Wibroflotacja VF co to jest?

Wibroflotacja to metoda wzmocnienia podłoża poprzez zagęszczanie gruntu niespoistego za pomocą wibracji o określonej częstotliwości. Dochodzi do lokalnego upłynnienia ośrodka gruntowego, a następnie do zmiany układu ziaren. W rezultacie uzyskuje się gęstsze ułożenie cząstek gruntu i zmniejszenie objętości porów. Technologia ta jest szeroko stosowana w budownictwie od wielu lat. W odpowiednich warunkach może stanowić dobrą alternatywę dla innych metod wgłębnego wzmocnienia podłoża tj. kolumny betonowe CMC, kolumny DSM czy kolumny kamienne lub posadowienia pośredniego tj. pale wiercone.

Zastosowanie wibroflotacji – zalety i ograniczenia technologii 

Wibroflotacja daje najlepsze efekty w gruntach niespoistych- piaskach, żwirach i pospółkach w stanie luźnym. Można ją również zastosować w nasypach antropogenicznych pochodzenia kopalnianego. Istotnym czynnikiem do określenia przydatności wibroflotacji jest obecność frakcji pylastych i ilastych- ich zawartość nie powinna przekraczać 5%. Oprócz tego należy zwrócić również uwagę na wskaźnik różnoziarnistości oraz poziom wody gruntowej. W gruntach spoistych wibroflotacja może nie przynieść oczekiwanych efektów. Wtedy zaleca się zastosowanie kolumn żwirowych lub wymiany dynamicznej.

Wibroflotacja może być wykorzystywana dla wielu typów inwestycji, do posadowienia m.in. obiektów kubaturowych, obiektów inżynierskich, nasypów drogowych i kolejowych, płyt parkingowych lub lotniskowych, obiektów hydrotechnicznych, nadbrzeży, portów itp. Po wykonaniu wibroflotacji można wykonać fundamentowanie bezpośrednie obiektu na ujednoliconym podłożu. Zastosowanie technologii VF zwiększa nośność i sztywność podłoża, znacznie redukuje osiadania oraz zmniejsza współczynnik filtracji gruntu.

Przy projektowaniu wzmocnienia podłoża należy wziąć pod uwagę najbliższe otoczenie obiektu budowlanego, czyli istniejące budynki, infrastrukturę i sieci. Ze względu na wibracyjny charakter metody nie należy jej stosować w sąsiedztwie konstrukcji wrażliwych na drgania. W literaturze można spotkać następujące warunki odległości od miejsca wykonywania robót: 60 m dla obiektów wrażliwych i 25 m dla pozostałych obiektów. W razie wątpliwości zawsze istnieje możliwość wdrożenia monitoringu drgań dla istniejących konstrukcji.

Technologia, oprócz kruszywa, nie wymaga dodatkowych materiałów tj. cement, beton lub stal, dzięki czemu jest bardziej przyjazna dla środowiska w porównaniu z metodami polegającymi na iniekcji czy stabilizacji spoiwami. W związku z tym, stosowanie zagęszczania VF pozwala obniżyć ślad węglowy inwestycji.

Proces wykonywania wibroflotacji i niezbędny sprzęt 

Wibroflotację wykonuje się za pomocą ciężkich wibratorów wgłębnych (tzw. wibroflot), które są swobodnie podwieszane do dźwigu, palownicy lub koparki. Stosuje się wibrofloty o cylindrycznym kształcie i średnicy ok. 30-50 cm, z dolną jednostką napędową wywołującą drgania poprzeczne. Na końcu wibroflotu mogą być zamontowane dysze pozwalające na tłoczenie wody lub powietrza w celu usprawnienia technologii. Zagłębianie wibratora w grunt odbywa się za sprawą siły docisku i wibracji. Po osiągnięciu docelowej głębokości wibroflot jest podnoszony i opuszczany ruchem posuwisto-zwrotnym przy jednoczesnym powolnym wyciąganiu wibratora. Grunt zagęszczany jest od dołu, w efekcie czego na powierzchni terenu powstaje krater, który następnie uzupełnia się kruszywem. Wielkość obniżenia zależy od porowatości gruntu rodzimego i miąższości warstwy zagęszczanej. W każdym przypadku konieczne będzie dogęszczenie warstwy przypowierzchniowej i wyrównanie terenu przy pomocy sprzętów konwencjonalnych jak np. ciężkie walce wibracyjne.

Wibroflotację wykonuje się zgodnie z przygotowanym wcześniej przez projektanta geotechnika projektem technologicznym opisującym założenia do wzmocnienia tj. poziom platformy roboczej, siatka punktów, głębokość penetracji, parametry kruszywa uzupełniającego itp. Opracowanie zawiera również opis parametrów gruntu, wyciąg z obliczeń geotechnicznych oraz rysunek z układem punktów wzmocnienia naniesionym na rzut fundamentów. Zazwyczaj punkty wibroflotacji są rozmieszczone w układzie trójkątnym lub kwadratowym o stałym rozstawie. Efektywna głębokość wzmocnienia to ok. 20 m.

Kontrola jakości 

W celu określenia optymalnego przebiegu wibracji zaleca się rozpoczęcie prac od poletka próbnego i doboru parametrów geometrycznych i technicznych odpowiednich dla lokalnych uwarunkowań. Poletko należy powtórzyć, jeżeli na terenie inwestycji występuje duża zmienność warunków geologicznych.

Sprzęt do wykonywania wibroflotacji posiada system rejestrujący parametry wykonywanego zagęszczenia t.j. głębokość, siła docisku, prędkość penetracji, czas operacji. Dzięki temu proces jest na bieżąco monitorowany i w razie potrzeby korygowany w taki sposób, aby utrzymywać wartości przyjęte na poletku próbnym.

Wymagane testy odbiorcze i ich program zazwyczaj są określone w projekcie technologicznym wzmocnienia podłoża. W celu sprawdzenia skuteczności wibroflotacji VF stosuje się sondę dynamiczną (np. DPH), sondę statyczną (CPTu) lub badanie dylatometryczne. Sondowania wykonuje się przed rozpoczęciem robót oraz w określonym odstępie czasowym po ich zakończeniu, np. po 7 dniach.

Wibroflotacja – cena wzmocnienia podłoża 

Wibroflotacja to jedna z najbardziej ekonomicznych metod wzmacniania gruntu. Do jej zastosowania nie potrzeba kosztownych materiałów tj. spoiwo czy stal ani drogiego sprzętu. Przy wycenie realizacji należy wziąć pod uwagę konieczność przygotowania platformy roboczej, aby żuraw lub koparka mogły bezpiecznie i sprawnie się poruszać. Czynnikiem wpływającym na ogólny koszt będzie również kruszywo. Jego cena jest ściśle zależna od lokalnych warunków, jego dostępności i potrzebnych ilości.