SPECIFICAŢIE TEHNICĂ PRIVIND REFACEREA PRIN OBTURARE ŞI ETANŞARE A CONTACTULUI TEREN-INFRASTRUCTURĂ PENTRU CONSTRUCŢII DE

LOCUINŢE, SOCIAL-CULTURALE ŞI INDUSTRIALE

Indicativ ST 015-97

Cuprins

 

1. GENERALITĂŢI

1.1. Practica exploatării construcţiilor arată frecvent necesitatea intervenţiilor la contactul teren-infrastructură (fundaţii, subsoluri, bazine îngropate etc.), datorită apariţiei în timp a unor deficienţe cauzate fie de concepţii sau execuţii iniţiale defectuoase, fie de schimbări pe parcursul exploatării construcţiilor.

1.2. În general, contactul teren-infrastructură nu se limitează la interferenţa dintre acestea, ci implică participarea pe o anumită grosime a celor două elemente.

1.3. Prezentul ghid practic conţine indicaţii privind stabilirea necesităţii obturării şi/sau etanşării contactului teren-infrastructură, precum şi a metodelor cele mai adecvate de remediere.

1.4. Ghidul se referă exclusiv la construcţii existente. Nu sunt avute în vedere soluţii aplicabile înaintea sau în timpul execuţiei infrastructurii.

El este destinat uzului personalului tehnic, având pregătirea superioară de specialitate, necesară acestui gen de lucrări. De asemenea poate servi orientării beneficiarilor în vederea solicitării de intervenţii specializate, pentru remedierea deficienţelor apărute în exploatarea construcţiilor.

1.5. Expunerea soluţiilor incluse în ghid este grupată în modul următor:

a. obturarea contactului teren-infrastructură (umplerea golurilor din zona respectivă);

b. etanşarea contactului teren-infrastructură (reducerea permeabilităţii până la valori care să corespundă celor pentru terenuri puţin permeabile de exemplu sub 10-6 -10-7 cm/s şi se împiedică prezenţa şi circulaţia apei prin terenuri de tipul nisipurilor şi pietrişurilor);

c. reducerea umidităţii sau drenarea umpluturilor de la contactul teren-infrastructură.

1.6. Metodele, materialele şi reţelele prezentate în acest ghid insistă asupra unor soluţii bine cunoscute şi frecvent aplicate în România.

Sunt însă semnalate şi soluţii aflate încă în faza de atestare, sau soluţii aplicate cu succes, dar numai în cazuri singulare, sau altele încă în testare.

[top]

 

2. SUGESTII PENTRU IDENTIFICAREA CONTACTULUI TEREN-INFRASTRUCTURĂ, GENERATOR DE DEFECŢIUNI ÎN CONSTRUCŢII. DOMENIUL

DE APLICARE.

2.1. Sunt situaţii în care localizarea cauzelor generatoare de efecte dăunătoare asupra construcţiilor este evidentă, fie că ele se găsesc la contactul teren-ifrastructură, fie în afara lui.

Clasificarea situaţiilor, unde o astfel de localizare nu mai este evidentă, pune frecvent probleme dificile din mai multe motive:

- efecte similare, dăunătoare asupra construcţiilor pot fi provocate de cauze complet independente unele de altele;

- un anumit efect dăunător poate rezulta din acţiunea comună a mai multor cauze;

- investigarea detaliată a contactului teren-infrastructură este complicată din cauza dificultăţilor de acces.

De aceea se sugerează parcurgerea prezentării enumerării unor deficienţe la contactul teren-infrastructură din capitolul următor. Deşi nu este o enumerare exhaustivă, ea poate ajuta la orientarea investigaţiilor necesare depistării cauzelor efectelor negative constatate.

2.2. Este dificil de precizat o tehnică de investigare specială cercetării situaţiei contactului teren-infrastructură şi factorilor înconjurători, care o pot influenţa. Tehnicile utilizate sunt cele geotehnice uzuale şi cele pentru investigarea construcţiilor îngropate (reţelele subterane, puţuri etc.).

În cazurile în care există însă, zona construcţiei supusă unor efecte dăunătoare, puncte de observaţie cu o durată mai mare de funcţionare, sau acţiunea de clarificare a cauzelor acestor efecte permite instalarea unor astfel de puncte, ele pot aduce informaţii de substanţială utilitate.

2.3. Reperii etajaţi de tasare (fig. 1, fig. 2) permit localizarea straturilor a căror deformare determină tasarea construcţiilor. O diagramă (fig. 3) redând deplasarea diverşilor reperi faţă de situaţia iniţială indică aportul stratului dintre fiecare pereche de doi reperi succesivi la tasarea totală de la suprafaţa terenului sau a construcţiei.

Când se compară măsurătorile la începutul şi sfârşitul unui anumit interval de timp (fig. 4) se obţin informaţii cu privire la strate care nu s-au deformat în intervalul respectiv de timp, sau au continuat să se deformeze (prin îndesare sau turtire) sau, dimpotrivă şi-au modificat grosimea prin afânare sau fisurare.

Astfel de măsurători pot răspunde întrebării dacă tasările construcţiei rezultă din deformaţiile terenului din zona de contact teren-ifrastructură sau din afara ei.

Dacă doi reperi succesivi, unul instalat pe infrastructură, altul în teren indică o creştere a distanţei dintre ei, rezultă că s-a produs fie o afânare a stratului de pământ de contact, fie fracturarea lui, fie desprinderea pământului de talpa fundaţiei. În toate cazurile, distanţarea celor doi reperi semnalizează existenţa unui punct nevralgic în zona de contact.

2.4. Din punctul de vedere al comportării contactului teren-infrastructură, puţurile piezometrice pot furniza mai multe informaţii, ca de exemplu:

a. intervalul de variaţie al nivelului apei subterane în decursul timpului, permite precizarea nivelului de la care intervine inundarea infrastructurii;

b. semnalarea eventualului pericol de apariţie a unor subpresiuni, capabile să provoace intrarea construcţiei în plutire sau deformarea şi ruperea sub efectul subpresiunii (fracturarea hidraulică) a planşeului infrastructurii;

c. prezenţa în apa subterană din zonă a unor compuşi agresivi;

d. semnalarea unor variaţii bruşte de nivel, capabile, la coborâre, să antreneze particulele fine din teren.

Pentru cazurile în care se cere urmărirea pe aceeaşi verticală a mai multor orizonturi, independente de apa subterană sunt utile piezometrele suprapuse cu tub subţire (tip Gassagrande) (fig. 5).

2.5. Metodele radiometrice de urmărire a variaţiilor de densitate şi umiditate a pământului sunt, în prezent, unicele mijloace de efectuare în regim staţionar (în puncte de observaţie stabile, fără prelevare de probe) a unor astfel de determinări. Prin curbe de etalonare se stabilesc relaţiile dintre densitatea totală a pământului şi umiditatea lui volumică Vapa / Vpamant % (conţinutul procentual de apă din volumul pământului) şi indicaţiile aparaturii radiometrice (fig. 6).

Astfel de măsurători succesive, în puncte staţionare de observaţie (de exemplu în foraje) permit semnalarea apariţiei sau dispariţiei apei din orizonturi permeabile, localizarea unor orizonturi în curs de consolidare şi urmărirea desfăşurării procesului, apariţia unor goluri în lungul forajului.

[top]

 

3. DEFICIENŢE LA CONTACTUL TEREN-INFRASTRUCTURĂ

Deficienţele care pot apare la contactul teren-infrastructură în timpul exploatării construcţiilor sunt multiple, iar practica semnalează permanent apariţia unor tipuri noi. În prezentul ghid se tratează deficienţele cele mai frecvente, cunoscute în prezent, în ţara noastră.

Aceste deficienţe şi cauzele lor pot fi clar individualizate sau să se manifeste ca rezultat comun al mai multora dintre ele.

Ca urmare, unele aspecte se regăsesc în semnalarea mai multor categorii de deficienţe în paragrafele următoare.

Enumerarea care urmează are drept scop să ajute pe cititor în localizarea şi identificarea cauzelor care perturbă conlucrarea teren-infrastructură.

De aceea a fost considerată utilă, deşi este limitată numai la situaţiile mai frecvent întâlnite.

3.1. Deficienţe datorate schimbării regimului apelor subterane

a. Deficienţele provocate de ridicarea nivelului apelor subterane (ridicări frecvent întâlnite), fie cu caracter zonal (de exemplu în urma amenajării de retenţii de apă sau prin rambleierea unor văi cu funcţie de emisar natural), fie cu caracter local (de exemplu prin infiltrarea şi acumularea apei în teren, din surse punctuale izolate sau răspândite pe teritoriul unui cartier de locuinţe, al unei unităţi industriale etc.).

