Proces stabilizacji gruntu

Metody stabilizacji gruntu spoiwem

Warstwa stabilizowanego gruntu będzie się różnić w zależności od zastosowanego rodzaju spoiwa np. cementu, wapna czy szeregu dostępnych na rynku spoiw drogowych. Zarówno wybór jak i efekty wykonania są zależne od rodzaju, stanu, wilgotności gruntu, wymaganego efektu wzmocnienia oraz rodzaju konstrukcji, jaka ma powstać na danym gruncie. Stabilizacja gruntu polepsza ich właściwości fizyczne i mechaniczne. Rodzaj oraz ilość użytego spoiwa pozwala uzyskać efekt poprawy parametrów gruntu w mniej lub bardziej znaczącym stopniu. Kolejnym wyzwaniem jest utrzymanie stabilizowanej warstwy w różnych warunkach wodnych i atmosferycznych. Do tego najlepiej sprawdzają się spoiwa hydrauliczne, które wiążą, twardnieją oraz zachowują swoje parametry zarówno w środowisku powietrznym jak i wodnym.

Spośród najczęściej spotykanych na rynku stabilizacji spoiwem można wyróżnić:

• stabilizacja gruntu cementem,
• stabilizacja gruntu wapnem,
• stabilizację spoiwami drogowymi,
• stabilizację popiołami lotnymi,
• stabilizację hydrofobową.

Proces stabilizacji gruntu spoiwem

Niezależnie od zastosowanego spoiwa proces wykonania robót ma ten sam lub prawie identyczny przebieg. Proces stabilizacji obejmuje w swoim zakresie przede wszystkim:

• zadozowanie spoiwa,
• rozdrobnienie gruntu,
• wymieszanie gruntu ze spoiwem i/lub dodatkami ulepszającymi,
• doprowadzenie do wilgotności optymalnej,
• zagęszczenie.

Najczęściej spotykane metody wykonawstwa robót stabilizacyjnych to:

• stabilizacja na miejscu,
• stabilizacja dowożona z mieszarek stacjonarnych.

Sprzęt do wykonywania stabilizacji na miejscu (in situ)

Do najczęściej stosowanego sposobu wykonywania stabilizacji na miejscu używane są następujące maszyny (podane nazwy są stosowane zamiennie):

• rozsypywarki z osłonami przeciwpylnymi i szczeliną o regulowanej szerokości otwarcia; rozsypywacz mas sypkich; siewnik,
• gruntomieszarka do wymieszania na miejscu gruntu ze spoiwem; stabilizator gruntu; frezarka gruntowa; recykler,
• równiarka lub spycharka do wyrównywania warstwy do wymaganych rzędnych wysokościowych,
• walce stalowe lub ogumione służące do zagęszczania statycznego lub wibracyjnego,
• beczkowóz doczepny lub samojezdny z urządzeniami do równomiernego i kontrolowanego dozowania wody.

Proces stabilizacji gruntu spoiwem hydraulicznym na miejscu - kroki

1. Wykonanie recepty laboratoryjnej – ostatecznym sprawdzianem przydatności gruntu do stabilizacji spoiwem hydraulicznym są wyniki wytrzymałości na ściskanie i na ich postawie określa się optymalną ilość spoiwa, która spełni założone parametry warstwy. Dozowanie ustalane jest w kg/m³, a następnie w zależności od grubości wykonywanej warstwy przeliczane na kg/m².
   
   Ile trwa sporządzenie recepty laboratoryjnej - zapraszamy do przeczytania artykułu
   
2. Przygotowanie warstwy gruntu do stabilizacji – wstępne profilowanie warstwy do wysokości nieodbiegających od założonych rzędnych, aby była zachowana zaprojektowana głębokość mieszania. W przypadku zbyt dużych nierówności terenu, nadmiar zostanie usunięty przy końcowym profilowaniu, co przełoży się na zmienną grubość wykonanej stabilizacji. Kolejnymi ważnymi krokami jest oczyszczenie warstwy z wszelkich zanieczyszczeń, usunięcie przeszkód oraz zlokalizowanie w gruncie i oznaczenie kolizji (gazociągi, światłowody itd.).
   
