Jet Grouting

Talajszilárdítás

A talaj mechanikai tulajdonságainak javítása egyre nagyobb szerepet játszik a különféle alapozási technológiák alkalmazási területein, különösen a teherhordó talajok kezelésénél mind az új, mind a meglévő épületek alatt, a vizes talajok és alagutak mélyebb rétegeinek vízzáróvá tételénél.

Az általánosan ismert és alkalmazott eljárások a cementalapú injektálás, a kémiai szilárdítás és a jet grouting*.







A Jet Grouting eljárás lényege

A jet grouting a 70-es években Japánban kifejlesztett, napjainkban már széles körben alkalmazott alapozási eljárás, amely nagy kinetikus energiájú folyadéksugarat alkalmaz a talaj felaprítására és kötőanyaggal való összekeverésére. Az esetek zömében a felaprítást végző folyadék maga a kötőanyag.

Az eljárás alkalmazása során a helyszínen található talajt, feltöltést, esetleg hulladékot nem távolítják el, hanem eredeti helyén keverik össze az injektáló anyaggal, hogy időben szilárduló homogén tömb jöjjön létre. Ez az eljárás lényegesen eltér a többi grouting eljárásoktól, amennyiben az eredeti talajszerkezetet teljesen megbontja és átalakítja.







Alkalmazási lehetőségek

A JG eljárás a talaj típusától, áteresztőképességétől, szemeloszlásától, stb. függetlenül alkalmazható. Ennek következtében elméletileg lehetséges a legtöbb talajfajta kezelése a JG eljárással, a puha talajoktól és iszapoktól a homokokig és kavicsokig.

Noha lehetséges bármely típusú kötőanyag injektálása a JG eljárással, a gyakorlatban víz/cement, vagy ahol a talaj vízáteresztő-képességének a növelése is szükséges, általában víz/cement/bentonit keveréket alkalmaznak.

A jet oszlop alakja, mérete, összetétele és szilárdsága függ a helyszíni talaj mechanikai tulajdonságaitól, a kötõanyag típusától, az injektálás módjától, illetve az injektálás során az áramlási sebességtõl, a nyomásviszonyoktól és a fúrószár mozgatásától.












Elérhető szilárdság különböző talajokban Rotary fúróval vagy ütvefúróval kellő mélységű furatot mélyítünk víz, sűrített levegő, bentonit vagy kötőanyag, mint öblítő közeg alkalmazása mellett.

Az alapozási sík elérése után az öblítő nyílásokat elzárjuk és a kötőanyagot nagy nyomáson (20-60 MPa) a fúvókákon keresztül beinjektáljuk a talajba. Attól függően, hogy a talaj megbontására milyen közegeket alkalmazunk, három fő rendszert különböztetünk meg:









A Jet Grouting rendszerek


- az „egyfázisú” (CCP) rendszer

Egy nagynyomású szivattyú a kötőanyagot egy fúrószáron juttatja el közvetlenül a fúrófej fölött található fúvókák csoportjába. A fúrószár körüli talajt a nagy sebesség, a nagy energia megbontja és elkeveri, stabilizált anyagból álló, 40-120 cm átmérőjű oszlopot képezve.

Az „egyfázisú” rendszer sokoldalúbb, bármely dőlési szögnél alkalmazható és emiatt széles körben alkalmazható meglévő szerkezetek stabilizálásánál és alagutakban, ahol kevés hely áll rendelkezésre. A felvonulás és a kiemelési idők lényegesen rövidebbek; az eljárás olcsóbb, tisztább és kisebb zajjal jár.






- a „kétfázisú” („dupla jet”, jumbo grout) rendszer

Ennek a rendszernek ugyanaz az alapja, mint az egyfázisú rendszernek, de a hatótávolság növelése érdekében a kötőanyag fúvóka körül sűrített levegő által létrehozott udvart alkalmaz.

Az egyfolyadékos rendszer által kezelt talajoszlop átmérője tipikusan 0,8 m-től 1,8 m-ig növelhető levegő komponens beadagolásával. A rendszer alkalmazásához szükséges berendezés ugyanaz, mint az egyfolyadékos rendszernél, kivéve a fúrószárat, amely koaxiális 2-utas szárakból áll (lásd az ábrát), kiegészítve a levegő kompresszorral.





- a „háromfázisú” („tripla jet”, CJG; „Kajima”) rendszer

Ez a rendszer vizet és levegőt alkalmaz a talaj megbontására és előidézi a finomabb talajrészecskék helyettesítését. A kötőanyagot külön injektálják egy a levegő/víz fúvóka alatt lévő fúvókán keresztül.

