Meglátásunk szerint a jövőben előtérbe kell, hogy kerüljenek a gazdaságosabb talajerősítési eljárások, majd a megerősített talajon nagy merevségű síkalapozások készítése. A cikkben bemutatott Soil-Cons és Disloc eljárás alkalmas a talaj fizikai paramétereinek és teherbíró képességének növelésére, valamint konszolidációs idejének és várható süllyedésének csökkentésére. Lehetővé teszi laza feltöltések, puha, mocsaras, tőzeges talajok beépítését síkalapozással, biztosítja a hídháttöltések és egyéb magas földművek csökkentett süllyedésű alapozását. Amennyiben az út- és vasúttöltések alatt, a töltést fogadó, talajmechanikai szempontból síkalapozásra alkalmatlan talajt a helyi talajjal strukturálódó, nagy szemcsézetű szilárd adalékanyaggal telítik el, akkor az így megerősített talajon az út- és a vasúttöltések közvetlenül megépíthetők, ezzel elkerülhető a jóval költségesebb teljes talajcsere és georácsos töltésalapozás.

A Soil-Cons és Disloc technológiák alkalmazási területei

A síkalapozásra alkalmatlan talajzóna a felszín közelében (–2,0 – –4,0 m) található (1. ábra)

1. ábra. Felszíni tömörítés (M = –2,0 – –4,0 m)

Ebben az esetben az üreg kialakítása és a döngölés a talajfelszín közelében vagy a fagyhatáron történik. Ennek során az indításnál a felszínen gömb alakú ejtődöngölő ismételt ejtésével a talajban üreget alakítunk ki, amelybe szemcsés adalékanyagot (előnyösen kulékavicsot, zúzottkövet, törtbetont vagy ezek keverékét) juttatunk, és ezt az adalékanyagot ejtődöngöléssel a talajba betömörítjük. A gömb alakú  ejtődöngölő, alakjánál fogva az adalékanyagot nemcsak függőleges, hanem vízszintes irányban is (1,5 D) a talajba préseli. Az egymástól 3D távolságra kiosztott kulétestek így a talaj felszíne alatt összeérnek,így földkiemelés nélküli talajcsere jön létre. Az ejtődöngölés során a talajba betömörített adalékanyag a talaj eredeti szerkezetét összeroncsolja, a talajból kiszorítja a szerves anyagot, a vizet, a levegőt, és strukturálódik a helyi talajjal. A keletkezett üregbe további adalékanyagot juttatunk, melyet további ejtődöngöléssel tömörítünk. Ezt a folyamatot többször megismételjük, és a talaj adalékanyaggal való telítődéséig folytatjuk. Ezzel a talajban egy külső tömörített helyi talajzónát, valamint egy adalékanyag és helyi talaj keverékéből álló belső tömörített talajzónát képezünk ki, amelyen aztán elvégezhetőek az út- és vasútépítési földmunkák.

A síkalapozásra alkalmatlan talajzóna a felszín alatt, nagyobb mélységekben (–4,0 – –6,0 m) található (2. ábra)

2. ábra. Mélytömörítés vibrosajtolással (M = –4,0 – –6,0 m)

Ebben az esetben az eljárás kezdetekor a helyszínen vibrosajtolással egy 4–6 m mély üreget alakítunk ki, és ennek az alján kezdődik meg a döngölés és az adalékanyagok bevitele. Az így betömörített adalékanyag elsősorban mélyebben fekvő, alapozásra alkalmatlan, kis teherbírású talajok, például tőzeges, folyós iszapok, lágy agyagok, laza feltöltések, feltöltődött folyómedrek teherbíróvá tételére alkalmas. A döngölés és az adalékanyag-bevitel során a kisajtolt üreget is feltöltjük, és annak oldalában is kiképezünk egy külső tömörített helyi talajzónát, valamint egy adalékanyag és helyi talaj keverékéből álló belső tömörített talajzónát. A tömörítés során az előző pontban ismertetett tömörödési és helyi talajjal történő strukturálódási folyamatok játszódnak le. A fent ismertetett megoldások befejező fázisaként az egymás mellett adott távolságra (3–4D) kialakított talajzónák felső síkjában, bizonyos vastagságban, lapfelületű ejtődöngölővel vagy vibrohengerléssel tömörített, adalékanyaggal telített sík, lezáró réteget képezünk ki, amely a teherviselő talajzónákkal együtt az építmények síkalapozásának fogadására szolgál.

