PRIMENA JET GROUTING TEHNOLOGIJE KOD

FUNDIRANJA U DUBOKOJ TEMELJNOJ JAMI

STAMBENO POSLOVNOG KOMPLEKSA NA NOVOM

BEOGRADU

David Mandić, Aleksandra Kiković*, Miloš Hranisavljević

*

* Novkol, Surčinski put 1k, 11077 Novi Beograd

REZIME

Na lokaciji Novog Beograda, u Bloku 65, realizovana je prva od ukupno devet etapa izgradnje

stambeno-poslovnog kompleksa sa dve podzemne etaže, u otežanim geološkim uslovima. U tekstu se

opisuju primenjena rešenja, kao i rezultati njihove primene.

KLJUČNE REČI: jet grouting, fundiranje, sleganje

APPLICATION OF JET GROUTING TECHNOLOGY FOR

FOUNDATION IN DEEP FOUNDATION PIT OF BUSINESS

AND RESIDENTIAL COMPLEX ON THE NEW BELGRADE

ABSTRACT

The first of nine construction stages of business and residential complex was realized, with two

underground floors in difficult geological conditions, at the area of New Belgrade, on Block 65. The

paper describes the implemented solution, and the results of it’s application.

KEY WORDS: jet grouting, foundation, settlement

UVOD

Stambeno poslovni kompleks nalazi se u ul. Omladinskih brigada 86 u Bloku 65, na Novom

Beogradu. Urbanističkim uslovima i Arhitektonsko-građevinskim projektom, predviđena je realizacija

kompleksa u dve faze od kojih prva faza (F1) ima sedam etapa a druga (F2) dve. Faza F1 imaće

nadzemno 11 nezavisnih stambenih objekata spratnosti do P+6+Pk (slika 1). U podzemnom delu

kompleks u osnovi ima jedinstven gabarit dimenzija 168x136,8m, koji se sastoji od dve etaže garaža

koje se grade po ritmu faza, odnosno etapa. Predmet ovog rada je fundiranje i zaštita temeljne jame

Faze F1, Etapa 1, koja je izgrađena.

Slika 1. Lokacija sa objektima

Figure 1. Location with objects

OPIS PODLOGA NA OSNOVU KOJIH JE PRIMENJENA NOVA METODA

FUNDIRANJA

- Podaci o objektu i konstrukciji na osnovu AG projekta

Podzemni deo etape 1 u osnovi ima dimenzije 44,6x137,4m i ukopava se u tlo dve etaže (oko 7,0m) od

površine terena. Po konturi temeljne jame su ulice sa infrastrukturom i zelene površine.

Kota prizemlja (kota ±0,00) je apsolutna kota 75,50. Okolni teren je na koti 74,60 do 75,30. Noseći

sistem u podzemnim spratovima su armirano-betonske monolitne ploče, zidovi i stubovi na rasteru

8,10x8,10 m. Temeljna ploča je debljine 65cm, ojačana kapitelima.

Naponi ispod temeljne ploče su u rasponu od 47 kPa na mestima gde postoje samo dve podzemne

etaže do 182 kPa na mestima liftova i stepeništa nadzemnih objekata (slika 2).

- Podaci o tlu

Elaborat o geomehaničkim ispitivanjima tla na lokaciji ovog poslovno-stambenog kompleksa uradio je

Institut IMS iz Beograda, avgusta 2010 godine.

Faza F1

Etapa 1

44,6 x 137,4m

Slika 2. Presek kroz objekat sa prikazom napona ispod temeljne ploče

Figure 2. Cross section through the building showing the stress below the base slab

Sastav i debljina slojeva tla idući od površine terena su:

nasip, debljine oko 2,0m

deluvijalne prašine, debljine oko 1,2m

peskovite prašine, debljine oko 4,0m

prašinasti pesak, debljine oko 1,8m

peskoviti šljunak, debljine oko 5,5m

peskovito-muljevite prašine, debljine oko 4,0m

serija peska i šljunka, debljine oko 8,3m

tvrde glinovite prašine u kojima je završeno bušenje.

