1-Prikaz Tehnologije Mlazno

1PRIKAZ TEHNOLOGIJE MLAZNOG INJEKTIRANJA

1. 1. UVOD

Razvojem graditeljstva, pokazalo se da se sve vie susreemo s pomanjkanjem terena kojima susvojstva pogodna za gradnju, pa smo primorani graditi i na terenima loih (nepogodnih)karakteristika. Pri tome je sve vie potrebno voditi rauna o zatiti okolia, kao i ouvanju kakvoevodnih resursa. Pored toga javlja se i potreba sanacije i obnove starih objekata, kao i loe graenihobjekata. Porasla je i svijest o zatiti od nepovoljnih utjecaja odlagalita otpada, starih kao i onih kojase tek planiraju, i sl. Pri svemu tome ekonominost gradnje ostaje imperativni zahtjev.

Postoji niz tehnologija graenja koje se koriste u takvim sluajevima, a u posljednje vrijeme razvijenaje i tehnologija tzv. MLAZNOG INJEKTIRANJA (u svijetu se ona obino naziva Jet Grouting).Ona se najee navodi kao jedna od metoda poboljanja mehanikih svojstava tla, tj. ojaanja tla.

Potrebno je razlikovati tehnologiju mlaznog injektiranja od, nazovimo to, klasinog injektiranja.

Openito, razne tehnologije injektiranja ukljuuju:

a) Ispunjavanje praznih prostora u tlu postupkom injektiranja (klakaa je pri tome posebansluaj)

b) Kompaktiranje slojeva tla postupkom injektiranjac) Penetracijsko injektiranjed) Mlazno injektiranje

Na slici 1. shematski su prikazane te etiri vrste injektiranja.

ad a) Ispunjavanje upljina

Injekcijska smjesa (najee na bazi cementa) utiskuje se u prazne prostore (upljine) tla (stijene).

Poseban sluaj ove vrste injektiranja je tzv. klakaa. Kod nje se injekcijska smjesa utiskuje u tlo podvisokim tlakom to uzrokuje hidrauliki lom tla. Nastalu pukotinu ispunjava injekcijska smjesa, aokolno tlo se zbija.

1

PRIKAZ TEHNOLOGIJE MLAZNOG INJEKTIRANJA

Slika 1. Shematski prikaz vrsta injektiranja (Welsh et al., 1986)

ad b) Kompaktiranje injektiranjem

Injekcijske smjese s visokim unutarnjim trenjem utiskuju se u stiljivo tlo, to se manifestira poputradijalne hidraulike pree, pa dolazi do pomaka estica tla i poveanja gustoe okolnog tla.

ad c) Penetracijsko injektiranje

Injekcijska smjesa utiskuje se u tlo pod razmjerno niskim tlakom, tako da ne dolazi do promjeneobujma i strukture tla. Injekcijske smjese koje se pri tome koriste raznog su sastava i karakteristika, aosnovna baza za njihovo odreivanje je propusnost tla. Ovo je vana konstatacija, pa se ona posebnonapominje, jer se esto smatra da su pri tome odluujui neki drugi zahtjevi.

Openito gledano, ovisno o koeficijentu propusnosti tla k, koriste se sljedee smjese:

- cementne smjese (koriste se kada je k > 10-2 cm/s)- silikatne smjese (koriste se kada je k veliine 10-2 do 10-4 cm/s)- rezorcinske smjese (koriste se kada je k veliine 10-4 do 10-6 cm/s)

Kod slabije propusnih vrsta tla, openito nije mogua ovakova vrsta injektiranja.

2


ad d) Mlazno injektiranje

Ova tehnologija bitno se razlikuje od predhodnih. Njenom se primjenom posve razbija struktura tla,te se estice tla mijeaju (in-situ) s vezivnim sredstvom, pa nastaje homogenizirana masa poboljanihsvojstava.

Tehnologija se primjenjuje kod raznih vrsta tla s raznim injekcijskim smjesama, iako se normalnokoriste vodo-cementne, te vodo-cementno-bentonitne smjese. U odreenim sluajevima koristi se ivapno (isto vapno, vapno s cementom i dr.).

