lucrari subterane

Curs de constructii subterane an III ACH R. Sarghiuta

CURSURILE 13-14

Introducere

Dezvoltarea activitatii in domeniul constructiilor subterane, in ultimii ani, este reflectata pe de o parte de potentialul structurilor subterane de imbunatatire a unor facilitati urbane, prin asigurarea mijloacelor de transport (tuneluri rutiere si metrouri, galerii hidro-edilitare) si suplimentarea unor facilitati supraterane, iar pe de alta parte de progresele tehnologice inregistrate in acest domeniu.

Foarte multe dintre aceste proiecte sunt realizate in conditii dificile, atit datorita naturii geologice a terenului, prezentei apei subterane, precum si constringerilor impuse de aglomerarea spatiului urban. Pentru a face fata acestor dificultati trebuiau gasite noi echipamente si tehnologii de executie.

Timp de patru secole, tehnologiile de excavare subterana au ramas relativ neschimbate, fiind marcate doar ocazional de salturi neasteptate precum introducerea prafului de pusca la excavarea in roca in 1600, sau folosirea scutului in 1825. In ciuda acestor progrese excavatiile subterane au ramas de-a lungul vremii, o munca foarte periculoasa, plina de risc, foarte scumpa cu multe intgrzieri si costuri suplimentare.

In ultimile decenii, activitatea de constructii subterane extinzindu-se la o scara foarte mare, tehnologiile de executie au inregistrat schimbari spectaculoase. Ca in multe alte domenii aparitia unor noi materiale, perfectionarea utilajelor, si nu in ultimul rind beneficiile aduse de IT, au determinat aceste importante modificari. Utilizarea scutului in terenurile slabe nu numai ca a marit viteza de executie, in conditii dificile, dar a facut posibila constructia unor tuneluri care fara aceste mijloace nu ar fi putut fi realizate.

Tehnologiile de executie a lucrarilor subterane in terenuri slabe, specifice in general zonelor urbane pot fi grupate in doua mari categorii:

1. Tehnologii de executie in procedeu deschis – sapatura deschisa executata de la suprafata terenului (cut and cover)

2. Tehnologii de executie in procedeu inchis (sapatura inchisa) folosind metode de executie specifice tunelurilor realizate in roca (scut, NATM,..).

Alegerea celei mai potrivite metode de executie a constructiilor subterane este deosebit de

importanta in conditiile marilor aglomerari urbane si a unor terenuri slabe din punct de vedere geologic. Stabilirea unei solutii economice care sa afecteze cit mai putin zona construita din vecinatatea amplasamentului devine practic o problema de interes public general. Nu pot fi stabilite reguli generale de aplicare a uneia dintre cele dou metode; decizia va fi luata in functie de mai multi factori initiali ca de exemplu:

− structura orasului;

− sistemul de transport;

− dezvotarea in perspectiva a orasului;

− geologia si topografia amplasamentului;

− interferenta cu structurile edilitar-urbane din zona;

− costurile lucrarilor de constructie;

− durata de proiectare si executie a constructiei.

Dintre toti acesti factori o importanta hotaritoare o are adesea factorul geologic.


Criteriile pe care trebuie sa le satisfaca metoda aleasa pot fi rezumate astfel:

• fezabilitate;

• siguranta;

• eficienta operationala;

• compatibilitate cu mediul.

Evaluarea in parte a fiecarui criteriu si conditie initiala este un proces complex in care foarte multe aspecte sunt interdependente. Cea mai buna solutie nu este optimizare unui subsistem cum ar fi de exemplu costurile, ci evident, optimizarea intregului sistem.

Tehnologii de executie in procedeu deschis

In cazul constructiilor subterane a caror realizare incepe prin sapatura de la suprafata terenului, unul dintre criteriile determinante in alegerea solutiei de ansamblu il reprezinta amplasarea lucrarii. Din stabilirea amplasamentului si a traseului deriva ulterior intregul flux tehnologic de realizare a lucrarii - direct dependent de amprizele disponibile, de lansare pe verticala a constructiei, de restrictiile ce se pot impune traficului rutier urban pe durata executiei.

Metodele de executie in sapatura deschisa pot fi grupate, in functie de conlucrarea elementelor de contur (sprijinire) ale incintei cu constructia propriu-zisa (definitiva), in doua categorii:

1. Metode in care sprijinirea (elementele de contur ale incintei) este independenta de constructie;

2. Metode in care sprijinirea sau elemente ale ei conlucreaza sau fac parte in final din structura definitiva.

Potrivit acestei clasificari, in prima categorie pot fi incadrate metodele de executie:

− in incinta taluzata (Figura 3);

− in incinta cu pereti din palplanse metalice (Figura lc);

− in incinta cu pereti de tip berlinez-hamburghez (Figura 6).