A technológiára az Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Kht. (ÉMI) kiadta az alkalmazhatósági Építőipari Műszaki Engedélyt (ÉME), az Állami Közúti Műszaki Információs Kht. az útügyi alkalmazáshoz hozzájárult.

A síkalapozásra alkalmatlan talajzóna a felszín alatt, 6 m-nél nagyobb mélységekben található – Disloc cölöpözési és kavicscölöpözési eljárás

Gyakran előfordul, hogy a cölöpcsúcs alatt plasztikus iszap/agyag, feltöltött vagy egyéb, könnyen összenyomódó talajréteg, esetleg lösz vagy zsugorodó/duzzadó agyagtalaj található. Az ilyen adottságú talajoknál elvégzett kísérletek alapján a viszonylag kis kiterjedésű cölöpcsúcson a cölöpteher csupán 1–3%-a adódik át a talajra, a többi terhet a köpenysúrlódással kell felvétetni.

Ezekben az esetekben gazdaságosabb a talajkiszorításos, gúla alakú/kónikus rövid cölöpök használata. A talajkiszorításos cölöpözés esetén, a cölöpök leverése közben a verési munka és a cölöpök által kiszorított talaj a cölöp körül bizonyos távolságban jelentős oldalirányú, tömörítő hatást gyakorol. A talaj pórusai a cölöpözés előtt általában vízzel telítettek. A talajkiszorításos cölöpözés kiszorítja a pórusokból a vizet, és ezáltal csökken a cölöpöt körülvevő talaj víztartalma, teherbírása pedig növekszik. A vízkiszorítás sebessége összefügg a talaj szemeloszlásával. Minél kisebb szemcsézetű a talaj, a vízkiszorítás annál lassabban megy végbe. Ezzel szemben a homok és a homokos kavicstalajokban a vízkiszorítás úgyszólván a cölöp beverésével egyidejűleg végbemegy.

A Disloc eljárás

A teherbírás növelése érdekében ezeknél a síkalapozásra alkalmatlan talajoknál a cölöpverés tömörítő hatásának fokozása különösen kívánatos, amit leginkább nyolcszögű gúla alakú és kónikus sajtoló­eszközök alkalmazásával lehet elérni. Ilyen munkaeszköz készíthető például a Franki cölöpkészítő gép csövezetéből, amennyiben a talajkiszorító köpenycső felső 3,0–3,5 m hosszára acéllemezből egy gúla/kónikus köpenyezés készül. Az eszköz a döngölőejtések alatti lehajtás során a talajfelszín közeli részén így gúla/kónikus üreget sajtol ki (D = 400–1000 mm). A gyakorlat azt mutatta, hogy a kónikus üreg falai a kiszorítás következményeként a cölöpkészítés ideje alatt állékonyak maradtak. A kiképzett üreg az acélbetétek elhelyezése után betonnal feltölthető (Franki technológia), és így nagy átmérőjű, kónikus rövid betoncölöpök képezhetők ki. Gúla és kónikus rövid cölöpök olyan esetekben használhatók hatékonyan, ahol a cölöpcsúcsnál kis csúcsellenállási értékeket lehet csak figyelembe venni. A gúla alakú/kónikus cölöpökkel végzett kísérletek szerint a beverés során a cölöp környezetében jelentős tömörített zóna alakult ki, amelynek legnagyobb szélessége elérte a sajtolóeszköz felső szélességének 2-3-szorosát, formája pedig ellipszoid vagy hagyma alakú. A kúp hajlásszögének megválasztásával kapcsolatos oroszországi vizsgálatok kimutatták, hogy ha az oldalak hajlásszöge α < 9º, akkor a megtömörített zóna ellipszoid, ha α > 9º, akkor pedig hagyma alakú. A gúla alakú cölöpök alkalmazása különösen lösztalajokban (pl. Duna-part, Paksi Atomerőmű bővítésénél) előnyös. A cölöpverés hatására a cölöp környezetében megváltoznak a lösztalajok fizikai jellemzői, megnövekszik a térfogatsúly, a súrlódási szög, és jelentősen csökken a roskadékonyság. Továbbá a gúla alakú és a kónikus cölöpökkel végzett kísérletek szerint a behajtás során a kónikus eszköz körül jelentősen megtömörített talajzóna alakult ki, amelynek legnagyobb szélessége elérte a sajtolóeszköz felső szélességének 2-3 szorosát, formája pedig ellipszoid vagy hagyma alakú. Azonos hosszúságú, egyenletes keresztmetszetű cölöppel összehasonlítva azt kapták, hogy a köpenysúrlódási tényező kb. két, két és félszer, a teherbírás 150-200%-kal nagyobb. A cölöp terhelés alatti süllyedése pedig az ékhatás következtében jelentősen továbbnöveli az őt fogadó talaj teherbírását, a süllyedés mértékével és az oldalirányú ágyazási együtthatóval arányosan. Emiatt jelentősen megnő az elkészülő gúla alakú/kónikus cölöpök határteherbírása. (Lásd Alapozás kézikönyve. – Dr. Rózsa László; Apáthy Árpád: Mélyalapozás, 535. oldal. Műszaki Könyvkiadó, 1977.)

