Helyszíni cölöpözések I. - A cölöpalapozás története

Szakcikkek - 2009-11-02 13:25:40 nyomtatás cikk nyomtatása



Mióta az ember először kísérelt meg biztonságos lakóhelyet építeni, és patakokon, folyókon való átkelést létesíteni ott, ahol a vízszint folyamatosan változik – mely az épületek állékonyságát és az állandó átkelést a vízfolyásokon bizonytalanná tette – cövekek és cölöpök talajba történő leverésével próbálta csökkenteni az életveszélyt. E leletek némelyike több ezer éves. Időszámításunk előtti 5000-ből származó facölöpökre épített bronzkori, vaskori és inka házakat tártak fel a régészek.

A Rómában élt Marcus Vitruvius Pollio római építész i. e. 16-ban „De architectura libri decem” című 10 kötetes tanulmányt írt az építéstudományról, melynek V. könyvében (Alapozások) leírja a szádpallózás és a cölöpözés eljárását (oliva-, tölgy- vagy fenyőfából készítették a cölöpöket és a cölöpfejek közötti teret faszénnel töltötték ki) gátak és más vízépítési szerkezetek alkalmazásánál, ezzel is bizonyítva nemzedékének szakértelmét.

A cölöpök tervezésének szabályait – valószínűleg elsőként – az olasz származású építőmester Leon Battista Alberti (1404-1472) fogalmazta meg, melyek a következők voltak:
1. Cölöprács szélessége a rákerülő falazat vastagságának kétszerese legyen.
2. Cölöp hossza a falmagasság legalább 1/8-ad része legyen.
3. Cölöpök átmérője a hossz legalább 1/12-ed része legyen.

A feljegyzések alapján először a XVI. században fúrtak lyukat a cölöpöknek, melyekbe beleállították a facölöpöket, majd tovább verték azokat.
A római birodalom kora és a XIX. század között a cölöpverés „művészetében” csupán kisebb előrehaladás történt. Az 1800-as évek elején használt cölöpverő berendezés nagyon keveset változott a római típushoz képest.

A XIX. században, mint oly sok más mérnöki területen, nagy változások következtek be mind a cölöpök anyaga, mint pedig a cölöpverő berendezések terén. Az 1830-as évek közepén lehetőség nyílt az acél cölöpök alkalmazására – főként öntöttvas formában -, melyeket fontosabb szerkezetek építésénél használtak a tartóssága miatt.

Csavart öntöttvas cölöpöket 1838-ban használtak először a Temze folyó torkolatánál épített Maplin Sands Lighthouse alapozásának kivitelezésekor, melynek feltalálója Alexander Mitchell volt.

1824-ben Joseph Aspdin szabadalmaztatta a hidraulikus cementet, melyet később Portland cementként ismertek meg, mivel úgy nézett ki, mint a Portland kő. A század közepére már széles körben elterjedt a hidraulikus cement alkalmazása, majd ugyanezen század végén Coignet és Hennebique sikeresen bemutatták a vasbetont.

John Rennie által 1801-ben vagy 1802-ben alkalmazták először a gőzerővel működtetett cölöpverő berendezést Angliában a Bell kikötőnél, mely a londoni kikötő bejárata volt. A cölöpverő kost egy 8 lóerős motor húzta fel, melyet Boulton és Watt épített.

Nasmyth 1845-ben radikálisan új változást hozott a cölöpverő berendezések terén a gőzkalapács bevezetésével. Ennél az új kalapácsnál a verőkos a dugattyúkar alsó részéhez volt kapcsolva és így az a gőzhenger teljes tömegével együtt a cölöpre ütött. Ezzel 80 ütést értek el percenként, melyet például a Newcastle High-Level hídnál alkalmaztak, hogy 70 tonna teherbírású cölöpöket verhessenek le.

1897-ben A. A. Raymond szabadalmaztatta az un. Raymond cölöpözési módszert. Vélhetően ő volt az első személy, aki szisztematikusan alkalmazta a helyszínen fúrt és kibetonozott cölöpöket. 1903-ban R. J. Beale szintén kifejlesztett egy eljárást, mely során, a végén bedugaszolt acél csövet vertek le, majd a cölöp leverésének befejeztével azt betonnal töltötték ki és visszahúzták a csövet.

