Institutul de cercetări pentru echipamente şi tehnologii în construcţii – icecon sa

C.Echipamente cu graifăr suspendat cu cabluri

Odată cu rezolvarea problemei controlului poziţiei graifărului la introducerea în tranşee, s-a extins utilizarea echipamentelor la care graifărul este suspendat şi manevrat cu cabluri. În figura V.33 se indică schema unei maşini cu graifăr cu cabluri pentru execuţia tranşeelor pentru pereţi mulaţi.

1 – maşina de bază cu platformă rotitoare şi şenile extensibile

2 – troliul pentru manevrarea graifărului cu sistem de control al adâncimii

3 – tambur pentru furtunurile hidraulice pentru acţionarea graifărului

4 – braţ

5 – graifăr cu sistem de control a poziţiei în plan orizontal şi controlul verticalităţii

6 – tambur pentru cablul electric al înclinometrului

Fig. V.33-Maşină cu graifăr suspendat pe cabluri

Fig.V.34- Graifăr cu mecanism de închidere – Fig.V.35 – Graifăr cu

deschidere cu cabluri mecanism de închidere-deschidere

cu cilindru hidraulic

În figura V.36 se prezintă o maşină pentru săparea tranşeelor pentru pereţi mulaţi, la care maşina de bază este o macara pe şenile cu braţ cu zăbrele; organul de lucru este un graifăr, iar pe braţ sunt montaţi tamburii pentru furtunurile hidraulice ale mecanismului de acţionare a graifărului.

Se utilizează două tipuri de graifăre: graifăre cu mecanism de închidere-deschidere cu cabluri (fig. V.34) şi graifăre cu mecanism de închidere-deschidere cu cilindru hidraulic

( fig. V.35).

Fig. V.36 –Maşină cu graifăr pentru executarea pereţilor mulaţi

O cerinţă importantă la maşinile pentru săparea şanţurilor înguste şi adânci, necesare pentru executarea pereţilor îngropaţi în pământ, este asigurarea stabilităţii maşinii. Această cerinţă se îndeplineşte prin alegerea corespunzătoare a maşinii purtătoare ţinând seama de greutatea echipamentului de lucru, precum şi prin prevederea unor calaje şi contragreutăţi. De asemenea maşina de bază are de regulă şenile extensibile, ceea ce permite creşterea ecartamentului în poziţia de lucru. Maşina de bază trebuie să asigure şi presiunile şi debitele necesare pentru acţionarea echipamentului de lucru, precum şi înălţimea de ridicare necesară pentru scoaterea echipamentului de lucru din tranşee. Se mai menţionează cerinţele: controlul poziţiei verticale a echipamentului de lucru, controlul poziţiei organului de lucru la introducerea în şanţ, verificarea adâncimii şanţului, asigurarea unei presiuni a şenilelor pe teren sub limitele admise.
D. Alte echipamente specifice utilizate la execuţia pereţilor mulaţi
a) Echipamentele pentru prepararea, transportul şi reciclarea noroiului bentonitic (fig.V.37, fig. V.38)

Astfel de instalaţii cuprind:

-depozite de bentonită;

-dozatoare;

-malaxoare pentru prepararea noroiului bentonitic (fig.V.39);

-rezervoare (bazine) pentru depozitarea noroiului preparat, precum şi pentru noroiul recuperat;

-pompe pentru transportul noroiului proaspăt;

-pompe pentru evacuarea noroiului din tranşee în faza de betonare, pe măsură ce se toarnă betonul (fig. V.40);

-instalaţii pentru regenerarea noroiului cu cicloane (centrifuge), ciururi (fig.V.41)

Fig. V.37 – Echipamente pentru prepararea, transportul şi reciclarea noroiului bentonitic

Fig. V.39 – Malaxor pentru

Fig. V.38 – Echipamente pentru prepararea, prepararea noroiului bentonitic

transportul şi reciclarea noroiului bentonitic
În figura V.50 se prezintă o instalaţie cu pompă submersibilă, care se aşează pe grinzile de ghidaj şi cu ajutorul unui troliu lansează pompa în tranşee înainte de începerea betonării. Odată cu turnarea betonului pompa realizează evacuarea unei cantităţi corespunzătoare de noroi din tranşee, astfel încât nivelul betonului din tranşee să se menţină la nivelul stabilit.

