Metode de construcție pentru depășirea problemelor legate de terenurile apoase
Solul îmbibat cu apă este una dintre cele mai frecvente provocări în proiectele de construcții, în special în zonele cu niveluri subterane puțin adânci, mlaștini, foste orezării sau locații din apropierea râurilor și plajelor. Această afecțiune este caracterizată de un conținut ridicat de apă în sol, permeabilitate variabilă și capacitate portantă scăzută a solului. Dacă nu este gestionat cu metode adecvate , solul îmbibat cu apă poate provoca tasare a terenului, alunecări de teren cauzate de excavații, infiltrații, daune structurale, întârzieri ale proiectului și depășiri de costuri. Prin urmare, selecția metodelor de construcție pentru a aborda problemele legate de solurile îmbibate cu apă trebuie să se bazeze pe investigații geotehnice, condiții hidrologice și cerințe de proiectare structurală.
Caracteristicile și riscurile terenurilor inundate
Din punct de vedere tehnic, solurile îmbibate cu apă sunt adesea asociate cu niveluri ridicate ale apelor subterane și/sau soluri cu granulație fină, cum ar fi argila și nămolul, care rețin apa în porii lor. În solurile nisipoase , apa se poate scurge mai ușor, crescând riscul de „conducte” sau eroziune internă din cauza fluxului de apă, în timpul excavației. În solurile argiloase saturate, principala provocare este consolidarea pe termen lung - solul va continua să se compacteze pe măsură ce apa din pori este comprimată sub greutatea clădirii, rezultând o tasare treptată.
Principalele riscuri în solul îmbibat cu apă includ: (1) capacitate portantă scăzută, ceea ce face ca fundațiile superficiale să fie nesigure; (2) stabilitate slabă a excavației, pereții excavației putând fi ușor prăbușiți; (3) dificultăți în compactarea terasamentelor, deoarece conținutul de apă depășește nivelul optim; (4) infiltrații de apă care perturbă betonul și lucrările subterane; și (5) potențială lichefiere în nisipul saturat în timpul cutremurelor. Prin urmare, tratamentul nu are ca scop doar „uscarea” solului, ci și creșterea stabilității și rezistenței solului.
Investigația preliminară ca bază pentru metodă
Primul pas în determinarea succesului îl reprezintă investigațiile pe teren și în laborator: teste de sondare (CPT), SPT, foraje, măsurători ale nivelului apelor subterane, teste de permeabilitate și proprietăți fizice și mecanice ale solului. Aceste date sunt utilizate pentru a determina adâncimea straturilor moi, grosimea solului saturat, potențiala tasare și strategiile de îmbunătățire a solului sau opțiunile de fundație. Fără date adecvate, metoda aleasă riscă să fie ineficientă sau chiar să creeze noi probleme, cum ar fi tasarea diferențială.
Metoda de deshidratare (uscare la locul de muncă)
Asecarea este cea mai frecvent utilizată metodă pentru controlul apelor subterane, astfel încât lucrările de excavare și fundație să poată fi efectuate în siguranță. Câteva tehnici comune includ:
1. Pompă de submersibilitate
Apa este canalizată către cel mai de jos punct al excavației (siropul) și apoi pompată. Această metodă este simplă și ieftină, potrivită pentru excavații superficiale cu debit redus de apă. Cu toate acestea, în solurile nisipoase, această metodă poate declanșa eroziune cu granulație fină și poate compromite stabilitatea excavației dacă debitul de apă este prea mare.
2. Sistemul Wellpoint
O serie de țevi de tip „put put” sunt instalate în jurul zonei excavate, apoi apa subterană este aspirată cu ajutorul unei pompe de vid. Acest sistem este eficient în coborârea nivelului pânzei freatice cu câțiva metri, în special în nisipul fin până la mediu. Punctele de puț sunt utilizate pe scară largă în lucrările la subsoluri, la conducte și la utilitățile subterane. Dezavantajul este că necesită o instalare mai complexă și o întreținere continuă a pompelor.
3. Deep Well (Deep Well)
Pompele submersibile sunt instalate în puțuri forate pentru a reduce nivelul apei subterane la adâncimi mai mari. Această metodă este potrivită pentru excavații adânci și suprafețe mari. Puțurile adânci sunt eficiente în solurile permeabile, cum ar fi nisipul și pietrișul. Monitorizarea este necesară pentru a se asigura că scăderea nivelului apei nu provoacă tasări (depresiuni) în terenul înconjurător, ceea ce ar putea afecta clădirile învecinate.
4. Combinație de întrerupere și deshidratare
Pada kondisi În anumite cazuri, deshidratarea este combinată cu un perete de separație etanș, cum ar fi o palplanșă sau un perete diafragmă, pentru a reduce infiltrațiile și a reduce necesarul de pompare. Această abordare este adesea aleasă în locuri înguste sau în apropierea clădirilor existente.
Metode de stabilizare și îmbunătățire a solului
Dacă principala problemă nu este doar apa, ci mai degrabă capacitatea portantă scăzută și deformarea semnificativă, atunci este necesară îmbunătățirea solului. Iată câteva metode comune și eficiente:
1. Preîncărcare și suprataxă
Solul moale saturat este preîncărcat (dig temporar) pentru a accelera consolidarea înainte de construcția permanentă. Această tehnică reduce tasarea după ce clădirea este operațională. Este adesea combinată cu instrumente precum plăci de tasare și piezometre pentru a monitoriza progresul consolidării.