Na slikama 2. i 3. ilustrativno su prikazani dijagrami podruja primjene mlaznog injektiranja.Dijagram na slici 2. prikazuje podruje primjene mlaznog injektiranja u odnosu na propusnost tla, ana slici 3. u odnosu na promjer zrna estica tla.

Slika 2. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na vodopropusnost tla (Welsh et al., 1986.)

Jedna od osnovnih prednosti metode mlaznog injektiranja u odnosu na ostale tri metode je u bitnomsmanjenju tehnikih i ekonomskih nepoznanica koje su posljedica stvarnih okolnosti u tlu (a kojemogu biti razliite u odnosu na pretpostavljene).

Slika 3. Primjenjivost injekcijskih smjesa u odnosu na promjer estica tla (Welsh et al., 1986)

3


1.2. PRIKAZ TEHNOLOGIJE MLAZNOG INJEKTIRANJA

Rezanje (razbijanje strukture) tla mlazom vode pod pritiskom prvotno je primijenjeno u amerikimugljenokopima. U Japanu je poetkom sedamdesetih godina ova ideja primijenjena za ojaanje tlainjektiranjem (Kauschinger et al., 1989).

Ta nova metoda injektiranja nazvana je mlazno injektiranje (Jet Grouting). To je uobiajeni naziv zasvaki izvedbeni postupak (metodu graenja) i konstrukcije kod kojih se koriste ekstremno visokitlakovi (tipino 300 do 700 bara, odnosno 30 do 70 MPa) za unos energije u fluid koji se utiskuje utlo brzinom od cca 250 do 330 m/s. Velika brzina fluida slui za razbijanje (rezanje) strukture tla,premjetanje estica te njihovo mijeanje s cementnom smjesom.

Danas su u primjeni 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)

Ova tri postupka su osnova za barem dvanaestak varijacija izvedbe mlaznog injektiranja.

1.2.1. Razvoj tehnologije mlaznog injektiranja

Izvornu ideja i prva istraivanja koritenja visokih brzina injekcijskog mlaza za razbijanje (rezanje),premjetanje i cementiranje estica tla vezana je uz brau Yamakado, priblino 1965. god. Uskoronakon toga (1970. god.) razraena su dva tipa opreme (postrojenja) za mlazno injektiranje.

Oprema za mlazno injektiranje koju je razvio Nakanishi i njegova tvrtka N.I.T. koristila jekemijske i cementne suspenzije za injektiranje pod vrlo visokim tlakom kroz male mlaznice (1,0 do 2,0 mm) koje su smjetene pri dnu jednostrukih ipki buaeg pribora. Kako su ipkepostepeno podizane (vaene) uz kontinuiranu rotaciju, za vrijeme postupka injektiranja, nastaloje u tlu valjkasto tijelo mjeavine cementa i estica tla. Od engleskog naziva ChemicalChurning Pile nastao je naziv za ovakav postupak mlaznog injektiranja (injektiranja s jednimfluidom) CCP sustav mlaznog injektiranja.

Drugi nain mlaznog injektiranja razvio je Teruo Yahiro. Ova oprema koristila je trostrukebuae ipke. Trostruke ipke potrebne su zbog koritenja tri fluida kod mlaznog injektiranja, ato su bili voda, zrak i cementna injekcijska smjesa. Dva fluida (voda i zrak) pod visokim tlakomsu razbijala strukturu tla. Kako se sada injekcijska smjesa utiskuje u razrahljeno tlo dovoljan jerelativno mali tlak (10 do 40 bara) za njenu ugradnju. Sistem je nazvan JG (Jet Grouting).

Yahiro je utvrdio da pod visokim tlakom mlaz vode koji se nalazi unutar stoca mlaza stlaenog zrakamoe u veoj irini razoriti strukturu tla, u odnosu na sluaj kada se ne koristi stlaeni zrak.

