Asigurarea calităŢii şi eficienţei lucrărilor de infrastructură În construcţii caracteristici specifice şi cerinţe privind procedee tehnologice şi echipamente performante

Cap.9. Concluzii privind asigurarea calității și eficienței lucrărilor de epuizmente
9.1. Sinteza informațiilor necesare pentru asigurarea calității și eficienței lucrărilor de epuizmente

9.1.1. Raport privind investigarea geotehnică a terenului
La luarea soluțiilor pentru îndepărtarea apei, în vederea asigurării stabilității taluzelor precum și a fundului săpăturii trebuie să se cunoască date despre starea geotehnică și situația hidrogeologică a terenului.

Condiţiile geotehnice specifice amplasamentului se referă la:

• 
  dimensiunile în plan şi mai ales adâncimea excavaţiei;
  
• 
  grosimea şi natura straturilor de pământ;
  
• 
  nivelul apei subterane şi mărimea presiunii apei în fiecare strat;
  
• 
  importanţa construcţiei;
  
• 
  prezenţa în vecinătate a unor clădiri şi utilităţi;
  
• 
  perioada de timp cât va rămâne deschisă excavaţia.
  

Studiul hidrogeologic al terenului este cel care oferă informații despre regimul apelor subterane și condiţiile meteo-climatice ale zonei şi indică parametrii hidrogeologici ai terenului (coeficientul de permeabilitate, porozitatea, coeficientul de cedare, coeficientul de reținere, transmisivitatea, gradientul critic de antrenare hidrodinamică, absorbția de apă).

Exigenţele privind investigaţiile geotehnice sunt funcţie de categoria geotehnică a lucrării, stabilită conform normativului NP 074-2014.

9.1.2. Informaţii privind construcţia ce trebuie realizată

Din punct de vedere al lucrărilor de epuizmente, interesează în primul rând adâncimea fundaţiei, suprafaţa ocupată de construcţie, precum şi importanţa construcţiei. De asemenea sunt necesare date despre construcţiile din vecinătate, care ar putea fi afectate de coborârea nivelului apei subterane în vederea realizării fundaţiei noii construcţii.

În funcție de situația hidrogeologică a zonei şi de adâncimea excavaţiei, lucrarea se poate încadra în una din următoarele situaţii:

• 
  excavaţia nu coboară sub nivelul apei subterane, nefiind astfel necesare epuizmente;
  
• 
  excavaţia coboară sub nivelul apei subterane şi trebuie să se efectueze lucrări normale de epuizmente directe sau de drenaj, fără riscul de a influența nefavorabil structurile învecinate;
  
• 
  excavaţia coboară sub nivelul apei subterane, în condiții hidrogeologice excepţionale, impunându-se lucrări de epuizmente cu caracter excepţional.
  

9.1.3. Documentație tehnică pentru execuția lucrării
Lucrările de epuizmente şi tehnologiile de execuţie a acestora sunt reglementate de următoarele normative:

• 
  Normativ privind cerinţele de proiectare şi execuţie a excavaţiilor adânci în zone urbane, indicativ NP 120-14;
  
• 
  Normativ privind proiectarea geotehnică a lucrărilor de epuizmente, indicativ NP 134-2014;
  
• 
  Normativ privind executarea lucrărilor de terasamente pentru realizarea fundaţiilor construcţiilor civile şi industriale, indicativ C 169-88;
  
• 
  STAS 2914-84 Lucrări de drumuri. Terasamente. Condiţii tehnice generale de calitate, cap. 5 Şanţuri şi rigole pentru scurgerea apelor;
  
• 
  GE 028-97 Ghid pentru executarea lucrărilor de drenaj orizontal şi vertical.
  