2. Dren vertical prefabricat (PVD)
PVD-urile sunt instalate vertical pentru a accelera drenajul apei din pori din solul argilos saturat. PVD-urile scurtează calea de curgere a apei, accelerând consolidarea. Această metodă este populară pentru proiectele de drumuri, porturi și recuperare de terenuri.
3. Stabilizare chimică (var/ciment)
Solul argilos excesiv de umed poate fi stabilizat cu var sau ciment pentru a reduce plasticitatea, a crește rezistența și a îmbunătăți lucrabilitatea. Această metodă este eficientă pentru straturi superficiale, cum ar fi reparațiile substratului drumurilor. Controlul proporțiilor amestecului și al procesului de amestecare este necesar pentru a asigura un rezultat omogen.
4. Chituire (injecție)
Injecția de ciment, substanțe chimice sau microciment poate reduce permeabilitatea și crește rezistența solului. Chituirea este adesea utilizată pentru a controla infiltrațiile în excavații, a sigila căile navigabile sau a consolida solul de sub structurile existente. Este relativ scumpă, dar este potrivită pentru zone limitate și nevoi specifice.
5. Coloană de piatră și înlocuire vibratoare
În anumite soluri moi, instalarea coloanelor de piatră îmbunătățește drenajul, rezistența la forfecare și reduce tasarea. Coloanele de piatră acționează și ca drenuri naturale. Această metodă este eficientă pentru susținerea terasamentelor sau a fundațiilor superficiale acolo unde condițiile permit.
Metode de fundație adecvate pentru sol apos
Când îmbunătățirea terenului este neeconomică sau nu poate garanta stabilitatea, alegerea fundației devine esențială:
1. Fundație pe piloți (piloți/forați)
Piloții transferă sarcina către straturile de sol mai rezistente de la adâncime. În solul apos, se utilizează pe scară largă piloți din beton, oțel sau piloți forați. Piloții de foraj necesită controlul apei și al noroiului de foraj (bentonită/polimer), astfel încât gaura să nu se prăbușească. Deși baterea piloților este relativ rapidă, trebuie luate în considerare vibrațiile și zgomotul.
2. Fundație plută cu îmbunătățiri ale solului
Plăcile de plută pot distribui sarcina pe o suprafață largă, adesea folosite pentru clădiri scăzut-mediu. Cu toate acestea, în soluri saturate foarte moi, radierele trebuie de obicei combinate cu PVD, preîncărcare sau radiere cu piloți pentru a controla tasarea.
3. Structură plutitoare și elevație podea
Pentru unele proiecte la scară mică în zone foarte umede (de exemplu, zone mlăștinoase), abordările arhitecturale, cum ar fi ridicarea podelei clădirii pe piloți și asigurarea unui drenaj bun de suprafață, pot fi o soluție practică și rentabilă.
Controlul drenajului de suprafață
Pe lângă apele subterane, trebuie controlate și apele de suprafață provenite din precipitații și scurgeri. Canalele de drenaj temporare, terenurile în pantă, iazurile de sedimentare și geotextilele pentru prevenirea colmatării pot ajuta la menținerea stabilității zonei de lucru. Controlul eroziunii și sedimentării este, de asemenea, esențial pentru a preveni poluarea mediului și deteriorarea corpurilor de apă din apropiere de către deversarea pompei.
Monitorizarea și gestionarea riscurilor
Manipularea solului îmbibat cu apă necesită aproape întotdeauna monitorizare: măsurarea nivelului apelor subterane, a presiunii apei din pori, a deformării pereților excavației și a tasării terenului. Monitorizarea permite o acțiune rapidă în cazul unor anomalii, cum ar fi o creștere drastică a debitului pompei sau depășirea unui prag pentru mișcarea terenului. În plus, siguranța în muncă necesită o atenție deosebită, deoarece excavațiile în sol saturat sunt predispuse la alunecări de teren și condiții alunecoase, care pot prezenta un risc de scufundare sau cădere.
Concluzie
Metodele de construcție pentru tratarea solurilor îmbibate cu apă nu sunt universale. Sistemele de deshidratare, cum ar fi pompele submersibile, punctele de foraj și puțurile adânci, sunt eficiente în crearea unor condiții de lucru uscate, dar trebuie adaptate la tipul de sol și la riscul de infiltrații. Pentru solurile moi, saturate, îmbunătățirea solului prin preîncărcare, PVD, stabilizare chimică, coloane de piatră sau mortar este adesea o soluție mai cuprinzătoare, în special pentru a aborda tasarea și a crește capacitatea portantă. Între timp, fundațiile - în special fundațiile pe piloți sau sistemele cu piloți și plute - sunt adesea cea mai sigură opțiune pentru transferul încărcărilor către straturi mai rezistente.
Cu investigații geotehnice adecvate, selectarea corectă a metodelor și monitorizarea consecventă, provocările construcțiilor pe soluri îmbibate cu apă pot fi gestionate eficient, astfel încât proiectele să rămână sigure, să fie realizate la timp și să aibă o durată lungă de viață.
