Zaštita iskopa u ograničenom prostoru pri visokoj razini podzemne vode

Metode izrade zaštite građevne jame tradicionalnim i novim

tehnologijama

Za duboke iskope u ograničenom prostoru, pri visokoj podzemnoj vodi koriste se razne vrste ZAGATNIH STIJENKI. Za privremene građevine koristi se čelično žmurje. Njegova je upotreba naročito rasprostranjena u zemljama s razvijenom industrijom čelika ali i u zemljama koje imaju pogodno tlo za zabijanje čeličnog žmurja. Za takve je građevine pogodno pjeskovito i glinovito-pjeskovito tlo. Čelično žmurje može se upotrijebiti višekratno ako se nakon izvedbe građevine unutar građevne jame koju je štitilo, izvadi. Ono se može vaditi i samo djelomično kada je potrebno da građevina unutar građevne jame nakon dovršetka dođe u dodir sa svojim okolišem, na primjer vodom. Ovo nije rijedak slučaj u izvedbi raznih crpnih stanica, brodskih prevodnica i slično.Tlo u kojem se mogu očekivati samci i veći komadi kamena nije pogodno za upotrebu čeličnih platica. Za takva tla pogodnije je koristiti neku drugu tehnologiju kao što je armirano betonska dijafragma, nizovi zasječenih bušenih pilota ili mlazno injektiranje. Kada se u tlu ne očekuju veći komadi kamena ali je ono pokriveno nekontroliranim nasipom, može se po trasi zagatne stijenke izvršiti zamjena materijala ako nasip nije znatne debljine. Ovo je ponekad korisno učiniti i kada se radi o dijafragmi, da bi se olakšao iskop u površinskom dijelu tla.

Zaštita građevne jame čeličnim žmurjem. Građevna jama služila je za izvedbu brodske prevodnice uz branu Port-Mort kod la Garenne u Francuskoj. Čelično žmurje je privremena građevina unutar koje će se izvesti zidovi prevodnice. Dio žmurja će se odstraniti nakon što zidovi budu gotovi a dio će trajno ostati u tlu ali ne više kao nosivi dio građevine.

Za trajne građevine, koje postaju sastavni dijelovi budućih zgrada koriste se razne vrste neprekinutih armiranobetonskih zagatnih stijenki. Najčešće su to armiranobetonske dijafragme.

Armiranobetonska dijafragma sa sidrima. Vidi se vlaženje i blago procjeđivanje vode kroz spojeve dijelova dijafragme.

Piloti velikog promjera također se koriste za zaštitu građevne jame i ujedno kao buduća gotova građevina. Oni su najčešće u upotrebi za osiguranje i izvedbu zasjeka i usjeka, ali i za osiguranje dubokih građevnih jama. Koriste se tamo gdje se očekuje pojava takvog tla u koje nije moguće zabiti žmurje, a i izvedba kontinuirane dijafragme je upitna .

Za zaštitu građevnih jama i prihvaćanje temelja susjednih zgrada, uz koje se izvode duboki iskopi, koriste se zavjese izvedene pomoću mlaznog injektiranja i drugih trenutno raspoloživih tehnologija. Velika većina ovih zagatnih stijenki se sidri.

JAMA

postojećipodrum

kota dnapostojećih

temelja

kota dna iskopa

mlaznoinjektirana

zavjesa

Savladavanje velikih hidrostatičkih pritisaka

Zagatne stijenke moraju podnijeti pritisak tla,ali i štititi građevnu jamu od dotoka podzemne vode. Iz toga se dade zaključiti da spojevi dijelova od kojih su izvedene moraju biti vododrživi. Kod armiranobetonskih zagatnih stijenki to se postiže umetanjem cijevi pri iskopu tako da su spojevi polukružnog oblika i trebali bi osigurati vodonepropusnost. Kod ugradnje gotovih panela u iskop za armirano – betonsku dijafragmu, ostavljaju se polukružna udubljenja na uspravnim rubovima panela. Nakon njihove ugradnje spojevi se brtve ugradnjom posebnih smjesa u ove otvore. Postoje i različiti tipovi brtvi koje se mogu ugraditi između pojedinih dijelova armirano-betonske dijafragme za bolje brtvljenje. Uvijek međutim ostaje upitna precizna ugradnja ovih brtvi.

Kod čeličnih platica, vododrživost je osigurana precizno izrađenim ključevima i bravama pomoću kojih se one spajaju prilikom zabijanja.

Höesch

Larsen

Peine

Höesch

Zagatne stijenke od pilota, vododrživost ostvaruju preklapanjem odnosno zasijecanjem pilota ili izvedbom pilota u dva reda s pomakom za pola promjera.