Ele pot să se manifeste prin:

- umeziri şi inundări ale infrastructurilor;

- degradarea materialului constituent al infrastructurilor;

- efecte de fisurare şi dislocare ale pardoselelor, eventual refulări de material granular şi chiar deplasări ale infrastructurii (fig. 7);

- străpungeri ale pereţilor perimetrali ai infrastructurii, urmate de jeturi de fluid cu sau fără antrenare de material granular.

b. Efecte ale coborârii nivelului apelor subterane, putând genera, în zona de contact teren-infrastructură, formarea de goluri locale, prin antrenarea materialului de contact şi evoluţia nefavorabilă a răspunsului infrastructurii la împingerea apei şi pământului.

c. Efecte ale lichefierii pământului în jurul şi dedesubtul infrastructurii (lichefierea putând fi generată de seism, de surse de vibraţii, de apariţia unor căi de scurgere a materialului granular mobil).

Consecinţe ale unor astfel de fenomene pot fi, de exemplu:

- dislocarea infrastructuii şi reaşezarea ei într-o poziţie nefavorabilă;

- dezechilibrarea ei prin schimbarea condiţiilor de încastrare;

- afluxul de material lichefiat în interiorul infrastructurii.

d. Efecte ale schimbării chimismului apelor subterane, având drept urmare:

- contactul materialelor constituente ale corpului infrastructuii cu agenţi agresivi;

- perturbarea funcţionării infrastructurii prin prezenţa în interiorul ei a unor fluide dăunătoare procesului de exploatare, inclusiv ca urmare a nerespectării procesului tehnologic sau avariilor în sistemul de manipulare a agenţilor agresivi.

3.2. Deficienţe datorate prezenţei unui material afânat la contactul teren-infrastructură

Astfel de situaţii pot apare ca urmare:

- a aşezării iniţiale a infrastructurii pe o asiză insuficient compactată şi rambleierii ei perimetrale cu material afânat;

- a afânării materialului din zona de contact, în timpul exploatării construcţiei (de exemplu prin antrenarea particulelor fine sub acţiunea mişcării apei subterane, prin levigarea sau degradarea unor particule componente de către un fluid lichid sau gazos, agresiv);

- a erodării materialului, urmată eventual de resedimentări afânate, sub acţiunea unor curenţi de fluid generaţi de accidente subterane.

Efectele prezenţei unui material afânat la contactul cu infrastructura pot fi, de exemplu:

- facilitatea pătrunderii şi acumulării în zona de contact a unor substanţe nocive pentru infrastructură;

- apariţia unui regim de preluare şi transmitere a vibraţiilor, nociv pentru funcţionarea infrastructurii şi exploatării construcţiei.

3.3. Deficienţe datorate formării de goluri la contactul teren-infrastructură

Între diversele situaţii generatoare se astfel de goluri vor fi citate:

- erodarea locală a pământului şi antrenarea lui în afara zonei de contact;

- apariţia unor goluri în afara zonei de contact, inaccesibile iniţial şi în care să se poată scurge o parte din materialul de la contactul teren-infrastructură;

- desprinderea de infrastructură a materialului din zona de contact, ca urmare a unor procese dezvoltate ulterior executării infrastructurii.

De exemplu, tasarea sub sarcina geologică a pământului sensibil la umezire de sub o parte a tălpii de fundaţie; contracţia pământului la contactul cu infrastructura sub efectul unor procese tehnologice;

- procese chimice de dizolvare şi levigare.

Între consecinţele unor astfel de goluri:

- înrăutăţirea condiţiilor de transmitere a eforturilor de la infrastructură la teren şi reciproc, inclusiv dislocări ale infrastructurii;

- facilitarea accesului şi acumulării în zona de contact a unor substanţe nocive pentru infrastructuri.

3.4. Deficienţe datorate fenomenelor de gelivitate

Gelivitatea are drept efct umflarea pământului, prin formare de lentile de gheaţă la scăderea temperaturii, înmuierea pământului la dezgheţarea lentilelor.

Trebuie avut în vedere faptul că gelivitatea nu se manifestă numai în zona de îngheţ de la suprafaţa terenului (în condiţii favorabile funcţie de natura pământului şi prezenţei unor surse succesibile de adsorbţie a apei).

Efecte similare se pot produce şi la adâncime, fie ca urmare a variaţiilor termice de la suprafaţa terenului (de exemplu în subsoluri neîncălzite), fie datorate unor variaţii de temperatură provocate de procesele tehnologice.

Umflarea provocată de îngheţ poate conduce la boltirea pardoselilor, la ridicarea neuniformă şi fisurarea construcţiei, la presiuni dăunătoare asupra pereţilor infrastructurii.

Dezgheţul conduce la înmuierea şi înnoirea pământului, la tasări neuniforme, la umezirea pereţilor infrastructurii.

3.5. Deficienţe datorate încălzirii şi uscării pământului la contactul teren-infrastructură

Principala urmare defavorabilă datorată încălzirii şi uscării o constituie contracţia şi fisurarea pământurilor fine.

O astfel de situaţie defavorabilă se poate manifesta chiar la creşteri moderate de temperatură dar care acţionează suficient de mult timp, încât să provoace uscarea pământului, mai ales când ea este favorizată de prezenţa unor curenţi de aer.

Situaţii de acest fel pot fi exemplificate prin pardoseli aşezate pe terenuri fine sau pe umpluturi conţinând astfel de pământuri în hale industriale. Contracţia pământului va provoca formarea de goluri sub pardoseli, deformarea lor, greutăţi în transportul interior, rotiri sau denivelări ale utilajelor aşezate pe pardoseală şi eventuale vibraţii nefavorabile exploatării construcţiei.

Când pământurile afectate de contracţii sunt situate sub talpa fundaţiilor pot rezulta tasări neuniforme şi fisurări ale construcţiei.

Aceste fenomene devin deosebit de agresive când încălzirea pământului atinge temperaturi mari, de sute de grade. În aceste cazuri contracţiile sunt considerabile, pământul se pietrifică şi se fisurează. Când pe lângă apa prezentă iniţial în pământ există alte surse de apă cu acces în zona respectivă, degajarea de vapori devine intensă şi poate stânjeni sau chiar periclita exploatarea şi favorizează procesul de coroziune al componentelor metalice.

3.6. Deficienţe rezultate din prezenţa unor fluide agresive în zona contactului teren-infrastructură

Prezenţa unor astfel de fluide se poate datora atât unor surse exterioare construcţiei, cât şi exfiltraţiilor provenite din construcţie şi chiar din interiorul infrastructurii.

Nocivitatea, efectul poluant al unor astfel de fluide se poate manifesta atât prin reacţiile chimice pe care le provoacă, cât şi prin generarea unui mediu dăunător prin miros, vapori, aburi.

Acţiunea acestor fluide poate să conducă:

- la formarea de goluri în zona de contact, prin dizolvarea şi levigarea unora dintre componenţii pământului;

- la atacarea materialelor din componenţa infrastructurii (în particular, la distrugerea protecţiilor impermeabile, la degradări ale betonului şi zidăriei, putând ajunge la periclitarea funcţionării elementelor de structură şi fundare);

- la reacţii chimice cu pământul de sub fundaţii, putând provoca umflarea pământului şi ridicarea fundaţiilor, infrastructurii, respectiv a structurii de rezistenţă a construcţiei.

3.7. Deficienţe rezultate din degradarea în timp a infrastructurii

Dintre deficienţele mai des întâlnite din această categorie iar fi de citat:

- în elementele de fundaţie şi/sau corpul infrastructurii:

putrezirea elementelor de lemn; corodarea elementelor metalice; dezagregarea liantului în zidărie şi beton; dezgolirea armăturii betonului armat şi corodarea ei; îmbătrânirea izolaţiilor şi pierderea proprietăţilor lor;

- afectarea sistemelor de filtrare şi drenaj, de exemplu prin scăderea capacităţii lor filtrante (degradarea protecţiilor geotextile, afânarea materialului granular prin erodare sau levigare); prin pierderea capacităţii drenante, ca urmare a colmatării.

3.8. Deficienţe provocate de acţiuni dinamice (vibraţii, şocuri, seism)

Acţiunile dinamice pot provoca îndesarea unor materiale necoezive şi chiar coezive, mai ales, atunci când ele nu sunt uniform distribuite dedesubtul şi în jurul infrastructurii, formarea de goluri, deplasări neuniforme.

Când contactul este imersat, se adaugă expulzarea de apă din masa materialului, sunt posibile fenomene de lichefiere (a se vedea şi pct. 3.1.c.).

Sunt situaţii în care, în zona contactului, există goluri iniţial obturate, dar care devin accesibile sub efectul acţiunilor dinamice (strate de roci fisurate şi colmatate, conducte imperfect obturate etc.). Prin efectul acţiunilor dinamice, astfel de spaţii devin accesibile scurgerii materialului granular şi formării de goluri la contactul teren-infrastructură.

În cazul pământurilor fine umede, acţiunea dinamică poate genera apariţia unor presiuni suplimentare în apa din pori (punerea ei sub tensiune), necesitând ulterior un timp îndelungat de disipare.

În situaţia în care, acţiunea dinamică obligă masa respectivă de pământ fin să se deformeze, deformaţia se produce sub volum constant şi poate să se răsfrângă defavorabil asupra infrastructurii.

