Pale CFA (Continuous Flight Auger)

1. Technologia pali CFA

Powstała w Stanach Zjednoczonych i obecnie jest powszechnie stosowana w wielu krajach. W Polsce stosuje się ją od 1994r. Pale CFA (ang. Continuous Flight Auger) znane są w Polsce pod nazwą pale FSC (Formowane Świdrem Ciągłym ). Są to pale wiercone ruchem obrotowym, wykonywane przy pomocy świdra spiralnego (rys.1) oraz betonowane od dołu przez rurę rdzeniową w świdrze. W typowych palach CFA stosunek średnicy rury rdzeniowej do zewnętrznej średnicy ślimaka wynosi ok. 0,3-0,35. Najczęściej wykonuje się pale o średnicy 0,4-1,0m.

 Rys. 1. Świder spiralny do wiercenia pali CFA

  Długość pali zależy od warunków gruntowych w podłożu, i nie przekracza 30m. Pale CFA stosowane są w różnych rodzajach gruntów ale najwyższą efektywnością wykazują się w gruntach spoistych twardoplastycznych i niespoistych o wysokim stopniu zagęszczenia. Można również stosować je w gruntach zwietrzelinowych. Stosuje się je do różnych zadań inżynierskich tj. posadowienia pośredniego obiektów inżynierskich, konstrukcji oporowych, stabilizacja i uszczelnienie gruntu oraz wykonania fundamentów  ekranów akustycznych.

2. Opis technologii: 

Poszczególne etapy wykonania pala przemieszczeniowego (rys 2): 

1. Najechanie maszyny na wcześniej przygotowaną utwardzoną platformę roboczą oraz ustawienie ciągłego świdra ślimakowego w osi wykonywanego otworu
2. Rozpoczęcie wiercenia – świder wykonuje ruch obrotowy i jest jednocześnie wwiercany w grunt, który jest wynoszony na powierzchnię terenu w postaci zwiercin
3. Dowiercenie do projektowanej głębokości
4. Zabetonowanie pala – podczas wyciągania świdra beton jest podawany przez przewód rdzeniowy, pod ciśnieniem, co zapewnia uzyskanie dobrego kontaktu z gruntem na pobocznicy pala. Świder należy podnosić bez obrotu. Ciśnienie mieszanki należy tak dobrać, alby przy uwzględnieniu współczynnika bezpieczeństwa było wyższe niż łączne parcie gruntu i wody. Specjalnie dobrana mieszanka betonowa powinna być tak dobrana aby całkowicie wypełniać przestrzeń pod świdrem.
5. Ułożenie zbrojenia w postaci kosza zbrojeniowego lub kształtownika stalowego. Pogrążanie zbrojenia następuje bezpośrednio po wypełnieniu otworu mieszanką betonową.

Rys. 2. Etapy wykonywania pali CFA

3. Monitoring parametrów podczas wykonywania pala CFA:

Pod kontrolą powinny być objęte bieżące pomiary:

1. momentu obrotowego wywieranego na świdrze,
2. prędkości obrotowej świdra
3. prędkości zagłębiania świdra
4. ciśnienia podawania mieszanki betonowej
5. prędkości podnoszenia świdra. Wyniki powyższych pomiarów są rejestrowane automatycznie i mają formę wykresów (rys.3.)

Należy także zmierzyć objętość betonu pompowanego w stosunku do objętości wykonywanego otworu.

Rys. 3. Wykres z monitoringu

4. Zalety systemu: 

Do zalet tego rodzaju pali należy zaliczyć dużą wydajność (krótki czas ich wiercenia, ok. 15-30minut). Technologia ta jest stosunkowo tania w wykonaniu w stosunku do uzyskiwanej nośności pala. Dobre zespolenie pala z gruntem następuje dzięki podawaniu betonu od dołu otworu pod ciśnieniem, co również zapewnia dokładne wypełnienie otworu. Bezwibracyjne wykonanie oraz niski poziom hałasu pozwala zastosować pale w pobliżu istniejących budynków. Pozytywnym aspektem wykonania pali CFA jest możliwość pokonania dużych oporów w gruncie (przewarstwień żwirowych lub kamienistych). Kolejną zaletą jest możliwość wykonywania pali nachylonych. Z wykonaniem pali CFA wiąże się jednak wynoszenie na powierzchnię terenu urobku, który trzeba wywieźć z placu budowy i zutylizować. Są jednak tego pozytywne strony, ponieważ na podstawie oceny makroskopowej urobku można prowadzić ciągłą kontrolę przewiercanego gruntu.

