53
- - MICROTUNEL MICROTUNEL URI URI - - METODA TUBURILOR IMPINSE METODA TUBURILOR IMPINSE Prof. Dr. Ing. Teodor IFTIMIE Prof. Dr. Ing. Teodor IFTIMIE

Metoda Tuburilor Impinse

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Metoda Tuburilor Impinse'

Citation preview

Page 1: Metoda Tuburilor Impinse

-- MICROTUNELMICROTUNELURIURI --METODA TUBURILOR IMPINSEMETODA TUBURILOR IMPINSE

Prof. Dr. Ing. Teodor IFTIMIE Prof. Dr. Ing. Teodor IFTIMIE

Page 2: Metoda Tuburilor Impinse

CuprinsCuprins

IntroducereIntroducereCondiţiile de amplasare a Condiţiile de amplasare a microtunelurilor microtunelurilor DescriereaDescrierea metodeimetodei “ “ PIPEPIPE JACKINGJACKING ””Îndepărtarea soluluiÎndepărtarea solului in in metodametoda “ “ PIPEPIPE JACKINGJACKING ””Reconstrucţia podeţelor vechi înecate în rambleu prin Reconstrucţia podeţelor vechi înecate în rambleu prin tehnologia “ tehnologia “ PIPEPIPE JACKINGJACKING ””Analiza stării de efort a conductelor împinsAnaliza stării de efort a conductelor împinsee

Page 3: Metoda Tuburilor Impinse

Necesarul anual de linii de microtuneluri Necesarul anual de linii de microtuneluri în America de Nord şi în Europa.în America de Nord şi în Europa.

Page 4: Metoda Tuburilor Impinse

UtilizareaUtilizarea microtunelurilormicrotunelurilor în lumeîn lume

Page 5: Metoda Tuburilor Impinse

EvoluEvoluţţia utilizia utilizăării microtunelelorrii microtunelelor

Page 6: Metoda Tuburilor Impinse

Condiţiile specifice de amplasare aamicrotunelurilormicrotunelurilor

Page 7: Metoda Tuburilor Impinse

Condiţiile specifice de amplasare aamicrotunelurilormicrotunelurilor

Page 8: Metoda Tuburilor Impinse

Descrierea metodei PIPE JACKINGDescrierea metodei PIPE JACKING

Metoda "Pipe jacking" este o metoda de Metoda "Pipe jacking" este o metoda de instalare a unor tuburi de otel sau beton pe sub instalare a unor tuburi de otel sau beton pe sub drumuri sau cai ferate, fără a utiliza săpătura drumuri sau cai ferate, fără a utiliza săpătura deschisa. Subtraversarea "Pipe jacking" constă deschisa. Subtraversarea "Pipe jacking" constă în împingerea cu ajutorul unei instalaţi hidraulice în împingerea cu ajutorul unei instalaţi hidraulice de forţă a tuburilor de dimensiuni ce variază de forţă a tuburilor de dimensiuni ce variază între 4între 40000 şi şi 28002800 mm. Tehnologia presupune mm. Tehnologia presupune excavarea unui puţ corespunzător în care să se excavarea unui puţ corespunzător în care să se poată încadra echipamentul.poată încadra echipamentul.

Page 9: Metoda Tuburilor Impinse

Etapele lucrălilor folosind metodaEtapele lucrălilor folosind metodaPIPE JACKINGPIPE JACKING

Realizarea puţului de lansare

Page 10: Metoda Tuburilor Impinse

Etapele lucrălilor folosind metodaEtapele lucrălilor folosind metodaPIPE JACKINGPIPE JACKING

Montarea dispozitivuluihidraulic de împingere

Page 11: Metoda Tuburilor Impinse

Etapele lucrălilor folosind metodaEtapele lucrălilor folosind metodaPIPE JACKINGPIPE JACKING

Realizarea excavaţiei în partea din faţă ascutului urmată deînaintarea acestuia realizată cu ajutorul

preselor

Page 12: Metoda Tuburilor Impinse

Etapele lucrălilor folosind metodaEtapele lucrălilor folosind metodaPIPE JACKINGPIPE JACKING

