Sprijinirea excavațiilor cu pereți mulați

În funcţie de dimensiunile în plan şi de adâncimea excavației, de condițiile geotehnice şi hidrogeologice și de vecinătăţi, excavațiile adânci se pot realiza în două moduri:

- excavații taluzate;- excavații verticale sprijinite.

Figura 1 Figura 2Se disting două categorii principale de lucrări de susținere utilizate pentru realizarea, în

zone urbane, de excavații adânci verticale sprijinite:- sprijiniri folosind elemente prefabricate (sprijiniri cu dulapi, filate, şpraiţuri/ cu

elemente de inventar / ‘’în sistem berlinez’’ / cu palplanşe) ;- pereţi îngropaţi (prefabricaţi sau foraţi şi panouri – beton monolit (pereţi mulaţi) şi

elemente prefabricate);

Figura 3 Figura 4

Pereţii îngropaţi sunt lucrări de susţinere realizate pe conturul viitoarei incinte sub protecţia cărora se realizează excavaţiile adânci. Uneori, peretii îngropaţi pot servi şi ca fundaţii de adâncime sau pereţi perimetrali. În acest caz trebuiesc adoptate detaliile necesare impuse de viitoarea construcţie, conlucrând cu viitoarea constructie, având astfel un caracter definitiv.

În funcție de alcătuirea constructivă, pereții îngropați se clasifică în:- pereți din panouri (beton monolit – pereţi mulaţi şi elemente prefabricate);- pereți din piloți (prefabricaţi şi foraţi);

Pereții din panouri pot fi executați din beton monolit (pereți mulați) sau din elemente prefabricate. Pereții mulați sunt realizați prin turnarea în teren a betonului, după ce în prealabil a fost realizată prin forare, sub protecția noroiului bentonitic, o tranșee de dimensiuni stabilite prin proiectare, în care s-a introdus carcasă de armatură.

În Figura 5 este prezentată o secțiune printr-un astfel de perete.Panourile sunt armate cu carcase de armatură iar legătura dintre panouri trebuie tratată

astfel încât să asigure continuitatea peretelui din punct de vedere al rezistenței si etanșării.

Figura 5. Perete din panouri

Principalele caracteristici funcționale ale pereților mulați pot fi definite astfel: - de etanșare; - de stabilitate; - de susținere; - de structură definitivă; Rolul de cofraj necesar turnării betonului îl joacă pereții săpăturii, betonul mulându-se

practic pe forma și neregularitațile acestora, de unde și denumirea de "perete mulat". In cazul pereților mulați, atât excavația (forarea) tranșeei, cât și armarea și betonarea, se

efectuează pe panouri, a căror dimensiuni depind pe de o parte de adâncime, de conformarea structurii și de condițiile impuse de calculul de rezistență a1 incintei, iar pe de altă parte de caracteristicile tipului de instalație de săpat utilizat.

Pentru proiectarea şi execuţia pereţilor mulaţi sunt necesare a fi cunoscute următoarele date:

- ridicarea topografică a amplasamentului;- istoricul amplasamentului;- date geotehnice;- date cu privire la structurile invecinate amplasamentului cu accent pe cunoaşterea

sistemelor de fundare şi a măsurilor necesare a fi luate pentru asigurarea stabilităţii acestora;

- poziţionarea lucrărilor edilitare (reţeaua de gaz metan, electricitate, alimentare cu apă, canalizare, telefonie, etc.);

- prezenţa structurilor îngropate;- posibila infestare a terenului (poluarea apei subterane sau agenţi poluanţi);- restricţii cu privire la vibraţii, zgomot, spaţiu de lucru, etc.;- orice condiţii necesare a fi îndeplinite de structură (perete mulat) cu accent pe cele

care se referă la toleranţe în execuţie, calitatea materialelor, grad de impermeabilitate si respectiv tipul îimbinărilor;

- condiţii de mediu;- experienţa anterioară în cazul realizării unor astfel de lucrări pe amplasamente

adiacente sau care au fost realizate în condiţii similare. In cazul structurilor îngropate în teren, structuri de tipul pereţilor mulaţi,

proprietăţile care se referă la rezistenţă, deformabilitate şi grad de impermeabilitate împreună cu metodele de determinare a acestora trebuie să fie specificate.