Nivo podzemne vode prema podacima istražnog bušenja (maj 2010) je na oko 3,0m od površine

terena, na kotama 71,30 do 71,70. Nivo podzemne vode zavisi od nivoa Save i priliva vode iz zaleđa i

prema višegodišnjim osmatranjima može biti i viši. Najniže etaže (garaže) kompleksa biće trajno 4,0-

5,0m ispod nivoa podzemne vode. Na slici 3 prikazan je deo geološkog profila sa merodavnim

karakteristikama tla i kotom iskopa za drugi podzemni nivo.

Slika 3. Geološki presek

Figure 3. Geological section

OPIS PROJEKTNOG REŠENJA U GLAVNOM PROJEKTU PO KOME SU IZVEDENI

RADOVI

Zbog veličine kompleksa, dubine ukopavanja, veoma složenih geoloških uslova, visokog nivoa

podzemne vode, fazne realizacije i izrade pouzdane hidroizolacije, urađena su Varijantna idejna

rešenja, Idejni i Glavni projekat fundiranja i zaštite temeljne jame. Projektanti su Autori ovog referata.

Analizirajući razmatrane varijante i procenu koštanja, Investitor se posle izrade Idejnog projekta

odlučio za varijantu na osnovu koje je urađen Glavni projekat i izvedeni radovi.

U daljem tekstu biće obrazložena primenjena rešenja u Glavnom projektu, zahtevana i realizovana

probna ispitivanja i upoređenje ponašanja izgrađenog objekta sa postavkama u Glavnom projektu,

posebno u delu nove metode fundiranja.

Elementi Glavnog projekta:

- Vertikalna zaštita od pritiska tla

Po konturi temeljne jame na tri strane predviđene su dijafragme, neposredno uz konturne zidove

podzemnog dela objekta. Dijafragme se izvode sa kote 72,30 koja je iznad nivoa podzemne vode, do

dubine od 9,3m. Debljina dijafragmi je 60cm. Na kruni je greda 60x60cm koja ih povezuje u jednu

celinu. Dijafragme su istovremeno zaštita od pritiska tla, kao i podloga hidroizolacije.

Za oslanjanje dijafragmi, po konturi temeljne jame koriste se ankeri tipa “jet grouting” koji se izvode u

nivou naglavne grede, na razmaku od 5m. Sile u ankerima po geostatičkom proračunu su 350 kN,

dužine 16m, a izvode se pod nagibom od 30°. Pre stalnih izvode se probni.

Na strani gde se u sledećim etapama nastavlja realizacija kompleksa, za zatvaranje temeljne jame

predviđen je stalni AB zid objekta izgrađen u Etapi 1. Na zid se postavlja hidroizolacija i zaštita

hidroizolacije, a zatim se nasipa tlom iz iskopa. Time se teren vraća na nivo pre početka radova i

omogućava korišćenje izgrađene etape. Kada se nastave radovi na susednoj etapi u zidu se izvode

prodori na već predviđenim mestima, i uspostavlja komunikacija sa novoizvedenom etapom u

garažnom nivou. Zbog ovakvog zahteva dijafragme su bile zaštita na tri strane, a na četvrtoj zidovi

posebno prilagođeni ovakvoj nameni.

Slika 4. Vertikalna zaštita od pritiska tla

Figure 4. Vertical protection of soil pressure

- Odbrana od podzemne vode

Za odbranu od podzemne vode i uzgona u toku izvođenja radova koriste se depresioni bunari po

konturi temeljne jame koji obaraju nivo podzemne vode do kote potrebne da omogući izvođenje

radova unutar temeljne jame i odvode vodu u sabirni cevovod. Sistem ostaje u funkciji i održava nivo

podzemne vode ispod kote fundiranja, kako bi se obezbedila nesmetana izrada podzemnog dela

objekta sve dok se ne izgradi podzemni deo konstrukcije do kote 0.00, zajedno sa hidroizolacijom, jer

je tek tada dovoljna težina konstrukcije da savlada uzgon. Bunari se izvode sa kote iznad nivoa

podzemne vode (približno 72,0). Tehničko rešenje spuštanja nivoa podzemne vode za vreme izgradnje

Faze 1, Etape 1 obradio je Prof. Dr. Miloš Stanić, dipl.građ.inž, i ono je posebno priloženo u projektu.

