kategoria: pale CFA

Fundament nie zawsze można oprzeć bezpośrednio na gruncie znajdującym się tuż pod powierzchnią terenu. Problem pojawia się wtedy, gdy podłoże jest zbyt słabe, obciążenia są duże albo przewidywane osiadanie przekracza wartości dopuszczone w projekcie. W takich sytuacjach projektant może przewidzieć posadowienie pośrednie. Jednym z rozwiązań są pale CFA.

Na czym polega technologia pali CFA?

Technologia CFA to jedno z rozwiązań geotechnicznych stosowanych w metodzie posadowienia pośredniego, kiedy to fundamentu nie można bezpiecznie oprzeć bezpośrednio na warstwach gruntu znajdujących się blisko powierzchni. Skrót CFA pochodzi od angielskiego Continuous Flight Auger i odnosi się do pali wykonywanych ciągłym świdrem ślimakowym. Wiertnica zagłębia narzędzie do rzędnej określonej w projekcie, a urobek przesuwa się po jego zwojach ku powierzchni. Po osiągnięciu wymaganej głębokości przez pusty rdzeń tłoczony jest beton. Podczas wyciągania świdra mieszanka wypełnia zwalnianą przestrzeń, a następnie do świeżego materiału wprowadza się kosz zbrojeniowy albo profil stalowy. Taki przebieg robót ogranicza potrzebę wykonywania otwartego odwiertu i stosowania rur osłonowych. Podczas realizacji kontrolujemy m.in. głębokość wiercenia, prędkość wyciągania świdra oraz ilość betonu i ciśnienie jego tłoczenia. Wymiary pali CFA dobiera projektant na podstawie obciążeń konstrukcji oraz rozpoznania geotechnicznego.

Kiedy stosuje się pale CFA pod fundamentami?

Pale CFA mogą pracować pojedynczo albo w grupach i przekazywać obciążenia przez pobocznicę, podstawę lub oba mechanizmy jednocześnie. Sposób ich wykorzystania zależy od roli, jaką mają pełnić w układzie fundamentowym danego obiektu. Poniżej omawiamy sytuacje, w których projektanci sięgają po tę technologię.

Ograniczenie nadmiernego i nierównomiernego osiadania

Pale CFA stosuje się wtedy, gdy z obliczeń wynika, że fundament może obniżyć się bardziej, niż dopuszcza projekt. Mamy wówczas do czynienia z jego nadmiernym osiadaniem. Zjawisko może powodować zmianę rzędnych posadzek, pogorszyć spadki instalacji grawitacyjnych albo obciążyć połączenia przewodów wprowadzonych do budynku. Załóżmy, że rura kanalizacyjna o długości 10 m biegnie ze spadkiem 2%, więc między jej początkiem a końcem występuje 20 cm różnicy wysokości. Jeśli część fundamentu, przez którą prowadzony jest początek przewodu, osiądzie o 12 cm, różnica zmniejszy się do 8 cm. Rura straci wtedy większość projektowanego nachylenia, co doprowadzi do zalegania ścieków. W obiektach przemysłowych nawet niewielka utrata projektowanego poziomu wpływa na pracę maszyn ustawionych na wspólnej płycie fundamentowej. Zdarza się również, że poszczególne części konstrukcji osiadają nierównomiernie. Wówczas może dojść do zarysowań ścian, przechyłów, odkształceń elementów nośnych oraz powstawania dodatkowych sił wewnętrznych w konstrukcji.

Posadowienie na słabym lub mocno ściśliwym gruncie

Kolejna sytuacja dotyczy działek, na których w strefie posadowienia występują namuły, grunty organiczne, luźne nasypy albo miękkie warstwy spoiste. Podłoże o takich parametrach może odkształcać się pod ciężarem obiektu, dlatego obciążenia przekazuje się głębiej za pomocą pali CFA. Ich trzon przechodzi przez słabsze warstwy i współpracuje z gruntem położonym niżej. Siły mogą być przenoszone przez pobocznicę pala, jego podstawę albo oba te elementy jednocześnie. Zakres palowania określa projekt geotechniczny opracowany dla konkretnego układu warstw gruntu.