Fig.V.40 –Pompă pentru evacuarea Fig. V.41 –Instalaţie pentru regenerarea

noroiului din tranşee în faza de betonare noroiului

Fig.V.42 – Maşină mobilă pentru reciclarea noroiului

S-au realizat şi maşini mobile pentru reciclarea noroiului (fig. V.42), maşini deplasabile pe şenile, cu tambur pentru înfăşurarea –desfăşurarea furtunului pentru noroi, cu pompă de noroi şi cu echipamente pentru regenerarea noroiului (ciclon, ciur etc.).

b) Echipamentele pentru prepararea şi transportul noroiului autoîntăritor

La executarea pereţilor de etanşare şi în unele cazuri la executarea piloţilor primari la pereţii din piloţi secanţi se utilizează noroi autoîntăritor, preparat pe bază de ciment şi bentonită. Sunt necesare în plus, în acest caz şi echipamente pentru depozitarea şi transportul cimentului, precum şi pentru depozitarea, transportul şi prepararea amestecului de noroi autoîntăritor.

c) Echipament pentru extragerea tuburilor de rost

În cazul în care pentru realizarea rosturilor dintre panouri se introduc în tranşee tuburi de rost înainte de betonare, extragerea acestora trebuie realizată înainte de întărirea betonului cu echipamente speciale. Un astfel de echipament se prezintă în figura V.43 şi cuprinde cadrul pe care se fixează cilindrii de extragere, mecanismul de strângere a tubului şi grupul de pompare cu motor electric.

d)Excavator echipat cu braţ telescopic şi graifăr (fig. V.44)

Echipamentul cu braţ telescopic şi graifăr se utilizează pentru execuţia excavaţiei sub protecţia pereţilor de susţinere în cazul rezemării pereţilor cu şpraiţuri

Fig. V.43- Echipament pentru extragerea tuburilor de rost

Fig.V.44 – Excavator echipat cu braţ telescopic şi graifăr

e)Utilaje cu largă utilizare la lucrări de construcţii

Pe lângă echipamentele specifice prezentate mai sus, la execuţia pereţilor mulaţi şi a baretelor se folosesc şi utilaje cu largă utilizare la lucrări de construcţii, ca de exemplu: excavatoare, buldozere, încărcătoare cu cupă, autobasculante, autobetoniere, pompe de beton, macarale pentru manipularea carcaselor de armătură şi a tuburilor de betonare etc.

V_14.3. Lucrări pentru pereţi îngropaţi din piloţi foraţi

Pereţii îngropaţi din piloţi foraţi se realizează de regulă din piloţi secanţi (fig. V.45).

Părţile componente şi parametrii pilotului forat se indică în anexa A a standardulului SR EN 1536:2011. În acelaşi standard se indică cerinţe specifice privind executarea piloţilor foraţi, analizate în partea III a prezentei lucrări.

La execuţia pereţilor din piloţi foraţi, se pot utiliza mai multe procedee tehnologice (cap. III.8_3.3):

a)execuţia piloţilor cu graifăr sub protecţia unui tub recuperabil (fig. III.13);

b)execuţia piloţilor cu maşina de forat cu coloană telescopică şi burghiu (fig.III.12 ) sau borsapă.

c) execuţia piloţilor cu maşina cu burghiu lung (şnec continuu )(fig. III.10 ,fig. V.47).