9.1.4. Cerințe de calitate a lucrărilor de epuizmente
Principalele cerinţe de calitate care trebuie respectate la lucrările de epuizmente sunt următoarele:

• 
  asigurarea îndepărtării apei din zona de lucru și a continuității evacuării apei;
  
• 
  asigurarea stabilităţii săpăturii şi evitarea riscului de umflare excesivă sau rupere a bazei fundaţiei sub acţiunea presiunii apei;
  

- evitarea antrenării părţilor fine ale pământului (prin realizarea unui filtru invers în jurul puţului de descărcare);

- să nu se producă tasări excesive ale terenului de fundare datorită modificărilor determinate de lucrările de epuismente;

• 
  neafectarea construcţiilor învecinate prin alegerea adecvată a metodei de epuizment.
  

9.2. Concluzii privind cerințele specifice pentru lucrările de epuizmente
Prin epuizment se înţelege ansamblul lucrărilor care se execută în amplasamentul construcţiilor cu fundare directă, sub nivelul pânzei freatice, pentru a face posibilă executarea ”în uscat” a excavaţiilor şi a elementelor de fundare.

Lucrările de epuizmente se execută atunci când nivelul apelor subterane este situat deasupra cotei inferioare a săpăturii ce trebuie executată. Astfel de lucrări se realizează pe baza unui proiect de epuizment, care trebuie să îndeplinească cerinţele normativului NP 134-2014. Acest proiect stabileşte metoda de epuizment, ţinând seama de granulozitatea şi permeabilitatea pământurilor, de tipul şi caracteristicile acviferului, de diferenţa dintre nivelul iniţial al apei subterane şi înălţimea cu care trebuie coborât acest nivel.

Pe lângă acest proiect, care trebuie întocmit de un proiectant de specialitate, ţinând seama de normativul NP 134-2014, executantul va întocmi un proiect, care va conține detalii pentru lucrările de dirijare, colectare şi evacuare din incintă a apelor infiltrate şi a apelor provenite din precipitaţii, astfel încât nivelul apei subterane să fie permanent sub cota finală a excavaţiei.

Pentru îndepărtarea apei din excavaţie, se utilizează funcţie de situaţie, mai multe metode de epuizment, dintre care cele mai utilizate sunt:

• 
  pomparea directă a apei care pătrunde prin pereţii şi fundul excavaţiei (epuizmente directe);
  
• 
  coborârea generală a nivelului apei subterane prin filtre aciculare (cu sau fără vacuum) sau puţuri-filtre, operaţie care se realizează înainte de excavare (epuizmente indirecte);
  
• 
  realizarea unor bariere etanşe care să împiedice apa subterană să pătrundă în excavaţie.
  

Alte metode de epuizment ( filtre aciculare cu drenare electroosmotică, sifonare, foraje autodescărcătoare cu drenare descendentă sau ascendentă) sunt prezentate în capitolul 3 din normativul NP 134-2014. În acelaşi capitol se indică, pentru fiecare metodă, cerinţele tehnologice specifice pentru executarea lucrărilor

Principalele cerinţe pentru lucrările de epuizmente sunt:

• 
  alegerea corectă de către proiectant a soluţiei de epuizment (pentru menținerea stabilității masivelor de pământ din zonă, pentru evitarea producerii unor tasări excesive ale terenului de fundare, pentru împiedicarea alunecărilor malurilor sau umflărilor excesive ale bazei)
  
• 
  execuţia corespunzătoare a lucrărilor;
  
• 
  stabilirea prin proiect (de către executant) a măsurilor cu caracter general pentru evitarea infiltrării în teren a apelor de suprafaţă (colectarea şi evacuarea rapidă a apei, evitarea perturbării echilibrului hidrogeologic, evitarea stagnării apelor în jurul construcţiilor, execuţia umpluturilor în jurul fundaţiilor şi pereţilor subsolurilor pe măsură ce acestea sunt realizate);
  
• 
  utilizarea adecvată a echipamentelor tehnologice specifice lucrărilor de epuizmente;
  

- monitorizarea lucrărilor de epuizment pe durata execuţiei lucrărilor de excavaţii şi a elementelor de rezistenţă şi etanşare ale structurii fundaţiei;

- dezafectarea echipamentelor de epuizment în conformitate cu recomandările normativului NP 134-2014.

