Pale DFF (Designed For Flysch)

1. Wstęp

Pale DFF (Designed For Flysch) zostały zaprojektowane specjalnie dla warunków geologicznych fliszu karpackiego. Metoda ta została opracowana w firmie Soley Sp. z o.o. na podstawie wieloletnich doświadczeń w prowadzeniu wierceń na południu Polski. Technologia umożliwia dostosowanie techniki wiercenia do rodzaju przewiercanych gruntów. W warunkach fliszu karpackiego duża lokalna zmienność kolejnych warstw skał, zmienne  nachylenia warstw i różne grubości uławicenia piaskowców i łupków powodują trudności projektowe w określeniu niezbędnej głębokości posadowienia pali, przy równoczesnych trudnościach wykonawczych z zastosowaniem tradycyjnych metod wiercenia obrotowego. Zastosowanie pali DFF rozwiązuje problemy wykonawcze z osiągnięciem projektowanych długościpali, niezależnie od stopnia twardości utworów skalnych. W praktyce stosuje się średnice pali w przedziale 300-500mm. Oświadczamy, że rozwiązanie ma charakter powszechny, możliwy do realizacji przez każdy z zainteresowanych podmiotów bez konieczności zapłaty na rzecz Soley sp. z o.o.

 
Rys. 1. Młotek wgłębny

2. Opis technologii

Wykonywanie pali DFF dzieli się na trzy zasadnicze etapy:

Etap I: W trakcie realizacji pierwszego etapu wiercenia stosowana jest technika wiercenia dwugłowicowego, z rurą osłonową. Zespół dwóch głowic wiertniczych napędza w kierunkach przeciwbieżnych wewnętrzne narzędzie – świder spiralny (ślimak) i narzędzie zewnętrzne – świder rurowy (stanowiący jednocześnie rurę osłonową). Na tym etapie przewiercane są wszelkie grunty nieskaliste, a zatem: nasypy, piaski, żwiry, namuły, gliny i inne utwory geologiczne mogące występować nad stropem skał miękkich lub twardych. Taką techniką należy doprowadzić do posadowienia rury osłonowej na stropie skał - czyli granicy efektywnego, szybkiego wiercenia świdrem spiralnym. Po zarurowaniu otworu do stropu skały należy przejść do wykonania drugiego etapu robót.

Etap II: Wiercenie otworu w skale (miękkiej lub twardej) odbywa się z użyciem młotka wgłębnego (DTH – Down The Hole - rys.1). Młotek wgłębny jest narzędziem o napędzie pneumatycznym, wymagającym kompresorów o ciśnieniu roboczym rzędu 0,6-2,5 MPa i wydatku od kilkunastu do kilkudziesięciu m3/min. Im wyższe parametry zasilania młotka wgłębnego, tym postęp prac wiertniczych szybszy. Usuwanie urobku na tym etapie robót odbywa się w sposób ciągły poprzez wydmuch zwiercin (pyłu, okruchów skalnych) na zewnątrz otworu przez zużyte w młotku wgłębnym powietrze wydostające się z otworów w koronce wiertniczej (tzw. płuczka powietrzna). Otwory wiercone we fliszowych utworach skalistych  na ogół zachowują stateczność ścian, choć charakteryzują się często lokalnymi poszerzeniami średnic, przez wydmuchanie z przewiercanych warstw słabszych, rozsypliwych łupków na krawędzi otworu. W przypadku natrafienia na warstwy skał miękkich o dużej miąższości i bardzo słabych parametrach mechanicznych nie gwarantujących utrzymania stabilności wierconego otworu, należy zastosować młotek wgłębny z poszerzaczem, umożliwiający opuszczanie rur osłonowych poniżej stropu skał. W takim przypadku wykorzystuje się koronki wiertnicze o specjalnej konstrukcji, które posiadają symetrycznie rozłożone na obwodzie elementy wysuwające się na zewnątrz i poszerzające otwór w trakcie wiercenia, a umożliwiająca po powrocie do pierwotnych wymiarów usunięcie narzędzia i przewodu wiertniczego z wnętrza rury osłonowej. Po osiągnięciu zaprojektowanej głębokości, z otworu należy usunąć młotek wgłębny oraz przewody wiertnicze i przystąpić do betonowania pala.

Etap III: Na tym etapie następuje betonowanie pala i wprowadzanie do niego zbrojenia. Czynności te należy wykonywać w sposób analogiczny jak w przypadku zwykłych pali wierconych w rurze osłonowej. Po wykonaniu betonowania i zainstalowaniu zbrojenia należy usunąć rury osłonowe.