Prvotno je trofluidni sistem koriten za formiranje panela u tlu (radilo se bez rotacije). Kako je CCPsustav (injektiranje s rotacijom pribora) postigao vrlo iroku primjenu, Yahiro je 1975. god.modificirao svoj sustav tako da je mogue postii valjkasta tijela radom s tri fluida (rotacija trostrukogbuaeg pribora). Ovakav nain rada nazvan je Column Jet Grout CJG sustav mlaznoginjektiranja.

4


Ubrzo su u Japanu razvijene i ostale metode mlaznog injektiranja. Najvanija modifikacija je tzv.JSG sustav (Jumbo Special Grout). To je u principu CCP sustav mlaznog injektiranja, s tim dase osim injekcijske smjese koristi i zrak, tj. koriste se dva fluida za izradu injektiranih valjaka tla.Naime, koritenjem zraka valjkasta tijela injektiranih stupova tla su bitno veeg promjera od onog kojise postie istim CCP postupkom (radom s jednim fluidom). Postiu se promjeri za 1, 1,5 pa i do2 puta vei, a da su izvedeni u jednakim uvjetima.

Posljednje bitnije modificiranje tehnologije mlaznog injektiranja bilo je oko 1984. god. Japanskistrunjaci Miki i Nakanishi uveli su i sonini mjera (sonic transducer) za kontrolu dimenzijaizvedenih valjaka tla. Tehnologija je nazvana (Super-Soil-Stabilization MANagment) SSS-MANsustav s MASU mjerenjem u podzemlju.

Za razliku od ostalih sustava gdje se struktura tla razbija i izmijea s injekcijskom smjesom, ovdje seestice tla izbace na povrinu terena strujom vode i zraka, a nastala upljina se ispuni injekcijskomsmjesom.

Postupak se odvija tako da se najprije izvede iskop, zatim se soninim mjeraem MASU kontroliradimenzija upljeg prostora, koji se na kraju ispuni injekcijskom smjesom.

Iako je promjer ovako nastalih tijela i do 4,00 m, ostaje pitanje racionalnosti postupka (odvozmaterijala, velika koliina ugraene injekcijske smjese, upitnost stvarne potrebe takvih tijela, i sl.).Pored toga nije poznato kakva je sigurnost od zaruavanja velikih upljih prostora prije no to suispunjeni injekcijskom smjesom, vrijeme trajanja izvedbe, i sl., pa je upitna budunost ovog sustava.

Na slici 4. prikazana je shema razvoja tehnologije mlaznog injektiranja. Naravno da se ona razvija idalje, ali sad su to ve varijacije navedenih sustava. Moda treba napomenuti da se pojavio i novisustav sa dva fluida i to cementna smjesa i voda (prije je drugi fluid bio zrak).

Tehnologija mlaznog injektiranja nakon poetnog razvoja u Japanu proirila se u zapadnu Europu(poeci su iz 1976. god) i to prvenstveno u Italiju i Zapadnu Njemaku, te u Junu Ameriku.

U Sjedinjenim Amerikim Dravama pojavila se 1979. god., a do 1984. god. primijenjena je samo pet(5) puta. Prema miljenju amerikih strunjaka razlog ovako sporog prihvaanja je u tome to je malibroj domaih strunjaka poznavao ovu tehnologiju. Tako su do 1989. god. uglavnom svi strunjaci zato podruje (mlazno injektiranje) bili stranci. Pri tome su amerika poduzea, koja su izvodila radovemlaznog injektiranja, zapravo ih izvodila u suradnji s europskim i japanskim poduzeima.

Nakon 1987. god. tehnologija mlaznog injektiranja ire je prihvaena u SAD-u (proirila su se znanjao njoj), a amerika poduzea znatno su unaprijedila opremu za mlazno injektiranje te joj proiriliprimjenu.