In cea de a doua categorie se incadreaza metodele de executie in incinte protejate cu pereti ingropati de contur (sprijinire) din beton armat:

− pereti mulati (Figura 1a);

− pereti din coloane forate (Figura lb),

− pereti din panouri prefabricate, turnati pe loc sau respectiv lansati in transei excavate sub protectia noroiului bentonitic (Figura 2).

Dintre toate aceste metode de executie specifice constructiilor subterane, metoda

berlineza-hamburgheza si metoda peretilor ingropati s-a dezvoltat in strinsa legatura cu extinderea constructiei de metrouri.

Metoda berlineza-hamburgheza utilizata prima data in Germania la constructia metroului din Berlin, si apoi dezvoltata pe parcursul realizarii metrourilor din München si Hamburg, are o larga raspindire atit in Europa cit si in Japonia.


Metoda realizarii peretilor de incinta prin excavarea transeelor sub protectia noroiului de foraj, a fost utilizata pentru prima data in 1938, la executia unor pereti ingropati din piloti forati, la Milano. Primele lucrari importante in tehnica peretilor mulati au fost aplicate tot in Italia in 1950, la realizarea unor ecrane de etansare.

Rezultatele cercetarilor privind perfectionarea metodei au condus la extinderea aplicarii ei si pe celelalte continente, astfel incit astazi practic in toate zonele globului, peretii ingropati (mulati sau din piloti forati) sunt utilizati in realizarea celor mai diverse si complexe lucrari din domeniul constructiilor subterane, avantajele acestei tehnologii devenind general recunoscute si in mod special acolo unde conditiile specifice ale zonei reclama viteza mare de executie.

Figura I

Notatii: 1-perete mulat; 2-Jlate metalice; 3-suruburi; 4-coloane nearmate; 5-coloane armate; 6- perete din palplanse.

Figura 2 Notatii:l-perete prefabricat continuu lansat in suspensie autointaritoare; 2-panou de

pereteprefabricat; 3-beton monolit; 4-dop de etansare; 5-radier; 6-planseu acoperis; 7-reazeme din betonarmat; 8-sistem de aerare; 9-sistem de iluminare; 10-pasaj rutier subteran; 11-umplutura; CAF-

cotaapelor freatice; AC- rgila calcaroasa; C-calcare.


Metode de executie in incinte taluzate

Cea mai simpla metoda de executie a lucrarilor subterane este cea in sapatura deschisa avind malurile taluzate.

Solutia permite un inalt grad de mecanizare a excavatiilor si a executiei in general, conducind de regula la un cost redus.

Aplicarea acestei metode este insa conditionata de o serie de factori precum:

− conditii de teren disponibil, care sa permita ocuparea suprafetelor de teren necesare tehnologiei

− coborarea nivelului panzei freatice, de preferinta sub cota de fund a sapaturii, pentru eliminarea necesitatii epuismentelor

− stratificatia terenului din zona sa fie avantajoasa din punct de vedere al etanseitatii si stabilitatii taluzelor (straturi coezive)

− constructia subterana sa fie amplasata la mica adancime.

Figura 3.

In functie de conditiile locale, metoda poate fi combinata cu solutia cu sprijiniri (elemente de contur) verticale, conducind la incinte mixte partial taluzate si partial sprijinite cu pereti verticali de contur.

In astfel de rezolvari, se utlizeaza de regula taluze pina la nivelul apelor freatice de la aceasta cota in jos sapatura continuindu-se sub protectia peretilor verticali de contur.

Sunt si situatii in care zonarea celor doua metode combinate se realizeaza in plan, conditionata de structurile deja existente in zona si de distributia lor: amplasamente cu dotari urbane in imediata apropiere pe o latura (drumuri, retele edilitare) si libere pe celelalte laturi; astfel de cazuri au fost intalnite la constructia metroului din Bucuresti la statiile IMGB si Politehnica (Figura 3).

Pentru obtinerea unor taluzuri mai abrupte decit cele normale in vederea reducerii suprafetelor ocupate la executie si in general pentru imbunatatirea stabilitatii taluzelor, se poate aplica torcretarea sau stabilizarea chimica.

Dintre variantele constructive relative la amenajarea complexa a riului Dimbovita, cea din Figura 4 reprezinta o sectiune tipica pentru tronsonul Ciurel-Abator. Solutia constructiva este simpla si cuprinde doua parti componente: galeria hidrotehnica casetata (cu drenul lateral) si albia betonata.