Munkamenet – Disloc kónikus betoncölöpök készítésére (3. ábra)

3. ábra. Munkamenet Disloc kónikus betoncölöpök készítésére

1. ütem

A Franki gépre szerelt munkaeszközt (kónikus kiképzésű cső) függőlegesen, a kirajzolt cölöp helyére állítják, és az alsó 1,0–1,2 m szakaszán a betonadagoló berendezéssel beadagolják a betondugó készítéséhez szükséges száraz betonkeveréket. A beton beadagolása után, annak felületétől, a cső belsejében 40–60 cm magasságból eső döngölővel a betondugót betömörítik. Betömörítéskor a betondugó oly mértékben tömörödik a béléscsőhöz, hogy a további verés során magával viszi a dugóval lezárt béléscsövet is.

2. ütem

A betondugó betömörítése után a döngölő ejtési magasságát 1,0–1,2 m-re növelik. A megnövelt ütőmunka a dugót és a csövet a talajba beveri. A lehajtás mértékében növelik a döngölő ejtési magasságát, ami a lehajtás utolsó fázisában 4–10 m is lehet. A védődugó megakadályozza, hogy a víz vagy a talaj behatoljon a védőcsőbe. A lehajtási mélységet az állvány falán és a sodronykötélen található jelek mutatják. Az eredeti csőre szerelt α = 6–10º hajlásszögű kónikus köpeny a kialakított, részben kónikus üreg körül a kiszorított talajt jelentősen betömöríti, hagyma alakú tömörített zónát alakítva ki, ami rásegít a kialakuló kónikus cölöpfej megfogására.

3. ütem

A béléscsőnek a kívánt mélységig való leverése után kerül sor a betondugó kiütésére. A béléscsövet kicsit (30–40 cm) megemelik, két darab Ø35 mm-es kihúzókötéllel az állványhoz rögzítik. Ezáltal a verőkos további működése során a betondugót fokozatosan kiüti a csőből. A dugó kiütésének mértékében töltik a csőbe a betont, gondosan ügyelve arra, hogy a béléscsőben mindig legyen legalább 30 cm magasságban beton. A beton állandó, folyamatos utántöltésével – a talajviszonyoktól függően – a cölöpcsúcsnál egy 1,0–1,50 m átmérőjű beton hagymatalpat készítenek. Ez 0,75–2,0 m³ betonmennyiségnek felel meg. A csőben elhelyezik az acélbetétet. Az acélbetét elhelyezése és a beton beadagolása előtt a verőkost a csőben fel kell húzni, hogy a beton a csőben szabadon lejuthasson.
A cölöpkészítéssel párhuzamosan a béléscsövet folyamatosan felfelé kell húzni. A verőkost ráengedik a frissen beadagolt betonra, a béléscsövet 25–30 cm magasságra felhúzzák, és ezután verőkossal a betont megtömörítik. A beton betöltését, tömörítését a kiképzett üreg feltöltéséig folytatják.