Procesele tehnologice întâlnite la realizarea unui perete îngropat din panouri sunt:- executarea tranșeei și a grinzilor de ghidaj;- excavarea panourilor;- coborârea în tranșeea excavată a carcaselor de armătură;- betonarea panourilor;- tratarea rosturilor dintre panouri.

Figura 6Execuția unui perete mulat, alcătuit din panouri betonate pe loc parcurge mai multe

etape ce se desfășoară cronologic după cum urmează:

Execuția pretranșeii - pentru execuţia pretranşeei de ghidaj se execută săparea şanţului cu ocazia pichetării la dimensiunile din proiect. Această operaţie se execută mecanizat cu un excavator cu capacitatea cupei de până la 0,60 m3. Constând într-o tranșee preliminară de adâncime mică (de regulă1.0 m) ai cărei pereți sunt susținuți de grinzi de ghidaj sau de pretranșee de regulă prefabricate (Figura 7).

Figura 7 1-limita excavației; 1bis-umplutură compactată; 2-cofraj din tablă groasă; 3-bara de

oțel; 4-capăt infiletat cu piuliță; 5-șpraiț; 6-armături; 7-grindă de ghidaj din beton armat;8-viitorul perete mulat.

Construcția pretranșeei bordate cu grinzi de ghidaj, corespunde primului stadiu a1 excavării și se realizează pentru asigurarea ghidării sculelor de săpat, evitarea surpării tranșeii la partea superioară datorită barbotării noroiului de foraj în timpul lucrului și în special pentru siguranța manevrării mijloacelor de betonare.

Adâncimea sa este mică, înscriindu-se între 0.80-1.50 m și depinde în primul rând de metoda de excavare utilizată. Astfel ea va fi ceva mai mare în cazul procedeelor de săpare cu instalații de foraj cu circulație inversă, necesitând o bună circulație a noroiului bentonitic.

Grinzile de ghidaj se execută deoparte şi de alta a tranşeei, având rol de ghidare a uneltelor de săpat, de protejare a pereţilor tranşeei la partea superioară, de susţinere temporară a carcaselor de armătură şi a mijloacelor de betonare.

Grinzile de ghidaj ce bordează pretranșeea se execută de regulă din beton monolit armat cu rețea sudată de armatură ușoară, elemente de beton armat prefabricat, elemente metalice, pereți de cărămidă, pereți de piatră între stâlpișori de beton armat legați la cap prin grinzi (sau dulapi de lemn). In toate cazurile, este importantă asigurarea unei bune aderențe a pereților (grinzilor) de pretranșee cu terenul, iar lucrarea în ansamblu trebuie să fie solidă, să reziste în bune condiții la sarcinile mari date de presiunea utilajelor și de șocurile provenite din lovirea instrumentelor de săpat.

In cazul unui teren cu stabilitate redusă (umpluturi recente, insuficient consolidate), taluzarea tranșeei în care urmează a se monta sau turna pe loc grinzile de ghidaj și realizarea îngrijita a rambleelor are o mare importanță în raport cu asigurarea stabilității pretranșeii, împiedicând infiltrarea noroiului bentonitic, a1 cărui nivel este variabil, în spatele pereților de ghidaj și evitându-se eventuale rupturi și prăbușiri de maluri.

Rolul pretranşeei şi a grinzilor de ghidaj:- materializarea pe traseul de lucru a profilului tranşeei;- ghidarea echipamentului de săpat;- asigurarea stabilităţii terenului în zona superioară a şanţului excavat;- previne eroziunea pământului datorită circulaţiei noroiului de foraj;

Figura 8

Excavarea tranșeei pentru peretele mulat - sub protecția noroiului bentonitic, este realizată pe panouri de lungimi limitate 4-6(8) m în funcție de capacitatea de betonare a șantierului și de caracteristicile geotehnice ale terenului din zonă. Excavarea se poate face pe panouri succesive sau panouri alternative în funcție de tăria terenului.

