Pale wiercone świdrem ciągłym (CFA – Continuous Flight Auger), zwane również palami FSC (Formowane Świdrem Ciągłym), stanowią jedną z najważniejszych technologii fundamentowania stosowanych w nowoczesnym budownictwie. Technologia ta łączy zalety pali wbijanych z uniwersalnością pali wierconych, zapewniając szybkie i ekonomiczne rozwiązanie dla szerokiego spektrum zastosowań inżynierskich.
Opis technologii i proces wykonania
Technologia CFA polega na wierceniu i betonowaniu pala w jednym cyklu technologicznym, co stanowi jej główne wyróżnienie w porównaniu do konwencjonalnych metod palowania. Proces składa się z trzech zasadniczych etapów:
Etap wiercenia – Ciągły świder ślimakowy z pustym rdzeniem wkręcany jest w grunt do projektowanej głębokości. Świder konstrukcyjnie rozpycha grunt na boki i częściowo wynosi go na powierzchnię, przy czym ilość wynoszonego urobku jest stosunkowo niewielka w stosunku do objętości otworu.
Etap betonowania – Po osiągnięciu projektowanej głębokości następuje podciąganie świdra z jednoczesnym podawaniem mieszanki betonowej pod ciśnieniem przez rurę rdzeniową. Ciśnieniowe betonowanie zapewnia stabilność otworu i dobre zespolenie trzonu pala z otaczającym gruntem.
Etap zbrojenia – Bezpośrednio po zakończeniu betonowania do świeżej mieszanki betonowej wprowadza się zbrojenie, najczęściej w postaci prefabrykowanego kosza zbrojeniowego lub kształtownika stalowego, zazwyczaj przy użyciu wibratora.
Dla szczególnie wymagających warunków stosuje się technologię CCFA (Cased Continuous Flight Auger), która polega na jednoczesnym pogrążeniu rury osłonowej i ciągłego świdra przy użyciu podwójnej głowicy. Zastosowanie dodatkowej rury zakończonej koronką wiertniczą pozwala na dokładniejsze prowadzenie trzonu pala i przewiercanie się przez przeszkody w podłożu.
Chcąc zobaczyć przykłady realizacji, należy odwiedzić https://ajfundamenty.pl/technologie/pale-cfa/ .
Parametry techniczne i wymiary
Podstawowe parametry
Typowe pale CFA charakteryzują się następującymi wymiarami:
- Średnice: od 300 mm do 1200 mm (standardowo 400-1000 mm)
- Głębokość: do 20 m (standardowo), w sprzyjających warunkach do 30 m
- Nośność charakterystyczna: 0,5-2,0 MN, w wyjątkowych przypadkach do 7,5 MN
Parametry konstrukcyjne
Materiały konstrukcyjne:
- Beton: klasa C25/30 do C35/45
- Zbrojenie główne: pręty stalowe klasy A-IIIN (od 4Ø12 do 8Ø20)
- Zbrojenie poprzeczne: spirala ze stali A-IIIN o skoku 25 cm
- Alternatywnie: kształtowniki stalowe IPE, IPN, HEB, HEA
Parametry pracy sprzętu:
- Siła nacisku: do 85 ton
- Moment obrotowy: dostosowany do warunków gruntowych
- Wydajność: do 200 m.b. pali dziennie
Zastosowania w budownictwie
Fundamenty budynków
Pale CFA znajdują szerokie zastosowanie w posadowieniu budynków mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych. Szczególnie sprawdzają się przy obiektach wielokondygnacyjnych, gdzie wymagane jest przeniesienie znacznych obciążeń na głębsze warstwy nośne gruntu.
Infrastruktura komunikacyjna
W budownictwie infrastrukturalnym pale CFA wykorzystywane są do:
- Posadowienia mostów i wiaduktów
- Fundamentowania podpór mostowych
- Wzmacniania podłoża pod nasypami kolejowymi i drogowymi
- Stabilizacji skarp i zabezpieczeń osuwiskowych
Ekrany akustyczne
Ze względu na swoje gabaryty i technologię wykonania, pale CFA są powszechnie stosowane jako fundamenty pod ekrany akustyczne wzdłuż autostrad i dróg szybkiego ruchu. Typowa średnica pali w tym zastosowaniu nie przekracza 1 m przy głębokości do 8 m.