3.9. Deficienţe datorate terenului sensibil la umezire

Sunt de punctat câteva dintre caracteristicile comportării acestor pământuri:

- creşterea umidităţii determină scăderea rezistenţei şi mărirea deformabilităţii lor (inclusiv prăbuşiri la imersarea pământului puţin umed);

- se dezagregă în contact cu apa şi sunt intens erodate de către curenţii de apă;

- sunt vulnerabile la agresivitate chimică, levigabile de către acizi, sensibile la atacul bazelor concentrate, care pot dezagrega mineralele argiloase, dând naştere la noi compuşi, unii cu efect de cimentare, alţii cu tendinţă de umflare.

Aceste caracteristici se reflectă în numeroase deficienţe, constatate la construcţii pe terenuri sensibile la umezire (tasări mari şi neuniforme, fisurarea structurilor etc.). Ele sunt activate, între altele, prin:

- schimbări în regimul apelor subterane (ridicări zonale de nivel, umeziri şi inundări locale, ca urmare a deficienţelor reţelelor edilitare îngropate, creşterea umidităţii sub construcţii prin schimbarea regimului de aeraţie, ca urmare a prezenţei construcţiei platformelor betonate etc.);

- schimbări în construcţie, îndeosebi introducerea unor consumuri mult mărite de apă sau încărcarea suplimentară a fundaţiilor prin redistribuirea eforturilor în structură;

- nerespectarea unor măsuri specifice pentru aşezarea construcţiilor pe astfel de pământuri, la proiectarea şi executarea lor;

- poluarea terenului şi apei subterane cu substanţe agresive sau prin schimbări profunde ale regimului termic.

Degradarea construcţiilor aşezate pe terenuri sensibile la umezire poate fi provocată atât de cauze localizate în zona contactului teren-infrastructură, cât şi în afara lui.

Dintre cauzele localizate la acest contact sunt de menţionat:

a. cedarea plastică a terenului, manifestată prin poasonarea fundaţiilor în pământ (fig. 8.a)

Înfingerea poate avansa timp îndelungat, cu perioada de stagnare, apoi de reluare, mai ales, funcţie de variaţiile de umiditate ale pământului în zona de contact teren-fundaţie. Înfingerea fundaţiilor în teren este frecvent pusă în evidenţă prin boltirea pardoselilor aşezate direct pe teren, prin frângeri ale pereţilor despărţitori aşezaţi pe pardoseli. De menţionat că, înfingerea fundaţiilor în astfel de pământuri nu este însoţită de formarea de valuri laterale de refulare, deoarece volumul echivalent înfingerii este compensat prin deformarea perimetrală a pământului. Boltirea pardoselilor nu este efectul refulării pământului de sub fundaţie, ci antrenării perimetrale a pardoselii de către fundaţie în procesul de înfingere.

b. formarea de goluri la contactul fundaţie-teren.

Ele pot fi provocate:

- de erodarea locală a pământului de sub talpa fundaţiei;

- de tasarea terenului provocată de alte cauze decât de încărcarea nemijlocită pe fundaţia respectivă. Un astfel de caz îl constituie tasarea de adâncime a terenului sub sarcina geologică (fig. 8.b) (de ex. când avansează un front de umezire de adâncime spre amplasamentul construcţiei sau când se produce o inundare intens locală, sub un colţ al construcţiei).

c. frecarea negativă exercitată la contactul teren-infrastructură sub efectul tasării terenului perimetral, de exemplu ca urmare a umezirii pământului şi deformării lui sub sarcina geologică (fig. 8.c).

3.10. Deficienţe datorate prezenţei pământurilor cu umflări şi contracţii mari în zone de contact teren-infrastructură

Sunt de amintit caracteristici de comportare ale acestor categorii de pământuri:

- contracţii considerabile, cu o fragmentare şi fisurare avansată prin pierderea umidităţii;

- considerabila capacitate de absorbţie a apei, având drept urmare umflări mari când deformarea este liberă, presiuni mari când este împiedicată;

- comportarea ca un mediu foarte activ absorbant în contact cu alte medii, deci cedând sau absorbind apa din mediile cu care sunt în contact, după cum ele au o capacitate absorbantă mai mare sau mai mică decât pământul.

În cazurile când astfel de pământuri se găsesc la suprafaţă sau la mică adâncime, îndeosebi în zona de aeraţie, ele afectează construcţiile aşezate pe ele prin variaţiile de volum, de umflare sau contracţie, generatoare de ample şi neuniforme deformaţii (fig. 9).

Astfel de situaţii sunt bine cunoscute în ţara noastră, fiindcă au făcut obiectul unor studii ample.

Nu trebuie însă piedut din vedere că pământuri capabile de contracţii şi umflări mari se întâlnesc şi în adâncime. Creşterea temperaturii sau, invers, afluxul de apă vor provoca şi la adâncime fenomene acute de contracţie sau presiuni sau umflări importante.

3.11. Deficienţe manifestate în cazul fundaţiilor de mare adâncime

Deficienţe de natura celor enumerate mai sus pot apare şi în cazul unor fundaţii de mare adâncime (chesoane deschise, coloane, barete etc.).

Ca exemple mai frecvent întâlnite pot fi citate fundaţiile realizate pe un loess relativ uscat şi umezit ulterior, pe nisipuri afânate sau spălate în timpul exploatării construcţiilor etc.

Menţionarea că un caz aparte a acestor tipuri de fundaţii a fost considerată oportună, datorită faptului că adâncimea mare de fundare implică dificultăţi tehnice şi de cost, deosebit de mari.

Soluţiile disponibile, în prezent, în ţara noastră sunt aceleaşi ca pentru infrastructuri mai puţin adânci, dar, în alegerea variantelor posibile de rezolvare, adâncimea zonei de intervenţie poate fi decisivă.

Dintre tehnologiile încă neasimilate în România, dar semnalate tot mai frecvent peste hotare, în cazul unor intervenţii dificile, datorate adâncimii mari sau zonelor greu accesibile este de amintit tehnica de JET-GROUTING.

3.12. Deficienţe datorate prezenţei argilelor microfragmentate în zona contactului teren-infrastructură

În prezenţa apei în exces, rezistenţa la forfecare a unor astfel de argile scade semnificativ, deoarece apa umezeşte interfeţele agregatelor, diminuând frecarea dintre ele.

Procesul se autointensifică prin faptul că deformaţia de alunecare la astfel de argile are o tendinţă de dilatanţă (mărire de volum), facilitează pătrunderea apei.

În aceste condiţii, argila poate fi expulzată de sub fundaţii şi apar refulări, similare celor corespunzătoare depăşirii portanţei argilelor moi (fig. 10). Construcţia suferă tasări neuniforme, înclinări.

Fenomenul poate interveni la construcţii considerate stabile, ca urmare a imersării orizontului de argilă structurată (de exemplu printr-o inundare accidentală).

[top]

 

4. OBTURAREA CONTACTULUI TEREN-INFRASTRUCTURI

4.1. Considerente de ansamblu

4.1.1. Obturarea contactului teren-infrastructură poate să se refere la:

a. reducerea porozităţii unpluturii din jurul infrastructurii şi umplerea golurilor existente;

b. transformarea zonei de contact într-un bloc monolit prin cimentarea umpluturii, umplerea golurilor cu un material compact;

c. mărirea prin cimentare a aderenţei dintre faţa exterioară a infrastructurii şi materialul înconjurător (ceea ce poate implica şi o consolidare a părţii exterioare a infrastructurii în cazurile în care ea s-a degradat în timp).

NOTĂ: Adoptarea unei soluţii bazate pe cimentarea pământului, în contact cu talpa fundaţiei poate constitui un mod de subzidire a tălpii, în vederea diminuării presiunii de contact cu terenul.

4.1.2. Pentru atingerea obiectivelor de mai sus se utilizează în mod curent:

a. materiale granulare naturale (pietrişuri, nisipuri, pământuri prăfoase etc.) sau rezultate din deşeuri (ca, de exemplu cenuşi, zguri etc. sub rezerva verificării prealabile a absenţei unor posibile efecte nocive, ca urmare a comportării lor).

Ele se introduc uscat cu umiditate moderată sau sub forma de paste sau suspensii.

b. materiale care dau în final o masă compactă, fie prin creşterea consistenţei, fie prin autoîncărcarea (mortare şi suspensii autoîntăritoare stabile argilă-ciment; bitum; paste pe bază de ciment-silicat de sodiu; fluide pentru îmbinarea şi cimentarea pământului etc.).

Aceste materiale se introduc prin turnare, presare sau injectare.

4.2. Utilizarea materialelor granulare

4.2.1. Este de examinat stabilitatea în timp a materialului granular utilizat. În particular:

- în cazurile în care umplutura se va găsi într-un mediu chimic agresiv, mai ales când mediul este împrospătat prin curenţi de fluid, sunt de evitat materiale cu granule de carbonaţi, în mediu acid; cu minerale argiloase, în medii bazice foarte concentrate;

- în cazul utilizării umpluturilor din deşeuri, este de examinat dacă ele sunt mecanic stabile (nu se dezagregă la variaţii de uscare-umezire) şi chimice stabile (dacă nu există pericolul levigării lor cu producere de soluţii agresive pentru elementele de construcţii şi, mai general, pentru mediul înconjurător, de ex. cu producere de soluţii sulfatice.