Figura 9

Armarea panourilor

Figura 10 Figura 11

Panourile pereţilor mulaţi se armează cu carcase metalice alcătuite din bare longitudinale şi transversale, sub forma a două plase paralele legate între ele prin etrieri şi bare înclinate.

Carcasa trebuie să permită introducerea pâlniei de betonare printre barele acesteia.Carcasa este prevăzută cu distanţiere, alcătuite de obicei din cilindri de beton montați

pe cele două fețe ale carcasei prin intermediul unor bare scurte din oțel-beton, așezate la 1,5...2 m distanță pe cele două direcții și ieșiți în afara armăturii cu 7...8 cm.

Carcasa de armătură este prevăzută la partea superioară cu bare de agățare și se introduce în tranșee cu ajutorul unei macarale.

La calculul carcaselor trebuie să se țină seamă, pe lângă solicitările la care supuse în perete și de solicitările ce apar când acestea sunt manevrate și introduse în tranșee.

Betonarea panourilor

Figura 12 Figura 13

Este necesară folosirea unui beton cu rigiditate scăzută în timpul turnării (10 g/cm2) – sorturi adecvate și o dozare a apei și agregatelor astfel încât să se obțină această calitate a betonului.

Este necesară folosirea aditivilor întârzietori de priză care să acționeze asupra timpului de menținere a rigidității betonului în domeniul considerat de lucrabilitate.

Greutatea volumică trebuie să fie mai mare decât a noroiului folosit la săparea şanțului.

Întărirea trebuie să se realizeze în prezența noroiului bentonitic Evoluția în timp a întăririi și creșterii rezistenței la forfecare trebuie să fie suficient de

rapidă pentru a se permite excavarea în continuare a panourilor.Pereții îngropați se obțin prin alăturarea panourilor în lungul traseului prevăzut prin

proiect. Modul de dispunere a panourilor sau panotarea, dimensiunile în plan ale acestora,succesiunea execuției se stabilesc prin proiect, în funcție de particularitățile lucrării, de instalațiile de excavare folosite etc.

Metodele de excavare pot fi grupate în două mari categorii: - excavare cu instalații echipate cu bene speciale, tip cupă sau graifer fixate pe tije de

ghidare; - excavații cu instalații de foraj de tip percutant, rotativ percutant sau mai rar rotativ,

de regulă utilizând circulația inversă. Metodele din prima categorie se aplică pentru terenuri moi având în aceste condiții

rezultate maxime, iar metodele din categoria a doua se aplică cu prioritate în terenuri compacte și mai dure, unde primele nu dau rezultate.

Din prima categorie fac parte procedeele ELSE,KELLY, COFOR, "SPTC" si "BATILONG". In cazul în care incinta de pereți mulați se execută într-un teren cu o permeabilitate mare, în care pierderile de noroi bentonitic prin pori nu ar permite stabilizarea săpăturii, se impune realizarea unei impermeabilizări prin injectarea solului. Aceste soluții au fost aplicate frecvent de societăți specializate în pereți mulați ca ICOS, SOLETANCHE sau ALIAKMON.

Practica a demonstrat că diversitatea de condiții geotehnice și hidrogeologice ale amplasamentelor nu poate fi acoperită de un singur utilaj universal valabil, soluția fiind diversificarea parcului de utilaje pentru o adaptare cât mai facilă la fiecare situație concretă.

S-a constatat astfel, că atunci când excavarea tranșeei trebuie să se facă în terenuri moi sau mobile (nisipuri), randamentul instalațiilor cu bena este de cel puțin două ori mai mare decât a1 utilajelor derivate din echipamentul clasic de foraj; în schimb în terenuri cu pietrișuri mari și bolovanișuri, excavația nu se poate efectua cu utilaje cu benă, singurele ce dau rezultate fiind instalațiile de foraj.

