnog stupa određena je posmičnom čvrstoćom okolne meke gline (lom tla) ili čvrstoćom građe stupa (lom injektiranog stupa).

• Sila loma tla određena je otporom trenja po plaštu i otporom baze stupa, a za slučaj pojedinačnog stupa odgovarajući izraz za silu loma je:


Dozvoljeno opterećenje jednog stupa

• Nosivost preko baze ne može prijeći tlačnu čvrstoću materijala stupa. Tlačna čvrstoća građe često

• određuje nosivost kad je injektirani stup tla opterećen negativnim trenjem.

• Dozvoljeno opterećenje pojedinog stupa je:

gdje je Fs faktor sigurnosti.Ako u račun ne uzimamo posmičnu čvrstoću neojačanog tla između stupova, faktor sigurnosti bi trebao biti Fs = 1,5. U slučaju kad se posmična čvrstoća neojačanog tla uzima u obzir, onda bi faktorsigurnosti trebao biti minimalno 3,0.

Documents

3 Proračun Mlaznog Injektiranja