Montarea tubuluiprefabricat pentru

operaţia de împingere

Page 13: Metoda Tuburilor Impinse

Etapele lucrălilor folosind metodaEtapele lucrălilor folosind metodaPIPE JACKINGPIPE JACKING

Evacuarea sterilului

Page 14: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de excavare a pMetode de excavare a păămmâântului prin ntului prin metoda PIPE JACKINGmetoda PIPE JACKING

manual

freze rotative

miniexcavator

buzdugan rotativ

Page 15: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de evacuare a pMetode de evacuare a păămmâântului prin ntului prin metoda PIPE JACKINGmetoda PIPE JACKING

•• cu ajutorul unei benzi cu ajutorul unei benzi şşi i vagonetuluivagonetului

Page 16: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de evacuare a pMetode de evacuare a păămmâântului prin ntului prin metoda PIPE JACKINGmetoda PIPE JACKING

•• cu ajutorul unei cu ajutorul unei şşnec nec şşi i vagonetuluivagonetului

Page 17: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de evacuare a pMetode de evacuare a păămmâântului prin ntului prin metoda PIPE JACKINGmetoda PIPE JACKING

•• cu ajutorul unei instalacu ajutorul unei instalaţţii hidraulice ii hidraulice

Page 18: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de mMetode de măărire a lungimi unui rire a lungimi unui microtunel la metoda PIPE JACKINGmicrotunel la metoda PIPE JACKING

•• prin injectareaprin injectareade lubrefiant de lubrefiant (bentonit(bentonităă))

•• prin adprin adăăugarea ugarea de prese de prese

intermediareintermediare

Page 19: Metoda Tuburilor Impinse

Sisteme de Sisteme de dirijaredirijarela metoda PIPE JACKINGla metoda PIPE JACKING

Page 20: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

Poluare sonorPoluare sonorăă

Page 21: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

StresStres

Page 22: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

Deranjare traficDeranjare trafic

Page 23: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

Deranjare comerDeranjare comerţţ

Page 24: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

Deranjare construcDeranjare construcţţiiii

Page 25: Metoda Tuburilor Impinse

Dezavantajele metodei cu sDezavantajele metodei cu săăppăătura deschistura deschisăăfafaţăţă de PIPE JAKINGde PIPE JAKING

Deranjare mediuDeranjare mediu

Page 26: Metoda Tuburilor Impinse

Avantajele metodei PIPE JAKINGAvantajele metodei PIPE JAKING

•• prezintăprezintă maimai puţine riscuripuţine riscuri dede tasaretasare

•• nu necesitnu necesităă ccăăptuptuşşealealăă secundarsecundarăă

•• considerabil mai puconsiderabil mai puţţine rosturi decine rosturi decâât la un microtunel t la un microtunel segmentatsegmentat

•• finisfinisăări interioare netede care dau bune caracteristici ri interioare netede care dau bune caracteristici de curgerede curgere

• echipamentechipament redusredus pentru diversitatea utilitpentru diversitatea utilităţăţilor dinilor dinmediul urbanmediul urban

•• reducere importanreducere importanttăă îîn costuri cn costuri câând este comparatnd este comparatăă cu cu ssăăppăătura deschistura deschisăă

Page 27: Metoda Tuburilor Impinse

Metode de reconstrucMetode de reconstrucţţieie

ReconstrucReconstrucţţia podeia podeţţelor vechi elor vechi îînecate necate îîn rambleu n rambleu prin tehnologia "PIPE JACKING"prin tehnologia "PIPE JACKING"

a. Demolarea pode. Demolarea podeţţului existent ului existent şşi reconstruci reconstrucţţia lui prin ia lui prin ssăăppăăturturăă deschisdeschisăă îîn terasament sub protecn terasament sub protecţţia unui pod ia unui pod provizoriu provizoriu

Page 28: Metoda Tuburilor Impinse

b. Reconstrucb. Reconstrucţţia prin demolare paria prin demolare parţţialialăă a podea podeţţului vechi ului vechi direct direct îîn amplasamentul existent prin metoda "pipe jacking"n amplasamentul existent prin metoda "pipe jacking"

Avantajele metodeAvantajele metodeii PIPE JACKING comparativ cu PIPE JACKING comparativ cu metoda clasicmetoda clasicăă îîn sn săăppăăturturăă deschisdeschisăă sunt:sunt:

- reducerea costului- reducerea obstrucţiilor de trafic- reducerea considerabilă a tasărilor

* avantajele acestei metode cresc odată cu adâncimea.