Figura 4 Notatii:- 1-taluz de lucru; 2-pamant prafos-argilos compactat; 3-strat suport (nisip); 4-egalizare de

befon, 5-radier turnat; 6-pereti prefabricati; 7-monolitizare respectiv, scliviseala inferioara; 8- planseu prefabricat; 9-monolitizari cu beton; 10-orificii de acces in dren; 11-prism filtrant; 12-rost etans; 13-pavaj de beton; 14-nivel in albie; IS-compartiment drenant: 16-cuve transport apa

neepurata.

Caseta este fundata pe un strat prafos sau prafos-argilos, la o adancime de circa 8 m fata de cota carosabilului adiacent albiei.

Dupa excavarea, curatirea, taluzarea, nivelarea si compactarea terenului de fundare, s-a asternut un strat-suport de pietris si nisip grosier in grosime de 30-40 cm, care are si un rol drenant.

Deasupra stratului-suport s-a tuarnat o sapa de egalizare in grosime de 15-20 cm cu rol de preradier.

Structura se realizeaza in modul urmator:

− radierul se toarna monolit, lasind forme adincite longitudinale si mustati de armatura pentru solidarizarea prin monolitizare cu peretii;

− peretii prefabricati se fixeaza si monolitizeaza la baza, ca intr-o fundatie de tip pahar;

− planseele sunt de tip "predala" cu colturile sicanate si prevazute cu mustati duble, inchise pe laturile longitudinale - pentru realizarea monolitizarii planseu-perete-planseu, cu beton. In plan transversal, jonctiunea tronsoanelor de pereti si plansee adiacente se realizeaza

cu benzi de tip BIC, avand muchiile inglobate in beton. Intre planseele cuvelor si fundul albiei (turnat monolit), se lasa de o parte si de alta

cate un rost de circa 20 cm - pentru elasticizarea contactului. Inaintea fazei de dare in exploatare, aceste rosturi se etanseaza cu banda BIC sau cu mastic biturninos.

Compartimentul drenant prevazut cu orificii pentru accesul apei este protejat de terenul natural printr-un prism de material filtrant sau cu un invelis geotextil.

In Figura 5 este prezentata o sectiune transversala prin canalul de evacuare a apei calde (t°=28.. .35°C) de la Centrala Nuclearo-Electrica "Cernavoda" - executat in anii 1985-1986. Spre deosebire de caseta de ape neepurate de pe Dimbovita, caseta pentru evacuarea apei calde de la Cernavoda, lucreaza sub presiune (2.5 atm) si este executata din beton armat turnat monolit. Marca betonului este B300 cu grad de permeabilitate P8.


Figura 5

Notatii: 1-sapa de egalizare; 2-hidroizolatie; 3-structura beton armat monolit; 4-predale beton armat; 5-tencuiala sclivisita; 6-evacuare apa calda; 7-umplutura bine compactata.

Cateva particularitatile tehnologice de realizare a casetei ce pot fi mentionate, sunt:

− folosirea predalelor din beton armat cu dublu rol - de cofraj orizontal la turnarea acoperisului si de element cu fateta interioara neteda;

− sclivisirea fundului casetelor si rotunjirea tencuielii la colturi, pentru obtinerea unor conditii cat mai bune de curgere.

Metoda de executie in solutie berlineza-hamburgheza

Metoda berlineza – aplicata prima data la constructia metroului din Berlin (Figura 6a), consta in principiu, din:

− baterea unor piloti metalici din profile "I" pe conturul viitoarei constructii la interdistante de 1.50-2.50 m si adancimi de circa 2.00-3.00 m fata de fundul viitoarei sapaturi;

− introducerea pe masura avansarii sapaturii a dulapilor orizontali care se prind de profile;

− dupa turnarea radierului executia zidurile de protectie ale izolatiei peretilor si a restului constructiei;

− recuperarea, ulterior, prin extragere, a pilotii metalici. Principalul avantaj al metodei il constitue economicitatea, dar are si dezavantajul

nerecuperarii in totalitate a pilotilor in cazul anumitor terenuri sau la intalnirea unor obstacole, din motive de necompromitere a hidroizolatiei, precum si pierderea dulapilor de lemn ai peretilor de incinta.

Varianta müncheneza - reprezinta o adaptare a metodei berlineze la conditiile de teren din München (teren mai tare) si consta in inlocuirea profilelor "I" cu profile cu talpa lata (Peine), precum si inlocuirea baterii pilotilor prin introducerea lor intr-o coloana forata in pamant si baterea lor numai pe ultimii 2 m. Metoda hamburaheza. - este o dezvoltare a metodei berlineze si consta din utilizarea profilelor Peine indoite, precum si a dulapilor orizontali; hidroizolatia va lucra in conditii mai bune datorita umpluturilor de nisip ce se executa in spatiul lateral dupa cum se poate vedea in Figura 6b.