9.3. Concluzii privind verificarea echipamentelor tehnologice utilizate la lucrări de epuizmente

Unul din factorii care influenţează calitatea lucrărilor de epuizmente este funcţionarea corespunzătoare a echipamentelor tehnologice, care trebuie să asigure parametrii indicaţi în proiect şi în cartea tehnică pe toată durata de utilizare. Defectarea sau funcţionarea defectuoasă a echipamentelor de bază poate avea urmări grave asupra lucrărilor protejate prin epuizmente.

Gama lucrărilor de epuismente este foarte variată, iar o imagine de ansamblu a acestora în corelație cu echipamentele tehnologice folosite este dată în tabelul 9.3.1.

Tabelul 9.1.Tipuri de lucrări de epuizment şi echipamente utilizate

Tipul lucrării de epuizment	Echipamentele tehnologice utilizate
Pomparea directă a apelor	Instalații de pompare
Pozarea bateriilor de filtre aciculare	Echipamente de înfigere/extragere, sonete
Executarea şanţurilor, rigolelor și bazinelor de colectare a apelor	Maşini de săpat şi nivelat
Executarea drenurilor în săpătură deschisă	Excavatoare cu săpare longitudinală
Executarea drenurilor în săpătură închisă	Săpător cu echipament cu plug în V Săpător cu echipament cu plug vertical
Executarea drenurilor forate	Maşini de forat orizontal/vertical
Executarea puțurilor filtre	Maşini de forat vertical

Capabilitatea echipamentelor tehnologice de a realiza lucrări de epuizmente eficiente și de calitate este dată, printre altele, și de verificarea stării tehnice a echipamentelor şi a parametrilor semnificativi care au influență majoră în procesul de lucru. Aceste verificări se referă la:

1. 
   instalațiile de pompare:
   

• 
  verificarea stării tehnice a acestor echipamente tehnologice cuprinde inspecția următoarelor componente: capotaje, sistemul de acționare, instalația electrică, sistemul de amorsare a pompei, sitele, flotorul, sorbul etc.;
  
• 
  verificarea capabilității operaționale a agregatelor de pompare utilizate prin măsurarea principalilor parametri funcţionali și tehnologici: diametrele conductelor de aspiraţie/refulare, debitele de lucru, puterea, înălţimea de refulare, adâncimea de absorbţie etc.;
  

2. 
   instalațiile de drenare electroosmotică:
   

• 
  verificarea stării tehnice cuprinde inspecția următoarelor componente: sursa de curent, electrozii metalici, bornele, ţevile metalice, instalația de pompare etc.;
  
• 
  verificarea capabilității operaționale prin măsurarea parametrilor electrici;
  

3. 
   instalațiile cu filtre aciculare:
   

• 
  verificarea stării tehnice cuprinde inspecția următoarelor componente: filtrul colector de aspirație, accesoriile de lucru, instalația de pompare, pompa de vacuum etc.;
  
• 
  verificarea capabilităților operaționale prin măsurarea următorilor parametri esențiali: lăţimea fantelor filtrului, diametrul filtrului, lungimea filtrului etc. şi bineînţeles şi măsurarea parametrilor pompei;
  

4. 
   echipamentele pentru executarea drenajelor orizontale (montate în săpătură deschisă sau închisă):
   

• 
  verificarea stării tehnice cuprinde inspecția următoarelor componente: mașina de bază, echipamentul de lucru cu accesorii (cadrul echipamentului, lanțul, cuțitele/ racleții, plugul, sistemul de pozare a tubului de dren, buncărele, sistemele de acționare, de reglare, comandă și control etc.);
  
• 
  verificarea capabilităților operaționale prin măsurarea următorilor parametri esențiali: viteza lanţului portcuţite, vitezele de deplasare în timpul lucrului/transportului, adâncimea/ lățimea maximă a şanţului realizat, forța de tăiere la plug sau la cupă/cuțit, frecvența și amplitudinea vibrațiilor (la plugul activizat prin vibrații), precizia sistemului de ghidare cu laser (dacă mașina are în dotare acest sistem), puterea, productivitatea mașinii, productivitatea transportorului etc.;
  

5. 
   excavatoarele pentru realizarea șanțurilor, rigolelor, bazinelor de colectare a apei (vezi cap. 6.3);
   
6. 
   echipamentele de forat pentru puţuri-filtre (vezi partea III).
   

