Begrijpen van de schade en afwikkeling van de afval in bestaande stichtingen

Piles zijn diepe fundering elementen die structurele belastingen door zwakke of samenpersbare bodemlagen overbrengen naar sterkere, meer competente lagerlagen. Na verloop van tijd kunnen stapels beschadigd raken of zich vestigen als gevolg van een verscheidenheid van factoren, waaronder bodemconsolidatie, bouwfouten, aangrenzende opgravingen, grondwaterveranderingen, seismische gebeurtenissen, of chemische aanval op de stapelmateriaal. Herkennen van de oorzaak van het probleem is essentieel voordat een reparatie werk begint, omdat de reparatie strategie zowel het symptoom (vestiging of schade) en de onderliggende aandoening (bijvoorbeeld zachte bodem, schuur, of corrosie) moet aanpakken.

De gebruikelijke soorten paalschade omvatten het kraken of spallen van betonstapels, het knokken of corrosie van stalen H-stapels, en het splitsen of de verslechtering van houtstapels. De schikking kan uniform of differentieel zijn; differentiële schikking is bijzonder gevaarlijk omdat het extra spanningen in de bovenbouw kan veroorzaken. Dit artikel geeft een uitgebreid overzicht van de procedures die door structurele en geotechnische ingenieurs worden gebruikt om de belastbare capaciteit van gecompromitteerde palen te herstellen en te herstellen.

Algemene beoordeling en inspectie

Een grondige beoordeling is de basis van elk succesvol reparatieproject. Het onderzoek verloopt meestal in verschillende fasen:

Visuele en fysieke inspectie

Een gedetailleerde visuele inspectie van alle toegankelijke palen, stapelkappen en rang balken is het startpunt. Ingenieurs zoeken naar scheuren, spalls, blootgestelde versterking, roest vlekken, of tekenen van biologische groei. Voor palen die gedeeltelijk worden blootgesteld als gevolg van opgraving of erosie, handgereedschap en klinkende hamers worden gebruikt om delaminatie of holle gebieden detecteren. Onderwater inspecties kunnen nodig zijn voor palen in zee- of rivieromgevingen, vaak in dienst duikers met video-apparatuur.

Geotechnisch onderzoek

Het is van cruciaal belang om het bodemprofiel rond de palen te begrijpen. Boregaten worden geboord naast beschadigde gebieden om bodemmonsters te verzamelen. Laboratoriumtests bepalen de sterkte, compressibiliteit en chemische samenstelling van de bodem (bv. sulfaten, chloriden) die kunnen hebben bijgedragen tot verslechtering. Als de oorspronkelijke ontwerpparameters van de fundering onbekend zijn, helpen standaard penetratietests en cone penetratietests[] om de draagcapaciteit en het vestigingspotentieel van de ondergrond te herevalueren.

Niet-destructieve tests (NDT)

NDT methoden worden op grote schaal gebruikt om de integriteit van de interne pool te beoordelen zonder de pool verder te beschadigen. Technieken omvatten:

  • Bestrijding van de integriteit van de pijler (PIT) . . een botstest met lage stam die een spanningsgolf door de schacht stuurt; reflecties wijzen op veranderingen in de dwarsdoorsnede of scheuren.
  • Crosshole sonic logging (CSL)
  • Thermale integriteitsprofilering .. meet warmte die wordt gegenereerd tijdens betonharden om anomalieën op te sporen.
  • Ground indringende radar (GPR) . . . nuttig voor het opsporen van ingebed staal of leegtes in betonnen palen.

Deze tests leveren kritieke gegevens op over de locatie en de omvang van de schade, die leiden tot beslissingen over de vraag of een reparatie haalbaar is of dat de paal moet worden vervangen.

Testen en monitoren van de belasting

Statische of dynamische belastingstests worden uitgevoerd om de resterende capaciteit van beschadigde palen te verifiëren. Voor vaste palen kan een statische compressietest worden uitgevoerd door het op te klappen tegen een reactieframe. Als alternatief kan dynamische test met hoge train met behulp van een stapeldrijfanalysator de capaciteit en bodemweerstand evalueren. Afwikkelingsbewaking met nauwkeurige optische niveaus of kantelmeters gedurende een periode van weken helpt ook bepalen of de stapel nog steeds beweegt, wat de reparatiebenadering zou beïnvloeden.