Page 29: Metoda Tuburilor Impinse

ReconstrucReconstrucţţie podeie podeţţ din aval cu metodadin aval cu metoda

"" PIPE JACKING "PIPE JACKING "-- oo problemproblemăă dificildificilăă pentru aceste tipuri de lucrpentru aceste tipuri de lucrăări ri esteestestabilirea amplasamentului pustabilirea amplasamentului puţţului de lansare, datoritului de lansare, datorităăcondicondiţţiilor topografice iilor topografice şşi dificulti dificultăţăţilor de acces.ilor de acces.-- îîn multe cazuri punctul de start a fost stabilit n multe cazuri punctul de start a fost stabilit îîn aval n aval şşi a i a necesitat execunecesitat execuţţia unor pereia unor pereţţi sau pinteni provizorii, care si sau pinteni provizorii, care săăpreia forpreia forţţa de a de îîmpingere.mpingere.

Page 30: Metoda Tuburilor Impinse

ReconstrucReconstrucţţie podeie podeţţ din amonte cu metodadin amonte cu metoda

" PIPE JACKING "" PIPE JACKING "

Page 31: Metoda Tuburilor Impinse

Analiza stării de efort a conductelor împinsAnaliza stării de efort a conductelor împinseeÎncărcareaÎncărcarea datădată de de pământpământ

Cea mai mare solicitare în cazul tuturor tuburilor acoperite cu pământ este cauzată în mod direct de incarcătura pământului. Acurateţea determinării eforurilor din pământ latuburi este deosebit de importantă pentru stabilitatea acestora. Aceasta implică cunoaşterea exactă a tipurilor depământ şi a caracteristicilor lor, valori care trebuie sa sebazeze pe investigaţii corespunzătoare ale terenului.

O atenţie suplimentară trebuie acordată tipurilor depământ care tind să se umfle în contact cu apa (pământuri sensibile la umezire).

Page 32: Metoda Tuburilor Impinse

Cu toate că acest pământ nu este întâlnit foarte des, este important sa se investigheze terenul din acest punct devedere, cu o deosebită atenţie, deoarece efectul umflării pământului poate avea consecinţe asupra operaţiei deimpingere a tubului.

Suprafaţa terenului

Starea iniţială de eforturi Ka<K<KpKa = coeficientul împingerii active a pământului [-],Kp = coeficientul împingerii pasive a pământului [-],K = coeficientul presiunii statice a pământului.

Page 33: Metoda Tuburilor Impinse

OperaţiaOperaţia dede împingereîmpingere aa tubului modifică starea iniţialătubului modifică starea iniţialădede eforturi din pământeforturi din pământ..

O nouăO nouă starestare dede eforturi rezultăeforturi rezultă;; eaea este aşaeste aşa numita numita stare secundarăstare secundară dede eforturieforturi care nucare nu poatepoate fifi definitădefinită exact şiexact şipoatepoate fifi determinată aproximativ doar pe bazadeterminată aproximativ doar pe baza dede modelemodele..