4. ütem – Disloc betoncölöp

Az így kiképzett, a cölöpcsúcsnál hagymatalpas, felső részén kónikusan kialakított, nagy tömörségű betoncölöp kiálló tüskéi fölé kerül a cölöpöket összekötő fejlemez/fejgerenda, amiről indítható az építmény felszerkezete.

A Disloc eljárás egy másik alkalmazási területe a hagymatalpas, kónikus/gúla alakú kavicscölöpök kialakítása.
A talajerősítési eljárások között fontos helyet foglalnak el a kavicscölöpök. A kavicscölöpözési eljárás során a talajba lehajtott köpenycsövön keresztül sódert, kulékavicsot juttatnak a talajba a kívánt mélységig, a köpenycsövet pedig a kavicsbevitellel és annak tömörítésével párhuzamosan visszahúzzák.

Ismert tény, hogy kavicscölöpözéskor az előzetesen lehajtott köpenycső a palásttal érintkező felszínközeli talajt kihúzásakor felszakítja, fellazítja. Emiatt a kiképzett kavicscölöp felső része laza lesz annak ellenére, hogy ennek a résznek kellene a legtömörebbnek lennie, ugyanis az alapok és a talaj találkozási síkján a legnagyobbak az alapok alatti igénybevételek.
Ám ha a talajkiszorító köpenycső felső 3,0–3,5 m hosszára egy kónikus kiszélesítés kerül, visszahúzáskor a kónikusra kiképzett felszínközeli üregben a talaj könnyen, fellazítás nélkül elválik a kónikus kiszélesítésű köpenycsőtől, és nem lazul fel. A kúp hajlásszögének megválasztásával kapcsolatos oroszországi vizsgálatok kimutatták: ha az oldalak hajlásszöge α < 9º, a tömörített zóna ellipszoid, ha α > 9º, akkor pedig hagyma alakú. A gúla alakú és kónikus cölöpök alkalmazása különösen lösztalajokban (pl. Duna-part, Paksi Atomerőmű-bővítés) előnyös.

A gúla/kónikus sajtolóeszköz lehajtása során ugyanis megváltoznak a lösztalajok fizikai jellemzői a cölöp környezetében, megnövekszik a talaj térfogatsúlya, súrlódási szöge, és csökken a roskadékonyság. Egymástól 3D távolságban kiosztott kónikus kavicscölöpök esetén így elérhető, hogy a nagy tömörségű kavics­cölöpökből az oldalirányban megtömörített helyi talajból és a vib­ro­­hengerelt lezáró kulé/zúzottkő paplanból kialakuló talajegyüttes megfeleljen az előírt tömörítési követelményeknek (mélységben és tömörségi fokban egyaránt).

A sajtolóeszköz Franki cölöpözőgépre vagy törőfejes hidraulikus kotróra felszerelve megoldhatja nagy mélységű és nagy tömörségű, felszínközelben kónikus, mélységben hagyományos, nagy hagyma­talpú kavicscölöpök kialakítását. Az eljárást kombinálni lehet más ejtődöngöléses mélytömörítési technológiákkal (pl. Soil-Cons eljárás, a tömörséget fokozó lapfelületű ejtődöngölővel), megoldva az adalékanyagok bejuttatását nagyobb mélységbe is. Az ejtődöngölés hatása 7–10 m mélységig jól érzékelhető (az ejtődöngölő tömege és az ejtési magasság függvényében), így a kavicscölöpök tömörsége is tovább fokozható.

Munkamenet – Disloc kónikus kavicscölöpök készítésére (4. ábra)

4. ábra. Munkamenet Disloc kónikus kavicscölöpök készítésére

1. ütem

A Franki gépre szerelt munkaeszközt függőlegesen, a kirajzolt cölöp helyére állítják, és az alsó 1,0–1,2 m szakaszán a betonadagoló berendezéssel beadagolják a betondugó készítéséhez szükséges száraz betonkeveréket. A beton beadagolása után, annak felületétől a cső belsejében 40–60 cm magasságból eső döngölővel a betondugót betömörítik. Betömörítéskor a betondugó oly mértékben tömörödik a béléscsőhöz, hogy a további verés során magával viszi a dugóval lezárt béléscsövet is.