4.2.2. Dacă umplerea se face în uscat cu umiditate moderată, este de examinat în ce măsură îndesarea materialului introdus este suficientă sau poate fi îmbunătăţită prin compactare.

4.2.3. Dacă materialele se introduc sub forma de pastă sau suspensii:

a. este de examinat în ce măsură ele reuşesc nu numai să umple golurile existente, dar să penetreze şi umplutura afânată;

b. adaptarea unei tehnologii umede de umplere este acceptabilă numai dacă, apa în exces nu este dăunătoare zonei respective şi dacă s-au luat în consideraţie ce se va întâmpla cu apa în exces (dacă este necesară şi posibilă evacuarea apei degajată din umplutura introdusă; dacă este necesară şi posibilă diminuarea umidităţii remanente).

4.2.4. În toate cazurile în care umplerea se face prin turnare liberă există riscul unei rambleieri incomplete, al rămânerii de interspaţii între umplutură şi componentele infrastructurii.

De aceea este de examinat necesitatea completării operaţiei de umplere prin turnare liberă, cu o injectare de material care să asigure atât o îndesare a celui rambleiat liber, cât şi obturarea spaţiilor insuficient umplute.

4.3. Obturarea cu materiale compacte

4.3.1. Considerente de ansamblu

4.3.1.1. Obturarea cu materiale compacte poate să rezolve simultan şi problema etanşării contactului teren-infrastructură, dacă materialele introduse sunt apte să umple atât golurile existente, cât şi spaţiile din umplutura afânată din zona de contact.

4.3.1.2. La alegerea materialului de umplere trebuie verificată îndeplinirea condiţiilor:

- de aderenţa materialului introdus, faţă de cele existente în zona de contact;

- de înfăptuirea procesului de întărire;

- de existenţa condiţiilor de rezistenţă la procesele de uscare-umezire şi de rezistenţa în mediu agresiv, în vederea asigurării comportării satisfăcătoare în timp a materialului introdus.

4.3.1.3. Tehnicile de introducere sunt cele menţionate la pct. 4.1.2.

Dintre ele, cele bazate pe injectare justifică o atenţie specială pentru că asigură o obturare certă, pentru că permit o mare flexibilitate în adaptarea la condiţiile de amplasament şi la natura spaţiilor pe care trebuie să le obtureze; realizează monolitizarea materialului cu faţa exterioară a infrastructurii.

4.3.2. Obturarea prin injectare

4.3.2.1. Tehnicile de injectare utilizate în prezent în lucrările de construcţii în România şi aplicabile la obturarea contactului teren-infrastructură includ:

a. injectarea prin obturator fixat în peretele de contact teren-infrastructură (fig. 11);

b. injectarea prin lance înfiptă în teren; sau injectare prin tuburi cu manşetă (fig. 12).

O schiţă de amplasare posibilă a injectărilor este prezentată în fig. 13.

c. injectarea combinată prin presiune şi electroosmoză.

4.3.2.2. Pătrunderea fluidului de injecţie în spaţiul de contact teren-infrastructură se produce prin (fig. 14):

a. pătrundere liberă (sub greutatea proprie);

b. presarea şi îndesarea umpluturii existente, fără să o penetreze;

c. penetrarea golurilor din umplutură şi îmbinarea fluidului injectat;

d. clacarea (fracturarea) umpluturii şi formarea în masa ei a peliculelor de material întărit, constituind o armare a acesteia.

Modul de pătrundere depinde esenţial de natura umpluturii existente şi de fluidul de injecţie.

Există fluide de injecţie care au fost utilizate în România şi care pot penetra pământuri cu permeabilitatea coborând până la 10-3-10-4 cm/s (nisipuri fine, nisipuri prăfoase, loessuri) şi până la 10-4- 5x10-5 cm/s, dacă se utilizează injectarea combinată prin presiune şi electroosmoză.

Fluidele utilizate se grupează în următoarele categorii principale:

- suspensii stabile de ciment-argilă;

- fluide pe bază de silicat de sodiu;

- fluide bazate pe răşini sintetice;

- fluide bazate pe hidrocarburi, în principal de tipul bitumurilor.

În cadrul ghidului vor fi prezentate exclusiv fluidele pe bază de ciment-argilă, deoarece sunt singurele care şi-au găsit o largă aplicare în România, cel puţin în ultimii 5-10 ani.

Principalul impediment în utilizarea celorlalte l-a constituit costul ridicat al materialelor componente, la care, în cazul răşinilor sintetice s-a adăugat nocivitatea lor, iar la cele bazate pe hidrocarburi, dificultăţile tehnologice sau lipsa experienţei de injectare în lucrările de construcţii.

4.3.2.3. Suspensiile pe bază de ciment-argilă, preparate cu materiale disponibile în ţara noastră pot penetra materiale granulare cu permeabilitatea peste 10-1 cm/s, eventual peste 5x10-1 cm/s. Peste hotare se prepară suspensii similare, dar utilizând cimenturi ultrafine, cu granule de 1-10 microni, şi care sunt mult mai penetrante; momentan, astfel de cimenturi nu sunt disponibile din producţia internă.

Suspensiile de ciment-argilă au fost totuşi larg utilizate şi pentru terenuri cu permeabilităţi mai mici decât cele de mai sus şi, în care penetrarea nu era posibilă.

Larga lor utilizare se datorează:

- pătrunderii fluidului de injecţie în pământ, fără să îmbibe porii pământului, dar umplând golurile mai mari, provocând îndesarea lui sub presiunea fluidului şi fracturarea pământului cu pelicule de material întărit (armarea pământului);

- accesibilităţi relative, ca posibilitate de procurare şi cost;

- faptul că nu pun probleme în privinţa protecţiei mediului;

- faptul că se obţine un volum de ,,piatră" (material întărit), practic egal cu cel al fluidului injectat;

- capacităţii de realizare a unei monilitizări între piatra rezultată din întărirea fluidului cu feţele infrastructurii;

- tehnologiei de preparare şi injectare, fără probleme dificile.

În situaţii frecvente, suspensiile de ciment-argilă umplu spaţiile goale din zona contactului teren-infrastructură, presează şi favorizează îndesarea umpluturilor existente, dar le şi fracturează, intercalând în corpul lor pelicule de material întărit.

4.3.3. Mortare şi suspensii pe bază de ciment-aargilă utilizabile pentru obturarea contactului teren-infrastructură

4.3.3.1. Tipurile de materiale pe bază de ciment argilă utilizate pentru obturarea contactului teren-infrastructur cuprind:

- suspensii stabile de ciment-argilă autoîntăritoare;

- mortare de ciment-argilă;

- betoane de ciment-argilă (gel-beton).

Toate cele 3 categorii au ca element comun liantul format din ciment şi argilă.

Suspensiile au drept principali componenţi apa, cimentul şi argilă, în proporţii de natură să nu se producă separarea componenţilor solizi din apă şi, după un anumit timp de la preparare, suspensia să se întărească, transformându-se într-un volum de piatră apropiat de volumul suspensiei iniţiale.

Mortarele de ciment-argilă conţin o cantitate de material grnular fin (până la particule cel mult de dimensia nisipului) inert sau cvasi inert, amestecat cu un liant pe bază de ciment-argilă, care asigură priza şi întărirea mortarului.

Betoanele de argilă (gel-betonul) au o compoziţie similară mortarului de ciment-argilă, numai că agregatul solid este similar celui al betonului de ciment, putând include şi particule grosiere de dimensia pietrişului.

Există totuşi o deosebire importantă de alcătuire între mortarul şi betonul de argilă: mortarul constituie un amestec de material granular şi liant întărit în care nu se distinge un schelet mineral; betonul este format dintr-un schelet mineral ai cărui pori sunt umpluţi cu piatra rezultată din liantul ciment-argilă. Ca urmare, conţinutul de material granular în betonul de ciment să corespundă cel puţin cantităţii necesare stării de afânare maxime a materialului granular.

4.3.3.2. Componenţii de bază ai materialelor de mai sus îi constituie cimentul şi argila.

Cimentul asigură funcţia de liant. Se folosesc atât cimenturi obişnuite cât şi cimenturi speciale, când se impun caracteristici deosebite.

Argila are drept scop să menţină particulele de ciment în suspensie până la începerea prizei iar după întărire să confere pietrei rezultate o permeabilitate cât mai redusă şi o mai mică rigiditate (o mai mare maleabilitate) decât liantul exclusiv pe bază de ciment.

Cerinţele de mai sus impun utilizarea unor argile puternic hidrofile, capabile să atingă un grad ridicat de dispersie în apă şi să manifeste proprietăţi tixotropice (în stare de repaus suspensia de argilă în apă să tindă să se gelifice, dar să redevină fluidă prin malaxare).

