Pale wielkośrednicowe w budownictwie infrastrukturalnym – dobór technologii, organizacja robót i doświadczenia wykonawcze

Pale wielkośrednicowe są jedną z podstawowych technologii fundamentowania pośredniego obiektów mostowych oraz wszelkich konstrukcji inżynierskich realizowanych w obszarze infrastruktury drogowej i kolejowej. Stosuje się je tam, gdzie konieczne jest przeniesienie znacznych obciążeń na głęboko zalegające warstwy gruntu o odpowiednich parametrach nośnych albo gdzie warunki gruntowe wykluczają posadowienie bezpośrednie.

W praktyce wykonawczej roboty palowe rzadko mają charakter powtarzalny. O ich przebiegu decydują: projektowana średnica i długość pala, warunki gruntowo-wodne, poziom platformy roboczej, dostępność terenu, sąsiedztwo istniejącej infrastruktury oraz ograniczenia czasowe. Istotne znaczenie mają także sposób zabezpieczenia otworu, technologia wiercenia oraz proces betonowania. Typowe warianty technologiczne obejmują wiercenie w rurze obsadowej z uwzględnieniem warunków gruntowo-wodnych oraz samych parametrów pala, tj. średnicy czy też długości. Istotny wpływ na to mają również m.in. niejednorodność występujących gruntów, ich parametry oraz właściwości, wysoki czy też napięty poziom wód gruntowych. Każdy z tych przypadków wymaga odrębnego podejścia do doboru sprzętu, metody stabilizacji otworu oraz harmonogramu betonowania.

Wiertnice do pali wielkośrednicowych – kryteria doboru

Dobór wiertnicy powinien wynikać nie tylko z projektowanej geometrii pala. Równie istotne są: moment obrotowy głowicy obrotowej i rodzaj głowicy, siła docisku i siła podciągania, masa operacyjna maszyny, możliwość pracy z rurą obsadową oraz warunki manewrowania na placu budowy dostosowane do panujących warunków geologicznych i terenowych. Parametry te decydują o zdolności do stabilnego prowadzenia narzędzia na znacznej głębokości i w trudnych warunkach gruntowych.

W opisanych poniżej realizacjach wykorzystywano jedne z największych palownic do robót fundamentowych klasy Liebherr LB 36-410 oraz BAUER BG 33H. Liebherr LB 36-410 umożliwia wykonywanie pali do średnicy 2500 mm, osiąga głębokość wiercenia metodą Kelly do 88 m, dysponuje momentem obrotowym 410 kNm oraz mocą silnika 390 kW. Masa operacyjna maszyny wynosi ponad 125 t, siła podciągania: 400 kN oraz siła docisku: 400 kN Maszyna może pracować w technologii Kelly, CFA, pali przemieszczeniowych, wiercenia dwuobrotowego oraz soil mixing. BAUER BG 33H natomiast dysponuje momentem obrotowym do 300 kNm, mocą silnika 345 kW, masą operacyjną ponad 100 t, siłą podciągania 330 kN oraz siłą docisku 330 kN. Umożliwia wykonywanie pali w rurze osłonowej do średnicy 2200 mm oraz pracę w technologiach CFA, CCFA i FDP. Tak wysokie parametry mają decydujące znaczenie przy większych średnicach pali, ograniczonym dostępie do stanowiska oraz konieczności utrzymania pionowości i geometrii otworu na pełnej głębokości. Dobór maszyny wpływa bezpośrednio na możliwość wykonania pala w założonej technologii, wydajność cyklu roboczego oraz bezpieczeństwo stabilizacji otworu – zwłaszcza w trudnych warunkach gruntowych i przy pracy w bezpośrednim sąsiedztwie istniejącej infrastruktury.

Czechowice-Dziedzice – pale pod wiadukt drogowy w ciągu DK1

W Czechowicach-Dziedzicach roboty palowe realizowano przy budowie wiaduktu drogowego nad projektowaną nową drogą gminną. Zakres prac obejmował posadowienie pośrednie obiektu na palach o średnicy 1200 mm i długości 6,0 m, wykonywanych w technologii wiercenia w rurze obsadowej.

Podstawowym wyzwaniem nie była długość projektowanych pali, lecz konieczność wykonania około 7 m pustego przewiertu. Platforma robocza znajdowała się na poziomie istniejącej drogi, znacznie powyżej docelowego poziomu posadowienia obiektu. Taki układ wysokościowy wymagał zastosowania rury obsadowej o długości 15 m oraz wysokiej dokładności prowadzenia osi wiercenia. Kluczowe były stabilność platformy, prawidłowe prowadzenie rury obsadowej, kontrola pionowości na całej długości przewiertu oraz utrzymanie geometrii otworu aż do poziomu właściwego posadowienia.

Poznań – duża skala palowania przy budowie mostu

Szczególnie dużą skalą charakteryzuje się realizacja budowy mostu w Poznaniu. W pierwotnym zakresie dla nitki północnej przewidziano wykonanie ponad 100 pali wielkośrednicowych. W bieżącym etapie wykonano 43 pale o średnicy 1200 mm przy głębokości odwiertów przekraczającej 20 m. Wbudowano ponad 900 m³ betonu układanego metodą kontraktor oraz około 60 t stali zbrojeniowej.