5


Slika 4. Kronologija razvoja osnovnih sustava mlaznog injektiranja (Miki et al., 1984)

1.2.3. Osnovne razlike tri sustava mlaznog injektiranja

Na slici 5. shematski su prikazane glavne razlike tri sustava mlaznog injektiranja (CCP -jednofluidni sustav, JSG - dvofluidni sustav i CJG - trofluidni sustav). Navedeni su i promjerivaljkastih tijela koje prosjeno moemo postii primjenom jedne od tri osnovne metode izvedbemlaznog injektiranja. Radi se o priblinim vrijednostima. Kod njihove meusobne usporedbe postojepotekoe, jer postignuti promjeri ovise o nizu parametara, koje je teko ujednaiti. Zato je svakausporedba uvjetno mjerodavna.

Radi se o sljedeem:

Kod jednofluidnog sustava postoji est parametara koji izravno utjeu na injektiranje, a to su:tlak injektiranja, broj i promjer mlaznica, vodocementni faktor injekcijske smjese, brzinapodizanja pribora, te trajanje rotacije.

Kod dvofluidnog sustava prisutna i dva dodatna parametra, a to su: tlak i protok zraka.

Kod trofluidnog sustava ukupno postoji deset parametara, tj. pet kao i za jednofluidni sustav, tepet bitnih za reim vode i zraka (tlak vode, promjer i broj mlaznica za utiskivanje vode, tlak iprotok zraka).

6


Slika 5. Usporedni prikaz mlaznog injektiranja s jednim, dva i tri fluida (Miki et al., 1984)

7


Pitanje je kakva je kombinacija parametara kod raznih sustava mlaznog injektiranja mjerodavna zausporedbu. Odnosno, treba rei da ne postoje podaci ispitivanja postignutih promjera valjaka, a da su pritome izvedbeni parametri bili ujednaeni, te radovi izvedeni sa sva tri sustava u tlu istih karakteristika.

Naravno, pored parametara opreme za mlazno injektiranje od utjecaja je i itav niz ostalih elemenata,kao npr. vrsta tla, zbijenost, plastinost, vlanost, razina podzemne vode, koliina cementa, utroenaenergija, starost injektiranog uzorka tla (bitno utjee na vrstou), i sl.

U tablici 1. prikazani su neki od raspoloivih podataka o parametrima izvedbe mlaznog injektiranja sraznim sustavima.

Tablica 1. Prikaz parametara izvedbe tri sustava mlaznog injektiranja (Kauschinger et al., 1989)

Parametri Broj fluidaizvedbe Jedan fluid Dva fluida Tri fluida

Tlakvoda - - 300-550

injektiranjainjekcijska

300-550 300-550 10-40[bar]

smjesazrak - 7-17 7-17

voda [l/min] - - 70-100Protok inj. smj. [l/min] 60-150 100-150 150-250

zrak [m3/min] - 1-3 1-3Promjer voda - - 1,8-2,6mlaznica injekcijska

1,8-3,0 2,4-3,4 3,5-6,0[mm] smjesaBroj voda - - 1-2

mlaznica injekcijska2-6 1-2 1

[kom] smjesaW/C 0,8:1 do 2:1

Sadraj [kg/m] 200-500 300-1000 500-2000cementa [kg/m3] 400-1000 150-550 150-650

Brzina rotacije ipki [okr/min] 10-30 10-30 3-8Brzina podizanja ipki [min/m] 3-8 3-10 10-25Promjer injek. krupnozrnato tlo 0,50-1,00 1,00-2,00 1,50-3,00

valjka [m] sitnozrnato tlo 0,40-0,80 1,00-1,50 1,00-2,00vrstoa valjka pjeskovito tlo 10-30 7,5-15 10-20

[N/mm2] glinovito tlo 1,5-10 1,5-5,0 1,5-7,5

Ako se detaljnije analiziraju pojedini podaci iz tablice 1, proizlaze zakljuci navedeni u tablicama 2do 5.

Napomena:Analize u tablicama 2 do 5 izraene su tako da je sustav s jednim fluidom (CCP) uzet kaoetalonska vrijednost veliine 1,0 (s time da su usporeene srednje vrijednosti iz tablice 1).