2. ütem

A betondugó betömörítése után a döngölő ejtési magasságát 1,0–1,2 m-re növelik. A megnövelt ütőmunka a dugót és a csövet a talajba beveri. A lehajtás mértékében növelik a döngölő ejtési magasságát, ami a lehajtás utolsó fázisában 4–10 m is lehet. A lehajtási mélységet az állvány falán és a sodronykötélen található jelek mutatják. A védődugó megakadályozza, hogy a víz vagy a talaj behatoljon a védőcsőbe. Az eredeti csőre szerelt α = 10º hajlásszögű kónikus köpeny a kialakított, részben kónikus üreg körül a kiszorított talajt jelentősen betömöríti, hagyma alakú tömörített zónát alakítva ki, ami rásegít a kialakuló kónikus cölöpfej megfogására.

3. ütem

A béléscsőnek a kívánt mélységig való leverése után kerül sor a betondugó kiütésére. A béléscsövet kicsit (30–40 cm) megemelik, két darab Ø35 mm-es kihúzókötéllel az állványhoz rögzítik. Ezáltal a verőkos további működése során a betondugót fokozatosan kiüti a csőből. A dugó kiütésének mértékében töltik a csőbe a nagy szemcsézetű adalékanyagot, gondosan ügyelve arra, hogy a béléscsőben mindig legyen legalább 30 cm magasságban adalékanyag. Az adalékanyag állandó, folyamatos utántöltésével – a talajviszonyoktól függően – a cölöpcsúcsnál egy 1,0–1,50 m átmérőjű adalékanyag hagymatalpat készítenek. Ez 0,75–2,0 m3 adalékanyag-keveréknek felel meg. Az adalékanyag beadagolása előtt a verőkost a csőben fel kell húzni, hogy az adalékanyag szabadon lejuthasson a csőben. A kavicscölöp-készítéssel párhuzamosan a béléscsövet folyamatosan felfelé kell húzni. A verőkost ráengedik a frissen beadagolt adalékanyagra, a béléscsövet 25–30 cm magasságra felhúzzák, és ezután verőkossal az adalékanyagot meg­tömörítik. Az adalékanyag betöltését, tömörítését a kiképzett üreg feltöltéséig folytatják.

Az így kiképzett, cölöpcsúcsnál kihagymásított, felső részén kónikusan kialakított nagy tömörségű kavicscölöp esetén verőszondázással vagy tárcsás terheléssel megállapítják az elért tömörségi fokot, majd a mérés eredményeinek ismeretében eldönthető, hogy az elért tömörség elfogadható-e.

4. ütem

Nagyobb tömörség igénye esetén a kónikus felső rész tömörsége és teherbírása lapfelületű, 3–10 t-s ejtődöngölő ismételt ejtésével tovább fokozható, kihagymásítható. A befogadott adalékanyag mennyisége talajfüggő. A kihagymásítási folyamat önbeállító. A cölöp körüli helyi talaj megemelkedésekor a cölöptest döngölését le kell állítani.

5. ütem

Az egymástól 3D távolságban kiosztott kónikus kavicscölöpök fölött vibrohengerrel tömörített lezáró kulé/zúzottkő paplan kialakítása, szükség esetén geotextília vagy georács terítésen.

6. ütem

A nagy tömörségű kavicscölöpökből, az oldalirányban megtömörített helyi talajból és a vibrohengerelt lezáró kulé/zúzottkő paplanból kialakuló talajegyüttes minősítése nehéz verőszondázással (betömörítési mélység) és tárcsás próbaterheléssel (teherbírás).