Kluczowym aspektem organizacyjnym była równoczesna praca dwóch ciężkich wiertnic na jednej budowie: Liebherr LB 36-410 oraz BAUER BG 33H. W praktyce wykonawczej jest to sytuacja spotykana rzadko, zwłaszcza gdy obie palownice pozostają w dyspozycji jednej organizacji wykonawczej. Taki układ wymaga bardzo dobrej koordynacji frontów robót, logistyki dostaw betonu i zbrojenia, organizacji sprzętu pomocniczego oraz bieżącego nadzoru nad harmonogramem. Zastosowanie dwóch maszyn pozwoliło zoptymalizować czas realizacji i zdecydowanie szybciej otworzyć kolejne fronty robót, a przy tak dużych obiektach mostowych harmonogram palowania wpływa bezpośrednio na możliwość rozpoczęcia kolejnych etapów robót. Odrębne wyzwanie stanowiło wiercenie w gruntach niespoistych, wymagające balastowania otworu wodą zależnie od układu warstw geologicznych oraz bieżącej obserwacji zachowania gruntu. Utrzymanie stateczności otworu jest kluczowe dla jakości betonowania i prawidłowego wprowadzenia kosza zbrojeniowego.

Ruda Śląska – pale dla nowego wiaduktu przy czynnej linii kolejowej

W Rudzie Śląskiej zakres robót fundamentowych obejmował wykonanie 12 pali o średnicy 1500 mm i długości 14 m każdy, w ramach budowy nowego wiaduktu. Prace prowadzono z platform roboczych o niewielkich wymiarach, w warunkach ograniczonego dostępu. Pale dla jednej z podpór realizowano w sąsiedztwie czynnej linii kolejowej, dla drugiej – z poziomu torowiska, co wymagało czasowego wyłączenia toru z eksploatacji i jego odpowiedniego zabezpieczenia. W warunkach ściśle określonego zamknięcia torowego nie ma marginesu na błąd organizacyjny – decydowały wcześniejsze przygotowanie platform, dojazdów, ciągłość dostaw betonu i zbrojenia oraz niezawodność sprzętu. Roboty wykonano zgodnie z harmonogramem, co pozwoliło przywrócić ruch pociągów w założonym terminie.

Szczekociny – posadowienie przeprawy przez Pilicę

W Szczekocinach, w ramach budowy mostu przez rzekę Pilicę, wykonano pale wiercone o średnicy 1200 mm i długości 8 m. Roboty prowadzono w rejonie koryta rzeki, przy ograniczonym placu budowy i tymczasowej organizacji ruchu wymagającej koordynacji prac rozbiórkowych i fundamentowych. Kluczowe były utrzymanie parametrów wiercenia, prawidłowe oczyszczenie dna otworu oraz ciągłe betonowanie metodą kontraktor. Realizacja stanowiła przykład sprawnego przejścia od rozbiórki istniejącego obiektu do wykonania fundamentów nowej przeprawy.

Mszana Dolna – posadowienie obiektów kolejowych w podłożu skalnym

W Mszanie Dolnej roboty palowe realizowano dla trzech obiektów kolejowych: mostu w km 12,174, wiaduktu w km 15,353 oraz mostu w km 15,444. Zakres obejmował pale o średnicy 1200 mm i długości 4-7 m, w liczbie 5-6 sztuk na podporę, dostosowanej do lokalnych warunków geologicznych. Podstawy pali zagłębiono w skale twardej na co najmniej 0,5 m, a przy podporach z łożyskami stałymi – na co najmniej 1,0 m, zapewniając wymaganą nośność przy obciążeniach kolejowych. W podłożu stwierdzono zmienny układ warstw: gliny z otoczakami, głazy piaskowca przewarstwione gliną pylastą, żwiry oraz piaskowiec i mułowiec ciemnoszary jako skała twarda. Zmienność warstw wymagała stałej kontroli postępu wiercenia, doboru narzędzi i potwierdzenia rzędnej podłoża nośnego.

Wnioski

Opisane realizacje potwierdzają, że pale wielkośrednicowe wymagają każdorazowego dostosowania technologii do warunków budowy: parametrów projektowych, poziomu platformy, rodzaju gruntu, sposobu zabezpieczenia otworu i dostępności miejsca dla sprzętu ciężkiego. W Czechowicach-Dziedzicach decydowała dokładność przy pustym przewiercie, w Poznaniu – skala robót i równoległa praca Liebherr LB 36-410 oraz BAUER BG 33H w gruntach niespoistych, w Rudzie Śląskiej – organizacja przy czynnej kolei i reżim zamknięcia torowego, w Szczekocinach – roboty w rejonie koryta rzeki z ograniczonym terenem manewrów, w Mszanie Dolnej – zagłębienie pali w zmiennym podłożu skalnym. We wszystkich przypadkach wspólnym mianownikiem była wysoka dyscyplina technologiczna: prawidłowe przygotowanie platformy roboczej, stabilizacja otworu, kontrola osiowości wiercenia, staranne przygotowanie koszy zbrojeniowych oraz ciągłe betonowanie metodą kontraktor. Żaden z tych elementów nie może być zaniedbany, gdyż błąd na etapie wiercenia lub betonowania przekłada się bezpośrednio na nośność i trwałość fundamentu. Dopiero połączenie rzetelnego projektu, odpowiednio dobranego i sprawnego sprzętu, wnikliwego rozpoznania geotechnicznego oraz doświadczonego zespołu wykonawczego pozwala uzyskać fundament spełniający wymagania nośności, trwałości i bezpieczeństwa obiektu.

Przeczytaj również: Most w Ślesinie