Aceasta metoda, cu variantele sale, se utilizeaza in conditii economice atit in Europa cat si in Japonia. Metoda a fost utilizata la noi in tara, in Bucuresti, la executia pe portiuni mai restrinse a unor statii de metrou, precum si la lucrarile de canalizare pe un tronson a1 colectorului A3.

Figura 6

Incinte cu pereti din palplanse

Ca si in cazul incintelor realizate dupa metoda berlineza-hamburgheza, incintele cu pereti din palplanse metalice se utilizeaza la executia constructiilor subterane, in conditiile impuse de zonele urbane: teren dens construit, prezenta retelelor edilitare si a arterelor de circulatie, toate acestea obligind la aplicarea unor solutii tehnologice care sa duca la ocuparea de suprafete cit mai mici posibil.

Peretii de incinta se realizeaza prin baterea palplanselor (sau batere combinata cu vibrare) in teren, pas cu pas, pina la inchiderea completa a incintei, urmarindu-se pe parcurs realizarea corespunzatoare a pasuirii si a imbinarii intre palplansele succesive (Figura 1 c).

Peretele de palplanse se poate realiza fie la limita viitoarei constructii, fie in afara acesteia la cca. 0.80- 1.00 m, ca in cazul metodei hamburgheze.

Fata de incintele cu sprijinire berlineza-hamburgheza, incintele din palplanse metalice prezinta avantajul mentinerii in conditii mai bune a terenului alaturat (neexcavat), iar in conditii dificile datorate prezentei apelor subterane se impun in fata acestora.

Principalele dezavantaje constau in primul rand in costul ridicat a1 palplanselor metalice si in trepidatiile suparatoare pentru riverani produse in timpul baterii. De aceea se recomanda aplicarea tehnologiei doar in cazul cind utilizarea palplanselor este inevitabila.

Aceasta solutie a fost aplicata in Bucuresti la constructia metroului pe magistrala 1 tronson I, in zona Gradina Botanica.

Incinte cu elemente de contur ce conlucreaza in final cu structura

Incintele din aceasta categorie se caracterizeaza prin existenta unor elemente de

sprijinire amplasate pe contur, formate din pereti ingropati de beton armat. Se disting urmatoarele tipuri:

− incinte cu pereti de sprijinire din piloti forati;

− incinte cu pereti mulati alcatuiti din panouri turnate pe loc;

− incinte cu pereti mulati alcatuiti din panouri prefabricate.


Un element comun, in diversitatea de procedee aplicate in prezent pentru realizarea peretilor ingropati din beton armat (cu exceptia peretilor din piloti forati cu tubaj recuperabil), il constituie utilizarea - in faza de excavare a transeei - a unei suspensii de argila bogata in montmorillonit in apa, numita bentonita. Principalul rol al acestei suspensii de bentonita in apa (noroi bentonitic sau noroi de foraj) este asigurarea stabilitatii peretilor transeii forate. Suspensia colmateaza porii pamintului pe o adancime de cativa centimetri, formind o membrana etansa ce o separa de masa pamatului si impiedica apa freatica sa patrunda in transee.

Prezenta acestei membrane etanse si presiunea exercitata asupra peretilor transeei excavate sunt cele doua elemente carora li se atribuie capacitatea noroiului bentonitic de a mentine pe verticala peretii transeei, in orice fel de pamlnturi.

Faza de excavare odata incheiata, in faza de betonare peretele este armat si betonat pe panouri sau pe coloane (piloti) obtinindu-se in final un perete ingropat, inchis pe conturul incintei

Incinte cu pereti din piloti forati Peretii din piloti forati (coloane forate) se realizeaza cu tehnicile specifice pilotilor

executati pe loc prin forare si pot fi alcatuiti in doua variante:

− pereti din piloti joantivi - varianta HOCHSTRASSER-WEISER;

− pereti din piloti secanti (coloane secante) - varianta BENOTO. In cazul peretilor din pereti joantivi impingerea pamintului este preluata, in toate

fazele, atit la executie cat si dupa realizarea constructiei, de catre acestia. Problema prezentei apei subterane se rezolva la executie prin coborirea nivelului

pinzei fieatice, iar in situatia definitiva presiunea hidrostatica generata de pinza de apa subterana va fi preluata de constructia subterana ce se executa in interiorul acestei incinte, etanseitatea asigurindu-se prin masuri specifice (hidroizolatii, etansari prin injectii, retete de betoane cu permeabilitate redusa)

Metoda incintei cu peretii din piloti joantivi (alaturati) a fost aplicata la metroul din Bucuresti (pereti din coloane cu Ø400 mm precum si la realizarea metroului din Viena).