Fig.V.45
Executarea găurilor şi turnarea piloţilor pentru pereţii secanţi cu armarea numai a piloţilor secundari (fig. V.10) se realizează în ordinea indicată în figura V.46:

-executarea forajelor 1, 3, 5 şi turnarea unor piloţi din beton cu adaos de bentonită (piloţi primari);

-executarea forajelor 2 şi 4 şi turnarea unor piloţi din beton armat (piloţi secundari);

-executarea forajelor 7, 9, 11 şi turnarea unor piloţi din beton cu adaus de bentonită(piloţi primari);

-executarea forajelor 6, 8, 10 şi turnarea unor piloţi din beton armat (piloţi secundari) etc.

Se obţine astfel un perete continuu etanş şi cu rezistenţă ridicată.

Fig. V.46. Ordinea de execuţie a piloţilor secanţi pentru realizarea pereţilor

În figura V.47 se prezintă fazele execuţiei unui perete continuu din piloţi foraţi utilizând o maşină de forat cu burghiu lung şi anume:

-execuţia găurii sub protecţia unui tub înfipt în pământ prin apăsare şi rotire;

-turnarea betonului prin arborele tubular al burghiului simultan cu ridicarea burghiului; se evacuează astfel pămâtul rămas pe spirele burghiului;

-introducerea carcasei de armătură în betonul neîntărit sub acţiunea unui vibrator;

-extragerea tubului de protecţie.

La execuţia pereţilor din piloţi foraţi, trebuie să se respecte cerinţele tehnologice indicate în capitolul III­_8.3.3, precum şi alte cerinţe specifice:

-Utilizarea grinzilor de ghidaj în cazul pereţilor îngropaţi din piloţi nu este obligatorie. Totuşi, utilizarea acestora este recomandată pentru a se asigura poziţionarea corectă a piloţilor.

-Forarea piloţilor, în cazul pereţilor din piloţi secanţi, se va face de regulă sub protecţia unui tubaj recuperabil.

-La realizarea pereţilor din piloţi foraţi, nu este posibilă vibrarea betonului în cursul operaţiei de betonare

Fig.V.47 – Fazele execuţiei unui perete continuu din piloţi foraţi utilizând o maşină de forat cu burghiu lung

-Perioada de timp între terminarea excavării şi până la începerea turnării betonului nu trebuie să depăşească 12 ore, cu excepţia situaţiei în care acest lucru este admis în caietul de sarcini.

-La turnarea noroiului autoîntăritor (pentru piloţii primari) se vor avea în vedere următoarele:

-metoda de turnare şi lucrabilitatea noroiului autoîntăritor trebuie astfel alese încât pilotul rezultat în urma întăririi noroiului să fie continuu şi omogen pe toată secţiunea.

-noroiul autoîntăritor nu trebuie contaminat cu detritus, lichide sau alte corpuri străine

-extragerea tubajului de protecţie se va realiza înainte de întărirea noroiului

- perioada de timp scursă de la terminarea excavării pilotului şi până la umplerea cu noroi autoîntăritor a gropii de foraj nu trebuie să depăşească 12 ore, cu excepţia situaţiei în care acest lucru este admis în caietul de sarcini.

În capitolul III_8.3.3 se indică cerinţe privind procedeele tehnologice de execuţie a piloţilor foraţi, precum şi echipamentele utilizate (cap. III_9.1).

V_14.4. Lucrări pentru pereţi de etanşare realizaţi prin injectarea terenurilor

Pereţii de etanşare se pot realiza şi prin injectare cu presiune înaltă a terenurilor (tehnologia jet grouting), care constă în dezagregarea pământului sau a rocii friabile cu ajutorul unui jet de fluid de înaltă presiune (lapte de ciment, aer, apă) şi amestecarea sau înlocuirea parţială a materialului dezagregat cu un agent de cimentare (de regulă lapte de ciment).

În capitolul I_2 se prezintă principii generale, procedee de lucru, echipamente şi parametrii tehnologici pentru sistemul “jet grouting”.