Pentru eficiența procesului de evacuare a apei din săpături, este necesară monitorizarea variaţiei nivelului apei subterane, care se face prin măsurători sistematice ale nivelului apei în foraje piezometrice sau monitorizarea presiunii interstițiale subterane cu ajutorul piezometrelor, care trebuie efectuată (obligatoriu) atât pe perioada realizării lucrării de epuismente, cât şi după finalizarea acesteia (în cazuri speciale). Aceste măsurători se realizează manual sau automat, cu ajutorul echipamentelor tehnologice cu dotare mecatronică și a sistemelor automate de control. Printre cele mai uzuale și performante tipuri constructive de piezometre (având diferite principii de măsurare) sunt: piezometrele tip conductă (standpipe), piezometrele cu coardă vibrantă și piezometrele cu celule de presiune (pneumatice, electrice sau hidraulice).

Menţinerea capabilitatea echipamentelor pe toată durata de utilizare necesită executarea la timp a operaţiilor de mentenanţă.

Verificările privind mentenanţa echipamentelor tehnologice specifice pentru lucrările de epuizmente se fac pe baza documentelor de evidenţă a stării tehnice (acolo unde este cazul) și al programului de mentenanță.

Programul de mentenanță al pompelor de epuizmente cuprinde următoarele activități:

• 
  verificarea modului de funcționare a pompei (fără vibrații), prin teste efectuate zilnice și periodic;
  
• 
  verificarea parametrilor electrici ai pompei (tensiunea și intensitatea curentului), prin măsurători efectuate periodic;
  
• 
  verificarea presiunii și a debitului pompei, prin măsurători efectuate o dată pe lună (valorile trebuie să fie constante în timp);
  

• 
  verificarea funcționării plutitorului la instalaţii cu oprire automată;
  
• 
  curățarea a pompei cu jet de apă pentru îndepărtarea depunerilor acumulate în carcasa pompei sau pe rotorul acesteia;
  
• 
  revizia completă a pompei la intervalele indicate în instrucţiunile de utilizare şi întreţinere
  

Programul de mentenanță al instalațiilor de filtre aciculare cuprinde următoarele activități:

• 
  verificarea gradului de înfundare al fiecărui filtru acicular, prin măsurători efectuate periodic;
  
• 
  verificarea racordului fiecărui filtru acicular la instalația de pompare a apei, prin inspecții vizuale efectuate periodic.
  

Programul de mentenanță al instalației de drenare electroosmotică cuprinde următoarele activități:

• 
  verificarea parametrilor electrici ai instalației (tensiunea și intensitatea curentului), prin măsurători efectuate periodic;
  
• 
  verificarea stării electrozilor metalici și a bornelor, prin inspecții vizuale efectuate periodic.
  

În tabelul 9.2 sunt centralizate problemele/cauzele/soluțiile des întâlnite la funcționarea pompelor de epuizmente, a instalațiilor de filtre aciculare și a celor de drenare electroosmotică

Tabelul nr. 9.2 Tablou centralizator cu remedierea disfuncționalității unor echipamente tehnologice folosite la epuizmente