Közismert, hogy fúrt cölöpöket az 1930-as évek elejétől használtak, ám téves azt gondolni, hogy a fúrt cölöpözési technológiát a XX. században fejlesztették ki. A „fúrt cölöp” kifejezést már régen kitalálták, még mielőtt a hidraulikus cementet használtak volna. Nagyon sok országban „kútalapokat” használtak a fontosabb szerkezetek alátámasztására. A hidraulikus cement megjelenését követően megszűnt a kútalapok alkalmazásának mélységbeli „korlátja”, mivel a felszínen is megkeverhették a betont és azt onnan önthették be az alapokba. A hidraulikus cement megjelenése azt is jelentette, hogy viszonylag kis teherbírású, kis átmérőjű cölöpöket tudtak készíteni. Ezzel kialakult a fúrt cölöpök készítésének „művészete”.

A piaci viszonyokat is figyelembe véve a fúrt cölöpök több előnnyel rendelkeztek, mint a vert cölöpök, mivel kisebb állványra volt szükség, hogy fel tudják függeszteni a fúró berendezést és ezzel egy időben megfelelő nagyságú erőt tudjon kifejteni egy kisebb hosszúságú acélcső megtartására és betonozás utáni kihúzására. Összehasonlítva azokkal a korábbi, viszonylag nagy méretű gépekkel, melyeknek a cölöpkészítési ideje azonos volt, megállapítható, hogy a kisebb méretű és a helyszínen könnyebben kezelhető fúrt cölöpök készítésére alkalmas géppel szemben kevésbé voltak versenyképesek.

Mára a kis állványokkal és vibrációs fúró berendezésekkel rendelkező gépek maradtak fenn. A fúrt cölöpök többségét forgó spirál- vagy dobfúróval készítik. A gépek már nagyon széles határok között képesek különböző átmérőjű (800mm-től több mint 2m-ig) fúrt cölöpöket készíteni.

Európai és világviszonylatban is jelenleg az előregyártott és a helyszínen készített vert cölöpök a legelterjedtebbek. Az előregyártott cölöpök közül két fő típus honos:
1. a négyzetes, állandó keresztmetszetű előregyártott cölöp
2. pörgetett kúpos cölöp.
A vert cölöpök közül talán a legszélesebb körben alkalmazott cölöp a helyszíni, visszanyert köpenycsöves Franki cölöp.

A fúrt cölöpök – a hossz és keresztmetszeti variálhatóságának köszönhetően – számos technológiája honos Magyarországon, melyek közül a tervezési és kivitelezési gyakorlatban legelterjedtebb típusok a béléscsöves, a Soil-Mec és a CFA cölöpök.

Az egyre növekvő felszerkezeti terhek eredményeként, megjelentek a hazai piacon is a nagyátmérőjű, jelentős hosszúságú fúrt cölöpök. Ezek a meglehetősen nagy teherbírással rendelkező cölöpök egyben azt is eredményezték, hogy kevesebb számú cölöp alkalmazása vált szükségessé egy-egy mérnöki létesítmény alá, melynek eredménye, hogy egy vagy több cölöp teherviseléséből történő kiesése (pl. talajvízkiáramlás, kivitelezési hiba miatti folytonossági hiány) nagyobb veszéllyel jár, mint korábban.

Gazdaságossági és műszaki szempontokat is figyelembe véve a kevesebb számú cölöp alkalmazása azt is eredményezi, hogy egyre elengedhetetlenebb a gyártásközi és utólagos minőség-ellenőrzés, valamint a cölöpök teherbírásának pontosabb számítása, illetve a végleges helyszínen történő utólagos ellenőrzése.

Gál Tibor tanulmánya alapján
Konzulens: Dr. Balpataki Antal


A Szakcikkek rovat további cikkei:

Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával IV.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok XI.
Útrehabilitáció hidegmaró alkalmazásával III.
Földmunkagépek minőségi vizsgálata I.
Építőgépeken alkalmazott újszerű vezérlési módok X.



A gépnet.hu legfrissebb hírei:

Az SSAB öt új termékcsaládot vezet be az egyedi ügyféligények kielégítésére
Strenx acél: magasság határok nélkül
Melior Laser: beszállítói pozíció új iparágakban
Laser Plus: acél, ami tökéletes simaságot garantál
Ruukki Laser Plus – tökéletes sima felület a lézervágás után



Legolvasottabb a gépneten:

BOSCH DLE 50 digitális lézeres távolságmérő TESZT!
Új anyagtípus: bórral ötvözött acél
Prémium termékek és szolgáltatások prémium vevőknek
„Az év gépe 2010” választás nyertesei
Geotermikus hőerőmű Iklódbördöcén