8


Tablica 2. PROMJERI

Vrsta tla Sustav Srednji promjer Faktor

[m] usporedbe

Krupnozrnatojedan fluid 0,75 1,00

tlodva fluida 1,50 2,00

tri fluida 2,25 3,00

Sitnozrnatojedan fluid 0,60 1,00



Tablica 3. VRSTOA

Vrsta tla Sustav Srednja vrstoa Faktor[N/mm2] usporedbe

Krupnozrnatojedan fluid 20,00 1,00



Sitnozrnatojedan fluid 5,75 1,00



Tablica 4. UTROAK CEMENTA

Sustav Utroak cementa Faktor[kg/m] usporedbe

jedan fluid 350 1,00

dva fluida 650 1,85

tri fluida 1250 3,60

Tablica 5. ZBIRNA USPOREDBA

Srednji promjer Volumen tijela Utroak FaktorSustav [m] [m3/m] cementa usporedbe

[kg/m]

jedan fluid 0,75 0,44 350 1,00

dva fluida 1,50 1,77 650 0,50

tri fluida 2,25 3,97 1250 0,40

9


Bez obzira na odreene manjkavosti prethodnih analiza (u prvom redu zato to su koritene srednjevrijednosti dobivene iz irokih granica) proizlazi:

Izvedbom injektiranja s dvofluidnim sustavom postie se skoro dvostruki promjer valjka uodnosu na jednofluidni, a kod trofluidnog sustava on je priblino tri puta vei od promjera valjkaizvedenog s jednofluidnim sustavom, ali samo 50% u odnosu na izvedbu s dvofluidnimsustavom.

Utroak cementa raste s porastom obujma injektiranog tijela ali njegov udio u mjeavini cement- estice tla pada. Time je dijelom objanjiv i odreeni pad vrstoe injektirane mase tla kodrada s vie fluida u odnosu na jedan.

Kad bismo analizu ponovili s nekim drugim izvorom podataka, dobili bismo drukije rezultate, ali bioni priblino bili slini, a to znai da bi i konani zakljuci bili slini.

Jedan od zakljuaka kod toga je kako zapravo ne moemo dati izraeniju prednost nekom od trisustava mlaznog injektiranja. Kako se cijena opreme za rad s vie fluida znatno poveava, a to bitnoutjee i na cijenu konanog proizvoda, prethodni zakljuak (upitnost prednosti pojedinih metoda)dodatno je potvren.

Naravno da kod planiranja nekog zahvata ve u startu moe postojati zahtjev za naglaenim nekimelementom (parametrom izvedbe), koji onda moe biti odluujui za odabir sustava mlaznoginjektiranja.

Prema raspoloivimm podacima, u ovom trenutku Europa daje prednost radu s jednim fluidom(izraenije u Italiji) i dva fluida (izraenije u Njemakoj), dok SAD preferira trofluidne sustave.

Na slici 6. prikazan je shematski detalj pribora za mlazno injektiranje koji zorno prikazuje razlike kodrada s jednim, dva i tri fluida.

Slika 6. Prikaz razlika izvedbe mlaznog injektiranja s jednim, dva i tri fluida

10


1.2.4. Osnovne prednosti i mane mlaznog injektiranja

Osnovna prednost mlaznog injektiranja jest da se ono moe koristiti za ojaanje svih vrsta zrnatih tala(ljunak, pijesak, prah, glina) s ekoloki prihvatljivim vodo-cementnim injekcijskim materijalima.

Veliki promjeri valjaka injektiranih stupova tla (cca 50 do 300 cm) izvode se priborom malihdimenzija. Prepreke u tlu (npr. komadi drveta, gromade kamena i dr.) mogu biti zaobiene iliuklopljene u injektiranu zonu tla.

Mlazno injektiranje moe zapoeti na gotovo svakoj (dohvatnoj) dubini, te biti zavreno u bilo kojojrazini ispod povrine terena, ovisno o potrebama zahvata ojaanja tla.

Najvea dosegnuta dubina mlaznog injektiranja prema stanju iz 1989. god. je 70 m (izvela talijanskafirma Trevi za potrebe ojaanja cestovnog tunela u talijanskim Alpama).

