Przeprowadzanie różnego typu, niejednokrotnie bardzo szczegółowych badań geotechnicznych wymaga korzystania ze specjalistycznych urządzeń. Spośród oferty narzędzi dla geotechników można wyróżnić między innymi sondy, wiertnice, czy też funkcjonalne płyty dynamiczne. Najczęściej wykorzystywane sprzęty przez geotechników ułatwiają pracę specjalistów, zwiększają poziom wiarygodności otrzymywanych informacji, a co równie istotne szybkości dokonywanych analiz. Zarówno nowoczesne sondy, jak i wiertnice hydrauliczne umożliwiają wykonywanie pomiarów gruntów oraz specyfiki ich warstw.
Sondowanie Gruntu
Jedną z metod pozwalającą określić specyfikę podłoża gruntowego jest sondowanie. Dzięki niemu możliwe staje się zbadanie specyfiki wybranych warstw gleby, uzyskanie informacji o ich właściwościach mechanicznych oraz wyznaczenie konkretnych miejsc do dalszych prac. Podczas sondowania, geotechnicy sięgają po popularne urządzenia, takie jak sondy statyczne oraz sondy dynamiczne.
Sondy statyczne CPT i CPTU
Sondy statyczne CPT (nazywane inaczej wciskanymi) oraz ich odmiana CPTU (z pomiarem ciśnienia porowego) przydają się do mierzenia oporu pod podstawą i wzdłuż stożka wciskanego w grunt. W konsekwencji sonda CPT/CPTU ułatwia określenie stopnia plastyczności, zagęszczenia oraz wytrzymałości podłoża. Sonda statyczna CPT/CPTU jest podstawowym narzędziem pracy wykorzystywanym w krajach Unii Europejskiej do polowych badań gruntu - „in situ”. Badania wykonane za pomocą sondy CPT/CPTU pozwalają na określenie m.in. budowy geologicznej podłoża oraz parametrów geotechnicznych.
Istnieją urządzenia, takie jak Pagani TG-63-200, które pozwalają wykonywać badania za pomocą sondy CPT/CPTU do głębokości 25,0 m p.p.t. Dodatkową cechą tego typu zestawów jest bardzo wysoka mobilność, którą zawdzięczają one gąsienicom, a na miejsce pracy dostarczane są specjalnie do tej roli przystosowanym samochodem.
Sondy dynamiczne
Sondy dynamiczne to kluczowe narzędzia w badaniach geotechnicznych, pozwalające na szybką i efektywną ocenę parametrów gruntu. Do najczęściej wykorzystywanych należą:
- Sonda DPSH: Jest to uniwersalne urządzenie przeznaczone do mechanicznego sondowania przy zastosowaniu obciążników o wadze 10, 30, 50, 63,5 kg, sondowania sondami rdzeniowymi RKS oraz sondami typu SPT. Posiada możliwość regulacji wysokości spadu podbijaka od 500 do 750 mm oraz zwiększenia jego ciężaru. Często jest określana jako sonda dynamiczna SD-10 lub SD-30, w zależności od użytego ciężaru i energii uderzenia.
- Lekkie płyty dynamiczne: Pozwalają przeprowadzać proste pomiary za pomocą obciążania płyt, z których następnie można odczytać poziom zagęszczenia podłoża.
Wiertnice Geologiczne
W czasie wykonywania skomplikowanych badań w terenie, geotechnicy niejednokrotnie korzystają również z wysokiej klasy wiertnic. Służą one najczęściej do tworzenia otworów geologiczno-poszukiwawczych w skałach o różnej twardości, a także do ustalania warunków geologiczno-inżynierskich, instalacji kolumn filtrowych studni lub otworów obserwacyjnych, czy też poszukiwania złóż surowców mineralnych.
Ogólna charakterystyka i zastosowanie wiertnic hydraulicznych
Wybrane modele wiertnic hydraulicznych są zasilane agregatem o mocy od 45 do 90 kW, a dodatkowo zostają wyposażone w siłowniki umożliwiające regulację kąta ustawienia w odpowiedniej płaszczyźnie. Odznaczają się ponadto łatwością w zmianie zakresu chwytaka, wytrzymałą ramą oraz modułową konstrukcją. Całe sterowanie elementami wiertnicy odbywa się w systemie hydraulicznym.
Wiertnice mobilne (samochodowe)
Rynek oferuje wiertnice przystosowane do montażu na samochodach typu pick-up o DMC poniżej 3,5 tony, co czyni je niezwykle mobilnymi. Takie wiertnice służą do wiercenia otworów pionowych o średnicy do Ø160 mm i głębokości do 15-35 m (w zależności od modelu) mających zastosowanie w badaniu przekroju geologicznego gruntu. Maszyna posiada własny silnik spalinowy zasilający cały układ hydrauliczny, przez co stanowi samodzielny zespół. Okres gwarancji na taki sprzęt wynosi zazwyczaj 12 miesięcy. Do wiertnicy oferowany jest szeroki osprzęt wiertniczy, obejmujący świdry, głowice wiercące, zawiertki, rury wiertnicze, szlamówki, widełki (liście) itp. W zależności od modelu wiercenie wykonywane jest samymi świdrami (bez orurowania) lub w rurach osłonowych (modele wyposażone w szarpak, wciągarkę, zacisk rur i przesuw wiertarki).