În cazul excavării cu instalația Else, pereții rezultă din panouri consecutive la care se realizează integral ciclul tehnologic săpare-coborârea carcasei de armătură-betonare.

În cazul excavării cu instalația de tip Kelly sau C.l.S. Soletanche, panourile se pot executa unul după celălalt sau pe sărite. Se deosebesc, din acest punct de vedere, trei tipuri de panouri:primar, secundar și mixt.

Pentru exemplificare, în figura de mai jos se arată etapele de execuție cu o instalație tipKelly a unui perete mulat, alcătuit din panouri primare și panouri secundare:

I – excavarea panourilor primare și plasarea la extremitățile acestora a tuburilor de resort;

II – lansarea carcasei de armătură în panourile primare ;III – betonarea panourilor primareIV – extragerea tuburilor de rostV – săparea panourilor secundare, reglarea cu unealta de săpat a pereților semicirculari

dintre panourile secundare și cele primare;VI - lansarea carcasei de armătură în panourile secundare;VII - betonarea panourilor secundare.

Etapele de execuție ale unui perete mulat alcătuit din panouri primare și panouri secundare.

Figura 14

Etapele de execuție ale unui perete mulat alcătuit din panouri primare și panouri de tip mixt

Figura 1

Excavarea panourilor cu instalații tip Kelly

Caracteristic tuturor instalațiilor care utilizează procedeul cunoscut sub denumirea Kelly este utilizarea unei prăjini grele, la capătul căreia se montează o cupă-graifăr (benă) acționată hidraulic. Prăjina se atașează la un excavator,macara etc, este acționată de troliul acestui utilaj și culisează în interiorul unui ghidaj rigid de secțiune pătrată.

Figura 16

Figura 17

Cu instalații tip Kelly se pot excava tranșei de 0,60 ... 1,00 m grosime, la adâncimi care pot atinge 35 m. Lungimea minimă a unui panou este egală cu deschiderea maximă a fălcilor graifărului care, în funcție de echipament, variază între 2,20 și 2,80 m. Lungimea maximă a panoului nu este indicat să depășească 8,00 m.

Excavarea panourilor cu instalația Else

Această instalație lucrează după principiul excavatorului cu lingură dreaptă, cupa descriind atât o mișcare de translație pe verticală, prin coborârea de-a lungul unui catarg masiv și greu, cât și o mișcare de rotație în jurul unui punct de sprijin .Instalația Else folosește grinzile de ghidaj drept căi de rulare, se așează cu catargul mobil la capătul panoului de executat, săparea realizându-se prin retragere. Cupa ghidată de catarg coboară în lungul acestuia până când un bolț cu care este prevăzută intră într-un locaș special de pe catarg.

În continuare, cupa în poziție cu dinții îndreptați în jos, coboară împreună cu catargul și se înfige în pământ. Acționat hidraulic, catargul apasă asupra cupei care se umple cu pământ. Cupa este apoi adusă în poziție orizontală și este ridicată cu ajutorul catargului mobil deasupra terenului, la înălțimea necesară pentru ca, prin deschiderea unui capac de fund (după ce în prealabil s-a lăsat să se scurgă în tranșee noroiul), să se descarce într-o benă transportoare. Bena cu pământul săpat este ridicată pe un plan înclinat pentru a se descărca într-un mijloc de transport, și apoi se îndepărtează de sub cupă. Ciclul de săpare se reia până ce se ajunge la cota stabilită .

Lungimea pe care se poate săpa într-o repriză, dictată de amplitudinea mișcării cupei, este de maximum 3,80 m. La repriza următoare, instalația se retrage atât încât să se asigure săparea restului panoului, catargul mobil încastrându-se cu extremitatea inferioară pe fundul tranșeei deja săpate. În mod obișnuit, lungimea panoului se fixează la 5 ... 7 m, ceea ce reprezintă doua reprize de săpare.

In Figura 18 sunt prezentate etapele tehnologice caracteristice realizarii peretilor mulați cu instalații de tip ELSE.