Konstrukcje oporowe
Pale CFA w formie palisad są wykorzystywane do zabezpieczeń wykopów o głębokości do kilkunastu metrów, szczególnie w ścisłej zabudowie miejskiej, oraz do stabilizacji osuwisk.
Zalety technologii CFA
Aspekty technologiczne
Uniwersalność gruntowa – Pale CFA mogą być wykonywane w większości rodzajów gruntów: żwirach, piaskach, pyłach, glinach, miękkich skałach i gruntach mieszanych. Technologia pozwala na wykonywanie pali w wodonośnych warstwach gruntów bez konieczności stosowania rur osłonowych i bentonitu.
Bezudarowość i niska emisja hałasu – Proces wykonania jest bezudarowy i bezwibracyjny, charakteryzuje się relatywnie niskim poziomem hałasu, co czyni go idealnym do zastosowań w obszarach zabudowanych.
Wysoka wydajność – Dzięki jednoczesności wiercenia i betonowania oraz automatyzacji procesu, technologia CFA zapewnia znacznie wyższą wydajność niż konwencjonalne metody palowania.
Aspekty ekonomiczne
Konkurencyjne koszty – Dzięki wysokiej wydajności robót pale CFA są relatywnie tańsze od innych rodzajów pali formowanych w gruncie.
Minimalizacja urobku – Częściowe rozpychanie gruntu na boki oznacza mniejszą ilość urobku do utylizacji, co przekłada się na oszczędności logistyczne.
Kontrola jakości i monitoring
Parametry monitorowane podczas wykonania
Nowoczesne palownice CFA wyposażone są w systemy rejestracji parametrów wiercenia, które obejmują:
- Głębokość wiercenia
- Obroty świdra i prędkość obrotową
- Prędkość penetracji i wyciągania
- Ciśnienie betonowania
- Moment obrotowy głowicy
- Siłę docisku
Metody kontroli jakości
Badania nieniszczące:
- Badania ciągłości pali metodą ultradźwiękową (PIT – Pile Integrity Test)
- Thermal Integrity Profiler (TIP) – ocena przekroju poprzecznego na podstawie ciepła generowanego przez wiążący cement
- Próbne obciążenia statyczne (z rozdzieleniem na pobocznicę i podstawę)
- Próbne obciążenia dynamiczne
- Badania wytrzymałości próbek betonu na ściskanie
Dokumentacja jakości:
- Metryki wykonania pali z szczegółowymi wykresami parametrów
- Cyfrowa rejestracja wszystkich parametrów technologicznych
- Powykonawczy operat geodezyjny rozmieszczenia pali
Ograniczenia i wyzwania technologiczne
Ograniczenia geometryczne
Długość pali – Pomimo możliwości wykonania pali o długości powyżej 30 m, granica ekonomicznej opłacalności wynosi około 20 m. Powyżej tej wartości konieczne jest zaangażowanie sprzętu o nietypowych parametrach.
Średnice maksymalne – Ograniczenia średnic do 1,0-1,2 m (powyżej tej wielkości właściwe wykonanie pala staje się bardzo problematyczne) przy znacznych długościach skutkują otrzymaniem konstrukcji bardzo wiotkiej.
Wyzwania wykonawcze
Pale skośne – Realizacja pali skośnych w technologii CFA jest ograniczona jedynie do bardzo sprzyjających gruntów, minimum twardoplastycznych iłów.
Synchronizacja procesów – Kluczowe znaczenie ma właściwe zsynchronizowanie etapu wiercenia i betonowania oraz unikanie przestojów w oczekiwaniu na beton.
Wymagania normowe
Wykonawstwo pali CFA reguluje norma PN-EN 1536, która precyzyjnie określa wymagania dotyczące pali wierconych o przekroju kołowym. Norma definiuje zakres średnic pali od 0,3 m do 3,0 m oraz szczegółowo opisuje proces wykonawczy, wymagania jakościowe i procedury kontroli.
Zgodnie z polskimi przepisami, obliczenia nośności pali CFA wykonuje się według normy PN-83/B-2482 z uwzględnieniem wymagań Eurokodu 7, co zapewnia właściwe zwymiarowanie konstrukcji palowej.
Perspektywy rozwoju
Rosnące wymagania środowiskowe oraz konieczność realizacji inwestycji w gęstej zabudowie miejskiej sprawiają, że bezwibracyjna i niskohałaśliwa technologia CFA będzie nadal zyskiwać na znaczeniu w sektorze fundamentowania głębokiego.
Dodaj komentarz