ModelulModelul care secare se aplică în acest cazaplică în acest caz esteeste bazat pebazat pe ““teoria teoria silozuluisilozului”,”, conform căruiaconform căruia sese presupune că pământul presupune că pământul deasupra tubuluideasupra tubului sese mişcă în jos întremişcă în jos între douădouă planuriplanuri verticale.verticale.Frecarea în lungul planurilorFrecarea în lungul planurilor dede forfecare activează efortulforfecare activează efortul dedeforfecare din pământ direcţionat spre partea superioarăforfecare din pământ direcţionat spre partea superioară..TerzaghiTerzaghi aa investigat acest efect prin intermediul investigat acest efect prin intermediul experimentului săuexperimentului său ““trapatrapa”.”. ElEl aa observat formarea unei bolţiobservat formarea unei bolţidede susţinere în pământsusţinere în pământ şi,şi, folosindfolosind ””teoria silozuluiteoria silozului”” ca ca fundamentfundament,, elel aa stabilitstabilit unun modelmodel de calculde calcul prezentând forţaprezentând forţacarecare actionează peactionează pe oo bucatăbucată dede pământpământ, după, după cumcum sese arată arată înîn figurafigura urmatoareurmatoare..

Page 34: Metoda Tuburilor Impinse

Suprafaţa terenului

Experimentul trapa – Terzaghi

Suprafaţa terenului

Modelul de calcul - Terzaghi

Echilibrul pe direcţia verticală rezultă din următoarele :0tan2 =⋅⋅+⋅−⋅+−⋅+⋅⋅ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ dzKvcbvdvbvdzb δσσσσγ

unde:c = coeziunea [kN/m2],

= unghiul de frecare al peretelui [°],[kN/m2],

K = coeficinetul împingerii pământului [-]

δδστ tan⋅⋅+= Kvc

Page 35: Metoda Tuburilor Impinse

Ecuaţia diferenţială bvKbc

dzvd δσγσ tan22 ⋅⋅⋅−⋅−=

oferă urmatoarea soluţie pentru z = h

⎟⎟⎟⎟⎟

⎜⎜⎜⎜⎜

⎛⎟⎟

⎜⎜

⎛⋅⋅⋅−

−⋅⋅

⋅−⋅= b

hKeK

bcb

Evpδ

δ

γ tan21tan2

2[kN/m2].

În consecinţă, calculul încărcării verticale a pământului raportat la un tub impins este în funcţie de:

- înălţimea de acoperire h,- densitatea pământului ,- coeficientul împingerii pământului deasupra tubului,- influenţa lăţimii pământului deasupra tubului (b) (lăţimea ideală a silozului),- unghiul de frecare în planul de forfecare.

Evp

γ

δ

Page 36: Metoda Tuburilor Impinse

Parametrii funcţionaliParametrii funcţionali h şih şi sunt valorisunt valori care pot ficare pot fideterminatedeterminate exact,exact, dardar K, b şiK, b şi sunt valorisunt valori carecare trebuietrebuie să să fiefie presupuse în conformitate cu mecanica pământurilorpresupuse în conformitate cu mecanica pământurilor..

Lăţimea idealăLăţimea ideală aa silozului rezultă din consideraţiisilozului rezultă din consideraţii statice statice şişi cinematice în baza căroracinematice în baza cărora esteeste determinată poziţia în determinată poziţia în pământpământ aa limitei planurilorlimitei planurilor dede forfecareforfecare.. În acord cu acesteaÎn acord cu acesteaaa fost realizatfost realizat un calculun calcul modificatmodificat,, în conformitate cu în conformitate cu TerzaghiTerzaghi,, incluzândincluzând unun prismprism dede pământpământ dede înălţimeînălţime h şih şilăţimelăţime bb poziţionat deasupra tubuluipoziţionat deasupra tubului..

γδ

Page 37: Metoda Tuburilor Impinse

Suprafaţa terenului

Prismul de pământ deasupra tubului

Suprafaţa terenului

Poziţiile admise de diferiţi cercetători ale planului de forfecare

Cu privire la fixarea lăţimii de influenţă b, au fost făcute încercări mari de a rămâne în limita de siguranţă.Oricum, există opinii diferite – Figura de mai sus reprezintă poziţiile planului de forfecare admise de diferiţi cercetători.