Pentru execuţia unui perete se execută coloane una lângă alta, utilizând una din următoarele metode:

-metoda de execuţie “în continuu” (fig.4a din SR EN 12716:2002), când elementele de pământ –ciment sunt realizate unele după altele, fără a aştepta ca fluidul de injectare să se întărească în elementele de pământ –ciment adiacente;

-metoda de execuţie “primar-secundar” (fig.4b din SR EN 12716:2002), când realizarea unui element de pământ –ciment nu poate începe înainte de timpul de priză specificat pentru elementele adiacente deja realizate.

O altă metodă de execuţie a pereţilor de etanşare prin injecţie este prezentată în figura V.47, unde injecţia amestecului se realizează prin ţevi fixate pe un profil dublu T , care se înfige în pământ prin batere sau vibrare. Se parcurg următoarele etape:

-se înfige profilul în pământ simultan cu injectarea amestecului de bentonită şi ciment (fig.V.48a);

-se extrage profilul din pământ continuând injectarea amestecului (fig. V.48b);

-se înfige din nou elementul în pământ realizând suprapunerea cu elementul de panou realizat anterior (fig.V.48c);

-se repetă operaţia realizându-se peretele de etanşare (fig.V.48d).

Fig.V.48 – Metodă de execuţie a pereţilor de etanşare prin injecţie

V_14.5. Lucrări pentru pereţi realizaţi prin stabilizarea pământului în adâncime prin malaxare

Se aplică standardul SR EN 14679:2005 “ Execuţia lucrărilor geotehnice speciale.  Stabilizarea în adâncime a pământurilor prin mala­xare”. Aceste tehnologii se pot folosi şi la lucrări de îmbunătăţire a pământurilor prin stabilizare, problemă tratată în capitolul I_2.

a)Amestecare cu un echipament cu lanţ şi cuţite

Un exemplu de aplicare a acestei tehnologii este tehnologia Trenchmix [32,33] , patentată de Soletanche Bachy, care constă în realizarea de pereţi de etanşare în teren prin amestecarea pământului cu un liant hidraulic (ciment, var etc.) la adâncimi relativ mici (9 – 10 m). Se poate utiliza metoda de malaxare uscată sau umedă, obţinându-se costuri reduse, rapiditate de execuţie şi o reducere a poluării mediului.

Lucrarea se realizează cu ajutorul unui săpător de şanţuri, care produce dezagregarea pământului şi amestecarea acestuia cu un liant, care se introduce în şanţ (fig. V.49). În zona de acţiune a organului de lucru cu lanţ cu cuţite se introduce prin pompare liantul hidraulic, realizându-se astfel amestecul pământ-liant.

Fig. V.49 – Amestecarea pământului cu ajutorul unui săpător de şanţuri (tehnologia Trenchmix)

b) Amestecare cu un echipament cu roţi cu dinţi

Un exemplu de aplicare a acestei tehnologii este tehnologia CSM (Cutter Soil Mixing), [32,34], dezvoltată de Soletanche Bachy împreună cu Bauer Maschinen, care oferă posibilitatea executării unor pereţi la adâncimi de 25-35 m şi se bazează pe realizarea tranşeelor de pământ amestecat cu liant, folosind un utilaj asemănător cu hidrofreza: pământul este dezagregat utilizând două roţi cu dinţi ce se rotesc în sens opus şi este amestecat simultan cu liantul hidraulic. Acesta este pompat la presiuni joase către duza aflată între cele două roţi.

Pentru realizarea peretelui se parcurg mai multe etape:

-execuţia unui şanţ de ghidare;

-dezagregarea pământului cu organul de lucru cu două roţi cu dinţi, pompare de bentonită şi amestecarea bentonitei cu pământul; rezultă o pastă, care permite introducerea şi extragerea fără probleme a organului de lucru;

-după ce se ajunge la adâncimea stabilită, se opreşte pomparea bentonitei şi se începe pomparea unei suspensii de ciment, simultan cu ridicarea organului de lucru cu rotirea continuă a roţilor acestuia; se realizează astfel amestecarea pământului cu bentonita şi cimentul;

-se realizează astfel pereţi din panouri, asigurându-se şi suprapunerea între panourile adiacente;

-este posibilă şi armarea panourilor prin introducerea armăturii în materialul neîntărit.