Mlazno injektirane zagatne stijenke i stijenke izvedene miješanjem na licu mjesta (mixed in place) samom tehnologijom ubacivanja cementne injekcijske smjese u masu tla izazivaju povećanu gustoću smjese i povećavaju vodonepropusnost na mjestu zavjese. Kod ovih tehnologija, glede vododrživosti, potrebno je ispravno projektirati razmake između mjesta ugradnje injekcijske smjese (bušotina ili položaja svrdala) tako da nastane dobar preklop. Kod građevnih jama štićenih zagatnim stijenkama bilo koje vrste, voda se crpi iz jame. Na taj se način odvodi procjedna voda i oborinska voda.

Uslijed crpljenja vode iz jame, nastaje razlika hidrostatičkog pritiska između razine vode u jami i razine podzemne vode iza zagatne stijenke, u tlu. Ovu razliku pritisaka mora preuzeti zagatnastijenka. Taj pritisak može biti znatan. Time se povećavaju zahtjevi na debljinu, krutost i druga statička svojstva zagatnih stijenki. Kod velikih razlika razina vode u tlu i građevnoj jami postoji više mogućnosti savladavanja pritisaka koji pri tom nastaju.

Jedan od njih je korištenje bunara za snižavanje razine podzemne vode sa strane tla tako da razlika hidrostatičkih pritisaka bude što manja.

JAMARPV u jami

bunari u nizu

vododrživa pregradaka crpki

∆H

glina

pijesak

RPV prije sniženja nakon sniženja

To može biti niz pravilno ili nepravilno raspoređenih bunara kao i kod građevnih jama s pokosom, a mogu biti i sustavi iglofiltera. Moguće je izvoditi sustave bunara ili iglofiltera kao i kod jama s kosinom, u dva reda, tako da jedan red bude s vanjske strane žmurja, a drugi s unutarnje strane u dnu jame. Ovaj se način primjenjuje kada se želi osigurati dno jame dodatno od hidrauličkog sloma tla ili djelovanja uzgona do časa dok građevina dovoljno ne oteža da može vlastitom težinom savladati uzgon.

Smanjena razlika pritisaka uglavnom se može postići samo kod privremenih radova. Ako zagatnastijenka kasnije služi kao dio građevine, za trajno se stanje mora dimenzionirati na puni hidrostatički pritisak.

Metode iskopa

Građevne jame zaštićene zagatnom stijenkom mogu se glede iskopa izvoditi na različite načine. Kada nisu slobodno stojeće, a to je uvijek slučaj kod dubljih iskopa, iskop se vrši u etažama prema potrebama pridržajnih mjesta, najčešće sidara, uz crpljenje vode iz jame.

Ako postoji bojazan od hidrauličkog sloma dna građevne jame, iskop se može vršiti pod vodom, bez crpljenja. Tada nema razlike hidrostatičkih pritisaka ili je ona vrlo mala, ali ostaje problem ugradnje razupora ili sidara. Razupore i/ili sidra mogu se ugrađivati postepeno usporedo s crpljenjem vode iz jame odnosno s povećanjem hidrostatičkog pritiska. Najjednostavnije je na vrhu zagatne stijenke izvesti veznu gredu koja povezuje njene dijelove, a samo veznu gredu razupirati ili ako je moguće pričvrstiti zategama u tlo. Moguća je i izvedba geotehničkih sidara iz jame, ako ima dovoljno prostora.

tlocrt poprečni presjekiskop pod vodom podvodno betoniranje

zagatna stjenka

JAMA

RPV RPV

grabilica

kontraktor

betonski čep

Sličnim sustavom mogu se izvoditi BUNARI – vrsta dubokih temelja koji se spuštaju u tlo potkapanjem nožice. Bunari inače spadaju u skupinu dubokih masivnih temelja i koriste se, kao i piloti, za temeljenje u većim dubinama kada pliće nema nosivih slojeva.Građevna se jama štiti betonskom građevinom koja se postepeno nadograđuje na površini i spušta u dubinu. Bunar je dio građevine i ujedno zaštita građevne jame. Iskop se može vršiti u suhom, ali i podvodno kako je to prethodno opisano. Na slici je prikazan nadzemni dio bunara u Obrovcu. Vidi se da je na njemu klizna oplata pomoću koje se bunar nadograđuje

Poteškoće nastaju kada se bunar počne naginjati. Iz tog razloga ovaj način izvedbe građevne jame koristi se samo u homogenom tlu. Posebna pažnja treba biti posvećena temeljnoj ploči. Ona mora izdržati pritisak tla od proloma dna. Ako postoji mogućnost pojave uzgona kojeg tlo unutar građevne jame nakon crpljenja vode iz bunara ne bi moglo izdržati, potrebno je na dno ugraditi temeljnu ploču – čep, koji će svojom težinom preuzeti uzgon. Ova se ploča – čep posebno dimenzionira. Može se kombinirati s djelomičnim crpljenjem vode bunarima iz tla ispod dna građevne jame do određene mjere da čep ne bude prevelik. Zadovoljavajući se kontra teret postiže izgradnjom dijela građevine, koji tada svojom težinom zajedno s pločom – čepom savladava uzgon. Kada je ukupno opterećenje dovoljno obustavlja se crpljenje unutar jame.