3. Zalety systemu

Technologia DFF pozwala na wykonywanie pali w warunkach charakterystycznych dla fliszu karpackiego, gdzie stosowanie klasycznych metod może przedstawiać trudności wykonawcze. Przy konieczności utwierdzenia pala w utworach geologicznych o zmiennych lokalnie parametrach na zaprojektowaną głębokość, istotnym argumentem staje się możliwość szybkiej realizacji szeregu pali niezależnie od stopnia twardości skały występującej w podłożu. Wiercenie młotkiem wgłębnym umożliwia pokonywanie kolejnych warstw skał o różnych stopniach twardości, w tym skał powyżej Rc = 100 MPa. Technika wiercenia młotkiem wgłębnym zachowuje wysoką efektywność wiercenia udarowego ponieważ postęp robót wiertniczych nie jest uzależniony od głębokości otworu, co pozwala osiągać zaprojektowane wymiary pala niezależnie od rodzaju napotkanych skał.
Metody udarowego wiercenia zwykle charakteryzują się wysokim stopniem drgań i hałasu. Młotek wgłębny przekazuje energię udaru bezpośrednio na koronkę wiertniczą pracującą na dnie otworu przez co eliminuje straty energii występujące przy innych technikach wiercenia udarowego oraz ogranicza w istotny sposób hałas i drgania związane  z pracami wiertniczymi.

4. Przykładowe realizacje:

Budowa skoczni narciarskiej „Malinka” w Wiśle. W ramach zadania wykonano 133szt. pali DFF o średnicy 300mm, o łącznej długości 668mb, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB140 i HEB160. Pale stanowią fundamenty pośrednie dla skoczni narciarskiej oraz wieży stalowej. Prace wykonane zostały w terminie od sierpień do wrzesień 2005r.
Budowa drogi ekspresowej S-69 Bielsko Biała – Żywiec – Zwardoń. Odcinek C1 Milówka – Szare. W ramach zadania wykonano 37szt. pali DFF o średnicy 310mm i łącznej długości ok. 277mb. Zbrojenie pali stanowiły kształtowniki stalowe HEB140. Pale wiercone młotkiem wgłębnym są elementem posadowienia pośredniego dla  przyczółków obiektu mostowego Z1. Prace wykonano w terminie od kwiecień do maj 2006r.
Przebudowa drogi krajowej nr 7 Kraków – Chyżne na drogę ekspresową nr S7. W ramach zadania wykonano łącznie ok. 1200mb pali DFF o średnicy 350/310mm, zbrojonych kształtownikami HEB100 oraz I100. Pale stanowią posadowienie murów oporowych wzdłuż rzeki Raby. Prace wykonano w terminie od czerwiec do sierpień 2007r.
Przebudowa ulicy Witosa w Bielsku-Białej. W ramach zadania wykonano 273szt. pali DFF o średnicy ?300 o łącznej długości ok. 1305mb, zbrojonych kształtownikami stalowymi HEB120 i INP120. Pale wykonane zostały jako palisada murów oporowych M1-M5. Prace prowadzone były w terminie od lipiec do październik 2008r.
Budowa budynku filharmonii świętokrzyskiej – inwestycja pod nazwą „Budowa budynku międzynarodowego centrum kultur”. W ramach zadania wykonano 201szt. pali DFF o średnicy ?380/300mm, o łącznej długości 2412mb, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB140 oraz IPE180. Pale stanowiły zabezpieczenie fundamentów przylegających budynków i ścian wykopu. Prace prowadzone były w terminie od styczeń do luty 2010r.
Zabezpieczenie osuwisk od km 23+602 do km 23+790 i od km 23+800 do km 23+900 przy drodze wojewódzkiej nr 941 w miejscowości Wisła. W ramach zadania wykonano 513szt. pali DFF o średnicy 400/310mm, o łącznej długości 2360mb, zbrojonych kształtownikami stalowymi HEB140 ze stali St3S. Pale stanowią elementy konstrukcyjne dwóch żelbetowych ścian oporowych, dodatkowo kotwionych ukośnymi mikropalami kotwiącymi. Prace prowadzone były w terminie od sierpień do wrzesień 2010r.
Budowa północnego obejścia miasta Żywiec – II etap. W ramach zadania wykonano 672szt. pali DFF o średnicy 300mm oraz łącznej długości 2204mb, zbrojonych kształtownikami stalowymi IPE120, HEB120, 140,160 i 180 ze stali 18G2A. Pale stanowią posadowienie trzech murów oporowych. Prace wykonano w terminie od wrzesień do grudzień 2010r.
Budowa mostu na potoku Stryszawka w ciągu ul. Beniowskiego w Suchej Beskidzkiej. W ramach zadania wykonano 16szt. pali DFF o średnicy 300mm, o łącznej długości 192mb, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB180. Pale stanowią posadowienie pośrednie przyczółków mostu. Prace wykonano w maju 2011r.
Budowa nowego Muzeum Śląskiego w Katowicach, ul. Kopalniana 6. W ramach zadania wykonano 118szt. pali DFF o średnicy 400mm, o łącznej długości 1912,5mb, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB140 oraz HEB160. Pale stanowiły zabezpieczenie wykopów w pobliżu obiektów zabytkowych MS8 i MS15. Prace prowadzone były w terminie od wrzesień do grudzień 2011r.
Przebudowa drogi krajowej nr 9 Radom – Barwinek, część 2, na odcinku od km 239+950 do km 249+238,82 Jasienica Rosielna – Iskrzynia. W ramach zadania wykonano łącznie 965mb pali DFF o średnicy 350mm, zbrojonych kształtownikiem stalowym HEB180. Pale wykonano w celu zabezpieczenia osuwiska jako posadowienie murów oporowych, dodatkowo kotwionych sprężanymi kotwami gruntowymi. Prace przeprowadzono w marcu 2012r.