Przenoszenie dużych obciążeń przez fundament

Pale CFA sprawdzają się zwłaszcza pod fundamentami dużych i ciężkich obiektów, np. pod budynkami wielokondygnacyjnymi, mostami, silosami i kominami. Przykładowo, jeśli dach hali przemysłowej podtrzymywany jest przez słup, to siły skupione pod nim trzeba przekazać głębiej. Jeśli pojedynczy pal nie wystarcza do przejęcia obciążenia, projektant przewiduje grupę pali CFA. Ich głowice spina oczep, stopa albo płyta fundamentowa. Rozkład sił pomiędzy pale zależy m.in. od ich rozmieszczenia oraz geometrii całej grupy. W zależności od układu konstrukcji projektuje się je do przenoszenia obciążeń ściskających, wyciągających i poziomych.

Fundamentowanie w sąsiedztwie istniejącej zabudowy

Po technologię CFA sięga się także podczas robót prowadzonych blisko istniejących budynków i infrastruktury podziemnej. Świder zagłębia się w grunt ruchem obrotowym, dlatego podczas pracy powstaje mniej drgań niż podczas wbijania pali metodą udarową. Urobek przesuwa się po zwojach narzędzia ku powierzchni, a przestrzeń po jego wyciąganiu od razu wypełnia mieszanka betonowa. Taki przebieg ogranicza liczbę dodatkowych etapów robót i pozwala sprawniej prowadzić prace na niewielkim placu budowy. Krótszy czas realizacji oraz mniejszy poziom hałasu i wibracji ograniczają też uciążliwości dla osób mieszkających lub pracujących w sąsiedztwie inwestycji.

Pale CFA to wiercone elementy posadowienia pośredniego, które przekazują obciążenia na głębiej położone warstwy gruntu. Stosuje się je, gdy podłoże ma zbyt małą nośność, przewidywane osiadanie przekracza wartości projektowe albo fundament przenosi duże siły. Prace geotechniczne najlepiej powierzyć doświadczonej firmie geotechnicznej. Czekamy na kontakt z Twojej strony.

Pale wiercone stosuje się, gdy obciążenia z budynku trzeba przekazać na głębsze warstwy nośne. Po zakończeniu robót ich trzony pozostają ukryte w gruncie, dlatego błędów popełnionych podczas pracy nie da się później łatwo zauważyć ani poprawić. Jak wykonuje się pale CFA krok po kroku?

1. Przygotowanie stanowiska i wytyczenie osi pala CFA

Przed ustawieniem palownicy wykonawca przygotowuje platformę roboczą. Musi ona utrzymać ciężar maszyny podczas wiercenia i przemieszczania się między kolejnymi punktami. Koleiny, rozmoknięte podłoże lub słabszy fragment terenu mogą doprowadzić do przechylenia sprzętu. Z tego powodu platformę wyrównuje się, odwadnia, a w razie potrzeby wzmacnia. Wcześniej sprawdza się również przebieg instalacji podziemnych i usuwa pozostałości fundamentów oraz inne przeszkody, na których świder mógłby się zatrzymać. Po przygotowaniu terenu geodeta wyznacza położenie osi pali CFA oraz punkt odniesienia potrzebny do kontrolowania głębokości wiercenia. Operator ustawia świder nad każdym oznaczonym miejscem, a następnie sprawdza pion masztu w dwóch prostopadłych płaszczyznach. Jeśli maszyna stoi na nierównym podłożu lub maszt jest pochylony, odchylenie od projektowanej osi zwiększa się wraz z głębokością. W rezultacie dolna część pala może znaleźć się w innym miejscu, niż przewidziano w projekcie.