Ako se mlazno injektiranje izvodi ispravno, samo male koliine ispranog (izbaenog) tla potrebno jeodvoziti s gradilita.

Mlazno injektiranje izvodi se vertikalno, koso i horizontalno u odnosu na povrinu terena.

Osnovni nedostatak, koji prisutan kod svih sustava mlaznog injektiranja, je zahtjev za osiguravanjemnesmetane komunikacije (toka) fluida od poloaja injektiranja do povrine terena. Ako jekomunikacija sprijeena, porni tlak vode u tlu poraste do tlaka injektiranja (300 do 500 bara), tomoe izazvati hidrauliki lom tla. Posljedica su boni pomaci i izdizanje tla. Tako je npr. kod mekihglina zabiljeeno izdizanje vee od jednog metra.

S druge strane, kad je komunikacija (tok) prema povrini slobodna, moe se dogoditi da velikakoliina estica tla bude istisnuta na povrinu, odnosno da se dio cementa predvien za ugradnju u tlopojavi na povrini terena. U odreenim uvjetima takav gubitak cementa moe dostii vrijednosti od20 do 60%, a bilo je sluajeva kad je on bio i punih 100%.

Sljedei nedostatak je cijena kotanja, koja nekad zna biti vrlo visoka (kod injektiranih valjaka tlavelikih promjera prisutan je i veliki utroak injekcijske smjese).

Osim toga, vrstoe injektiranog tla dosta variraju, a kod prainastih i glinovitih vrsta tla relativno suniske.

U sluaju kad su brzine podzemne vode velike, moe se dogoditi ispiranje cementa (prije no to onvee), to onda utjee na kvalitetu ovrslog injektiranog volumena tla.

1.2.5. Odnos tlaka i protoka fluida kod mlaznog injektiranja

Mehanizam mlaznog injektiranja moe se protumaiti kroz analizu osnovnih odnosa tlaka, protoka ibrzine injekcijskog mlaza.

Normalna veliina tlaka koja se koristi kod mlaznog injektiranja je cca 500 bara, a pri tome je brzinainjekcijskog mlaza oko 300 m/s (1080 km/h). Kod injekcijske smjese s vodocementnim faktoromW/C = 1/1 to odgovara stupcu visine cca 3600 m.

11


Kod malih udaljenosti izmeu pumpne stanice i poloaja injektiranja gubitak tlaka kroz cijevi jezanemariv, posebice u usporedbi s visinom pumpanja (3600 m). Kako je brzina injekcijske smjese ubuaim ipkama relativno mala, to je kod uobiajenih duljina ipki i pad tlaka izmeu mlaznice ivrtee glave takoer malen. S obzirom na male gubitke tlaka, moemo postaviti Bernoullievujednadbu za raun idealne brzine injekcijskog mlaza:

vi = 2 g Hp [1]gdje je:

HP - stupac injekcijske smjese (ovisan o tlaku pumpanja i gustoi injekcijske smjese)g - konstanta gravitacije

Jednadbu [1] moemo koristiti za izraunavanje brzine mlaza u zraku i uronjenog u vodu.

Visoki tlak injekcijskog mlaza potreban za razaranje strukture tla stvara nadzvune brzineinjekcijskog fluida.

Rad s visokim tlakom moe izazvati hidrauliki lom tla, tj. dovesti do velikih izdizanja povrine terenauz veliki porast pornog tlaka. Ako je mlazno injektiranje izvedeno ispravno, tada je podizanje terenai porast pornog pritisaka malen. Vano je da je otvoren put injekcijske smjese od mlaznice premapovrini terena. Tada je u tlu prisutan samo hidrostatski tlak koji je ovisan o udaljenosti poloajainjektiranja do povrine terena (teina nadsloja smjese do povrine terena). Ako je taj put djelominoili potpuno zatvoren (to se npr. esto dogaa u mekim glinama), tada porni tlak u tlu moe porasti naveliinu tlaka na pumpi. Oigledno je da stanje bez slobodnog puta prema povrini ne moe potrajatidugo i tlo se du buaih ipki pone istiskivati na povrinu. U takvom sluaju operater (posluiteljstroja) treba prekinuti injektiranje prije nego se pojavi teta.