Echipamentul de lucru se poate monta pe o maşina de forat coloane (fig.V.50) Alimentarea cu suspensie de bentonită şi lapte de ciment se realizează prin interiorul coloanei de foraj, la capătul căreia se montează organul de lucru (fig.V.51).

Prin această tehnologie se pot realiza pereţi de susţinere şi pereţi de etanşare.

Fig. V.50 – Maşina de forat cu Fig.V.51 – Organul de lucru

echipament pentru aplicarea (tehnologia Cutter Soil Mixing)

tehnologiei CSM

c)Amestecare cu un echipament burghiu şi palete

Un exemplu de aplicare a acestei tehnologii este tehnologia SMW (Tehnologia Soil Mixing Wall System) [32,35], prin care se pot realiza pereţi de susţinere şi pereţi de etanşare cu adâncime până la 10 m, folosind maşini de forat coloane obişnuite (tip Bauer, Soletanche Bachy etc.), la care se ataşează un echipament special pentru dezagregarea pământului şi amestecarea acestuia cu lapte de ciment (fig. V.52). Echipamentul de lucru este format din trei arbori verticali, acţionaţi de motoare hidraulice rotative şi având la partea inferioară câte un burghiu, precum şi palete pentru amestecare, amplasate deasupra burghielor (fig. V.53).

Pentru realizarea peretelui se parcurg mai multe etape:

-execuţia unui şanţ de ghidare cu adâncimea de 30 – 50 cm;

-introducerea continuă a organului de lucru în pământ simultan cu injectarea de noroi autoîntăritor, realizându-se amestecarea pământului cu noroiul autoîntăritor; viteza de pătrundere a organului de lucru în pământ şi debitul noroiului se controlează astfel încât să nu apară surplus de noroi la suprafaţă;

-după ce se ajunge la adâncimea stabilită, se începe ridicarea organului de lucru; se continuă procesul de amestecare şi se injectează o cantitate de noroi egală cu volumul organului de lucru;

-se realizează astfel pereţi din panouri primare şi secundare, asigurându-se şi suprapunerea între panourile adiacente (fig.V.53);

-este posibilă şi armarea panourilor prin introducerea armăturii în materialul neîntărit.

Fig.V.52 – Maşină de forat cu echipament pentru tehnologia SMW (Soil Mixing Wall System)

Fig. V.53 – Amplasarea paletelor de amestecare

Fig. V.54 – Etape de realizare a peretelui în tehnologia SMW

V_15. Parametrii tehnologici de lucru pentru lucrări de executare a pereţilor de sprijinire şi/sau etanşare, precum şi a baretelor

Ţinând seama caracteristicile construcţiei care trebuie executate şi de caracteristicile geotehnice ale terenului , la lucrările de executare a pereţilor de sprijinire şi/sau etanşare, precum şi a baretelor, trebuie stabiliţi de către proiectant o serie de parametri tehnologici:

a)Pentru tranşee excavate în prezenţa unui fluid stabilizator

-adâncimea peretelui (uzual 25 – 45 m; maxim 150 m)

-lăţimea peretelui ( 0,5 – 1,5 m)

-lungimea unui panou

-ordinea de execuţie a panourilor

-dimensiunile şi greutatea carcasei de armătură

-tipul rosturilor

-caracteristicile betonului

-caracteristicile noroiului bentonitic

-caracteristicile noroiului autoîntăritor

-verticalitatea peretelui (uzual 1:75, optim 1:125 )

b)Pentru piloţi secanţi

-adâncimea pilotului

-diametrul piloţilor

-distanţa între axele piloţilor vecini

-ordinea de execuţie a piloţilor şi tipul piloţilor

-caracteristicile betonului /noroiului autoîntăritor

-verticalitatea peretelui (la piloţi secanţi beton armat/beton armat 1:200 )

c)Pentru pereţi de etanşare prin injecţie la înaltă presiune

-adâncime

-lăţime

-metoda de execuţie (jet simplu, jet dublu, jet triplu)