Page 38: Metoda Tuburilor Impinse

Presiunea orizontalăPresiunea orizontală aa pământuluipământului

Corespunzător modeluluiCorespunzător modelului dede încărcareîncărcare,, presiunea presiunea orizontalăorizontală aa pământului acţionând lateralpământului acţionând lateral esteestedeterminatădeterminată dede planurileplanurile dede cedarecedare aleale pământuluipământului lalafeţele tubuluifeţele tubului.. Doar încărcarea pământuluiDoar încărcarea pământului,, redusăredusă dedefactorulfactorul k ,k , acţionează pe aceste planuriacţionează pe aceste planuri aleale pământuluipământului..

Încărcarea dată de pământin zona tubului împins

Page 39: Metoda Tuburilor Impinse

Presiunea orizontalăPresiunea orizontală aa pământuluipământului care estecare este aplicatăaplicatălala nivelul cheii tubuluinivelul cheii tubului areare urmatoareaurmatoarea formulă:formulă:

22 KBad

EvpEhp ⋅⋅+=⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛γ [kN/m2]

În funcţie de relaxarea pământului în timpul microtunelirii, după ce tubul a fost introdus în operaţie, saudupă injectarea intervalului circular cu bentonită coeficientul efectiv de împingere a pământului, K2 este în generel aplicatla toate tipurile de pământ cu un ordin de marime carevariază între împingerea activă a pământului si împingerea pasivă a pământului.

Page 40: Metoda Tuburilor Impinse

Încarcarea dinÎncarcarea din trafictraficÎncarcările dinÎncarcările din trafictrafic acoperă toate încărcărileacoperă toate încărcările care nucare nu

acţioneazăacţionează constant,constant, dar reapardar reapar des (des (încărcări cicliceîncărcări ciclice))..NumărulNumărul dede cicluricicluri dede încărcare poate cauza oboseala încărcare poate cauza oboseala materialului tubuluimaterialului tubului..

Încărcările dinÎncărcările din trafic date detrafic date de vehiculevehicule,, trenuri sau trenuri sau avioane în cazul aeroporturilor sunt evaluate ca încărcăriavioane în cazul aeroporturilor sunt evaluate ca încărcăricarecare acţioneaza pe tuburi daracţioneaza pe tuburi dar nunu sunt încărcărisunt încărcări statice.statice.

În modÎn mod normalnormal numai acţiunea verticalănumai acţiunea verticală aa încărcării încărcării dindin trafictrafic trebuie considerată în ceeatrebuie considerată în ceea cece priveşte pământulpriveşte pământulcarecare acoperă tuburile circulareacoperă tuburile circulare,, iar încărcările orizontale iar încărcările orizontale dindin trafictrafic cucu unun efect susţinător sunt neglijateefect susţinător sunt neglijate..

Efortul din pământ rezultat dinEfortul din pământ rezultat din trafic estetrafic este calculat pe calculat pe baza maseibaza masei semisemi--infiniteinfinite,, elasticeelastice,, izotrope în concordanţă izotrope în concordanţă cu Boussinesqcu Boussinesq şişi prinprin aa include distribuţia încărcării include distribuţia încărcării dependentădependentă dede lungimealungimea şişi diametrul tubuluidiametrul tubului. .

Page 41: Metoda Tuburilor Impinse

CoeficientulCoeficientul de impactde impact ia în considerare acţiunea ia în considerare acţiunea încărcării dinamiceîncărcării dinamice carecare apare datorită încărcării dinapare datorită încărcării din trafic.trafic.Acţiunea încărcării dinamice include suprasarcina cauzatăAcţiunea încărcării dinamice include suprasarcina cauzatăde unde un singursingur impactimpact atunci cândatunci când unun vehicul traversează vehicul traversează linia tubuluilinia tubului, la, la fel ca încărcările mici cauzatefel ca încărcările mici cauzate dede vitezaviteza dedeconducereconducere si de osi de o suprafaţa neregulatăsuprafaţa neregulată aa carosabiluluicarosabilului.. În În consecinţaconsecinţa,, încărcarea verticală peîncărcarea verticală pe un tubun tub rezultărezultă::

pvp ⋅=ϕ

Page 42: Metoda Tuburilor Impinse

SARCINA AXIALASARCINA AXIALA

Împingerea tuburilor implică prezenţa încărcărilor Împingerea tuburilor implică prezenţa încărcărilor tranversaletranversale la axala axa tubului în timpul stadiuluitubului în timpul stadiului dedeconstrucţieconstrucţie, la, la fel cafel ca şişi încărcărileîncărcările carecare acţionează în acţionează în direcţia axei tubuluidirecţia axei tubului..