Przykładowe modele wiertnic samochodowych:
- Wiertnica samochodowa WH 25: Posadowiona na podwoziu samochodu terenowego, np. FORD F350. Służy do wykonywania pionowych otworów w gruncie za pomocą wiercenia świdrem ślimakowym na sucho z zastosowaniem rur okładzinowych. Parametry takiej wiertnicy pozwalają na wykonywanie w gruntach otworów o średnicy 180 mm na głębokość 30 m metodą obrotową za pomocą świdrów ślimakowych. Nowoczesne urządzenia pozwalają również na pracę największymi dostępnymi na rynku rdzeniówkami wrzutowymi CSK-146, co umożliwia osiągnięcie średnicy rdzenia 102 mm.
- Wiertnica samochodowa WH 25P: Zamontowana na podwoziu samochodu terenowego, np. MARMON, co czyni z niej jednostkę mobilną, radzącą sobie nawet w bardzo trudnym terenie. Służy do wykonywania pionowych otworów w gruncie za pomocą wiercenia świdrem ślimakowym na sucho z zastosowaniem rur okładzinowych, wiercenia udarowego, wyciągania urobku szlamówką lub świdrem rurowym, wiercenia koronką widiową lub diamentową z płuczką, iniekcji mikropali, wiercenia z płuczkami wiertniczymi z prawym obiegiem płuczki. Nominalne parametry wiertnicy umożliwiają wykonywanie w gruntach średniozwięzłych otworów o średnicy 200 mm do głębokości 30 m metodą obrotową za pomocą świdra ślimakowego lub 80 m metodą płuczkową za pomocą świdra gryzowego.
- Wiertnica samochodowa H20SG: Posadowiona na podwoziu samochodu terenowego, np. HONKER. Parametry wiertnicy pozwalają na wykonywanie w gruntach średniozwięzłych otworów o średnicy 150 mm na głębokość 25 m metodą obrotową za pomocą ślimaków.
Wiertnice do trudnego terenu
W terenach niedostępnych prace wiertnicze wykonuje się przy pomocy specjalnych konstrukcji, takich jak:
- Wiertnica składana: Rozstawiana na trójnogu i wyposażona w silnik spalinowy.
- Wiertnica ręczna: Stosowana w miejscach o wyjątkowo ograniczonej dostępności.
- Urządzenie wiertnicze typu RSB 0/1.4: Może wykonywać różne odwierty geotechniczne, pobierać próbki gleby za pomocą próbników, badać środowisko gleby według norm DIN 4094 / BS 1377, a także wykonywać wiercenie obrotowe do ok. 50 m i obrotowe wiercenie rdzeniowe.
Inne metody badań podłoża
Oprócz sond i wiertnic, w geotechnice stosuje się również inne metody, pozwalające na kompleksową ocenę właściwości gruntu.
Płyta obciążana statycznie VSS
Płyta obciążana statycznie VSS służy do wykonywania badania nośności podłoża i podbudowy dróg przez obciążenie statyczne. Badanie to określa zagęszczenie warstwy nasypu, nośność i zagęszczenie podłoża oraz niektórych typów podbudów. Pozwala na uzyskanie wyniku modułu odkształcenia pierwotnego E1, wtórnego E2 i wskaźnika odkształcenia Io.
Podsumowanie i Oprogramowanie
Po zebraniu odpowiednich danych i próbek w terenie, następuje etap kontynuowania badań w laboratoriach oraz szczegółowej analizy. Wysoka jakość wykonywanych opracowań, zarówno pod względem merytorycznym, jak i estetycznym, jest możliwa dzięki wykorzystaniu szeregu programów komputerowych służących przedstawianiu i interpretowaniu uzyskanych wyników badań.
- Do graficznego przedstawiania wyników prac polowych takich jak wiercenia, sondowania SPT, ciągłe sondowania dynamiczne i statyczne, a także dla sporządzania przekrojów i map, często wykorzystuje się programy takie jak Geostar.
- Do rejestracji wyników badań sondą statyczną CPT/CPTU służą programy takie jak Geomil CPTest, natomiast na edycję graficzną oraz eksport danych pozwala program CPTask.
- Interpretację danych z sondowań statycznych wspiera program CPTStar.
- Na życzenie Klienta wykonuje się elektroniczną wersję dokumentacji geologiczno-inżynierskich, hydrogeologicznych oraz pozostałych opracowań, z możliwością eksportu danych do różnych formatów.
tags: #wiertnica #geologiczna #z #sonda #dynamiczna