A technológia alkalmazása során várható előnyök

Autópályák, utak, vasutak, repülőgép-kifutópályák, földgátak laza, lápos-mocsaras talajokon történő építésénél a laza feltöltéseket, lápos-mocsaras talajokat nem kell az építkezés helyéről eltávolítani és helyére talajcserével szemcsés anyagú, folyamatosan tömörített új teherbíró töltésalapot képezni. A rossz adottságú talajok a helyükön maradhatnak. A Soil-Cons eljárással a rossz adottságú talajokba a gömb alakú ejtődöngölő ejtéséből származó intenzív ütőmunkával, ezek térfogatának 30-50% kulékavicsot, zúzottkövet, törtbetont vagy ezek keverékét kell betömöríteni. A tömörítési pontok egymástól mért távolsága minden irányban 3,00–4,00 m. Az így képzett pontok felső részén lapfelületű, henger alakú ejtődöngölővel vagy vibrohengerrel 50 cm vastagságú, teherelosztó, helyi talajjal kevert kulépaplant javasolt képezni. A mélytömörítéssel bejuttatott adalékanyag függőleges mélyszivárgóként is dolgozik, környezetéből összegyűjti a talajvizet, kristályszerkezetéből adódóan az összegyűjtött vízre nem érzékeny. Az így megerősített helyi talaj közlekedőútként működhet a további úttöltéshez. A leírt munkafolyamatok időjárástól függetlenül, télen is végezhetők, majd tavasszal, a fagyos idő megszűntével azonnal kezdhetők az út- és vasúttöltési munkák. Az ütőmunkával közel százszorosan túlterhelt talaj, a kulékavicsból kiképzett függőleges szivárgók és kulépaplan együttes hatása alatt a talaj konszolidációs folyamata gyorsan lejátszódik, utólagos süllyedések nem várhatók vagy elenyészőek.

Hídháttöltések és hídszerkezetek alapozásánál történő alkalmazása esetén az ugyanazon az eljárással alapozott hídszerkezet és a hídháttöltés süllyedése közel azonos lesz. A csatlakozó háttöltés aszfaltozás előtti ejtődöngölős tömörítése során a forgalomból várható dinamikus terhelésekhez képest a töltést dinamikus teherrel közel százszorosan túlterheli, a közlekedés dinamikus terheléseiből várható süllyedéseket előzetesen elhasználja, így elkerülhetők az útpálya és a híd közötti süllyedéskülönbségekből adódó utólagos javítási munkák. A hídpillértől távolodva a betömörített kulétestek közötti távolságok növelésével biztosítható zökkenőmentes átmenet a híd és az úttöltés között.

Georácsos, szalagdrénes technológiákkal szembeni előnye, hogy a feljavított talaj azonnal terhelhető, nem kell az úttöltések, hídháttöltések 6–9 hónapos konszolidációs idejét kivárni.
Például a 47-es főút Orosházát elkerülő szakaszánál (Ősmaros hulladékkal feltöltött árterülete) a süllyedések a töltésépítés ideje alatt megtörténtek, így azonnal kezdődhetett az aszfaltozás (5. ábra).

5. ábra. Konszolidáció és töltésépítés alakulása (Orosháza III–IV. ütem, 169+405) A töltés közepe alatt (27. m-en) vizsgálva

Az eljárás előnyösen alkalmazható az építmények, épületek széles körénél, közlekedési műtárgyaknál, távvezetékpilléreknél, gátaknál, repülőgép-kifutópálya építésénél, autópályák és vasúti pályák földmunkáinál, hídalapoknál és háttöltéseknél, földgátépítésnél, ugyanis egyszerű eszközökkel nagy tömörségi és teherviselési fokozatokat lehet elérni. Rezgés- és zajparaméterei jók, a szabványok által megengedett környezetvédelmi értékek alatt marad, tehát a szomszédos épületekre veszélytelen.

Anyagigénye: nagy tömegben csak olcsó adalékanyagot tesz szükségessé (kulékavics, görgeteg, kőbányameddő, betontörmelék vagy ezek keveréke). Alkalmazásával – teljes biztonság mellett – a talaj­cserés és cölöpözési eljárásokhoz képest 25–30% költségmegtakarítást lehet elérni, hasonló vagy kevesebb időráfordítással.
További előnye, hogy a környezetben keletkezett, felgyülemlett építési betontörmelék a technológia alkalmazása során felhasználható, hasznosan eltüntethető.•