	PROBLEME	CAUZE	SOLUȚII
POMPE DE EPUISMENTE	Pompa nu pornește.	Curentul electric este întrerupt; Poziţia incorectă a plutitorului	Se verifică sursa de alimentare cu energie; Se ridică mai sus plutitorul.
	Jet inexistent.	Sita interioară este înfundată; Furtunul este îndoit; Capacitatea redusă de pompare (apă este murdară/corozivă).	Se curăță sita cu un jet de apă; Se îndreaptă furtunul; Se curăță pompa și se schimbă componentele uzate.
	Pompa nu se oprește.	Plutitorul nu se poate scufunda.	Se plasează corect pompa pe fundul puțului.
FILTRE ACICULARE	Filtrele nu absorb apa.	Înfundarea filtrelor.	Se scot filtrele, se curăță sau se înlocuiesc materialele filtrante din componența acestora. Eliminarea sedimentelor din dispozitive
INSTAL.DE DRENARE ELECTROOSMOTICĂ	Instalațiile nu drenează apa.	Curentul electric este întrerupt; Nu funcționează instalația de pompare; Electrozii metalici sunt uzați; Țeava metalică nu e conectată corect la sursa de curent.	Se verifică sursa de alimentare; Se înlocuiesc componentele uzate din instalația de pompare; Se înlocuiesc electrozii metalici; Se conectează țeava metalică la polul pozitiv al sursei de curent.

Verificările privind mentenanţa celorlalte echipamente tehnologice folosite la lucrări de epuismente sunt detaliate în alte capitole astfel:

• 
  excavatoare pentru realizarea șanțurilor, rigolelor, bazinelor de colectare a apei (vezi cap.6.3)
  
• 
  echipamente pentru înfigerea filtrelor aciculare (vezi partea III)
  
• 
  echipamente de forat pentru puţuri-filtre (vezi partea III)
  

De asemenea, la executarea lucrărilor de epuizmente trebuie să se verifice dacă sunt îndeplinite cerinţele de securitate a muncii cu privire la:

• 
  securitatea amplasamentului lucrării;
  
• 
  securitatea soluțiilor tehnologice adoptate;
  
• 
  securitatea în exploatarea echipamentelor tehnologice și a uneltelor folosite.
  

În cazul agregatelor de pompare se impun, în special, cerințe de securitate constând în verificarea protectorilor și a dispozitivelor de protecție, a prizei (la pompele electrice), a parametrilor rețelei de alimentare/sistemului de acționare, etc.

Principalele cerinţe de protecţie a mediului impuse la utilizarea echipamentelor tehnologice specifice pentru lucrările de epuismente sunt centralizate în schema alăturată.

Fig. 9.1
Îndeplinirea tuturor acestor cerințe prezentate sintetic mai sus asigură realizarea în condiții de eficiență economică a lucrărilor de epuizmente, la un nivel de calitate impus.
9.4. Concluzii privind verificarea lucrărilor de epuizmente
Monitorizarea lucrărilor de epuizmente pe parcursul desfăşurării lor vizează mai multe aspecte:

1. 
   controlul calităţii materialelor utilizate pentru execuţia lucrării;
   
2. 
   verificarea respectării tehnologiei de execuţie:
   

b1) verificări la execuţia epuizmentelor prin pompare directă:

• 
  verificarea echipamentelor (pompe, conducte, sorb, vane);
  
• 
  verificarea calităţii materialului filtrant şi a tuburilor de drenare;
  
• 
  verificarea stabilităţii taluzelor excavaţiei;
  
• 
  verificarea execuţiei rigolelor şi a bazinelor de colectare a apei/bașelor;
  
• 
  verificarea executării şanţurilor de gardă;
  
• 
  verificarea corespondenţei dimensiunilor şanţurilor de gardă și a pantelor de scurgere cu cele prevăzute în proiect;
  
• 
  verificarea fişei palplanşelor pentru evitarea antrenării particolelor fine de nisip de către curentul apei;
  
• 
  verificarea şanţurilor de drenaj, a poziţiei şi dimensiunilor puţurilor colectoare;
  
• 
  verificarea aplicării măsurilor de asigurare a stabilităţii pereţilor la puţurile colectoare.
  

b2) verificări la execuţia epuizmentelor indirecte cu filtre aciculare:

• 
  verificarea execuţiei puţurilor de epuizment;
  
• 
  verificarea materialelor pentru coloana filtrantă;
  
• 
  verificarea operaţiei de înfigere a filtrelor aciculare;
  
• 
  verificarea distanţei dintre filtre;
  
