Solurile nisipoase, frecvent întâlnite în zonele de câmpie, de coastă sau de-a lungul râurilor, pun probleme deosebite în ingineria geotehnică, în special în realizarea fundațiilor adânci cu piloți forați. Granulația fină sau grosieră, lipsa coeziunii, permeabilitatea ridicată și instabilitatea în stare saturată sunt factori ce pot afecta siguranța și calitatea execuției lucrărilor. Astfel, proiectarea și execuția piloților forați în soluri nisipoase necesită o abordare atentă, utilizarea unor metode specifice și aplicarea unor măsuri riguroase de siguranță.
Caracteristicile solurilor nisipoase și impactul asupra forajului
Solurile nisipoase au următoarele trăsături relevante:
- Lipsa coeziunii: particulele de nisip nu aderă între ele, ceea ce favorizează colapsul pereților forajului.
- Permeabilitate ridicată: favorizează infiltrarea și scurgerea rapidă a apei, ceea ce poate destabiliza gaura de foraj.
- Compactibilitate slabă: în unele cazuri, nisipurile pot fi slăbit compactate, ducând la tasări ulterioare.
- **Susceptibilitate la lichefiere: în condiții de vibrații sau cutremure, nisipurile saturate pot deveni temporar fluide, pierzând complet capacitatea portantă.
Aceste proprietăți fac ca execuția piloților în soluri nisipoase să fie asociată cu riscuri tehnice majore dacă nu se iau măsuri adecvate.
Principalele riscuri în executarea piloților forați în soluri nisipoase
1. Colapsul pereților forajului
Lipsa coeziunii face ca pereții găurii forate să se prăbușească înainte de turnarea betonului, mai ales în prezența apei freatice.
2. Pierderea materialului de foraj și a betonului
În solurile foarte permeabile, se pot pierde fluidele de foraj sau chiar laptele de ciment, ceea ce compromite calitatea betonării.
3. Contaminarea betonului proaspăt
Amestecarea nisipului instabil cu betonul turnat poate reduce rezistența finală a piloților.
4. Eroziune internă (piping)
Sub acțiunea curenților de apă subterană, nisipul se poate mobiliza, generând goluri în jurul piloților.
5. Tasări ulterioare și scăderea capacității portante
Dacă nisipul este slab compactat sau se lichefiază în timpul unui seism, pot apărea deplasări semnificative ale piloților.
Măsuri de siguranță și soluții tehnice
1. Utilizarea tubajului de protecție
În solurile nisipoase instabile, se recomandă utilizarea unui tubaj metalic provizoriu sau permanent care stabilizează gaura forată pe durata forajului și a betonării. Tubajul previne colapsul pereților și infiltrarea nisipului.
2. Tehnologia cu fluid de foraj (bentonită sau polimeri)
Prin injectarea unui fluid de foraj (de exemplu, bentonită), se creează o peliculă pe pereții forajului care stabilizează gaura și reduce pierderile de material. Se menține o presiune hidrostatică care contracarează presiunea solului și a apei.
3. Betonare sub nivelul apei cu tub tremie
În cazul în care nivelul apei freatice este ridicat, se utilizează betonarea cu tub tremie, prin care betonul este introdus de jos în sus, prevenind contaminarea cu apă sau nisip. Această tehnologie este esențială pentru a asigura un beton omogen și fără incluziuni.
4. Compactarea solului înaintea forajului
Dacă terenul permite, se poate realiza o compactare prealabilă a nisipului (prin vibrații sau injecții), pentru a-i crește densitatea și a reduce riscul de tasări și lichefiere.
5. Monitorizarea forajului și a betonării
Se recomandă monitorizarea atentă a:
- Stabilității pereților găurii (prin camere sau senzori de presiune);
- Debitului de fluid de foraj și a pierderilor;
- Parametrilor de betonare (viteză de ridicare a tubului tremie, presiune, volum de beton).
6. Testarea piloților executați
Se efectuează teste de încărcare statică și dinamică pentru a verifica capacitatea portantă și comportamentul în condiții reale. Aceste teste sunt esențiale în soluri nisipoase, unde comportamentul este mai puțin previzibil.
7. Măsuri seismice – prevenirea lichefierii
În zone seismice, se pot lua măsuri suplimentare:
- Adâncirea piloților până în straturi care nu sunt susceptibile la lichefiere;
- Folosirea piloților armați cu diametre mai mari și cu armături longitudinale continue;
- Stabilizarea chimică a solului din jurul piloților (ex. injecții cu silicat de sodiu).
Cazuri speciale: piloți forați în nisipuri sub apă (lucrări hidrotehnice)
În construcțiile de cheiuri, docuri, sau structuri maritime, piloții forați pot fi realizați în medii complet saturate cu apă. În aceste situații, se folosesc:
- Tehnologii specializate cu foreze subacvatice;
- Betonuri rezistente la apă (tip BCR – beton compact rezistent);
- Control strict asupra parametrilor de foraj și betonare.
Execuția piloților forați în soluri nisipoase este asociată cu riscuri semnificative, însă acestea pot fi eficient gestionate prin utilizarea tehnologiilor adecvate și a unui control riguros al procesului de execuție. Alegerea metodei potrivite – tubaj, fluide de foraj, tremie, compactare – depinde de condițiile locale ale solului, nivelul apei freatice și cerințele structurale ale proiectului.
Proiectarea atentă, însoțită de monitorizare și testare în teren, garantează obținerea unei fundații sigure și durabile, chiar și în cele mai dificile medii geotehnice.