Determinarea forţei Determinarea forţei necesare dede împingereîmpingere

În timpul operaţiei de împingere a tubului, forţa deîmpingere trebuie să învingă rezistenţa la frecare a tubului în pământ (frecare de suprafaţă), la fel ca şi rezistenţa lapenetrare a capului de forare şi direcţionare în interiorul pământului.

Page 43: Metoda Tuburilor Impinse

Rezistenţa la frecare şi rezistenţala penetrare în timpul împingerii tubului

ÎnÎn conformitateconformitate cu cu figurafigura de de maimai sussus, , forţaforţa necesarănecesarăde de împingereîmpingere V V esteeste calculatăcalculată dupădupă cum cum urmeazăurmează::

∑+≥ RSVunde:S = rezistenţa la penetrare,

∑R = rezistenţa la frecare în lungul tubului.

Page 44: Metoda Tuburilor Impinse

RezistenţaRezistenţa la la penetrarepenetrareRezistenţaRezistenţa lala penetrarepenetrare sese opune înaintării capuluiopune înaintării capului dede

forareforare şişi direcţionare pe toată durata operaţieidirecţionare pe toată durata operaţiei dede împingereîmpingere..RezistenţaRezistenţa lala penetrare variază în funcţiepenetrare variază în funcţie de forma şide forma şiacţiunea capuluiacţiunea capului dede forare folositforare folosit şi esteşi este numitănumită::-- rezistenţa perezistenţa pe lamalama cuţituluicuţitului –– metodelemetodele dede împingereîmpingere şişiforareforare-- rezistenţa pe suprafaţărezistenţa pe suprafaţă –– metodelemetodele dede excavare cu scutulexcavare cu scutul..

Rezistenţa pe lama cuţitului – Sistemele deîmpingere şi forare

Rezistenţa pe lama cuţitului Ps este ridicată atunci când capul de dirijare este împins prin pământ, şi este învinsa datorită apariţiei zonelor de cedare a pământului în faţa capului de dirijare.

Page 45: Metoda Tuburilor Impinse

HerzogHerzog determină rezistenţa pedetermină rezistenţa pe lamalama cuţituluicuţitului PsPs caca ununprodus al suprafeţei lamei cuţituluiprodus al suprafeţei lamei cuţitului şişi rezistenţarezistenţa dede vârf din vârf din pământpământ dupădupă cum urmeazăcum urmează::

sptmDsP ⋅⋅⋅=π [kN]

unde:Dm = diametrul lamei cuţitului [m],t = grosimea lamei cuţitului [m],ps = rezistenţa de vârf [kN/m2].

Rezistenţa de vârf depinde de tipul de pământ

Page 46: Metoda Tuburilor Impinse

Rezistenţa frontalăRezistenţa frontală –– SistemeSisteme dedeexcavaţie cu metoda scutuluiexcavaţie cu metoda scutului

În acord cu metodeleÎn acord cu metodele dede excavaţie cu metoda scutului excavaţie cu metoda scutului rezistenţarezistenţa lala penetrarepenetrare esteeste compusa dincompusa din-- presiuneapresiunea de contactde contact pe faţăpe faţă aa capuluicapului dede forareforare (P1),(P1),-- presiunea hidraulică dinpresiunea hidraulică din camera decamera de suspensie pentrususpensie pentru aasuporta frontulsuporta frontul şi aşi a îndepărta pământulîndepărta pământul (P2),(P2),-- rezistenţa perezistenţa pe lamalama cuţituluicuţitului aa capuluicapului dede dirijaredirijare (P3)(P3)