Voorbereiding en veiligheid van de bouwplaats

Voordat een reparatieactiviteit begint, moet de site veilig en toegankelijk worden gemaakt. Dit houdt vaak in:

  • Opgraving en shoring . . . verwijderen van grond rond de stapelkop om werkruimte te bieden terwijl het beschermen van aangrenzende structuren tegen bodeminstorting. Tijdelijke bladstapels of soldaat stapels met een achterstand zijn gebruikelijk.
  • Dewaterafwatering .. Het verlagen van de grondwatertafel als reparaties onder de watertafel liggen. Wel zijn putpunten of diepe putten nodig; er moet echter op worden gelet dat er geen extra schikking plaatsvindt door boetes te onttrekken.
  • Tijdelijke ondersteuning . . . . het installeren van hydraulische krikken of kribben om de lading van de beschadigde stapel te verlichten zodat reparaties kunnen doorgaan zonder verdere vervorming. De structurele belastingen worden tijdelijk overgedragen naar aangrenzende palen of tijdelijke lagerpads.
  • Veiligheidsmaatregelen

Selectie van de reparatiemethode

De keuze van de reparatiemethode hangt af van verschillende factoren: het type en de omvang van de schade, de oorzaak van de schikking, toegangsbeperkingen, bodemomstandigheden en de vereiste structurele prestaties. De meest voorkomende technieken worden hieronder beschreven.

Ondersteunen met Micropiles of Driven Piles

Onderdrukking houdt in dat er nieuwe palen naast of via het bestaande basiselement worden geplaatst om de belasting over te brengen naar diepere, meer competente lagen. [Micropiles (kleine diameter, stalen palen met een hoge capaciteit) worden vaak gebruikt omdat ze kunnen worden geïnstalleerd in krappe ruimten met een lage-hoofdruimte apparatuur. De micropiles worden door de bestaande poolkap of -perron geboord en op hun plaats gegord, dan verbonden met de structuur met een versterkte betonnen poolkap. Als alternatief kunnen traditionele gedreven palen (stalen H-piles of prefab betonstapels) worden geïnstalleerd als ruimte het toelaat. Onderknippen is vooral effectief wanneer de schikking te wijten is aan diepe bodem consolidatie of wanneer de oorspronkelijke paal teen niet op vaste lagen is gericht.

Vermalen en bodemstabilisatie

Slijptechnieken worden gebruikt om leegtes rond palen te vullen, verzwakte grond te versterken of het contact tussen de stapel en de grond te herstellen.

  • Drukgroeven . . . injectie van cementhoudende of chemische uitstrooiing in de annulaire ruimte tussen de paal en de grond (voor aangedreven palen) of in scheuren in betonnen palen.
  • Compaction grouting ..pompt een stijve mortel met een laag slump in de grond om losse zand of slib te verdichten en toekomstige nederzetting te verminderen.
  • Jetgrouting
  • Resininjectie .. expanding polyurethaanharsen worden soms gebruikt voor zeer kleine nederzettingen, maar hun langetermijnprestaties zijn minder betrouwbaar voor grote structurele reparaties.

Het uitstrooien kan worden toegepast vanaf de paalkop of door de mouwen die langs de paalas zijn geïnstalleerd. Het wordt vaak gebruikt in combinatie met de ondergrond om de bodem stijfheid te verbeteren en verdere beweging te verminderen.

Pillen Jacken en heraanpassing

Wanneer een paal is neergestreken door de compressie van de bodem, kan het mogelijk zijn om de stapel terug te krikken naar de oorspronkelijke hoogte. Deze methode is het meest toepasbaar op de end-founding stapels die niet hebben geleden structurele schade. Hydraulische jacks worden geplaatst tussen de paalkop en de bovenbouw, en de stapel wordt stapsgewijs verhoogd tijdens het monitoren van lift en lading. Na het bereiken van het gewenste niveau, de leegte onder de poolpunt wordt gevuld met uitsmeerd of compacte grond om te voorkomen dat hervestiging. Pile opstapeling wordt ook gebruikt om differentiële afwikkeling in multi-pile funderingen te corrigeren, hoewel het vereist zorgvuldige sequencing om te voorkomen dat overstressssing aangrenzende palen.

Vervanging van beschadigde pils

Als een stapel ernstig beschadigd . bijvoorbeeld, volledig gebroken als gevolg van een aardbeving of corroded dankzij reparatie . . Het kan nodig zijn om te verwijderen en te vervangen van de stapel. Dit betekent meestal:

  • Knippen en verwijderen . .Het beschadigde gedeelte wordt afgesneden, en de resterende stub wordt op zijn plaats getrokken of achtergelaten. Er wordt een nieuwe stapel geïnstalleerd naast de oude.
  • Secties
  • Volledige vervanging ..De oude stapel wordt volledig verwijderd en een nieuwe stapel aangedreven of geboord op zijn plaats. Dit is de duurste en storende optie, maar soms de enige veilige keuze.

Vervanging wordt vaak gecombineerd met de ondersteuning van de resterende stapels om ladingen tijdens de operatie te herverdelen.

Gedetailleerde reparatieprocedures

In de volgende paragrafen wordt de stapsgewijze uitvoering van de meest voorkomende reparatiemethoden geschetst.