Figura 181-grinda de ghidaj; 2-utilajul de excavat de tip ELSE; 3-catarg; 4-cupa de săpare; 5-zona inca neexcavată; 6-noroi bentonitic; 7-carcasa de otel beton; 8-pâlnii de betonare; 9-suport pentru pâlnii; 10-beton pompat; 11 -beton proaspăt turnat; 12-panou neatacat; 13-panou betonat; 14- stratificație bazala.

Principalele faze tehnologice specifice acestei metode pot fi rezumate astfel: − trasarea axului perimetral a1 viitoarei incinte; − excavarea de-a lungul axului trasat a pretranșeei; − cofrarea, armarea și betonarea umerilor pretranșeei; − decofrarea grinzilor de ghidaj prin scoaterea șpraițurilor și tăierea barelor de oțel; − montarea utilajului de excavat sau calarea acestuia, pe poziția de lucru; − prepararea noroiului bentonitic în gospodaria de noroi și instalarea echipamentului de

recirculare (pompe, furtune și racorduri, habe pentru înmagazinare și decantare); − execuția săpăturii în tranșee sub protecția noroiului bentonitic, în panouri de 4-6 m; − lansarea carcasei de armatura cu ajutorul unei macarale, în tranșeea panoului excavat

și instalarea la marginile sale a unor elemente tubulare de rost; − montarea pâlniilor și a tubulaturii de betonare; − turnare betonului în tranșee, prin dezlocuirea noroiului bentonitic, preluat cu pompele

de la cota superioară a panoului; concomitent cu ridicarea betonului în tranșee se are în vedere scurtarea tubulaturii pâlniior, prin demontarea tronsoanelor succesive;

− extragerea elementelor tubulare de rost, înainte ca betonul să fi întărit complet; rămâne astfel în betonul turnat o suprafată verticala cu concavitatea orizontală; betonul panoului vecin va pătrunde în această concavitate, realizând o buna conlucrare și continuitate pe toata înalțimea peretelui.

Excavarea panourilor cu instalația C.l.S.Soletanche

Instalația produsă de firma Soletanche din Franța utilizează circulația inversă a suspensiei: suspensia de argilă, amestecată cu materialul săpat (detritusul) sunt absorbite prin tija instalației; după îndepărtarea părților grosiere, o pompă de noroi retrimite suspensia în tranșee. Unealta de săpat, care se fixează la capătul tijei se adaptează în funcție de natura stratului, forajul putând fi, după caz, percutant sau rotativ. La terminarea forării, fundul tranșeii se curăță prin circulația noroiului.

Excavarea unui panou cu instalația C.l.S. Soletanche începe prin executarea la una din extremități a unui puț având diametrul egal cu grosimea panoului. Apoi, instalația se deplasează pe grinzile de ghidaj folosite drept căi de rulare, ca și în cazul instalației Else, și seforează un al doilea puț la cealaltă extremitate.

1 — motor: 2 — troliu: 3 —pompă de noroi ;4 — tijă de foraj și de absorbție; 5 — sapă deforaj; 6— noroi bentonitic.

Figura 19 Săparea cu instalația C.l.S.Soletanche

Moduri de susținere a pereților mulați, pe măsura excavării

1. Soluția cu șpraițuri

Șpraițurile sunt în general elemente metalice (profile H, secțiuni rectangulare sau tuburi) având rolul de a prelua eforturile din împingerea pamântului asupra peretelui. Funcția acestui sistem de rezemare, de regula provizoriu, este de a asigura stabilitatea pereților de susținere pâna în momentul în care este construită structura definitivă. Dupa ce întreaga excavație a fost realizată, începe de jos în sus construirea structurii, spraițurile fiind îndepartate pe măsura ce structura avansează.

Dezavantajul major al acestui sistem de rezemare a susținerilor îl reprezintă „aglomerarea” excavației, ceea ce complică atât lucrările de excavare, care trebuie realizate printre și pe sub spraițuri, cât și lucrările ulterioare de construire a structurii subterane.