In cazul incintelor din piloti secanti (varianta BENOTO), acestia preiau atit impingerea pamintului cat si presiunea hidrostatica (in cazul executarii lor perfect etanse). Si aceasta metoda a fost aplicata la metroul din Bucuresti pe tronsonul I al magistralei 1.

La incintele cu sprijinire din piloti secanti exista si o varianta PAPROTH, in care peretii forati secanti se umplu la inceput cu pietris, transformfindu-se apoi in beton prin injectare cu mortar de ciment.

Instalatiile de foraj utilizate in mod curent la noi in tara la executia peretilor din piloti sunt: instalatii BENOTO, CIS, ICOS, FAN, DEMAG, FA12.

In ceea ce priveste betonarea si armarea peretilor din piloti forati sunt de mentionat, pe tipuri, urmatoarele aspecte:

La peretii din piloti joantivi betonarea se face pilot cu pilot, iar armarea acestora in functie de impingerile ce trebuiesc preluate, se poate efectua pilot cu pilot (toti pilotii sunt armati) sau din doi in doi piloti (un pilot armat unul nu) in acest din urma caz, calculul si dimensionarea pilotilor armati facindu-se in consecinta (un pilot armat preia impingerile aferente unei lungimi de perete delimitata de interaxul a doi piloti consecutivi nearmati) (Figura 1 b).

La peretii de incinta din piloti forati secanti betonarea se face in doua faze:

− faza I - forarea si betonarea pilotilor nearmati;

− faza IIa - forarea in interspatiile dintre pilotii betonati in faza I, a pilotilor ce se vor arma prin "secantarea" primilor;

− faza IIb - armarea si betonarea pilotilor forati in faza II.


Armarea pilotilor in ambele variante se realizeaza cu bare montate in carcase preasamblate ce se lanseaza in coloane, blocate la partea superioara (pretransee). Betonarea se realizeaza de jos in sus cu coloana de betonare, prin metoda contractor, evacuadu-se noroiul bentonitic din foraj, pe masura inaintarii betonarii. Incinte cu pereti mulati din panouri betonate pe loc

Peretele mulat in teren este o tehnica larg aplicata astazi, constand in realizarea unei transei adanci fara sprijinirea obisnuita a peretilor sai, aceasta realizidu-se prin intermediul unui noroi de foraj (bentonitic). Armarea si betonarea transeei astfel excavate duc in final la realizarea unui perete subteran continuu.

Procedeul reprezinta o faza superioara in evolutia perdelelor (peretilor) ingropate din piloti forati, puse la punct inca din 1934. Inlocuieste de asemenea in mod avantajos, palplansele metalice in anumite cazuri si mai ales in cazul saparii unor incinte de mari dimensiuni la cote ce se gasesc sub nivelul panzei freatice. Intr-adevar peretii de palplanse metalice, pe linga costul lor ridicat, prezinta inconvenientul ca nu sunt etanse si ca de asemenea nu pot fi batute in straturi mai dure in apropierea altor lucrari fragile.

De multe ori este mult mai economic sa se realizeze direct un ecran (perete) definitiv de beton armat care ulterior sa poata fi utilizat ca perete portant in structura viitoarei constructii (Figura 2).

Toate aceste considerente au condus la aplicarea larga a acestui tip de incinta. In tara noastra erau realizati in 1991, numai la Metrou, 73 km lungime de pereti mulati, respectiv o suprafata de circa 1.500.000 m2.

Principalele caracteristici functionale ale peretilor mulati pot fi definite astfel:

− de etansare;

− de stabilitate;

− de sustinere;

− de structura definitiva;

− de limitare a amprizei lucrarii.

Rolul de cofraj necesar turnarii betonului il joaca peretii sapaturii, betonul muladu-se practic pe forma si neregularitatile acestora, de unde si denumirea de "perete mulat".

In cazul peretilor mulati, atat excavatia (forarea) transeei, cat si armarea si betonarea, se efectueaza pe panouri, a caror dimensiuni depind pe de o parte de adancime, de conformarea structurii si de conditiile impuse de calculul de rezistenta a1 incintei, iar pe de alta parte de caracteristicile tipului de instalatie de sapa utilizat.

Executia unui perete mulat, alcatuit din panouri betonate pe loc parcurge mai multe etape ce se desfasuara cronologic dupa cum urmeaza:

Executia pretranseii - constind dintr-o transee preliminara de adancime mica (de regula 1.0 m) ai carei pereti sunt sustinuti de grinzi de ghidaj sau de pretransee de regula prefabricate (Figura 7).