-diametrul forajului iniţial

-viteze de avans (fără injectare, cu injectare)

-presiunea şi debitul fluidelor (aer comprimat, apă, lapte de ciment sau mortar)

Pentru realizarea parametrilor tehnologici stabiliţi, ţinând seama şi de durata şi costul lucrărilor, trebuie alese în mod corespunzător echipamentele tehnologice, având în vedere caracteristicile tehnice şi tehnologice ale acestora indicate mai jos:

a)Caracteristici pentru maşini cu graifăr pentru execuţia tranşeelor:

-greutatea graifărului si a părţii mobile a coloanei telescopice (dacă este cazul);

-deschiderea graifărului;

-lăţimea cupei;

-adâncimea maximă de lucru;

-energia de lovire (depinde de greutatea graifărului şi de înălţimea de cădere şi trebuie să asigure o înfigere suficientă a graifărului în pământ, astfel încât la închiderea graifărului acesta să se umple);

-capacitatea cupei;

-forţa maximă de închidere la fălcile graifărului;

-durata de închidere/deschidere a graifărului;

-viteza de ridicare/coborâre a graifărului;

-înălţimea graifărului;

-lungimea maximă şi minimă a coloanei telescopice (dacă este cazul);

-caracteristicile maşinii de bază, care trebuie corelate cu caracteristicile echipamentului de lucru (condiţia de stabilitate, acţionarea echipamentului de lucru, înălţimea de ridicare): masa, puterea motorului diesel, presiunea şi debitul pompelor hidraulice, înălţimea de ridicare, distanţa de la axa de rotire a platformei la axa echipamentului de lucru, turaţia platformei rotitoare

b) Caracteristici pentru hidrofreză:

-adâncimea maximă a sanţului;

-lăţimea şanţului ( frezei);

-lungimea de frezare;

-diametrul frezei;

-masa echipamentului de lucru;

-lungimea minimă a echipamentului;

-momentul şi turaţia la arborii frezelor;

-debitul şi presiunea pompei de noroi;

-forţa de avans (dacă este cazul);

-caracteristicile maşinii de bază: masa, puterea motorului diesel, presiunea şi debitul pompelor hidraulice, înălţimea de ridicare, distanţa de la axa de rotire a platformei la axa echipamentului de lucru, turaţia platformei rotitoare

c)Caracteristici pentru echipamente cu injecţie la înaltă presiune utilizate la pereţi de etanşare:

-adâncime de foraj;

-diametrul găurii forate;

-viteze de avans;

-turaţia coloanei de foraj;

-forţe avans (la înfigere, la retragere);

-presiunile şi debitele fluidelor (aer comprimat, apă, lapte de ciment sau mortar),

-caracteristicile maşinii de forat: masa, puterea motorului diesel, presiunea şi debitul pompelor hidraulice, înălţimea catargului, distanţa de la axa de rotire a platformei la axa echipamentului de lucru.

d) Caracteristici pentru maşini de forat pentru piloţi (secanţi):

-adâncimea maximă a pilotului;

-diametrul pilotului;

-înălţimea catargului;

-turaţii şi momente de torsiune la masa rotativă;

-forţe maxime de înfigere şi extragere;

-viteze la înfigere şi extragere;

-caracteristicile maşinii de forat: masa, puterea motorului diesel, presiunea şi debitul pompelor hidraulice, distanţa de la axa de rotire a platformei la axa echipamentului de lucru, turaţia platformei rotitoare.

În anexa V.1 se dau principalii parametri ai unor echipamente specifice pentru excavarea pereţilor de susţinere, pereţilor de etanşare şi a baretelor.