În cazul unor deschideri mari ale excavației, șpraițurile pot fi transformate în contrafișe care asigură rezemarea peretelui prin sprijinirea de fundul excavației. Șpraițurile pot fi folosite mai ales în cazul în care alte sisteme de rezemare (de tipul ancorajelor) nu sunt indicate (terenuri slabe, prezența unor construcții învecinatate etc).

Figura 20

2. Soluția cu ancoraje

Soluția cu ancoraje are avantajul ca lasă libera incinta excavată. Aceasta soluție poate fi utilizată complementar cu alte soluții (șpraițuri sau contrabanchete de pamânt).Ancorajele nu sunt indicate în cazul unor terenuri slabe sau atunci când există construcții în vecinatate care ar putea fi afectate de execuția ancorajelor.

Sistemul de rezemare cu ancoraje poate fi realizat în doua soluții:

- cu tiranți pasivi care transmit solicitarea din reazem la o placă de ancoraj (Figura 21) sau la un bloc din beton (blocul de beton poate fi fixat printr-o capră de piloți în cazul unor solicitari mari) (Figura 22) ;

- cu tiranți forați, injectați și pretensionați.

Figura 21 Tirant pasiv care transmite încarcarea unei plăci de ancoraj

Figura 22 Tirant pasiv care transmite încarcarea unui bloc de beton

Tiranții forați, injectați și pretensionați (Figura 23) sunt indicați atunci când nivelul apei subterane este deasupra nivelului de ancorare și când terenul din spatele peretelui este abrupt. Nu este recomandată folosirea acestora în cazul în care nivelul hidrostatic se află deasupra punctului de pornire a forajului, dacă acest nivel nu poate fi coborât sau dacă nu se dispune de o tehnologie adecvată care să prevină curgerea apei.

În cazurile în care nivelul de ancorare necesar este apropiat de suprafațaterenului, varianta tiranților pasivi poate fi mai economica, cu condiția să existe suficient spațiu liber în spatele peretelui.

Tiranții forați, injectați și pretensionați au avantajul că pot fi instalați pe mai multe niveluri.

Figura 23 Tirant forat, injectat și pretensionat

3. Soluția cu contrabanchete

Contrabanchetele din pamânt pot fi utilizate pentru a ajuta stabilitatea unui perete de susținere și pentru reducerea deplasărilor acestuia.

Utilizarea contrabanchetelor adiacente peretelui de susținere are avantajul ca excavația poate atinge adâncimi mai mari (chiar cota finala) în partea centrală, fără a fi împiedicate lucrările de șpraițuire.

În combinație cu contrabanchetele poate fi utilizată soluția cu contrafișe. În Figura 24 sunt prezentate schematic etapele de execuție a unei astfel de lucrări de susținere.

Se interzice înlăturarea prematură a contrabanchetei sau micșorarea acesteia,întrucât pot conduce la cedarea peretelui de susținere.

Contrabanchetele pot fi utilizate și în combinație cu rezemarea peretelui de susținere direct prin structura realizată în incinta excavată. În Figura 25 este prezentată schematic această posibilitate. Contrabancheta este îndepartată numai în momentul în care structura poate prelua solicitările date de peretele de susținere.

Figura 24.Utilizarea contrabanchetelor din pământ în combinație cu sistemul derezemare prin contrafișe

Figura 25. Utilizarea contrabanchetelor din pământ în combinație cu rezemareaperetelui de infrastructura construităîn incinta excavată.

Echipamente de săpat moderne

În anii 1970, utilajele rotative cu percuție folosind circulația inversă au fost utilizate pentru excavarea în roci dure, cu toate că viteza de săpare este destul de mică.

La începutul anilor 1970 sistemul de circulație inversă a fost utilizat în Japonia pentru o nouă generație de instalații de forare pe șine, fabricate de Tone Drill Co. Instalația cu denumirea de foreză pentru șanțuri adânci tip BWN-5580 folosește un cap de frezare cu mai multe freze acționate de motoare submersibile.