- Privremena drenaža u temeljnoj jami

Na finalnoj koti iskopa je raskvašeno prašinasto muljevito tlo. Da bi se stabilizovalo tlo i stvorili

uslovi za izradu objekta predviđena je izrada privremene drenaže koja se sastoji od sledećeg:

PVC folije koja treba da spreči prolaz cementnog mleka iz betonske ploče u tampon,

prirodne mešavine šljunka d=25cm,

sloja tucanika prosečne debljine u uvaljanom stanju oko 20cm,

geofiltra koji sprečava ispiranje sitnih čestica tla,

drenažnih rovova, cevi i šahtova.

Preko drenažnog sloja radi se AB ploča d=10cm – podloga hidroizolacije, hidroizolacija i temeljna

ploča. Drenaža ostaje u funkciji dok se ne izgradi podzemni deo objekta.

- Primena jet grouting tenologije kod fundiranja sa merama za smanjenje ukupnih i

neravnomernih sleganja

Objekat ima temeljnu ploču debljine 65 cm. Ispod ploče su slojevi šljunka i tucanika za potrebe

drenaže. Ovi slojevi, pored pomenute uloge privremene drenaže su i delimična zamena lošeg tla po

zahtevu iz geotehničkog elaborata, tj. služe i za umanjenje sleganja. Zbijanjem ovog sloja treba postići

modul stišljivosti Mv=20 MPa.

Na osnovu opisane koncepcije objekta i ulaznih podataka trebalo je sračunati očekivana sleganja.

Zbog toga je formiran matematički model u koji su uneti raspored slojeva po dubini, karakteristike

postojećeg i zamenjenog tla, nivo podzemne vode i stvarni raspored napona u tlu neposredno ispod

temeljne ploče, a na osnovu statičkog proračuna konstrukcije objekta. Ovakav model formiran je u

zoni manjih opterećenja koji zahvataju najveći deo temeljne površine i u zoni maksimalnih

opterećenja koja se javljaju ispod liftova, stepeništa i skloništa.

Proračun je sproveden po licenciranom programu “Geo 5” i dobijeni su sledeći rezultati:

u zoni manjih opterećenja gde su naponi na kontaktu temeljna ploča-tlo reda veličine 47-120

kPa, zbog velikog rasterećenja tokom iskopa, sleganja su od 0,0 do 10mm,

u zoni većih naprezanja ispod liftova i stepeništa gde naponi dostižu maksimalnu vrednost 180

kPa maksimalno sleganje je oko 57mm.

Radi kontrole sleganja, proračun je ponovljen i Schmertmann-ovom metodom. Kako u ovom

programu nije moguće uneti promenljivo rasprostiranje napona u tlu ispod temeljne ploče, izvršeno je

uprosečavanje tih vrednosti. Tako je, za zonu većih naprezanja u račun uzet prosečan bruto napon

ispod temeljne ploče od 160kN/m2. Za ovaj slučaj dobijeno je maksimalno sleganje od 53mm. U zoni

prosečnog bruto napona od 120kN/m2, sleganje je oko 15mm.

U ovakvim geološkim uslovima i sa velikim rasponima kontaktnog opterećenja ispod temeljne ploče,

sračunata ukupna i neravnomerna sleganja nisu prihvatljiva. Projektanti su se odlučili za ojačanje tla

primenom “jet grouting” tehnologije (slika 5). Ispod jače opterećenih površina izvode se bušotine po

projektovanom rasporedu do potrebne dubine i vrši mlazno injektiranje tla cementnom emulzijom pod

visokim pritiskom. Na taj način formiraju se vertikalne kolone (kratki “šipovi”) u tlu koje se ojačava i

opterećenje prenosi u dublje dobro nosive slojeve. Time se rasterećuje temeljni kontakt i smanjuje

ukupno sleganje. Ojačanje se vrši do dubine od 5,5m od temeljnog kontakta. Raspored kolona

prikazan je na slici 6.