Treća mogućnost iskopa unutar građevne jame u skučenom prostoru, kada je iz bilo kojih razloga nemoguće sidrenje, a razupiranje unutar jame ometa rad, je metoda slična rudarskoj. Izvede se obodna, armirano-betonska dijafragma kao trajni dio buduće podzemne građevine, stupovi se izvedu tehnologijom pilota, a zatim se iskop vrši po etažama, odozgo prema dolje. Potrebno je dimenzionirati i izvesti konstruktivne dijelove svake etaže tako da ujedno služe kao oslonci (razupore) za dijafragmu i na taj način postepeno napredovati u dubinu. Ova je tehnologija skupa, ali ponekad u gusto naseljenim gradskim prostorima jedina moguća. Primjer ovakvog iskopa je građevna jama na Lion Yard u Cambridgeu, UK. Na slikama koje slijede prikazani su dijelovi ove vrlo složene građevne jame.

gradilište Lion Yard65 m × 45 m

otvori za iskop3,5 m × 19 m

ul. St Tibb’s

ul. Downing Street

ul. Corn Exchange Street

JAMAomeđena AB dijafragmom

crkva

NorwichUnion

podzemne garaže

muzej Sedgwick

Zoološkiodjel

tlocrt

ul. St. Tibb’s Row ul. Corn Exchangenasip šljunka

Gault naslaga gline

RPV

razina 1razina 2razina 3razina 4

Zeleni pijesak

instrumentiranazagatna stjenka

privremenerazupore

presjek

razupiranje o nosive dijelove građevine

pogled na iskop

Građevne jame za temeljenje u mirnoj i tekućoj vodi

Za temeljenje u dubokoj vodi postoje razne mogućnosti. Jedna od njih je korištenje raznih vrsta dubokih temelja kao što su piloti velikog promjera, kesoni, bunari i plivajući sanduci. Dio ovih temeljenja može se izvoditi s površine vode dok je za druge potrebno izvesti umjetni otok te s njega izvoditi temeljenje. Druga mogućnost, koju često traže opsežni građevinski zahvati kao što su izgradnja brana na vodotocima, brodskih prevodnica na plovnim putovima, suhih dokova u brodogradilištima i slično, je izvedba građevne jame zaštićene od vanjske vode pomoću zagata. Tada se unutar građevne jame temelji u suhom, kao na svakom drugom gradilištu. Ovaj je način najprihvatljiviji u pogledu izvedbe, ali nije uvijek moguć. Kada je dubina vode prihvatljiva, a prostor na kojem se gradi slobodan, građevne jame zaštićene zagatima su vrlo dobro rješenje. Pri izvedbi građevnih jama zaštićenih zagatima javljaju se dvije mogućnosti: jama u mirnoj vodi (more, jezero) i jama u tekućoj vodi (najčešće kod izgradnje hidroelektrana, brodskih prevodnica, mostovnih stupova i slično). Na slici je prikazana velika građevna jama zaštićena zagatima, na morskoj obali.

tlocrt

presjek

Ispitivanja su pokazala da je vrlo teško u nasipu predviđene krupnoće izvesti dijafragmu te je nakon niza prijedloga odabrano rješenje s injektiranjem. Na slici je prikazan poprečni presjek izvedenog zagata s gornje fotografije . Izvedeni zagat uži je od projektiranog za 50 m. Vododrživost je postignuta injektiranjem. Kroz tijelo nasipa izvedena je višeredna injekcijska zavjesa dok je stijena u dublji slojevima injektirana cementno-silikatnim mješavinama u jednorednoj zavjesi.

Još su složenije građevne jame u tekućoj vodi, ali se i tamo često izvode nasuti zagati.Građevne jame u tekućoj vodi moraju biti tako izvedene da voda može negdje prolaziti. Za to postoje dvije mogućnosti. Obilazni tuneli ili pregrađeivanje pola po pola.

Sbrana

Salakovac

Neretvabrana

Salakovac

položajgradilišta

optočni tunel

uzvodni zagat optočnog tunela

nizvodni zagat optočnog tunela

nizvodni zagatgrađevne jame za branu

uzvodni zagatgrađevne jame za branu

tehnika optočnog tunela

brana Tri klanca