Idealna brzina injektiranog mlaza vi iz izraza [1] moe se koristiti za izraunavanje protoka krozmlaznice kako slijedi:

Q = Cc p4

f2m Cv vi [2a]

Qtotal = n Q [2b]

gdje je:

Cc - bezdimenzionalni koeficijent kontrakcije injekcijskog mlaza (0,95 do 1,0)fm - promjer mlazniceCv - bezdimenzionalni koeficijent brzine (0,8 do 0,98)Q - protok kroz jednu mlaznicun - broj mlaznica

Potrebna snaga koja moe ostvariti traeni protok prema izrazu [2b] izraunava se izrazom

P = Qtotal p [3]

12


gdje je:

P - snaga u hidraulikom mediju [kW]p - tlak pumpanja [kN/m2]Qtotal - ukupna protoka [m

3/s]

Snaga koju treba ostvariti motor je za cca 15% vea od one u hidraulikom mediju, te proizlazi da seza injektiranje smjese s W/C = 1/1, pumpane sa 500 bara kroz dvije mlaznice promjera 2,0 mm teidealne brzine mlaza od 300 m/s, ostvaruje protok od oko 90 l/min uz stroj snage min. 75 kW. Vidimoda su potrebne pumpe pokretane motorima velike snage.

1.2.6. Gubici visine pumpanja

Firma Rodio (Italija) provela je niz ispitivanja s ciljem utvrivanja gubitka tlaka protoka fluida krozcijevi promjera 3/4 i 1. Pri tome su koritene razne injekcijske smjese, i to:

voda injekcijska smjesa W/C = 1/1 injekcijska smjesa W/C = 2/1

Gubitak tlaka vaan je zbog odreivanja maksimalne udaljenosti izmeu pumpe i poloajainjektiranja. Ako je taj gubitak prevelik, gubi se mogunost razbijanja strukture tla prilikom mlaznoginjektiranja.

Oito je da su kod cijevi veeg promjera manji gubici nego kod cijevi manjeg promjera. Takoer suvei gubici kod gustijih injekcijskih smjesa.

Slika 7. Gubici tlaka kod prolaza vode i cementne smjese prema pokusima firme Rodio iz 1983. god. (Kauschinger et al., 1989)

13


Na slici 7. prikazan je dijagram gubitaka tlaka po m fleksibilnih cijevi promjera 3/4, i to za protokvode te injekcijskih smjesa s W/C = 1/1 i 2/1.

Injekcijska smjesa s W/C = 1/1 uobiajena je kod primjene mlaznog injektiranja. Pri tome protokobino iznosi 1 do 2,5 l/s. Tlak pumpanja je 400 do 500 bara. Uz takve uvjete gubici tlaka su od 0,25do 1,0 bara po m cijevi. Ako tlak injektiranja padne ispod 300 bara, praktino se gubi mogunostrazaranja (rezanja) strukture tla.

Proizlazi da kod tlaka od cca 500 bara maksimalna udaljenost pumpe i poloaja injektiranja moe bitioko 800 m kod manjih protoka, a cca 200 m kod veih.

1.2.7. vrstoe injektiranog volumena tla

Mlazno injektiranje primjenjuje se kod velikog broja raznih konstrukcija. Kod nekih od njih (npr.ojaanje temelja, potporne konstrukcije, zatita iskopa tunela, i sl.) vana je i vrstoa injektiranogvolumena tla.

Sastav mlazno injektiranog volumena tla u osnovi je slian betonu. Materijal sadri estice tla,cement, neto zraka i vodu (mlazno injektirani volumen tla se u stranoj literaturi esto naziva soil-crete - mjeavina tla i cementa).

