Fundamenty palowe, kiedy się stosuje

Fundamenty palowe będące jednym ze sposobów wykonywanie fundamentów pośrednich, stosuje się przeważnie w przypadku gruntów niebudowlanych lub niedostatecznie mocnych, aby mogły przyjąć obciążenia od danej budowli. Więcej informacji na temat przyczyn oraz sposobów wykonywania fundamentów palowych poniżej.

Kiedy stosuje się fundamenty palowe

Palowanie nie jest to żadna nowość, już kilkaset lat temu wykonywano pale drewniane jako wzmocnienie podłoża gruntowego dla nowo powstających budynków. Pale fundamentowe to niewątpliwie jeden z najstarszych sposobów fundamentowania. Przeważnie tego rodzaju fundamenty są stosowane w poniższych sytuacjach:

• W najpłytszych warstwach podłoża zalegają grunty charakteryzujące się dużą odkształcalnością oraz niewielką odpornością na ścinanie. Do tego typu gruntów można przyporządkować: grunty organiczne tj. torfy, gytie, czy nasypy niekontrolowane.
• Jeżeli mamy do czynienia z budynkami o niewielkiej podstawie a dużej wysokości. Obciążenia jakie tego rodzaju budynek generuje na jednostkę powierzchni są z reguły bardzo duże. W takiej sytuacji często stosuje się fundamenty pośrednie w formie pali. Tego typu pale mogą sięgać nawet do skały litej jak w przypadku.
• Kiedy dana konstrukcja budowlana jest bardzo podatna nawet na niewielkie osiadania różnicowe.
• Konieczność zwiększenia stabilności skarpy lub zbocza.
• Konieczność wzmocnienia obecnych fundamentów, które uległy uszkodzeniu.

Pamiętajmy, że działek pod zabudowę systematycznie ubywa, a tereny do zagospodarowania pod budowę są coraz trudniejsze. Na szczęście dzisiejsza technologia pozwala budować praktycznie wszędzie, jedyną barierę tak naprawdę stanowią kwestie ekonomiczne.

Szczególnie w przypadku prywatnych, mniejszych inwestycji takich jak domy jednorodzinne, koszty danego przedsięwzięcia mogą odgrywać znaczącą rolę. Dlatego jeżeli podłoże nie pozwala na wykorzystanie fundamentów bezpośrednich, to najczęstszą alternatywą są fundamenty palowe.

Jakie możemy wyróżnić grunty słabonośne

Grunty słabonośne to inaczej grunty nieprzydatne bądź mało przydatne dla celów budowlanych. Nie oznacza to jednak że są kompletnie bezużyteczne. Często tego typu grunty można w odpowiedni sposób wzmocnić np. poprzez wstępne obciążenie gruntu lub wykonując pale fundamentowe.

Do najbardziej rozpowszechnionych gruntów słabonośnych występujących na terenie Polski niewątpliwie można zaliczyć grunty organiczne. Zgodnie z normą PN-86/B-02480, grunty organiczne są to utwory, w których zawartość substancji organicznej przekracza 2%. Substancja organiczna w gruncie jest ważna ze względu na cechy fizyczne danego gruntu.

Substancja organiczna zawarta w gruncie bardzo niekorzystnie wpływa na jego wytrzymałość. Im grunt posiada więcej substancji organicznej tym jego ściśliwość oraz podatność na ścinanie jest większa. Sprawia to że ciężko jest przewidzieć jak tego typu grunty będą się zachowywać w podłożu budowlanym pod obciążeniem generowanym przez budynek. Do gruntów tego typu należą: torfy, gytie lub namuły.

Kolejnym rodzajem gruntów niebudowanych są nasypy niekontrolowane. Tego rodzaju nasyp jest to grunt, który ciężko zidentyfikować na podstawie badań polowych. Przeważnie tego typu grunty są pochodzenia antropogenicznego, powstałe na skutek niszczenia pierwotnej struktury skał poprzez urabianie, transport lub powtórne zdeponowanie.

Nasypy niekontrolowane ze względu na trudny do ustalenia skład i nieuporządkowaną strukturę nie są brane pod uwagę jako grunty stanowiące oparcie dla projektowanych budynków. Jeżeli miąższość gruntów organicznych lub nasypów niekontrolowanych nie jest zbyt duża, można je usunąć z wykopu. W przeciwnym razie pozostaje palowanie.