Slika 5. Prikaz „jet grouting“ metode

Figure 5. Procedure of the „jet grouting“ method

Posle ovakve intervencije u proračunski model sleganja unete su su karakteristike ojačanog tla sa “Jet”

kolonama, a za ostale slojeve karakteristike iz Geološkog elaborata. Za proračune je usvojen prečnik

vertikalne kolone 60cm, a nosivost 440 kN što treba potvrditi probnim ispitivanjem. U zoni najvećih

opterećenja dobijeno je maksimalno računsko sleganje oko 14mm, tako da je ukupno maksimalno

neravnomerno sleganje od 4 do 14mm, što je zadovoljavajuće rešenje. U projektu su predviđeni reperi

za osmatranje sleganja kako bi se pratilo ponašanje objekta i uporedilo sa proračunom što bi bili vrlo

korisni podaci za dalju primenu ove metode.

11

Slika 6. Raspored „jet grouting“ kolona

Figure 6. Arrangement of „jet grouting“ columns

- Prethodna probna ispitivanja i osmatranja predviđena projektom

- Ankeri

Pre izvođenja stalnih ankera predviđena je izrada probnih da bi se dokazala projektovana nosivost i

dužina sidrenja i na osnovu toga i izrada ostalih ankera. Ukoliko postignu projektovanu silu probni

ankeri ostaju kao stalni. Maksimalna sila sa kojom se ispituju probni ankeri je za 30% veća od sile po

statičkom proračunu.

- “Jet grouting”

Pre početka radova bilo je obavezno izvesti probno ispitivanje “jet grouting” tehnologije na terenu,

kako bi se usvojili parametri sa kojima se postižu zadovoljavajući rezultati. Probno ispitivanje treba

izvesti u realnoj sredini. U okviru ovog ispitivanja potrebno je:

izvršiti iskop do kote 72.00,

izvesti min 3 probne kolone sa različitim parametrima jetiranja (pritisak injektiranja, brzina

bušenja, količina cementa, brzina izvlačenja burgije...) kako bi se ustanovilo sa kojim

parametrima se zadovoljavaju očekivane karakteristike,

nakon očvršćavanja kolona uzeti uzorke za laboratorijsko ispitivanje i odrediti prečnik kolone

(“šipa”) kao i nosivost.

Na osnovu rezultata ispitivanja usvaja se konačan prečnik injektiranog tela, kao i parametri za

izvođenje. Zavisno od rezultata koji se postignu probnim ispitivanjem, postoji mogućnost i da bude

predložena realizacija dopunskih ispitivanja, ako se zaključi da se može dobiti još racionalnije rešenje.

- Depresioni bunari

Da bi se odredili parametri potrebni za sračunavanje količine crpljene vode i definisao raspored i

položaj depresionih bunara, neophodno je uraditi test probnog crpljenja. Predviđeno je crpljenje

probnog bunara u trajanju od 36 sati (24 sata crpljenja i 12 sati povraćaja nivoa podzemne vode).

Promena nivoa podzemne vode prati se pomoću 4 pijezometra. Nakon rezultata testa probnog crpljenja

biće moguće definisati raspored, prečnik, dubinu bunara i karakteristike filterskog zasipa. Ako bude

potrebno izvršiće se korekcije u polaznom projektnom rešenju.

- Reperi za osmatranje sleganja

Na objektu Etape1 ugrađeno je 6 repera na koti 0.00 (iznad podzemnih garaža) u zonama manjih i

većih opterećenja.

UPOREĐENJE PROJEKTOVANIH I REALIZOVANIH REŠENJA I ISPITIVANJA

- Ankeri

Probna ispitivanja izvedena su na dva ankera. Ispitivanje je vršeno metodom ciklusa a prema

standardima EU. Postignuta je projektovana sila sa propisanim faktorom sigurnosti i elementima

ankera iz projekta.

- “Jet grouting”

Urađeno je više “jet grouting” kolona na kjima su odabrani najoptimalniji parametri izrade. Sa

odabranim parametrima urađena je kolona dužine 5,5m na kojoj je izmeren ostvareni prečnik od 60-

61cm. Probnim ispitivanjem ustanovljena je granična nosivost oko 800kN, što odgovara dozvoljenoj

nosivosti od 400kN. Sa ovim elementima kolone su raspoređene u projektu, pa nije bilo izmena. Na

slici 7 prikazana je oprema na gradilištu sa kojom je vršeno ispitivanje.