Argilele care îndeplinesc cerinţele de mai sus conţin predominant minerale argiloase în fracţiunea granulometrică ,,argila" (sub 5 nicroni) şi sunt denumite în mod curent ,,argile bentonitice". Astfel de argile se procură de la cariere sau întreprinderi specializate sub formă de praf.

O consecinţă a acestei denumiri este generalizarea utilizării denumirii ,,suspensii stabile de ciment-bentonită" pentru suspensiile cu proprietăţile amintite.

Este de menţionat faptul că, pe teritoriul României se găsesc argile cu caracteristici corespunzătoare cerinţelor expuse mai sus şi care nu au fost identificate şi clasificate drept ,,argile bentonitice", dar care pot fi utilizate cu succes ca atare.

În suspensiile de ciment-argilă se adaugă frecvent diverşi aditivi pentru:

- intensificarea desfacerii în apă şi mărirea hidrofilităţii microagregatelor, incluzând granule argiloase;

- mărirea stabilităţii suspensiei;

- accelerarea sau întârzierea prizei suspensiei etc.

Unul dintre aditivii cei mai des utilizaţi îl constituie soluţia de silicat de sodiu (preferabil cu modul cât mai aproape sau peste 3).

Interacţiunea dintre silicatul de sodiu şi ciment sau argilă are un caracter foarte complex şi este profund influenţat de dozajul componentelor suspensiei şi al adaosului de silicat de sodiu.

În cele ce urmează se va face referinţă la dozaje, în care principala funcţie a silicatului de sodiu este să constituie la o cât mai bună stabilitate a suspensiei.

4.3.3.3. Argilele bentonitice au o largă şi diversă utilizare industrială, în particular ele sunt utilizate pentru prepararea ,,noroaielor de foraj" ceea ce a făcut să fie elaborate criterii şi tehnici de caracterizare a lor corespunzătoare condiţiilor uneori extrem de severe întâlnite în forajele de adâncime.

Pentru noroaiele (suspensiile) bentonitice utilizate în lucrările de construcţii, inclusiv pentru cele destinate obturării contactului teren-infrastructură, criteriile şi tehnicile de caracterizare pot fi considerabil simplificate.

Astfel, caracteristicile uzual cerute şi verificate sunt:

a. noroiul (suspensia) de bentonită în apă:

densitatea sub 1,06-1,08; vâscozitatea ,,Marsch" de ordinul a 36-38 secunde stabilitate în cilindrul de 1000 cmc de la 1 oră peste 98% (eventual verificată şi la 4 ore, când

trebuie să fie superioară la 95%).

b. suspensia (noroiul) de ciment-bentonită:

densitate nedepăşind 1,15-1,20; vâscozitate Marsch între 40-50 secunde; stabilitate similară celei pentru noroaiele bentonitice; începerea prizei, nedepăşind 24-48 ore; rezistenţa la 7 zile de la preparare (păstrare în mediu umed) 100-200 kPa; rezistenţa la 28 zile de la preparare minimum 300 kPa.

Caracteristicile de mai sus sunt orientative. Ele pot avea mici variaţii de la caz la caz, în funcţie de cerinţele concrete locale.

Suspensiile de ciment-bentonită se prepară într-o anumită ordine, dar asupra căreia există păreri controversate.

Ordinea preconizată în prezentul ghid este:

- marcarea, sau cel puţin malaxarea timp de 3-5 minute a argilei în apă (de preferat în malaxor cu ,,înaltă turbulenţă", respectiv cu 1500-3000 rot/minut);

- adăugarea cimentului şi malaxarea timp de 3-5 minute într-un malaxor similar;

- adăugarea silicatului de sodiu şi o scurtă malaxare;

- completarea necesarului de apă.

4.3.3.4. Dozajele utilizate se determină în funcţie de obiectivul urmărit (cu luarea în considerare a caracteristicilor orientative de la punctul precedent).

Este important să se reţină următoarele:

a. Caracteristicile materialelor utilizate la prepararea suspensiilor de ciment-bentonită sunt foarte variabile. Ele pot diferi chiar de la o livrare la alta, primită de la acelaşi furnizor. De aceea, NU este recomandabilă stabilirea unor reţete rigide. Reţetele stabilite în prealabil pe baza anumitor condiţii trebuiesc periodic verificate, total sau parţial, cgiar de la şarjă la şarjă în cazurile când se constată o mare varietate a caracteristicilor materialelor utilizate.

b. În fiecare caz concret, la precizarea valorilor caracteristicilor de la pct. 4.3.3.3. este de avut în vedere:

- la 1 mc de suspensie conţinutul specific de ciment este cu atât mai mare, cu cât se doreşte obţinerea unei pietre cât mai rezistente. Dimpotrivă, conţinutul specific este cu atât mai mic, cu cât se urmăreşte obţinerea unei pietre cât mai puţin permeabilă şi cât mai maleabilă. Conţinuturile uzuale sunt cuprinse între limitele minime de 100-150 kg. ciment/mc suspensie de 350-400 kg/mc;

- conţinutul specific de bentonită variază în limite şi mai largi din, două motive:

caracteristicile argilelor bentonitice posibil de obţinut de la furnizorii interni sunt extrem de diferite de la un furnizar la altul şi chiar de la acelaşi furnizor de la o livrare la alta;

când rolul argilei bentonitice este predominant asigurarea stabilităţii suspensiei, dozajul se reduce la sub 50 kg/mc, iar permeabilitatea pietrei rezultă uzual sub 10-6 cm/s (de avut în vedere că permeabilitatea probelor de suspensie întărită constituie numai o valoare de orientare;

permeabilitatea masivului de material întărit sau al celui de umplutură monolitizată este decisiv determinată de starea de ansamblu a volumului întărit şi, în general, nu se contează pe permeabilităţi de ansamblu 10-5-10-6 cm/s);

când rezistenţa pietrei prezintă un interes secundar faţă de rolul de etanşare şi costul cimentului este superior celui al bentonitei, dozajul acesteia din urmă poate creşte mult, depăşind 100-150 kg/mc.

- dozajul uzual de soluţie de silicat de sodiu (cu densitatea maximă livrată de fabrică, de obicei peste 1,35) este de 5-15 l/mc suspensie ciment-bentonită;

- dacă posibilităţile locale de procurare oferă adaosuri posibile de filler semiactiv - de exemplu cenuşi sau argile cu caracteristici favorabile, dozajele locale pot fi corectate în sensul înlocuirii parţiale a cimentului cu filler semiactiv, a betonitei cu argila locală, după o prealabilă macerare şi malaxare. Valabilitatea unei astfel de substituiri se verifică prin caracteristicile de la pct. 4.3.3.3.

c. caracteristicile iniţiale de densitate şi vâscozitate se reglează uzual, în funcţie de condiţiile locale de preparare şi injectare a suspensiei, de capacitatea ei de penetrare în teren.

4.3.3.5. Suspensiile stabile autoîntăritoare de ciment-bentonită, pentru care sunt necesare două tipuri de încercări:

- preliminare, pentru definirea bentonitei din cariera de unde se procură pe de o parte, precum şi a proprietăţilor reologice ale noroiului şi a suspensiei ciment-bentonită, pe de altă parte;

- curente, întimpul execuţiei.

Suspensiile stabile autoîntăritoare de ciment-bentonită se utilizează la:

a. umpleri de goluri, realizarea de ecrane sau pereţi îngropaţi (deci la obţinerea unor masive de piatră, rezultată din întărirea suspensiei);

b. monolitizarea umpluturilor.

Introducerea în zona de contact teren-infrastructură a suspensiei se poate face prin introducerea fără presiune (turnare), presare, injectare.

4.3.3.6. Mortarele de ciment-argilă se prepară prin malaxarea componentei minerale cu suspensie de ciment-bentonită (preparată separat sau adăugând componentele ei în malaxor, după introducerea materialului granular şi în ordinea indicată pentru prepararea suspensiei).

Dozajul de material granular este uzual, de ordinul sutelor de kilograme, nedepăşind 1000-1200 kg/mc mortar.

O influenţă esenţială asupra dozajului o are lucrabilitatea şi condiţiile de introducere a mortarului în spaţiul contactului teren-infrastructură.

Greutăţile unitare uzuale pentru un astfel de mortar sunt de 1500-1800 kg/mc.

4.3.3.7. Betonul de ciment-argilă (gel-betonul) se prepară similar mortarului, dar cu un dozaj corespunzător de agregate, incluzând granule mari (similar betonului).

Greutăţile unitare uzuale ajung la 2000-2200 kg/mc.

4.3.3.8. Suspensii stabile de ciment-bentonită spumate.

În situaţiile în care obturarea interspaţului teren-infrastructură necesită volume mari de material, poate prezenta interes utilizarea suspensiilor spumate de ciment-bentonită. Ele includ bule de aer de dimensiuni submilimetrice, sau de maximum 1,2 mm, ceea ce poate conduce la o economie substanţială la materiale.

Peste hotare s-au pus la punct şi s-au utilizat în practică astfel de suspensii, obţinute prin introducerea în suspensia obişnuită de ciment-bentonită a unor spumanţi, reprezentând diverse tipuri de substanţe superficial active sau pe bază de praf de aluminiu.