5. Przykładowe realizacje:

Zabezpieczenie i stabilizacja osuwiska wraz z usunięciem skutków w ciągu drogi nr 111 Tymowa – Łososina w m. Tymowa przysiółek Zalesie. W ramach zadania wykonano 191szt. pali CFA o średnicy 400mm o łącznej długości 1638mb, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB200. Zwieńczeniem pali jest wykonany oczep żelbetowy.  Rys. 4. Pale CFA, budowa Tymowa
Budowy węzła drogowego w ciągu drogi krajowej nr 7 w miejscowości Mogilany, wraz z budową obiektu mostowego w km 0+336,7. W ramach zadania wykonano 103szt. pali CFA, o średnicy 400mm i łącznej długości 705mb. Pale zbrojone kształtownikiem stalowym HEB120mb, stanowią mury oporowe. Prace prowadzone były w dwóch etapach, we wrześniu i grudniu 2011r.
Rozbiórka i budowa nowego mostu na rzece Rudawa w m. Zabierzów w km 353+259 w ciągu drogi krajowej nr 79 wraz z budową i rozbiórką drogi tymczasowej. W ramach zadania wykonano 52szt. pali CFA o średnicy 500mm o łącznej długości 676mb i zbrojonych koszami zbrojeniowymi. Pale wykonano w czerwcu 2012r
Zabezpieczenie i stabilizacja osuwiska w ciągu drogi powiatowej nr 1419S Jeleśnia – Koszarawa – Zawoja w m. Koszarawa Bystra. W ramach zadania wykonano 40szt. pali CFA o długości 12m i średnicy 400mm, zbrojonych dwuteownikiem HEB200. Pale zwieńczone zostały oczepem żelbetowym. Prace prowadzone były w lipcu 2012r. Rys. 9. Pale CFA, budowa Koszarawa Bystra
Budowa drogi obwodowej miasta Przemyśla łączącej drogę krajową nr 77 z drogą krajową nr 28. W ramach zadania wykonano 67szt. pali CFA o średnicy ?500mm o łącznej długości 53mb. Pale zbrojone dwuteownikiem IPE330 i zwieńczone oczepem żelbetowym stanowią posadowienie muru oporowego. Prace wykonano w terminie od sierpień do wrzesień 2012r. Rys. 12. Pale CFA, budowa Przemyśl
Rozbudowa drogi krajowej nr 28 Zator – Medyka od km 316+673 do km 317+139 w miejscowości Korzeniec, gmina Bircza wraz z ustabilizowaniem korpusu drogi poprzez zabezpieczenie osuwiska. Na zadaniu wykonano 61szt. pali CFA o średnicy ?600mm o łącznej długości 1170,2mb. Pale zbrojone kształtownikiem stalowym HEB220 ze stali S355 o długości 20m. W celu zwieńczenia głowic pali, ich górne odcinki zostały zakotwione w belce oczepowej minimum 80cm. Prace wykonano w terminie od wrzesień do październik 2012. Rys. 13. Pale CFA, budowa Korzeniec
Budowa drogi ekspresowej S-8 Syców – Kępno – Sieradz – A1 (Łódź). W ramach zadania wykonano 280szt. pali CFA, o średnicy ?500mm, o łącznej długości ok. 2800mb. Pale mają stanowić wzmocnienie podłoża pod obiekt mostowy WD6. Prace zostały wykonane w terminie od styczeń do luty 2013r. Rys. 14. Pale CFA, budowa Kępno