Deși aceste instalații de forare erau adecvate pentru excavarea în pământuri granulare (mai puțin în cele coezive) au fost precursoarele instalațiilor de forare cu circulație inversă moderne și foloseau ciururi vibratoare și hidrocicloane pentru filtrarea noroiului în mod similar cu instalațiile de forare recente Hydrofraise și Trenchcutter.

Pe baza principiului forării prin circulație inversă funcționează și instalația cu cap de frezare cu mai multe freze acționate de motoare submersibile (realizate în Japonia sub denumirea de foreză pentru șanțuri adânci tip BWN-5580).

Avansarea capului de frezare se execută prin greutatea proprie a acestuia; frezele sunt acționate, două câte două în sensuri opuse pentru a preveni tendința de răsucire a capului cu freze.

Hidrofraise

Trenchcutter

Pereți mulaţi

Avantaje: Nivel scăzut al vibrațiilor și al zgomotului, rigiditate mare și deformații relative mici

ale peretelui; Grosime și adâncime reglabilă a peretelui; Capacitate bună de impermeabilizare; Pot fi utilizați ca structuri permanente; Peretele diafragmă și radierul formează o unitate, astfel încât primul poate fi

considerată ca o fundație de adâncime.

Dezavantaje: Sunt necesare echipamente masive, o perioadă mare de construcție și un cost mare; Echipamentele periferice (cuva de sedimentare) ocupă un spațiu mare; Nu se poate aplica în terenuri alcătuite din bolovănișuri sau pietrișuri; Este dificil de executat când sunt întâlnite nisipuri saturate (chișaiuri).

STUDIU DE CAZ

Infrastructură Ansamblu imobile de birouri "CITY GATE" - Piaţa Presei Libere, Sector 1, Bucureşti

Figura 1. Vedere aeriană

1. Introducere

Numărul mare de niveluri supraterane generează probleme speciale privind sistemul de fundare, mai ales în terenul aluvionar cu portanţă redusă sau medie pe care este situat oraşul Bucureşti. Ca şi proiectant eşti pus în faţa a două variante de realizare a unei clădiri înalte: fie cu structură de beton armat, cu o greutate mare a acesteia, ce trebuie transmisă terenului de fundare, fie o structură metalică, cu o greutate mai mică decât cea a structurii de beton, dar cu un preţ mai ridicat. Aici intervine priceperea şi experienţa inginerului proiectant de structuri în a găsi un echilibru între greutatea sporită a unei structuri de beton armat şi preţul ridicat al oţelului laminat.

Lucrările de fundaţii speciale au fost executate de către compania ZUBLIN România.

2. Prezentarea generală a ansamblului de imobile

Ansamblul este alcătuit dintr-un număr total de nouă corpuri la nivelul subsolului, din care patru se continuă şi în suprateran. Regimul de înălţime al fiecărui corp de clădire şi poziţionarea acestora sunt prezentate în fig.2.

Figura 2. Alcătuirea ansamblului de clădiri şi regimul de înălţime al fiecărui corp de clădire

Împărţirea în mai multe tronsoane la nivelul infrastructurii a fost dictată de dimensiunile mari ale subsolului (95.00x206.00m) şi de diferenţele mari ale sarcinilor gravitaţionale transmise fundaţiilor de către corpurile de clădire cu suprastructură.

În imediata vecinătate nu se găsesc construcţii care să fie afectate de construirea acestui ansamblu. Excepţie face pasajul pietonal subteran situat pe latura estică şi care are ca punct terminal o zonă aflată la 2-3 m de incinta proiectată.

3. Soluţia de fundare şi execuţia excavaţiilor

Figura 3. Execuție infrastructură

3.1. Prezentarea soluţiei de fundare

Având în vedere caracteristicile straturilor care apar sub adâncimea de cca. 10m (necesară realizării celor trei niveluri de subsol) şi diferenţele mari ale încărcării transmise de corpurile clădirii, s-au adoptat sisteme diferenţiate de fundare (fig. 4): radiere "pilotate" pentru corpurile înalte C1 şi C2, respectiv radiere simple aşezate pe stratul de nisip cu pietriş pentru corpurile joase.