2. Wiercenie pala CFA świdrem ciągłym

Po ustawieniu palownicy operator zagłębia w gruncie świder ciągły z pustą rurą rdzeniową. Narzędzie pracuje aż do osiągnięcia głębokości wskazanej w projekcie. Grunt wypełniający przestrzenie między zwojami ogranicza osypywanie się ścian otworu, dlatego w technologii pali CFA z reguły nie stosuje się rur osłonowych ani płuczki wiertniczej. Świdra nie powinno się jednak wielokrotnie podciągać i ponownie zagłębiać. Takie ruchy mogą rozluźnić grunt wokół pala i miejscowo zwiększyć średnicę otworu. Podczas wiercenia system palownicy zapisuje głębokość, prędkość zagłębiania, liczbę obrotów oraz moment obrotowy. Dane te służą do przygotowania raportu oraz monitorowania przebiegu prac. Nagły wzrost momentu obrotowego połączony ze spadkiem prędkości może oznaczać dotarcie do zwartej warstwy gruntu albo przeszkody.

3. Betonowanie pala podczas wyciągania świdra

Po osiągnięciu projektowanej głębokości operator zaczyna tłoczyć beton przez pustą rurę rdzeniową świdra. Mieszanka wypycha zamknięcie znajdujące się przy końcu narzędzia. Gdy przepływ i ciśnienie osiągną wymagane wartości, świder jest równomiernie wyciągany. Beton wypełnia powstającą przestrzeń od dna otworu, a grunt zgromadzony na zwojach świdra trafia na powierzchnię. Tempo podciągania narzędzia musi odpowiadać ilości dostarczanej mieszanki. Jeśli jest wyciągane zbyt szybko, ciśnienie betonu pod jego końcem spada, a grunt może przedostać się do formowanego trzonu. W takim miejscu powstaje przewężenie albo przerwa w ciągłości pala.

4. Montaż kosza zbrojeniowego w świeżym betonie

Po zakończeniu betonowania ekipa usuwa urobek z okolicy głowicy, uważając, aby grunt nie dostał się do świeżej mieszanki. Następnie dźwig ustawia prefabrykowany kosz nad osią pala i opuszcza go do betonu. Krótkie oraz sztywne zbrojenie może zagłębić się pod własnym ciężarem. Dłuższy kosz zazwyczaj trzeba wciskać lub wprowadzać przy użyciu wibratora. Zbyt duża siła docisku może odkształcić kosz i uniemożliwić osadzenie go na projektowanej głębokości. Przed montażem do kosza mocuje się dystanse, które utrzymują wymaganą grubość betonowej otuliny. Podczas opuszczania zbrojenia wykonawca kontroluje jego położenie względem osi pala oraz rzędną górnej krawędzi.

5. Wyrównanie i przygotowanie głowicy pala CFA

Pal formuje się z naddatkiem ponad rzędną odcięcia, ponieważ górny fragment może zostać zanieczyszczony gruntem. Gdy mieszanka zwiąże, wykonawca skuwa ten odcinek do poziomu wskazanego w projekcie i odsłania pręty przeznaczone do zakotwienia w oczepie lub płycie fundamentowej. Użycie ciężkiego młota blisko wyznaczonej granicy grozi wygięciem zbrojenia oraz powstaniem pęknięć w pozostawionym trzonie. Gotową głowicę oczyszcza się, a następnie sprawdza jej powierzchnię, wysokość i długość wystających elementów kosza.

Do wykonania pali CFA potrzebna jest dobra koordynacja wszystkich etapów, aby w betonowym trzonie nie powstały przerwy ani przewężenia. Dlatego prace powinny przebiegać sprawnie i zgodnie z wcześniej ustalonym planem. Jeśli potrzebujesz wsparcia na tym etapie budowy, skontaktuj się z nami.

Pal CFA wykonany w gruncie musi nie tylko osiągnąć głębokość przewidzianą w projekcie, lecz także współpracować z konstrukcją znajdującą się nad nim. Miejsce ich połączenia wymaga uwzględnienia obciążeń, które będą przekazywane z budynku na posadowienie. Błędy wykonawcze mogą zmienić założony schemat pracy fundamentu. Dowiedz się, jak projektuje się i wykonuje takie zespolenie.

Jak pale CFA przekazują obciążenia do fundamentu?