Figura 7 Notatii: 1-limita excavatiei; 1bis-umplutura compactata; 2-cofraj din tabla groasa; 3-bara de otel; 4-capat infiletat cu piulita; 5-sprait; 6-armaturi; 7-grinda de ghidaj din beton armat; 8-viitorul perete

mulat.

Constructia pretranseei bordate cu grinzi de ghidaj, corespunde primului stadiu a1

excavarii si se realizeaza pentru asigurarea ghidarii sculelor de sapa, evitarea surparii transeii la partea superioara datorita barbotarii noroiului de foraj in timpul lucrului si in special pentru siguranta manevrarii mijloacelor de betonare.

Adancimea sa este mica, inscriindu-se intre 0.80-1.50 m si depinde in primul rind de metoda de excavare utilizata. Astfel ea va fi ceva mai mare in cazul procedeelor de sapare cu instalatii de foraj cu circulatie inversa, necesitinda o buna circulatie noroiului bentonitic.

Grinzile de ghidaj ce bordeaza pretranseea se executa de regula din beton monolit cu dozaj de ciment de 200-300 kg/m3 armat cu retea sudata de armatura usoara, elemente de beton armat prefabricat, elemente metalice, pereti de caramida, pereti de piatra intre stalpisori de beton armat legati la cap prin grinzi (sau dulapi de lemn).

In toate cazurile, este importanta asigurarea unei bune aderente a peretilor (grinzilor) de pretransee cu terenul, iar lucrarea in ansamblu trebuie sa fie solida, sa reziste in bune conditii la sarcinile mari date de presiunea utilajelor si de socurile provenite din lovirea instrumentelor de sapat.

Grinzile de ghidaj ce bordeaza pretranseea se executa de regula din beton monolit cu dozaj de ciment de 200-300 kg/m3 armat cu retea sudata de armatura usoara, elemente de beton armat prefabricat, elmente metalice, pereti de caramida, pereti de piatra intre stalpisori de beton armat legati la cap prin grinzi (sau dulapi de lemn) In toate cazurile, este importanta asigurarea unei bune aderente a peretilor (grinzilor) de pretransee cu terenul, iar lucrarea in ansamblu trebuie sa fie solida, sa reziste in bune conditii la sarcinile mari date de presiunea utilajelor si de socurile provenite din lovirea instrumentelor de sapat.

In cazul unui teren cu stabilitate redusa (umpluturi recente, insuficient consolidate), taluzarea transeei in care urmeaza a se monta sau turna pe loc grinzile de ghidaj si realizarea ingrijita a rambleelor are o mare importanta in raport cu asigurarea stabilitatii pretranseii, impiedicind infiltrarea noroiului bentonitic, a1 carui nivel este variabil, in spatele peretilor de ghidaj si evitindu-se eventuale rupturi si prabusiri de maluri.

Excavarea transeei pentru peretele mulat - sub protectia noroiului bentonitic, este realizata pe panouri de lungimi limitate 4-6(8) m in functie de capacitatea de betonare a santierului si de caracteristicile geotehnice ale terenului din zona. Excavarea se poate face pe panouri succesive sau panouri alternative in functie de taria terenului.

Metodele de excavare pot fi grupate in doua mari categorii:


− excavare cu instalatii echipate cu bene speciale, tip cupa sau greifer fixate pe tije de ghidare;

− excavatii cu instalatii de foraj de tip percutant, rotativ percutant sau mai rar rotativ, de regula utilizind circulatia inversa.

Metodele din prima categorie se aplica pentru terenuri moi avand in aceste conditii

rezultate maxime, iar metodele din categoria a doua se aplica cu prioritate in terenuri compacte si mai dure, unde primele nu dau rezultate.

Din prima categorie fac parte procedeele ELSE, COFOR, "SPTC" si "BATILONG". In cazul in care incinta de pereti mulati se executa intr-un teren cu o permeabilitate mare, in care pierderile de noroi bentonitic prin pori nu ar permite stabilizarea sapaturii, se impune realizarea unei impermeabilizari prin injectarea solului.

Aceste solutii au fost aplicate frecvent de societati specializate in pereti mulati ca ICOS, SOLETANCHE sau ALIAKMON.

Practica a demonstrat ca diversitatea de conditii geotehnice si hidrogeologice ale amplasamentelor nu poate fi acoperita de un singur utilaj universal valabil, solutia fiind diversificarea parcului de utilaje pentru o adaptare cit mai facila la fiecare situatie concreta.