Pentru execuţia excavaţiei generale, nivelul ridicat al apei subterane impune realizarea unei incinte etanşe din pereţi mulaţi alcătuiţi din panouri cu lungimi de cca. 7m.

Figura 4. Schema soluției de fundare a complexului de clădiri

Ţinând seama de dimensiunile mari ale incintei şi de imposibilitatea execuţiei unor ancoraje forate în afara proprietăţii, pentru susţinerea provizorie s-a adoptat soluţia cu şpraiţuri metaliceînclinate, al căror număr şi poziţie au fost optimizate pe baza studiilor comparative pentru mai multe variante, obţinându-se şi o grosime redusă (b=60 cm) a peretelui mulat.

Şpralţurile, alcătuite din ţevi metalice, preiau împingerea peretelui prin intermediul unor filate orizontale şi se descarcă pe cuzineţi (blocuri) din beton armat fundate pe micropiloţi înclinaţi (fig. 5). în funcţie de poziţia în plan şi de încărcarea transmisă, cuzineţii susţin între unu şi şase şpraiţuri.

Ţinând cont de încărcările predominant orizontale şi de excentricităţile cu care va acţiona împingerea pământului pe unele tronsoane de perete, s-a prevăzut dispunerea spaţială (cu înclinări pe două direcţii) a micropiloţilor.

Micropiloţli s-au forat cu un diametru nominal dn=178 mm, dar mărimea media a diametrului pilotului după betonare cu aer comprimat a devenit dreal>250 mm. În câteva zone (vezi fig. 4) a fost posibilă rezemarea şpraiţurilor înclinaţi pe piloţii verticali cu d = 118 cm din fundaţia radierului pilotat al turnului.

3.2. Execuţia incintei şi a excavaţiilor

Evoluţia execuţiei incintei şi a excavaţiilor până la cota finală din proiect cuprinde următoarele etape:

Execuţia grinzilor de ghidaj, a panourilor de perete mulat şi a grinzii de coronament (fig.6)

Execuţia săpăturii generale până la cota platformei de lucru (-6,00) de pe care se execută puţurile de epuizment şi piloţii verticali din fundaţiile turnurilor;

Excavarea până la cota finală (-9,50 ... - 10,30) cu păstrarea unei berme perimetrale (fig.7);

Realizarea micropiloţilor înclinaţi şi a cuzineţilor corespunzători şi, după întărirea betonului, montarea şpraiţurilor înclinate (fig.8:);

Excavarea bermei perimetrale, execuţia subsolului 3 şi apoi demontarea şpraiţurilor înclinate (flg. 9,10,11);

Execuţia structurii subsolurilor 2 şi 1 şi a structurii supraterane (fig. 12).

Figura 5. Dispunerea şpraiţurilor, a micropiloţilor înclinaţi şi a piloţilor de fundare verticali înincinta excavaţiei

Figura 6. Execuţia pereţilor mulaţi Figura 7. Excavațiile la cota finală

Figura 8. Excavația micropiloților și Figura 9. Excavare bermă perimetrală montarea șpraițurilor înclinate

Figura 10. Execuţia structurii subsolului 3 și demontarea șpraițurilor

Figura 11. Excavație la cota finală

Figura 12. Execuția subsolurilor 2 și 1

Bibliografie

1. Structuri de sprijin în ingineria geotehnică - Note de curs, Prof. Dr. Ing. Anghel Stanciu;

2. Excavations and Excavation supports, profesor Kamean M. Nemati, University of Washington;

3. SR-EN 1537 – Execuţia lucrărilor geotehnice speciale, Ancoraje în teren;4. SR-EN 1997-1 Proiectare geotehnică, Reguli generale;5. NP 120-06 – Normativ privind cerinţele de proiectare şi execuţie a excavaţiilor

adânci în zone urbane;6. www.deepexcavation.com;7. www.georom.ro;8. www.octogon.ro.