Jeżeli chodzi o grunty mineralne, tj. glina, czy piaski, mogą one również wymagać dodatkowego wzmocnienia np. poprzez odpowiednie dogęszczenie lub wykonanie stabilizacji za pomocą cementu lub wapna. Tutaj również należy mieć na uwadze względy ekonomiczne. Wykonywanie różnego rodzaju bardziej skomplikowanych wzmocnień gruntu dotyczy większych inwestycji np. przemysłowych, a nie domków jednorodzinnych.

Rodzaje pali fundamentowych

Pale fundamentowe w dzisiejszych czasach głównie wykonuje się z żelbetu, czyli betonu z odpowiednim zbrojeniem. Można wyróżnić bardzo wiele różnego rodzaju technologii fundamentowania. W Polsce najpowszechniej stosowane są pale CFA lub pale prefabrykowane.

Pale prefabrykowane

Są to pale już gotowe do użycia i przewożone na plac budowy z zakładów prefabrykacji. Istnieje też możliwość wykonania tego typu pali bezpośrednio na placu budowy w specjalnych formach. Jednak należy pamiętać że nie wpływa to korzystnie na ich jakość. Ponadto sam transport pali z fabryki nie stanowi wielkiego problemu.

Pale mogą być podzielone, a następnie ponownie połączone podczas ich wprowadzania w grunt za pomocą specjalnych sworzni łączących.  Sam proces pogrążania pali prefabrykowanych w gruncie odbywa się za pomocą specjalnych kafarów hydraulicznych lub spalinowych. Kafar najpierw podnosi dany pal do pozycji pionowej i przenosi w miejsce gdzie ma zostać wbity.

Następnie pale jest wbijany w podłoże gruntowe. Tego rodzaju metoda wykonywania pali fundamentowych z pewnością nie należy do najcichszych, dlatego nie stosuje się jej zbyt często na terenach zabudowanych.

Jeżeli chodzi o materiał z jakiego wykonywane są pale, jest to żelbet w przypadku budowli naziemnych, w przypadku budownictwa morskiego pale wykonuje się ze stali. Przeważnie są to rury otwarte lub zamknięte. Tego typu pale mogą posłużyć do budowy przystani portowych, czy innych elementów infrastruktury nadbrzeżnej.

Pale CFA

W przeciwieństwie do pali prefabrykowanych, są to pale wykonywane bezpośrednio w gruncie. Pale CFA stanowią bardzo popularną metodę wykonywania pali w Polsce i na świecie. Jest to związane z prostotą tej technologii oraz stosunkowo niewielkimi kosztami tego rodzaju palowania.

Do wykonywania pali CFA wykorzystuje się palownice o dużej mocy, mogące wykonać nawet kilkaset metrów pali w ciągu dnia. Tego typu palowanie wykonuje się za pomocą świdra ciągłego, ślimakowego. Świder jest wwiercany w grunt do głębokości, na której ma znajdować się podstawa pala.

Proces wwiercania świdra powoduje wynoszenie urobku na powierzchnię terenu, ponadto grunt jest rozpychany na boki wewnątrz otworu. W momencie kiedy świder jest podciągany do góry, to wtłacza się beton. Wtłaczanie betonu trwa do momentu, aż beton wypełni cały otwór.

Końcowy etap procesu palowania stanowi wprowadzenie do betonowej mieszanki zbrojenia za pomocą wibratora. Wibracje wywoływane podczas zagłębiania zbrojenia dodatkowo zagęszczają beton.

Badania geotechniczne

Jest to postawa do wszelkiego rodzaju rozważań na temat rodzaju oraz parametrów fundamentów. Nie inaczej jest w przypadku pali fundamentowych. Informacje na temat warunków gruntowo-wodnych uzyskanych podczas badań geotechnicznych pozwalają na uzyskanie niezbędnych informacji dla poprawnego zaprojektowania fundamentów.

Dzięki wynikom badań geotechnicznych możliwa jest analiza obliczeniowa dotycząca projektowanych fundamentów palowych. W tego typu analizie brane są pod uwagę siły działające w obrębie samego pala, jego nośność oraz możliwość ewentualnego przemieszczenia się.

Wybrana technologia palowania powinna być dobrana z uwzględnieniem warunków gruntowych oraz założeń konstrukcyjnych projektowanego obiektu budowlanego. Oczywiście przy projektowaniu fundamentów nie można zapominać o względach ekonomicznych.