3. Dozowanie spoiwa – spoiwo dostarczone na budowę w cementowozach, przepompowywane jest do siewnika. Posiada on często elektroniczny system dozowania, mimo to zalecana jest ciągła kontrola dozowania za pomocą tacy i wagi bezpośrednio za rozsypywarką. W przypadku stosowania dodatków do stabilizacji np. ziarnistego dodatku hydrofobowego lub środków jonowymiennych można je dozować na rozsypane spoiwo, a następnie oba w kolejnym etapie są razem mieszane.
   
4. Mieszanie spoiwa z gruntem – w zależności od rodzaju gruntu rodzimego, recyklera (gruntomieszarka) i jego wydajności, może zajść konieczność dwu lub nawet trzykrotnego mieszania, aż do uzyskania jednorodnego wyglądu. Liczba przejazdów recyklera ma wpływa na odpowiednie rozdrobnienie i wymieszanie gruntu ze spoiwem, co przenosi się na ostateczne parametry wytrzymałościowe oraz nośność warstwy.
   
5. Wstępne zagęszczenie warstwy – najczęściej zagęszczane wibracyjnie za pomocą walca stalowego do robót ziemnych.
   
6. Niwelacja warstwy – przy pomocy równiarki lub spycharki warstwa wstępnie zagęszczona zostaje wyrównana do zaprojektowanych wymiarów warstwy stabilizacji takich jak rzędne wysokościowe, spadki poprzeczne oraz podłużne. Zbyt duża ilość wypychanego nadmiaru to sygnał, że warstwa mogła zostać źle przygotowana i nie będzie posiadać wymaganej grubości stabilizacji.
   
7. Końcowe zagęszczanie – warstwa powinna być zagęszczana przy wilgotności optymalnej. Służyć do tego mogą walce stalowe lub ogumione. Proces powinien odbywać się przed zakończeniem czasu wiązania spoiwa. W przypadku trudno dostępnych miejsc należy użyć płytowych zagęszczarek wibracyjnych lub ubijaków mechanicznych.
   
8. Pielęgnacja - po zakończeniu wszystkich etapów stabilizacji gruntu, wykonana warstwa powinna zostać zabezpieczona przed utratą wilgotności. Proces należy rozpocząć bezpośrednio po końcowym etapie zagęszczania warstwy i upewnić się, że będzie zachowana jego ciągłość.

Zalety:

• mobilność sprzętu do wykonania robót,
• duża wydajność,
• wykorzystanie gruntu rodzimego.

Wady:

• grubość warstwy stabilizowanej może nie być równomierna,
• możliwa konieczność dwu lub nawet trzykrotnego mieszania,
• zwrócenie szczególnej uwagi na nagłe zmiany pogody, głównie opady atmosferyczne.

Metoda stabilizacji gruntu w mieszarkach stacjonarnych

1. Instalacja węzła produkcyjnego w pobliżu budowy z dostępnością do składowiska materiałów.
   
2. Dozowanie oraz mieszanie składników stabilizacji zgodnie z zaprojektowaną recepturą.
   
3. Załadunek wyprodukowanej mieszanki, a następnie transport do miejsca wbudowania.
   
4. Wbudowanie dostarczonej mieszanki za pomocą równiarek lub rozściełaczy oraz profilowanie warstwy do wymaganych parametrów.
   
5. Końcowe zagęszczanie wibracyjne lub statyczne za pomocą walcy stalowych lub ogumionych.

Zalety:

• dokładna kontrola dna koryta i grubości warstwy,
• kontrola składu mieszanki oraz dobra jakość wymieszania,
• łatwość dostosowania mieszanki do wilgotności optymalnej.

Wady:

• konieczność transportu na budowę,
• koszt przygotowania węzła produkcyjnego,
• konieczność transportu gruntu rodzimego, gdy ma zostać ponownie wbudowany.