Studii efectuate în România au evidenţiat posibilitatea obţinerii de suspensii stabile spumate de ciment-bentonită prin utilizarea unei substanţe superficial active fabricate pe bază de ceratină din deşeurile de la abatoare (denumire comercială ,, Spumogen", utilizată, în particular de către pompieri şi fabricată de Întreprinderea Chimică Mărăşeşti).

Spumogenul se utilizează în proporţie de 1-2% din cantitatea de apă, rezultând un consum de aprox. 6-8 l spumogen la 1 mc de fluid spumat necesar injectării.

Studiile au evidenţiat un efect de spumare (mărire de volum) de 40-100%, rezultând un material întărit cu greutăţi unitare de 0,60-1,10 t/mc (faţă de cca. 1,50 t/mc fără spumare), echivalent cu economii de ciment de 25-60%.

Prepararea suspensiilor spumate nu necesită un utilaj special.

Malaxoarele uzuale folosite la prepararea suspensiilor asigură spumarea amestecului. Un efect satisfăcător de omogenizare a amestecului, după introducerea spumantului se poate obţine fie cu turaţii de malaxare cât mai mari, fie prin amestecare de ordinul a 5'.

În cazul când injectarea suspensiei spumate se face sub apă, este de luat în considerare eventualitatea intrării ei în plutire.

4.3.3.9. În vederea folosirii în practică a materialelor menţionate se fac următoarele precizări:

a. piatra rezultată din noroiul autoîntăritor sau din derivatele lui (mortar sau beton, având ca liant noroiul autoîntăritor) se comportă bine când este conservată în apă sau aer umed, neavând variaţii de greutate sau volum semnificative; prin păstrare în aer (în condiţii favorabile uscării) pierde în greutate şi suferă contracţii care pot depăşi 20%.

b. noroiul autoîntăritor simplu poate fi introdus în teren prin injectare, pompare sau turnare; mortarul şi betonul pe bază de noroi autoîntăritor numai prin pompare sau turnare. În cazul mortarelor şi betoanelor, mai ales a celor turnate pot interveni neomogenităţi ale pietrei datorită segregării.

c. când este posibilă uscarea ei, contracţia pietrei rezultate din noroi autoîntăritor sau derivate ale lui (mortar sau beton) este de luat în considerare stabilizarea ei prin armare, fie discretă (de ex. cu plase din fibre de sticlă, geogrile etc.), fie continuă (prin încorporarea în fluidul compozit de fragmente de fibră).

d. atât pentru noroaiele autoîntăritoare (şi derivatele lui), cât şi pentru pământurile stabilizate utilizate, pentru obturarea sau etanşarea contactului teren-infrastructură sunt de luat în considerare adaosuri de cenuşi (cu sau fără reducerea dozajului de ciment) sau de filler.

4.3.4. Mortare cu întărire rapidă pe bază de liant ciment-silicat de sodiu

Amestecul cimentului cu soluţia de silicat de sodiu are efecte de cert interes aplicativ, dar care sunt dependente de dozajul celor două substanţe.

Începând cu o cantitate dată de ciment în suspensie apoasă şi adăugând treptat cantităţi crescânde de soluţie de silicat de sodiu se parcurg următoarele etape:

a. amestec incomplet (neomogen), trecând, cu mărirea cantităţii de soluţie de silicat de sodiu, într-o suspensie instabilă de ciment;

b. suspensie stabilă de ciment cu începutul şi sfârşitul prizei în 24-48 ore, rezultând o piatră cu R7 depăşind 1000-2000 kPa;

c. pasta formată în decursul a 1-2 minute după adăugarea soluţiei de silicat de sodiu şi care se întăreşte în decursul mai multor ore, rezultând o piatră de rezistenţe sutelor de kPa.

d. după decantarea cimentului din soluţia de silicat de sodiu, fluidul gelifică în întregime volumul.

Din punctul de vedere al rambleierii unor caverne poate fi util un mortar pregătit pe baza amestecurilor corespunzătoare etapelor ,,b" şi ,,c" deoarece:

- asigură o priză rapidă;

- poate fi excavat şi înlăturat cu uşurinţă.

În consecinţă, poate constitui fie o soluţie definitivă, fie o soluţie temporară pentru o intervenţie urgentă.

Astfel de materiale au fost şi sunt studiate şi utilizate în practică peste hotare.

Un studiu similar s-a efectuat şi în România, cu ciment şi silicat de sodiu de producţie internă, ajungându-se la rezultate concludente de laborator, dar numai la o singură utilizare izolată la scară mondială de aceea, înghid se semnalează numai existenţa unor astfel de soluţii şi se dau câteva indicaţii orientative rezultate din studiul amintit:

- amestecuri formate din suspensie ciment/apă = 0,5 şi cantităţi de soluţie de silicat de sodiu cu modul 3 şi densitate 1,25, cuprinse între 0,5-10 l soluţie de silicat de sodiu la 1 kg ciment au făcut priza mai puţin de 20', cu un minim de 3-4' la cantităţi de soluţie de silicat de sodiu de 2-5 l/kg ciment.

- mortare pregătite cu suspensie C/A 0,5, soluţie de silicat de sodiu cu parametrii de mai sus în cantitate de 0,3 l/kg ciment şi nisip/ciment = 1-2 au prezentat densităţi 1,45-1,55; consum de ciment 300 kg/mc priza în limita a 24 ore; R1 zi = 250 kPa, R7 zi = 800 kPa.

[top]

 

5. ETANŞAREA CONTACTULUI TEREN-INFRASTRUCTURĂ

5.1. Etanşarea contactului teren-infrastructură poate să urmărească:

- impermeabilitatea terenului în zona de contact;

- etanşarea feţei exterioare a infrastructurii;

- etanşarea feţei interioare a infrastructurii;

- o combinaţie a celor de mai sus.

Soluţiile uzuale de rezolvare fac parte din categoriile de mai jos:

- efectul implicit de impermeabilitate, obţinut prin monolitizarea zonei de contact (cf. pct. 4.3);

- metodele uzuale de etanşare a suprafeţelor de zidărie sau beton şi care presupun o supraţată uscată la execuţie;

- utilizarea noilor materiale aplicabile pe suprafeţe umede de beton sau mortar de ciment şi capabile să le etanşeze sau chiar să blocheze afluxul concentrat de fluid;

- căptuşirea interiorului infrastructurii cu un ecran cu strat drenant în spate (şi care implică un dispozitiv de evacuare a apei colectoare).

O condiţie determinantă în alegerea uneia sau alteia dintre soluţii o constituie accesul la feţele infrastructurii.

5.2. Materialele de etanşare aplicabile pe beton umed sunt încă de dată recentă în România. Însă la ora actuală sunt menţionate mai multe aplicări eficiente. Ele nu au făcut însă obiectul unor publicaţii sau

dezbateri publice, până se va ajunge la o mai amplă experienţă în utilizarea lor, până la confirmarea eficienţei lor printr-o dezbatere publică între specialişti, este recomandabil un minim de circumspecţie şi o aplicare atentă şi treptată de fiecare specialist interesat, astfel încât să ajungă să se convingă singur de veridicitatea afirmaţiilor care însoţesc fiecare produs.

Caracteristicile, modul şi domeniul de aplicare al materialelor menţionate fac obiectul prezentării fiecăruia dintre ele şi constituie un brevet.

În consecinţă nu se justifică reluarea lor într-un ghid.

În măsura în care, aceste prezentări sunt corectee, interesul aplicării lor decurge din mai multe aspecte:

- nu numai că ele sunt aplicabile pe suprafaţa de beton umed, dar existenţa acestei umidităţi este o condiţie pentru eficienţa tratării;

- aderenţa lor de beton este foarte bună, explicabilă şi prin faptul că substanţele componente pătrund în porii betonului şi reacţionează cu cimentul, generând un strat impermeabil făcând corp comun cu masa betonului;

- aplicarea acestor produse nu necesită operaţii dificile; ele includ: nivelarea suprafeţei; aplicarea prin pensulare sau stropire a produsului respectiv; eventuala repetare de mai multe ori, la intervale de timp, în general, scurte (ore sau zile);

- se afirmă că produsele respective nu sunt nocive la manipulare şi nu constituie o sursă de poluare a mediului;

- pe lângă substanţele utilizabile pentru peliculizarea betonului, se oferă produse sub formă de mastic sau pentru prepararea de masticuri şi care sunt capabile să blocheze jeturi de lichid, chiar ample şi sub presiune ridicată sau să colmateze fisurile şi crăpăturile betonului.

Aspectele amintite sunt de cert interes nu numai prin eficienţa lor declarată, dar şi prin faptul că permit aplicarea din interiorul infrastructurii, deci la vedere, în condiţii relativ comode, mai ales în raport cu dificultăţile de acces în cazul în care se recurge la decopertarea feţei exterioare a infrastructurii.

Rămâne totuşi de remarcat faptul că, umiditatea betonului (sau zidăriei acoperită cu stratul de mortar de ciment necesar aplicării produselor amintite) se menţine. În situaţiile în care se cere oprirea extinderii umezirii în pereţii infrastructurii, este necesară o operaţie de blocare a ei în corpul pereţilor.