S-a constatat astfel, ca atunci cind excavarea transeei trebuie sa se faca in terenuri moi sau mobile (nisipuri), randamentul instalatiilor cu bena este de cel putin doua ori mai mare decat a1 utilajelor derivate din echipamentul clasic de foraj; in schimb in terenuri cu pietrisuri mari si bolovanisuri, excavatia nu se poate efectua cu utilaje cu bena, singurele ce dau rezultate fiind instalatiile de foaraj.

In Figura 8 sunt prezentate etapele tehnologice caracteristice realizarii peretilor mulati cu instalatii de tip ELSE.

Figura 8 Notatii: 1-grinda de ghidaj; 2-utilajul de excavat de tip ELSE; 3-catarg; 4-cupa de sapare; 5-zona inca neexcavata; 6-noroi bentonitic; 7-carcasa de otel beton; 8-palnii de betonare; 9-suport pentru palnii; 10-beton pompat; 11 -beton proaspat turnat; 12-panou neatacat; 13-panou betonat; 14-

stratificatie bazala.

Principalele faze tehnologice specifice acestei metode pot fi rezumate astfel:

− trasarea axului perimetral a1 viitoarei incinte;

− excavarea de-a lungul axului trasat a pretranseei;


− cofrarea, armarea si betonarea umerilor pretranseei;

− decofrarea grinzilor de ghidaj prin scoaterea spraiturilor si taierea barelor de otel;

− montarea utilajului de excavat sau calarea acestuia, pe pozitia de lucru;

− prepararea noroiului bentonitic in gospodaria de noroi si instalarea echipamentului de recirculare (pompe, furtune si racorduri, habe pentru inmagazinare si decantare);

− executia sapaturii in transee sub protectia noroiului bentonitic, in panouri de 4-6 m;

− lansarea carcasei de armatura cu ajutorul unei macarale, in transeea panoului excavat si instalarea la marginile sale a unor elemente tubulare de rost;

− montarea palniilor si a tubulaturii de betonare;

− turnare betonului in transee, prin dezlocuirea noroiului bentonitic, preluat cu pompele de la cota superioara a panoului; concomitent cu ridicarea betonului in transee se are in vedere scurtarea tubulaturii pilniior, prin demontarea tronsoanelor succesive;

− extragerea elementelor tubulare de rost, inainte ca betonul sa se fi intarit complet; ramane astfel in betonul turnat o suprafata verticala cu concavitatea orizontala; betonul panoului vecin va patrunde in aceasta concavitate, realizind o buna conlucrare si continuitate pe toata inaltimea peretelui.

Un exemplu tipic de executie a unei structuri subterane in incinte cu pereti mulati, realizati

din panouri prefabricate si panouri turnate la fata locului, insotita de masuri speciale de injectare a terenului din amplasarnent, il constituie metroul din Cairo. Figura 9 ilustreaza principalele etape in realizarea uneia dintre galeriile metroului ce strabate o zona specifica conditiilor urbane, caracterizata prin prezenta cladirilor in zona, teren cu caracteristici geotehnice slabe precum si prezenta apei subterane. Toate aceste considerente au determinat adoptarea tehnologiei cu pereti mulati pentru sprijinirea excavatiei, in final acestia fiind inglobati in structura prin legarea de planseul acoperisului si radier formind astfel sectiunea casetata a structurii.

Figura 9

La realizarea peretilor mulati s-au utilizat cimenturi speciale cu rezistenta la actiunea

apelor agresive avind un dozaj de 400 kg/m3. In functie de grosimea peretelui si de adincime, stabilite prin proiect peretii au fost executati atat din elemente prefabricate cu dimensiuni de 0.45x2.50x12.00 m, cat si prin turnarea betonului la fata locului, grosimea peretelui fiind de 0.60-1.00 m.

La partea inferioara cei doi pereti au fost conectati si solidarizati prin realizarea unui pinten injectat in doua faze, cu ciment bentonitic, precum si cu gel pe baza de siliciu.


Realizarea pintenului la partea inferioara a incintei a permis evacuarea apei din interiorul incintei in timpul excavatiilor fara a duce la coborirea brusca a nivelului apei subterane in exteriorul peretilor, asigurind astfel siguranta cladirilor din imediata vecinatate. Operatiile de excavare s-au desfasurat atat in spatiu deschis, cat si la adapost sub planseul de acoperis. Dimensiunile sectiunii finale a casetei sunt de 6.00x8.80 m. Au fost luate masuri speciale de impermeabilizare constind in membrane hidroizolante la acoperis si radier si drenuri de interceptare in cazul elementelor prefabricate.