Ez a rendszer annyiban különbözik az egyfolyadékos rendszertől, hogy inkább alkalmaz nagy energiájú vízsugarat, mint kötőanyagot a fúróoszlop körüli talaj feltöréséhez; a vízsugár talajon történő áthatolását a sűrített levegőnek a jet körül kialakuló udvara segíti. A stabilizált anyagból kialakuló oszlop átmérője a 2 métert is meghaladhatja.







A Jet Grouting elemei

A fúrószár visszahúzása közben a forgatási sebesség 10-20 rpm között változhat, a visszahúzás sebessége 20-50 cm/min. A kötőanyag nagynyomású sugara megbontja és összekeveri a talajt, és a fúrószár körül stabilizált anyagból álló forgástestet – oszlopot - létesít. Az összemetsző oszlopokból akár vízzáró falat vagy u.n. paplant alakíthatunk ki.

A fúrószár forgatás nélküli visszahúzása esetén alakul ki az u.n. panel. Az összekapcsolt panelek sorozatából épülnek az elsősorban vízzárási funkcióra alkalmas JG függönyfalak.
















Gépek, eszközök

A jet grouting alap-géplánc négy egységből áll:
  • - az automata habarcskeverő (1) állítja elő az injektáló anyagot víz és

  • - a cementsilóban (2) tárolt cement1meghatározott arányú adagolásával, keverésével és ideiglenes tárolásával.

  • - a magasnyomású hidraulikus szivattyú (3) speciális tömlőn keresztül 400 - 900 bar nyomással sajtolja a habarcsot az üreges fúrószárba, amit

  • - az önjáró hidraulikus fúrógép (4) juttat le a szükséges mélységbe.




A dupla- és tripla jet géplánc kiegészül légkompresszorral (5), valamint vízszivattyúval (6) . Az automata keverőegységek és a magasnyomású szivattyúk szabványos, 6 x 2,5m méretű konténerbe vannak építve.

A cementsiló és a keverő a cementcsigával mereven összekapcsolt, a szivattyú és az önjáró fúrógép kapcsolatát 900 bar nyomásra hitelesített flexibilis tömlők biztosítják





















Az üreges fúrószár az adott talajnak megfelelő, különleges anyagból készült fúrófejben végződik

A fúrás és injektálási folyamat valamennyi jellemző paramétere kivitelezés közben is ellenőrizhető a gépre szerelt digitális adatregisztráló eszközzel. A rögzített adatok a kinyomtatást követően a minőségi dokumentáció részét képezik.















Felhasználási terület

A mélyépítés, a vízépítés, a környezetvédelem területén már ezidáig is rendkívül sokoldalú felhasználási módozatokkal találkozhatunk.
A biztonságos alap megerõsítésen kívül alkalmazható munkagödrök támasztására, vízzáró függönyfal építésére, talajszegezésre és horgonyzásra, gátak megerõsítésére, rézsûk állékonyságának javítására, az alagút feletti területen injektált paplan készítésére, az alagútból a felsõ boltozat, azaz a fõte elõtûzéses biztosítására, úgynevezett injektált ernyõ készítésére, az alagútszerkezet ideiglenes vagy végleges megtámasztásának segítésére.

függőleges vízzáró munkatér-határolások - munkagödör kiemelése előtt a szomszédos épületek biztosítása a süllyedési károk elkerülésére;




alapsík-süllyesztés, alapok utólagos és süllyedésmentes megerősítése,
- süllyedő építményeknél a süllyedés és az állagromlás megállítására, az altalaj teherbírásának a megnövelésével;
- többletteher (emeletráépítés, gépészeti túlterhelés) miatt várható süllyedési károk elkerülésére;





vízzáró vízszintes munkatér határolás, mélységi korlátozás nélkül („paplan-injektálás”)
- talajszennyeződések vízszintes elhatárolása;
- süllyesztett tömbalap alapsík kialakítása;
- munkatér vízzáró alsó határolás;






vízszintes, függőleges és ferde talajhorgonyok, talajszögek készítése
- alaplemezek felúszás elleni biztosítása, - rézsűbiztosítás, - cölöpfal, résfal vízszintes elmozdulás elleni biztosítása





alagutak előtűzéses főtebiztosítása, („ernyő-injektálás”)
- alagutak, metró, föld alatti terek építése






merev vagy plasztikus injektált vízzáró függönyfalak építése ("panel-jet")
- talajszennyeződés függőleges elhatárolása; - szivárgásgátlás árvízvédelmi töltéseknél, vízépítési műtárgyak környezetében,