Osnovni elementi od kojih ovisi vrstoa mlazno injektiranog tla su:

1. Vodocementni faktor (to je W/C vei, vrstoa je nia).2. Sadraj cementa (to je vea koliina cementa, vrstoa je vea).3. Vrsta tla i granulometrijski sastav (u pijesku i ljunku postiu se vee vrstoe nego u glini iprahu).4. Starost (to je injektirana smjesa starija, to joj je i vea vrstoa, s tim da je porast vrstoesporiji nego kod betona).5. Koriteni sustav mlaznog injektiranja (1 fluid, 2 fluida ili 3 fluida).

1.2.8. imbenici koji utjeu na vrstou injektiranog volumena tla

Osnovna razlika izmeu obinog betona i mlazno injektiranog tla (concrete - soilcrete) pitanje jekontrolirane kvalitete tla, te koliine stvarno ugraene koliine cementa. Potekoa je to injekcijskimlaz slui i za razbijanje strukture tla i za mijeanje cementa s esticama tla. Pored toga, u poetnomstadiju je injektirana smjesa rjea, pa moe doi do segregacije. To sve pridonosi nesigurnostistvarnog udjela cementa u injektiranoj masi tla, kao i stvarnom vodocementnom faktoru mase u tlu.

Osnovne nesigurnosti o sastavu in-situ injektiranog volumena posljedica su sljedeih injenica:

1. Udio estica tla ovisi o stvarnim uvjetima u tlu i moe znatno varirati. Takoer, granulometrijskisastav injektiranog tla obino nije isti kao i u intaktnom tlu, jer fine estice pijeska i praha znajubiti isprane u toku mlaznog injektiranja, te izneene na povrinu terena. Pozitivno je tosmanjenje udjela finih estica povisuje vrstou.

14


15


2. Stvarni udio vode u injektiranom tlu ovisi o nizu faktora, na primjer:

a) Koliina vode sadrana u tlu. Vea koliina vode sadrana u tlu znai i vii vodocementnifaktor injektiranog volumena tla. Ovaj nedostatak se moe eliminirati koritenjem gustijihinjekcijskih smjesa.

b) Odabrani vodocementni faktor.c) Istiskivanje vode izvan injektiranog valjka tla kao posljedica tlaka injektiranja. Ovo je vaan

element kod pjeskovitog tla.d) Segregacija.

3. Vodocementni faktor injektiranog tla i udjel cementa u injektiranom tlu funkcija su injektiranekoliine cementa i vode, ali i koliine izbaenog tla, vode i cementa u ispranom dijeluvolumena. Pri tome je zapravo samo injektirana koliina cementa (ali ne i stvarno ugraena) podizravnom kontrolom.

4. Injektirano tlo je nehomogena mjeavina. Mjeanje tla in-situ s injekcijskom smjesom primarnoje funkcija brzine injekcijskog mlaza, te broja okretaja pribora (broj prolaza injekcijskog mlazakroz neki odsjeak tla). Nekoliko faktora uzrokuje nehomogenost:

a) Nedostatna kontrola parametara injektiranja, kao npr: promjenjivost pritiska injektiranja,istroenost mlaznica, neujednaenost podizanja (izvlaenja) pribora.

b) Manjkava kvaliteta mijeanja tla i injekcijske smjese. Terenska istraivanja su pokazala datreba ostvariti barem 2 do 6 prolaza injekcijskog mlaza kroz neki volumen tla, a da tlo icement budu adekvatno izmijeani. Neadekvatno mijeanje uzrokuje veu vrstousredinjeg dijela valjka, a manju u vanjskom dijelu. Posebnu panju treba posvetiti radu uglinovitim tlima.

c) Nehomogenost slojeva tla po dubini.

Ostali (manje izraeni) utjecaji su npr. kemizam podzemne vode, te dreniranje vode iz zoneinjektiranja. Ovi se utjecaji mogu dijelom predvidjeti (unaprijed ispitati kemizam vode, te odreditibrzinu dreniranja).

16


1-Prikaz Tehnologije Mlazno

Documents

Transcript of 1-Prikaz Tehnologije Mlazno