In continuare, in Figurile 10-14 se prezinta un exemplu de executie "sub acoperis" aplicata in cazul metroului bucurestean la Pipera.

Figura 10

Faza I Notatii: 1-excavare pretransee; 2-turnare grinzi de ghidaj; 3-turnare pereti mulati; 4-tumare fundatie

tip bareta; 5-lansare stalpi metalici Ø600.

Figura 11

Faza II Notatii: 1- excavatie generala + nivelare si compactare; 2-folie plastic; 3-planseu superior; 4-

etansare cu tola sau banda; 5-grinda de monolitizare si impermeabilizare


Figura 12

Faza III Notatii: 1-coborijrea NAS; 2-excavatie sub planseul superior; 3-zid de sprijin; 4-planseu intermediar;

5-solidarizari intre elemente diferite; 6-stilpi metalici; 7-pereti definitivi.

Figura 13

Faza IV Notatii: 1-noua coborijre a NAS; 2-excavatie centrala defnitiva; excavatie laterala intermediara

(bancheta); 4-preradier complet turnat; 4bis-preradier fisiii turnate in sah); 5-stilpi metalici (scheletul); 6-bareta de beton armat.

Figura 13

Faza V Notatii: 1-terminarea tumarii preradierului; 2-radier; 3-betonarea stilpilor metalici; 4-pereti laterali;

5-hidroizolatie; 6-pamant bine compactat; 7-revenirea NAS.


Esalonarea lucrarilor s-a facut dupa cum urmeaza:

− eliberarea amplasamentului;

− trasarea si jalonarea conturului incintei;

− excavarea pretranseei pe aliniamentele stabilite;

− cofrarea si fixarea cofrajelor pentru grinda de ghidaj;

− umplerea cu pamant compact a zonei-suport;

− armarea si apoi betonarea grinzii de ghidaj;

− executia peretilor mulati laterali;

− excavarea si turnarea fundatiilor de tip bareta;

− lansarea stilpilor metalici in baretele turnate;

− excavarea generala a amplasamentului pina la cota "-3"

− compactarea suprafetei excavate;

− nivelarea suprafetei compactate;

− asternerea unei folii din material plastic peste suprafata nivelata;

− armarea si cofrarea planseului superior;

− montarea confectiilor metalice care realizeaza solidarizarea capetelor stalpilor cu armatura planseului si etansarea umerilor de rezemare a planseului pe capetele peretilor mulati;

− betonarea planseului superior cu inglobarea confectiilor metalice montate;

− turnarea grinzilor de monolitizare sub umerii de rezemare a planseului pe capetele peretilor mulati;

− executia si echiparea puturilor forate pentru coboriea nivelului apei subterane;

− coboriea nivelului apei subterane pina la cota "-14 ...- 15";

− excavatia sub planseul superior pina la cota "- 12.50";

− amenajarea suprafetei excavate si asternerea unei folii din material plastic;

− armarea si cofrarea planseului intermediar;

− pregatirea solidarizarilor dintre planseul intermediar si peretii mulati + stiilpii metalici, prin confectii metalice;

− turnarea planseului intermediar;

− armarea si cofrarea peretilor interiori precum si cofrarea stalpilor metalici;

− solidarizarea armaturii peretilor interiori cu armatura peretilor mulati;

− betonarea peretilor interiori si a stiilpilor pe inaltimea dintre planseul superior si planseul intermediar;

− pregatirea si betonarea grinzilor de monolitizare de sub planseul intermediar;

− turnarea unui zid de sprijin perimetral peste capetele planseului superior;

− completarea cu pamant compactat, a spatiului din spatele zidului de sprijin;

− hidroizolarea planseului superior;

− completarea cu umplutura bine compactata a zonei de deasupra planseului superior;

− reamenajarea circulatiei stradale;

− coborarea nivelului apei subterane pina la cota "-23.. .-24";

− excavatii pina la cota finala - in zona centrala a amprizei;

− excavatie "in sah" in zonele laterale ale amprizei;

− turnarea completa a preradierului in zona centrala;

− betonare "in sah" a preradierului in zonele laterale;

− terminarea intregii excavatii si amenajarea suprafetei;

− turnarea intregului preradier;

− armarea radierului si realizarea solidarizarii cu peretii mulati si stiilpii metalici;

− armarea peretilor interiori pe portiunea inferioara;


− cofrarea radierului, a peretilor laterali si a stilpilor;

− betonarea radierului, a peretilor si stilpilor - cu inglobarea tolelor de etansare la imbinari de elemente;

− scoaterea din functiune a puturilor forate echipate cu pompe.

lucrari subterane

Documents