Ondersteunen met Micropiles

  1. Verlicht belasting
  2. Boormicropile . . Met behulp van een roterende of percussieve boor, een gat door de pooldop en in de lagerlaag. De diameter van het gat varieert meestal van 100 tot 300 mm.
  3. Installeer versterking
  4. Gruit .. Pomp cementhoudende slijm in het gat onder lage druk, het vullen van de annulus. De gruit bindt het staal aan de omliggende grond en de pooldop.
  5. Verbinden met de dop
  6. Load transfer . . Geleidelijk de tijdelijke jacks loslaten, waardoor de structuur gewicht te dragen op de nieuwe micropiles. Monitor schikking meters goed.

Drukvermaling van betonnen plavuizen

  1. Oppervlaktevoorbereiding .. Reinig het scheuroppervlak, verwijder los beton en puin. V-groeven kunnen langs de scheur worden gechipt om de binding te verbeteren.
  2. Installeer verpakkers .Boorgaten langs de scheur en plaats de injectieverpakkers op 150 .300 mm afstand. Verzegel het oppervlak tussen verpakkers met een epoxy-basispasta.
  3. Inject epoxy of gruit . . Met behulp van een tweecomponenten injectiepomp, duw het materiaal in de scheuren vanaf de laagste verpakker. Ga verder tot de scheur is gevuld.
  4. Cure
  5. Test .. Kernmonsters kunnen worden genomen om de penetratie te verifiëren. Een volgende integriteitstest zorgt ervoor dat de reparatie effectief is.

Pillen Jacking procedure

  1. Toegang opgraven .Breng de stapelkop bloot en maak een opbergplatform. Voor betonnen palen kan de kop plat gekleed zijn.
  2. Installeer jacks
  3. Beginlift
  4. Houd en gruit
  5. Vergrendelen
  6. Einde inspectie .. Controleer of er rebound-bezinking plaatsvindt. Herhaal indien nodig het opstartproces totdat de stapel stabiel is.

Evaluatie na de herintreding en toezicht op lange termijn

Het voltooien van de reparatiewerkzaamheden is niet het einde van het project. Een grondige evaluatie na de reparatie is essentieel om te bevestigen dat de stichting naar wens functioneert.

  • Load testing . . Voer statische of hoge-trein dynamische tests uit op representatieve gerepareerde palen om na te gaan of de ontwerpcapaciteit is hersteld. De testbelasting moet ten minste tweemaal de werkbelasting bereiken.
  • Visuele en NDT-re-inspectie . . Her-bekijk de stapelas en de dop voor eventuele nieuwe scheuren of afwijkingen. Onderwaterstapels kunnen een tweede duikeronderzoek vereisen.
  • Settlement monitoring . .Installeer permanente monitoring punten op de structuur en de stapel caps. Neem metingen dagelijks voor de eerste week, vervolgens wekelijks voor de eerste paar maanden, en vervolgens jaarlijks voor ten minste twee jaar. Aanvaardbaar restrest afwikkeling is meestal minder dan 6 mm.
  • Documentatie .Bouw een uitgebreid rapport samen met de oorspronkelijke schadebeoordeling, reparatiemethodologie, gebruikte materialen, testresultaten en monitoringschema. Deze record is van onschatbare waarde voor toekomstig onderhoud en voor verzekerings- of garantieclaims.

Als de bewaking laat zien dat de beweging wordt voortgezet, kunnen extra reparaties of een meer fundamentele herinrichting van de fundering nodig zijn. Vaak wordt een combinatie van methoden gebruikt . . bijvoorbeeld micropiles plus bodemvermalen . . om zowel de structurele als geotechnische tekortkomingen te verhelpen.

Conclusie

Beschadigde of gesetteld palen in bestaande stichtingen vormen een complexe technische uitdaging die een systematische aanpak vereist: grondige beoordeling, geschikte voorbereiding van de locatie, zorgvuldige selectie van een reparatiemethode, nauwkeurige uitvoering en zorgvuldige follow-up evaluatie. Onderdrukking met micropiles, groeven, stapelopstapeling en gedeeltelijke vervanging zijn beproefde technieken die de prestaties van een gecompromitteerde fundering kunnen herstellen wanneer correct toegepast. Omdat elke funderingsuitval uniek is, wordt het advies van ervaren geotechnische en structurele ingenieurs sterk aanbevolen. Door de in dit artikel beschreven procedures te volgen, kunnen bouweigenaren en aannemers de levensduur van hun structuren verlengen en catastrofale storingen voorkomen.

Zie voor nadere informatie de FHWA Geotechnische Technische Technische circulaire nr. 12 . . . Ontwerp en bouw van continuvlucht Auger (CFA) Piles, het ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering[ voor peer-reviewed case studies, en de Bedrijfsorganisatie voor het besturen van voertuigen ]richtlijnen inzake de reparatie van stichtingen.