Slika 7. Oprema za probno ispitivanje jet grouting kolona

Figure 7. Equipment for testing of jet grouting column

- Depresioni bunari

Probno crpljenje obavio je Rudarsko-geološki fakultet. Na osnovu tih rezultata projektovano je 8

bunara po konturi Etape 1, koji su uspešno oborili nivo i držali ga pod kontrolom sve do isključenja

bunara.

- Osmatranje sleganja

Reperi su ugrađeni kada su izgrađene dve podzemne etaže na koti 0.00. Njihov raspored bio je takav

da pokrije zone objekta sa srednjim i velikim kontaktnim naponima u tlu, odnosno raspon. U zonama

malog kontaktnog napona, gde postoje samo dva podzemna nivoa, zbog velikog rasterećenja nema

sleganja. Nulto osmatranje bilo je u aprilu 2012.godine i od tada se redovno osmatra. Nažalost, reperi

R1 i R6 su uništeni u toku izgradnje nadzemnog dela, a R2 je labavo ugrađen na pogrešno mesto, pa se

ovde mogu interpretirati rezultati sa preostalih repera R3, R4, i R5. Oni pokrivaju raspon kontaktnog

opterećenja od 120 do 180 kPa.

Slika 8. Položaj repera na objektu

Figure 8. Position of the ground settlement marks on the object

Prema rezultatima poslednjeg očitavanja (objekat je useljen) sleganja su:

R3=11,9mm, R4=10,1mm, R5=16,1mm. Reper R5 je u zoni najvećih opterećenja. S obzirom da su

objekti useljeni ne očekuje se značajniji prirast sleganja. Iz navedenog se vidi da se računska i stvarna

sleganja dobro slažu jer su računska sleganja posle ojačanja tla od 11 do 14,0mm.

ZAKLJUČAK

U Bloku 65 na Novom Beogradu izgrađena je Etapa 1 stambeno - poslovnog kompleksa primenom

nove metode fundiranja uz pomoć “jet grouting” tehnologije, a na osnovu Glavnog projekta zaštite

temeljne jame i fundiranja. Rešenje ojačanja tla u fundiranju primenom “jet grouting” tehnologije u

svetskim razmerama nije novo, ali u Srbiji jeste. U ovom referatu opisana su primenjena rešenja.

Slika 9. Izmerena sleganja na objektu

Figure 9. Measured settlements on the object

Projektovana rešenja realizovana su u celini u teškim geološkim uslovima. Parametri iz projekta koje

je trebalo potvrditi probnim ispitivanjima su potvrđeni tako da nije bilo izmena. Sračunata i izmerena

sleganja imaju visok nivo sličnosti što ukazuje na ispravnost primene “jet grouting” tehnologije u

složenim uslovima fundiranja. Značajna prednost u odnosu na najčešnja rešenja sa fundiranjem na

šipovima je i izrada hidroizolacije bez prodora temeljne konstrukcije.

LITERATURA

1. Arhiva preduzeća „NOVKOL“

2. Gradilišna arhiva Investitora, probni testovi, merenje sleganja na izgrađenom objektu

3. Instutit IMS, Centar za geotehniku (2010), Elaborat o geotehničkim uslovima izgradnje poslovno-

stambenog kompleksa u Bloku 65 na Novom Beogradu za nivo Glavnog građevinskog projekta, Beograd

4. Licencirani program za geotehnička projektovanja – „GEO 5“ Fine Ltd

5. Licencirani program za statičke proračune i dimenzionisanje „Tower-3D“ Radimpex

6. Mandić, D. (2010), Idejna Geotehnička rešenja varijanti fundiranja i zaštite od podzemnih voda, Sanus,

Beograd

7. Mandić, D. (2010), Idejni projekat zaštite temeljne jame Faze 1, Etape 1-7, Sanus, Beograd

8. Mandić, D, Kiković, A. (2011), Glavni projekat zaštite temeljne jame Faze 1, Etape 1, Novkol, Beograd

9. PFB d.o.o. (2011), Glavni Arhitektonsko građevinski projekat Faze 1, Etape 1,Beograd