#MenardRadzi: Dlaczego kolumny pod wiatraki są lepsze niż pale?

08 września 2020

Aleksander Sucharzewski, Menard Sp. z o.o.

Rozwijająca się dynamicznie od lat produkcja energii pochodzącej z odnawialnych źródeł powoduje poszukiwanie optymalnych technologii budowy urządzeń energetycznych. Szczególny nacisk kładzie się na budowę farm wiatrowych. Specyfika konstrukcji oraz położenie działek, na których budowana jest farma wiatrowa bardzo często wymusza użycie takiego rozwiązania jak posadowienie pośrednie - zastosowania palowanie gruntu lub wzmocnienia podłoża za pomocą kolumn przemieszczeniowych lub formowanych za pomocą świdra ciągłego CFA. Metoda budowy musi być wyspecyfikowana już na etapie projektowania. W zależności od podjętej decyzji zmieniają się warunki pracy fundamentu, co się przekłada na gabaryty oraz koszty fundamentu.

Palowanie fundamentów polega na wykonstruowaniu sztywnych inkluzji żelbetowych w podłożu. Zbrojenie pali łączy się ze zbrojeniem płyty fundamentowej. Obciążenie jest przekazywane na niżej zalegające warstwy gruntu nośnego, siły wyporu są przenoszone pobocznicą pala. Konsekwencją takiego rozwiązania jest mniejszy gabaryt płyty fundamentowej przy jednoczesnym większym użyciu stali zbrojeniowej.

Po wykonaniu robót palowych, na poletkach próbnych są wykonywane badania nośności gruntu. Najczęściej do momentu wykonania badania gruntu, roboty następujące są wstrzymane. Badanie nośności gruntu wykonuje się po osiągnięciu przez mieszankę pełnej wytrzymałości, co trwa do 30 dni.

Wzmocnienie gruntu – w podłożu wykonuje się betonowe lub żelbetowe inkluzje. Służą do tego np. kolumny betonowe typu CMC lub kolumny betonowe CFA, które następnie zwieńczone są warstwą transmisyjną w postaci geomateraca lub warstwy gruntu stabilizowanego. Dla takiego układu fundament traktuje się jako posadowiony bezpośrednio na wzmocnionym podłożu. Obciążenie jest przekazywane poprzez warstwę transmisyjną i kolumny na niżej położone warstwy gruntów nośnych, siły wyporu równoważone są przez gabaryt fundamentu. Rozwiązanie to wymusza zwiększenie gabarytu fundamentu, jednocześnie bez łączenia zbrojenia kolumn ze zbrojeniem płyty fundamentowej. Sumarycznie pozwala to na zmniejszenie ilości stali zbrojeniowej. Po wykonaniu kolumn CMC lub CFA wykonuje się niewstrzymujące harmonogramu i szybkie w wykonaniu badania ciągłości.
Kolumny CMC wykonuje się wykorzystując specjalnie zaprojektowany świder przemieszczeniowy, zainstalowany na maszynie wyposażonej w głowicę o dużym momencie obrotowym i statycznym nacisku pionowym. Świder przemieszcza grunt w kierunku poziomym do osi otworu. Po przemieszczeniu gruntu poza obręb kolumny, wykonywana jest (pod ciśnieniem) iniekcja mieszanki betonowej. W rezultacie uzyskujemy kompozyt gruntu i kolumn, współpracujących jako jednolita struktura o zwiększonej nośności pozwalająca na bezpośrednie posadowienie fundamentów pod wiatrak.

Menard Techniques Vect 01 CMC

Rys 1. Schemat wykonania wzmocnienia podłoża

Kolumny a pale

W odpowiedzi na tytułowe pytanie należy przeprowadzić rachunek ekonomiczny zestawiający koszty technologii palowania wraz z fundamentem kontra koszty technologii wzmocnienia podłoża wraz z fundamentem.
Menard Sp. z o.o. ma duże doświadczenie w wykonywaniu wzmocnienia podłoża pod wiatraki, a analizę porównawczą wykonuje już na etapie ofertowania w ścisłej współpracy z konstruktorem projektującym płytę fundamentową. Jako przykład można przytoczyć farmę wiatrową zrealizowaną w 2019 roku obejmującą 20 turbin wiatrowych. Na etapie ofertowania zostały przedstawione dwie koncepcje posadowienia. Tabela obok, opracowana we współpracy z konstruktorem płyty fundamentowej, pokazuje różnice w ilości materiałów.

Fundament posadowiony na wzmocnionym podłożu może wydawać się pozornie droższy, jednak po zestawieniu sumarycznych kosztów wykonania robót żelbetowych i wzmocnienia podłoża lub palowania okazuje się, że prace prowadzone na wzmocnionym podłożu są tańsze. W omawianym przypadku oszczędność wynosiła około 15%. Przy realizacji inwestycji składającej się z 20 turbin wygenerowanie takiej oszczędności daje wymierne korzyści, co potwierdza, większą opłacalność wykonania fundamentu wiatraka na wzmocnionym podłożu w technologii kolumn CMC lub CFA.
Ponadto ważnym czynnikiem wpływającym na koszty są badania odbiorowe. Rozwiązanie wzmocnieniowe nie wymaga wykonania kosztownych i wstrzymujących harmonogram budowy, badań nośności.

kolumny a pale2

Rys 2. Przekrój przez wzmocnione podłoże

Wzmocnienie podłoża kolumnami CFA pod farmę fiatrową Pomerania

platforma robocza2

Rys 3. Wzmocnienie podłoża – prace na budowie

Skip to content