5.3. Toate soluţiile bazate pe etanşarea contactului infrastructurii cu terenul, fără un drenaj protector, trebuie să ia în consideraţie presiunea apei subterane asupra suprafeţelor etanşate. Ca aspecte particulare:

- suprafeţele orizontale de contact vor prelua presiunea ascensională, putând provoca dislocarea plăcilor sau fracturarea planşeelor, existând de asemenea pericolul, pe lângă al inundării, al erupţiei de material din teren şi formării de goluri;

- preluarea acestor presiuni (pe suprafeţele orizontale sau orientate oricum altfel) trebuie realizată prin ancoraje în teren sau prin rigidizări interioare infrastructurii (fig. 15);

- în cazurile în care lestarea suprafeţelor supuse subpresiunilor este posibilă, o soluţie poate consta din îngroşarea planşeelor (cu asigurarea unei bune monolitizări pe contur cu structura construcţiei);

- soluţiile constând din monolitizarea (de ex. prin injectare) materialelor prezentate în zona de contact teren-infrastructură, reduce sau poate chiar să elimine pericolul reprezentat de presiunea apei după etanşare.

De remarcat că injectarea pentru monolitizarea contactului bazei infrastructurii cu terenul are un efect similar lestării planşeului;

- subpresiunea apei subterane poate provoca intrarea în plutire a construcţiei. Deoarece trebuie comparată greutatea construcţiei cu mărimea subpresiunii.

De avut în vedere următorul detaliu: o lesare suplimentară se poate obţine, de exemplu, prin amplasarea în interiorul infrastructurii a unor instalaţii grele, de ex. maşini grele amplasate pe blocuri de beton, ceea ce măreşte coeficientul de siguranţă la plutire.

Dacă însă subpresiunea periclitează siguranţa planşeului, instalarea lestului reduce pericolul de intrare în plutire, dar menţine pe cel de rupere hidraulică al planşeului.

[top]

 

6. REDUCEREA UMIDITĂŢII SAU DRENAREA UMPLUTURII DIN ZONA DE CONTACT TEREN-INFRASTRUCTURĂ

6.1. Existenţa unui surplus de umiditate în umplutura din zona de contact teren-infrastructură va fi considerată în ghid ca un caz de excepţie. Ea poate să fie prezentată dinaintea intervenţiei asupra zonei de contact sau să fie provocată de această intervenţie în cazul în care se recurge la o ramblere umedă cu material granular, necoeziv sau coeziv.

6.2. Dificultăţile de acces în zona de contact teren-infrastructură fac recomandabilă luarea unor măsuri prealabile rambleierii, cazurile în care se prevede necesitatea reducerii umidităţii sau drenării ulterioare:

a. măsuri prealabile nu apar necesare când rambleierea se face cu material grosier (pietriş, nisip mare etc.) capabil să cedeze rapid apa; cel mult de prevăzut o başe de colectare într-un punct mai coborât şi la care să aibă acces sorbul unei pompe;

b. dacă se ramblează un material mai fin necoeziv (de ex. nisip fin, nisip prăfos, cenuşe etc.), deci care cedează apa mai lent şi este şi erodabil, este de recomandat o bază de evacuare, ca la pct. ,,a", dar amenajată astfel încât să evite antrenarea materialului din umplutură (deci o bază protejată cu material granular filtrant sau cu geotextil);

c. dacă se rambleiază cu un material coeziv (de ex. cu loess sau praf argilos etc.) apare oportună depunerea unui strat granular filtrant, protejat cu filtru invers sau cu geotextil şi în care să se instaleze baza de evacuare. Rambleierea cu material coeziv să se facă peste acest strat pregătitor.

6.3. Când nu au fost posibile sau nu s-au luat măsurile prealabile sugerate la pct. 6.2 şi totuşi se impune reducerea umidităţii şi drenarea forţată a umpluturii sunt de luat în consideraţie câteva soluţii:

a. extragerea excesului de apă cu ajutorul unui material adsorbant, cum este varul nestins anhidru (teoretic, raportul între greutatea apei adsorbite şi greutatea varului nestins anhidru este de 0,32).

Operaţia presupune realizarea unor ,,piloţi" de var care să adsoarbă apa din umplutură. În acest scop trebuie introduşi în umplutură tuburi, care se extrag după umplerea lor cu var nestins.

Pentru obţinerea unor ,,piloţi" cu o oarecare rigiditate, cei exclusiv din var pot fi intercalaţi cu ,,piloţi" umpluţi cu un amestec de var nestins şi ciment sau pământ stabilizat cu ciment (de exemplu în proporţie, în greutate de 1/1) şi cu unii, în care să se introducă pe lângă amestecul de var şi ciment, pietriş sau piatră spartă.

Orientativ raportul între suprafaţa de umplutură tratată şi secţiunea ,,piloţilor" iar fi necesar să reprezinte 5/10/

b. drenarea electroosmotică, ceea ce presupune înfingerea în umplutură a unor tuburi metalice perforate, servind drept electrozi şi care să fie conectaţi la o sursă de curent electric continuu (de exemplu la un convertizor de sudură, capabil să asigure o tensiune de 30-40 V). Electrozii trebuie instalaţi într-o reţea cu ochiurile de 0,8-1,0 m şi conectaţi, unii la anodul sursei, ceilalţi lacatod.

Trecerea curentului electric este recomandabil să se efectueze în etape de 10-20 ore, după fiecare etapă schimbându-se sensul curentului (anozii să devină catozi şi reciproc). Rămâne problema îndepărtării apei colectate la catozi.

Sub acest aspect, este preferabil ca electrozii să fie constituiţi din filtre metalice subţiri (aciculare), conectaţi la o instalaţie de absorbţia apei.

c. accelerarea consolidării umpluturii prin înfingerea de benzi drenante de tipul celor de geotextil, cu sau fără sâmbure canelat. În acest caz un strat filtrant colector este necesar la suprafaţa umpluturii, în care să debiteze benzile drenante şI de unde, dintr-un punct de colectare, apa să fie evacuată.

Principala dificultate care trebuie depăşită în vederea aplicării unei astfel de soluţii o constituie înfingerea benzilor drenante, deoarece este puţin probabil sî se poată recurge la instalaţiile uzuale de înfingere. Este deci de imaginat şi realizat un dispozitiv ad-hoc de înfingere.

[top]

 

7. INDICAŢII PRIVIND ÎNTOCMIREA PROIECTULUI DE REMEDIERI

7.1. Proiectul de aplicare a soluţiilor de obturare sau/şi etanşare a contactului teren-infrastructură se întocmeşte pe baza următoarelor materiale:

a. rezultatele studiilor geotehnice şi hidrologice asupra amplasamentului;

b. date asupra construcţiilor sau lucrărilor existente sau proiectare pe amplasament sau vecinătate;

c. rezultatele unor încercări speciale de laborator pentru selectarea materialelor, reţelelor şi metodelor aplicabile în cazul pământurilor din amplasamentul respectiv;

d. rezultatele unor sondaje geotehnice suplimentare necesare identificării deficienţelor existente şi stabilirii dimensiunilor cât mai exacte ale acestora.

7.2. În cazul în care studiile geotehnice executate anterior pe, sau în vecinătatea amplasamentului nu se mai găsesc sau sunt incomplete, se vor efectua altele noi sau suplimentare.

7.3. Datele asupra construcţiilor constau în planurile de execuţie sau releveele fundaţiilor sau a amenajărilor, descrierea sistemului constructiv adoptat, presiunile de cacul sau cele efective transmise de fundaţii pe teren, precum şi orice alte indicaţii, care pot aduce precizări în aplicarea metodei.

7.4. Încercările speciale de laborator se stabilesc în funcţie de deficienţele existente (cap. 2), în baza datelor preliminare prin care s-a stabilit necesitatea obturării şi/sau etanşării şi potrivit, metodei stabilită pentru remediere, şi pot consta din (de la caz a caz):

- prepararea de probe în laborator cu materialele, reţetele şi metodele preconizate pentru remedierea deficienţelor;

- realizarea de măsuri şi încercări fizico-mecanice pentru stabilirea caracteristicilor de rezistenţă şi deformaţie ale materialelor şi eşantioanelor folosite;

- realizarea de încercări de permeabilitate;

- realizarea de metode în laborator pentru simularea condiţiilor de teren (comportarea la presiune a apei, la acţiunea hidrodinamică a apei, comportarea în timp, în medii agresive etc.).

7.5. Sondajele geotehnice suplimentare pot fi:

- penetrării statice sau dinamice;

- foraje geotehnice;

- sondaje deschise;

- dezveliri de fundaţii;

- străpungeri de pardoseli, infrastructurii etc.