Pale CFA przenoszą obciążenia z konstrukcji na głębiej zalegające warstwy gruntu. Z tego powodu ich głowice trzeba odpowiednio powiązać z fundamentem. Najczęściej pośredniczy w tym żelbetowy oczep, stopa, ława lub płyta fundamentowa oparta na jednym palu CFA albo na całej ich grupie. Głowicę przygotowuje się do rzędnej wskazanej w projekcie, a wystające z niej zbrojenie kotwi w oczepie lub innym elemencie fundamentu. Obciążenia przechodzą wówczas z konstrukcji na zwieńczenie pali, następnie na ich trzony, a dalej na grunt przez podstawy i pobocznice.

Co obejmuje przygotowanie głowicy pala przed wykonaniem fundamentu?

Po zabetonowaniu pala jego górną część trzeba przygotować do poziomu określonego w projekcie. W technologii CFA mieszanka trafia przez rdzeń świdra, a zbrojenie wprowadza się do świeżego betonu. Pal wykonuje się z naddatkiem wysokości, który później usuwa się podczas przygotowania głowicy. Skucie pozwala odsłonić beton o odpowiedniej jakości i usunąć warstwę zanieczyszczoną gruntem lub osłabioną przy powierzchni. Prace prowadzi się tak, aby nie uszkodzić wystających prętów zbrojeniowych ani trzonu pala CFA. Głębokość rozkucia wynika z dokumentacji i przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego. Zbyt głębokie skucie może naruszyć beton poniżej projektowanej rzędnej, natomiast pozostawienie osłabionej warstwy utrudni prawidłowe połączenie z oczepem albo innym elementem fundamentu.

Jak zbrojenie pala CFA kotwi się w oczepie?

Po przygotowaniu głowicy wystające ponad trzon pręty zbrojeniowe zakotwia się w oczepie. Ich długość, rozmieszczenie oraz sposób powiązania ze zbrojeniem fundamentu określa projekt konstrukcyjny. W palu CFA zbrojenie może mieć formę kosza lub profilu stalowego, dlatego sposób wykonania połączenia zależy od przyjętego rozwiązania. Przy koszu pręty podłużne mogą być zakotwione bezpośrednio w żelbetowym oczepie. Jeżeli rolę zbrojenia pełni kształtownik stalowy, projekt może przewidywać jego zakotwienie w oczepie na określoną głębokość. Długości wystających elementów nie powinno się więc ustalać dopiero na etapie wykonywania fundamentu. Zbyt krótkie przycięcie zbrojenia może uniemożliwić wykonanie zakotwienia zgodnie z projektem i wymagać rozwiązania zamiennego uzgodnionego z konstruktorem.

Od czego zależy sposób połączenia pala CFA z fundamentem budynku?

Sposób połączenia pala CFA z fundamentem wynika ze schematu konstrukcyjnego, rodzaju przenoszonych obciążeń, układu posadowienia oraz formy zwieńczenia. Głowicę projektuje się z uwzględnieniem tego, czy konstrukcja będzie przekazywać głównie siłę ściskającą, czy również wyciąganie, siły poziome lub momenty zginające. W fundamentach palowych stosuje się między innymi połączenia sztywne i przegubowe, dlatego rozwiązanie dobiera się do założeń przyjętych w obliczeniach. Na detal wpływa również sposób rozmieszczenia pali, np. skupienie kilku pod wspólnym oczepem albo rozłożenie ich pod płytą fundamentową. Projektant określa sposób przekazywania sił oraz układ zbrojenia w strefie głowicy, natomiast wykonawca musi zachować przewidziane rzędne i geometrię połączenia. Wymagania dotyczące wykonywania pali wierconych określa PN-EN 1536+A1:2015-08, która obejmuje m.in. zbrojenie, betonowanie, kontrolę i dokumentowanie robót.

Połączenie pala CFA z fundamentem trzeba przewidzieć już na etapie projektu, ponieważ sposób przygotowania głowicy i zakotwienia zbrojenia wpływa na przekazywanie obciążeń między konstrukcją a podłożem. Przy wykonywaniu robót należy więc zachować rozwiązania przyjęte przez projektanta, zamiast ustalać detal dopiero podczas betonowania oczepu.