• 
  verificarea racordării filtrelor aciculare la staţia de pompare cu vacuum;
  

b3) verificări la execuţia epuizmentelor indirecte cu puţuri filtrante sau cu foraje

autodescărcătoare cu evacuare descendentă sau ascendentă:

• 
  verificarea execuţiei puţurilor filtrante;
  
• 
  verificarea materialelor (pentru coloana definitivă, coloana de aspirație, coroana de material granular, coloana filtrantă, decantor);
  
• 
  verificarea operaţiei de forare a puțului;
  
• 
  verificarea racordării coloanei de aspirație la staţia de pompare;
  

b4) verificări la execuţia epuizmentelor prin electroosmoză:

• 
  verificarea execuţiei puţurilor în care se plasează electrozii;
  
• 
  verificarea stării electrozilor;
  
• 
  verificarea alimentării de la o sursă de curent continuu a electrozilor;
  
• 
  verificarea existenței puțului de colectare a apei;
  

b5) verificări la execuția epuizmentelor folosind instalaţii de extragere şi evacuare a apei prin sifonare;

• 
  verificarea operației de pozare a conductei colectoare care reprezintă sifonul;
  
• 
  verificarea conectării conductelor auxiliare la conducta colectoare;
  
• 
  verificarea funcționării sifonului;
  
• 
  verificarea legării capătului final al conductei colectoare la puțul colector sau cazanul de vacuum;
  
• 
  verificarea adâncimii de îngropare a colectorului;
  
• 
  verificarea debitului de aer evacuat al instalației de amorsare.
  

Pe perioada efectuării epuizmentului se execută următoarele operaţii de verificare şi control:

-monitorizarea nivelului apei subterane, care se realizează prin măsurători sistematice ale nivelului apei în foraje piezometrice;

-verificarea stabilităţii generale a terenului din amplasamentul construit;

-verificarea influenţei epuizmentului asupra zonelor adiacente;

-verificarea existenţei fenomenelor de antrenare hidrodinamică a particulelor fine din orizonturile acvifere

9.5. Alegerea procedeului tehnologic în conexiune cu echipamentele de execuție
9.5.1. Alegerea soluției de epuizment. Domenii de utilizare recomandate pentru diferite procedee tehnologice
Alegerea metodei de epuizment adecvată unei lucrări se realizează în funcție de granulozitatea și permeabilitatea pământului din stratul acvifer.

Gama tehnologiilor utilizate la execuția lucrărilor de epuizmente este vastă și cuprinde:

1. 
   pomparea directă a apei din excavații;
   
2. 
   evacuarea apei prin foraje amplasate pe conturul excavației;
   
3. 
   coborârea generală a nivelului apei subterane cu instalații de filtre aciculare;
   
4. 
   extragerea şi evacuarea apei prin sifonare;
   
5. 
   realizarea forajelor autodescărcătoare, cu drenare descendentă sau ascendentă;
   
6. 
   realizarea grupurilor de foraje care lucrează în interferență.
   

În funcție de valorile permeabilității terenului, se disting următoarele criterii de alegere a soluției de epuisment:

k=10^-9 cm/s - afluxul de apă este neglijabil;

k=10^-9... 10^-7 cm/s - drenaj impracticabil; se recomandă epuismente directe, cu colectarea apei din săpătura deschisă;

k=10^-7... 10^-5 cm/s - se recomandă utilizarea filtrelor aciculare cu vacuum sau

electroosmoză;

k=10^-5... 10^-3 cm/s - se recomandă filtre aciculare;

k>10^-3 – 1 cm/s - se recomandă pompare din foraje echipate cu filtre;

k>1 cm/s - se recomandă soluții combinate, precum: pomparea apei din foraje echipate cu filtre; executarea excavațiilor direct sub apă, cu dragline, graifere, instalații de dragare, etc.; evacuarea apei din incinte etanșe cu pereți verticali, realizate din palplanșe, piloți forați, pereți mulați sau ecrane de injecții; drenaj descendent prin foraje autodescărcătoare, numai dacă există un strat inferior care să preia debitul de scurgere gravitațională a apei din incintă.