Rezistenţa peRezistenţa pe lamalama cuţituluicuţitului P3 esteP3 este neglijataneglijata,, în generalîn general,,deoarece capuldeoarece capul dede forareforare esteeste poziţionat ori în apropierea poziţionat ori în apropierea suprafeţei lamei cuţituluisuprafeţei lamei cuţitului, la o, la o distanţădistanţă dede maximmaxim 5 cm,5 cm, orioridirectdirect în faţa lamei cuţituluiîn faţa lamei cuţitului.. RezultăRezultă dede aici că rezistenţa aici că rezistenţa frontalăfrontală PPBB esteeste ::

21 PPBP == [kN]

P1 = presiunea de contact a capului de forare [kN],P2 = forţa hidraulică de sprijin dintre capul de forare şiperetele despărţitor [kN].

Page 47: Metoda Tuburilor Impinse

Condiţiile geologiceCondiţiile geologice şişi hidrogeologice influenţează hidrogeologice influenţează presiuneapresiunea de contact şide contact şi forţa hidraulicăforţa hidraulică dede sprijinsprijin carecare sunt sunt adaptateadaptate lala situaţia locală existentăsituaţia locală existentă.. PresiuneaPresiunea de contact ade contact acapuluicapului dede forare trebuieforare trebuie să fie mai maresă fie mai mare decât împingereadecât împingereaactivă aactivă a pământuluipământului şi mai micăşi mai mică decât împingerea pasivădecât împingerea pasivă aapământului pentrupământului pentru aa preveni tasarea sau ridicareapreveni tasarea sau ridicarea lalasuprafaţa terenuluisuprafaţa terenului..

Aceasta poateAceasta poate fifi exemplificată folosind exemplul unui exemplificată folosind exemplul unui pereteperete de galeriede galerie..

OO împingereîmpingere aa pământuluipământului carecare acţionează peacţionează pe unun perete perete rigidrigid şişi nedeplasabilnedeplasabil esteeste considerată caconsiderată ca oo împingere staticăîmpingere statică aapământuluipământului EE00..

Micşorarea sau mărirea valorii împingerii pământului în Micşorarea sau mărirea valorii împingerii pământului în funcţiefuncţie dede mişcarea pereteluimişcarea peretelui esteeste cauzatăcauzată dede forţaforţa dedeforfecareforfecare carecare apare atunci cândapare atunci când o pană deo pană de pământ alunecă pământ alunecă pepe oo suprafaţăsuprafaţă, şi este, şi este opusă direcţieiopusă direcţiei dede mişcaremişcare aa pereteluiperetelui..

Page 48: Metoda Tuburilor Impinse

a) Împingerea pământului b) Rezistenţa pământului

Tipuri de împingere a pământului şi deplasările relative corespunzătoare

Ordonatele împingerii active şi pasive a pământului în suprafaţa capului de forare sunt determinate prin următoarele ecuaţii :împingerea activă a pământului

aKcaKhBae ⋅−⋅⋅= 2γ

împingerea pasivă a pământului

pKcpKhBae ⋅+⋅⋅= 2γ

Page 49: Metoda Tuburilor Impinse

RezistenţaRezistenţa lala frecarefrecare

SeparatSeparat dede rezistenţarezistenţa lala penetrarepenetrare maimai apareapare dedeasemenea forţaasemenea forţa dede frecare dintre suprafaţa echipamentuluifrecare dintre suprafaţa echipamentuluidede excavare sauexcavare sau aa tubului împinstubului împins şişi pământpământ.. ForţaForţa dede frecare frecare rezultă din integrarea frecăriirezultă din integrarea frecării activeactive pe suprafaţa pe suprafaţa echipamentuluiechipamentului dede excavare sauexcavare sau aa tubului împinstubului împins dupădupă cum cum urmeazăurmează ::

LadMR ⋅⋅⋅= π

unde :R = rezistenţa la frecare [kN],M = rezistenţa pe suprafaţă [kN/m2],da = diametrul exterior al scutului sau tubului [m],L = distanţa de împingere [m].