7.6. În principiu, proiectul lucrării de remediere este alcătuit din următoarele elemente:

a. planul şi secţiunile caracteristice ale volumului de masiv care trebuie consolidat, în funcţie de dimensiunile construcţiei, mărimea şi amploarea deficienţelor;

b. modul de distribuţie în plan a punctelor de tratare (consolidare, turnare, pompare, injectare), adâncimea de tratare, specificarea treptelor de tratare;

c. calculul cantităţilor de materiale, soluţii, substanţe pe tipuri de reţete; deoarece calculul cantităţilor de materiale este estimativ, cantităţile pot varia în funcţie de situaţiile concrete din teren;

d. specificarea utilajelor necesare;

e. caclul duratei lucrărilor repartizate pe operaţiuni, precum şi precizarea succesiunii operaţiunilor;

f. precizarea condiţiilor tehnice pe care trebuie să le îndeplinească terenul după consolidare; rezistenţe mecanice, rezistenţa la acţiunea apei, permeabilitate, tasare prin umezire etc.;

g. date generale asupra organizării şantierului, lucrărilor auxiliare, a celor specifice pe timp de iarnă etc.;

h. devizul lucrărilor;

i. planul calendaristic de execuţie a lucrărilor;

j. instrucţiuni de exploatare.

7.7. Toate elementele de la punctele d; e; f şi g de mai sus vor fi cuprinse în cadrul Caietului de sarcini care va conţine şi Fişa tehnologică de execuţie a lucrărilor de remediere, precum şi încercările de verificare a calităţii lucrărilor atât pe parcursul execuţiei, cât şi final în vederea recepţiei.

7.8. Instrucţiunile de exploatare de la pct. 7.6.j. vor conţine:

- modul de urmărire a comportării în timp a construcţiilor după remediere (prin reperi de urmărire a deformaţiilor, puţuri piezometrice, urmărirea vizuală periodică etc.);

- acţiunile pe care trebuie să le întreprindă beneficiarul în cazul depăşirii limitelor de deformaţie sau apariţiei unor semne noi de degradare a construcţiei.

7.9. Pe parcursul execuţiei lucrărilor de obturare şi/sau etanşare a contactului teren-infrastructură, proiectantul va rezolva prin ,,note de şantier" orice neconcordanţă dintre situaţia de pe teren şi cea avută în vedere la proiectare.

7.10. Este recomandabil ca înaintea proiectării detaliilor de execuţie să se nominalizeze unitatea de execuţie, cu care să se colaboreze la cercetarea condiţiilor geotehnice de fundare, stabilirea reţetelor, tehnologiilor perioadelor de lucru şi metodelor de verificare a lucrărilor pe faze.

De asemenea se recomandă realizarea investigaţiilor de laborator, precum şi verificarea soluţiilor pe modele.

[top]

 

8. INDICAŢII PRIVIND EXECUTAREA LUCRĂRILOR DE REMEDIERI

8.1. Executarea lucrărilor de obturare şi/sau etanşare a contactului teren-infrastructură se va face de către unităţi specializate, având experienţă şi dotarea corespunzătoare.

8.2. În funcţie de procedeul de remediere stabilit prin proiect se vor asigura utilajele şi instalaţiile necesare, în stare de funcţionare la parametrii ceruţi. Acestea pot fi, de la caz la caz:

- utilaje şi scule excavare;

- instalaţii de forare;

- instalaţii de înfingere-extragere injectori;

- instalaţii pentru prepararea amestecurilor (dozatoare, malaxoare, agitatoare);

- instalaţii de introducere în pământ a amestecurilor sau de peliculizare a infrastructurilor decopertate şi curăţate corespunzător (pompe de injecţie), pompe de turnare, recipienţi de presiune, reductori pentru substanţe gazoase etc.;

- surse de apă, curent electric, tablouri de comandă etc.;

- echipamente speciale (obturatoare, tuburi cu manşetă, ţevi-injector etc.).

8.3. Pentru lucrările de injectare se vor consulta şi respecta după caz prevederile din ,,Instrucţiuni tehnice pentru consolidarea pământurilor sensibile la umezire şi a nisipurilor prin silicatizare şi electrosilicatizare", inclusiv C 168-80.

8.4. Pentru lucrările de pompare şi turnare se vor consulta şi respecta prevederile din ,,Instrucţiuni tehnice pentru proiectarea şi executarea baretelor pentru fundarea construcţiilor" P 106/1985 şi ,,Normativ pentru executarea lucrărilor din beton şi beton armat" C 140/1986.

8.5. Materialele necesare vor fi aprovizionate în funcţie de volumul lucrărilor şi de perioada de realizare a acestora. La începerea lucrărilor se vor stabili:

- cantităţile necesare pentru fiecare amplasament;

- perioada de aprovizionare;

- modul de transport şi aprovizionare;

- locul de depozitare.

8.6. Depozitarea materialelor se face în magazii sau depozite acoperite şi în funcţie de instrucţiunile furnizarului.

8.7. În funcţie de volumul de lucrări pentru prepararea amestecurilor se va folosi fie ,,Procedeul amestecării pe loc", fie ,,Procedeul amestecării în staţii fixe", conform ,,Instrucţiunilor tehnice pentru folosirea pământurilor stabilizate la lucrările de fundaţii", indicativ C 196-1986.

8.8. Se va respecta cu stricteţe intervalul de timp de la prepararea amestecului (soluţiei) până la punerea în lucrare, stabilit prin proiect.

8.9. Pentru fiecare punct de tratare se vor recolta minim 3 epruvete din amestecul introdus în pământ, care se vor păstra în atmosferă umedă şi se vor încerca la compresiune, la minim 28 zile de la punerea în operă.

8.10. Înregistrarea operaţiunilor se va face pentru fiecare punct de tratare pe formulare întocmite înaintea începerii lucrărilor, după modelele din Instrucţiunile 168-80 sau Normativul C 29-85, după caz.

8.11. Conducerea lucrărilor de obturare şi/sau etanşare a contactului teren-infrastructură va fi încredinţată unui cadru competent, cu experienţă în acest gen de lucrări.

[top]

 

9. VERIFICAREA CALITĂŢII LUCRĂRILOR ŞI URMĂRIREA COMPORTĂRII ÎN TIMP

9.1. Verificarea lucrărilor de remediere (obturare şi/sau etanşare) se face atât pe parcursul execuţiei fiecărui punct de tratare, cât şi în final, în vederea recepţiei lor ca lucrări ascunse.

9.2. Verificarea lucrărilor se face de către personal atestat aparţinând unei instituţii, laborator, agent economic etc., conform ,,Normei metodologice privind autorizarea laboratoarelor de încercări în construcţii" - din Buletinul Construcţiilor nr. 1/1989 autorizat pentru profilul Geotehnică şi teren de fundare (GTF).

9.3. Verificarea pe parcursul execuţiei

Verificarea pe parcursul execuţiei constă în verificarea periodică (cel puţin zilnic) a tehnologiei de execuţie, reţetelor amestecurilor şi a corectitudinii înregistrării operaţiunilor menţionate la pct. 8.10.

9.4. Verificări în vederea recepţiei

Verificarea finală în vederea recepţiei se face în funcţie de tipul de lucrare, prin metodele indicate în proiect şi care pot fi:

- metoda sondajelor de penetrare statică sau dinamică;

- metoda măsurătorilor radiometrice;

- metoda forajelor cu prelevare de probe netulburate;

- metoda forajelor piezometrice;

- metode seismice.

Rezultatele obţinute prin una sau mai multe din metodele de mai sus se compară cu cele avute în vedere la proiectare şi se stabileşte încadrarea sau nu în abaterile admise prin proiect, de către comisia de recepţie. Această comisie recepţionează lucrarea şi stabileşte lucrări suplimentare, după caz, cu termene şi verificări suplimentare.

9.5. Cu ocazia recepţiei se verifică şi existenţa reperilor de deformaţie în punctele stabilite prin proiect, la care se fac măsurători trimestriale, cel puţin timp de un an, pentru urmărirea comportării în timp.

[top]

 

10. MĂSURI DE PROTECŢIE A MUNCII

10.1. La executarea lucrărilor se vor respecta prevederile generale şi cele specifice din normativele republicane de protecţia muncii în lucrările de construcţii-montaj.

10.2. La executarea lucrărilor de obturare şi/sau etanşare a contactului teren-infrastructură a construcţiilor se vor respecta prevederile din:

- Norme republicane de protecţia muncii aprobate de Ministerul Sănătăţii şi Ministerul Muncii cu ordinul nr. 60 şi 34/1975, inclusiv modificările aduse prin Ord. 110/1977 al M.M. şi 39/1977 al M.S.

- Normele de protecţia muncii în activitatea de construcţii-montaj aprobate de M.C.Ind. cu ord. nr. 1233/D din 29.12.1980.

- Legea 90/1996 (aplicabilă din 21.09.1966).

10.3. Datorită specificului muncii cu utilajele speciale şi substanţele chimice necesare diferitelor tipuri de tratare se vor completa prevederile menţionate de la caz la caz, cu prevederi suplimentare referitoare la: substanţe agresive, inflamabile, aer comprimat, instalaţii electrice şi hidraulice, lucrări de terasamente etc. Se va stabili şi instructajul necesar, precum şi mijloacele de intervenţie în caz de accident.

[top]