Frecarea pe suprafaţă este determinată pe baza legii frecării, cum este aplicată în mecanică :

Page 50: Metoda Tuburilor Impinse

NM ⋅= µ [kN]

undeunde ::== coeficientcoeficient dede frecarefrecare [[--],],

N = N = forţaforţa care care acţioneazăacţionează ortogonalortogonal pepe pereteperete [kN/m2].[kN/m2].

Reducerea rezistenţeiReducerea rezistenţei lala frecarefrecare

RezistenţaRezistenţa lala frecare poatefrecare poate fifi redusă prinredusă prin ::-- realizarea unei găuri cu diametrurealizarea unei găuri cu diametru mai maremai mare decât cel decât cel necesarnecesar ((săpătura circulară dintresăpătura circulară dintre tub şitub şi terenul terenul înconjurătorînconjurător),),-- folosirea unuifolosirea unui lubrifiant (lubrifiant (lubrifiere culubrifiere cu oo suspensie suspensie betoniticăbetonitică).).

µ

Page 51: Metoda Tuburilor Impinse

Conform normativelorConform normativelor,, surplusulsurplusul dede diametrudiametru esteeste limitatlimitatla unla un domeniudomeniu de 4de 4 pânăpână la 10 mm,la 10 mm, funcţiefuncţie dede diametrul diametrul exterior al tubuluiexterior al tubului şi deşi de tipultipul dede pământ pentrupământ pentru aa preveni preveni tasarea terenuluitasarea terenului dede deasupradeasupra..

În tipurileÎn tipurile dede solurisoluri stabile,stabile, diametrul mărit al excavaţiei diametrul mărit al excavaţiei poatepoate fifi menţinut pe toată distanţamenţinut pe toată distanţa dede împingere cu împingere cu rezultatul că forţarezultatul că forţa dede frecare apare numai pe parteafrecare apare numai pe partea dede josjos aatubuluitubului. De. De exempluexemplu, a, a fost realizată în Hamburgfost realizată în Hamburg oodemonstraţiedemonstraţie,, unde tuburi din gresieunde tuburi din gresie auau fost împinse printrfost împinse printr--ooargilă eraticăargilă eratică//glaciarăglaciară ;; distanţadistanţa dede împingereîmpingere aa fostfost de 42.0 de 42.0 mm iar forţaiar forţa maximă demaximă de împingere necesarăîmpingere necesară ss--aa ridicat doar ridicat doar pânăpână la 280la 280 kNkN..

Forţa de împingere funcţie dedistanţa de împingere

Page 52: Metoda Tuburilor Impinse

OO altă metodă pentru reducerea frecăriialtă metodă pentru reducerea frecării esteeste folosirea folosirea unei suspensii betonitice servind caunei suspensii betonitice servind ca lubrifiant lalubrifiant la lucrărilelucrările dedeîmpingereîmpingere aa tuburilortuburilor.. SuspensiaSuspensia esteeste obţinută din betonităobţinută din betonită şişiapă amestecate cu ajutorul unui malaxorapă amestecate cu ajutorul unui malaxor. După. După preparare preparare suspensiasuspensia esteeste injectată în spaţiul dintreinjectată în spaţiul dintre tub şitub şi pământ cupământ cu o o pompăpompă din puţuldin puţul dede lansarelansare şişi prin dispozitiveleprin dispozitivele dede injectareinjectarecare aucare au fost fixate în tuburile împinsefost fixate în tuburile împinse.. Dispunerea Dispunerea dispozitivelordispozitivelor dede injectare în lungulinjectare în lungul şişi în jurul tubuluiîn jurul tubului este oeste ochestiunechestiune dede experienţă deoarece trebuie asiguratăexperienţă deoarece trebuie asigurată oodistribuţie uniformădistribuţie uniformă aa suspensiei în jurul tubuluisuspensiei în jurul tubului.. Suspensia Suspensia serveşteserveşte lala formarea unui strat continuuformarea unui strat continuu de lubrifiantde lubrifiant pepe carecaretubul poate chiar pluti dacătubul poate chiar pluti dacă sese îndeplinesc condiţii idealeîndeplinesc condiţii ideale..

Dispozitiv de injectare fixat în tubul împins

Page 53: Metoda Tuburilor Impinse