Klasyczne rozwiązanie

Klasycznym rozwiązaniem w przypadku głębokich wykopów jest zastosowanie przesłony pionowej wykonanej w technologii ścian szczelinowych, w zależności od usytuowania obiektu, kotwionych lub rozpieranych (jeśli w bliskiej odległości znajdują się inne obiekty lub występuje kolizja z infrastrukturą wodno-kanalizacyjną czy energetyczną), zagłębionych do warstw nieprzepuszczalnych. Nierzadko w odniesieniu do wykopu o znacznej głębokości i dużym parciu wód oraz braku warstwy nieprzepuszczalnej dodatkowo należy wykonać poziomą przesłonę przeciwfiltracyjną w technologii jet grouting. Soletanche miała do czynienia z takim przypadkiem realizując podziemie budynku mieszkalnego, pod którym inwestor zaplanował dwukondygnacyjny parking podziemny. Wykonano tam ścianę szczelinową rozpartą na kilku poziomach oraz przesłonę w technologii jet grouting.

FOT. 2. | Widok na budowę obiektu mieszkalnego Zięby IV od strony ul. Pileckiego (fot. z archiwum Soletanche Polska)

Znacznie bogatsze spektrum rozwiązań geotechnicznych można zastosować realizując obiekty z nieco płytszym podziemiem (dla 1 lub 2 kondygnacji). Wówczas można wybierać wśród następujących technologii: palisada z pali o małych średnicach, mikropali, kolumn DSM, przesłona kopana, ścianka z grodzic stalowych lub winylowych czy przesłona z jednorodnych paneli TRENCHMIX®. Co decyduje o wyborze konkretnej technologii? Przy podobnych parametrach uzyskanego zabezpieczenia zazwyczaj decyduje cena i czas wykonania – wyjaśnia Urszula Tomczak, główny projektant i ekspert w Soletanche Polska.

Jedna przesłona dwie technologie – nie bójcie się miksu technologii

Są takie realizacje, w przypadku których można zastosować mix technologii użytych do wykonania obudowy wykopu. Wówczas ogranicza nas tylko doświadczenie i wyobraźnia projektowa. Mówi się, że papier przyjmie wszystko – tak mawiają osoby, które wolą pozostać przy rozwiązaniach „bezpiecznych”, tzn. znanych i sprawdzonych przez nich. Tymczasem w geotechnice nie ma jednego właściwego rozwiązania i czasem warto otworzyć się na inne możliwości, jeśli wpływają one znacząco na budżet czy, co ważniejsze, na czas wykonania, który, jak obserwuję, jest dla inwestorów z roku na rok coraz bardziej istotny – tłumaczy projektantka. Takim kombinowanym projektem jest realizacja obudowy wykopu dla kolejnego obiektu o przeznaczeniu mieszkaniowym, który Soletanche realizuje na warszawskim Ursynowie dla jednego z naszych wieloletnich klientów, grupy Arche.

FOT. 3. | Widok trenchera wykonującego przesłonę na budowie Zięby IV (fot. z archiwum Soletanche Polska)

Działka, na której powstaje nowy obiekt, sąsiaduje ściśle w wykonanymi w latach ubiegłych i zamieszkałymi budynkami mieszkalnymi oraz z chodnikiem usytuowanym wzdłuż ul. Pileckiego. Ze względu na sąsiedztwo zdecydowano się na mix technologii. Część przesłony wykonywanej w bliskim sąsiedztwie budynków realizowano przy pomocy metody wgłębnego mieszania gruntu (DSM). Dużym atutem tej metody jest brak konieczności wydobywania gruntu na powierzchnię, co w znaczny sposób przyspiesza realizację. Metodę tę stosuje się często do uszczelniania i wzmacniania podłoża. Świetnie sprawdza się również jako przesłona tymczasowa. Zdecydowano się na jej realizację w tym miejscu również ze względu na brak generowania wibracji i wstrząsów, co było bardzo ważne dla bezpieczeństwa sąsiadujących obiektów. Kolejną, równie istotną cechą, która utwierdziła Soletanche w przekonaniu o zastosowaniu w tym miejscu tej alternatywy, jest wytrzymałość i szczelność, jaką daje DSM. Istota metody polega na poprawieniu właściwości gruntów zalegających w podłożu przez ich wymieszanie z materiałami wiążącymi i uszczelniającymi.

FOT. 4. | Widok odkopanej zbrojonej przesłony, kotwionej (fot. z archiwum Soletanche Polska)

Pozostała część działki dawała możliwość wdrożenia kolejnej technologii – paneli TRENCHMIX®. Zdecydowano się na takie rozwiązanie ze względu na szybkość wykonania. W tym przypadku istotne było maksymalne zoptymalizowanie czasu realizacji (tę budowę Soletanche Polska realizuje jako generalny wykonawca konstrukcji, fundamentów oraz konstrukcji żelbetowej). Jeśli plac budowy pozwala na swobodne operowanie maszyną, ta technologia sprawdza się świetnie. Oprócz znacznego tempa wykonania metoda ta daje stosunkowo grubą przegrodę przeciwfiltracyjną, jaką można uzyskać oraz jednorodność panelu gruntowo-betonowego, co niweluje ryzyko powstania okien filtracyjnych w przesłonie. Minusem jest ograniczona głębokość, do której taka przesłona może być wykonana, ponieważ panele mogą sięgać maksymalnie głębokości 15 m. Technologia świetnie sprawdza się w rozwiązaniach liniowych, w szczególności jako sposób wzmacniania i uszczelniania wałów przeciwpowodziowych. Stosuje się ją również jako tymczasową obudowę wykopów o wysokich parametrach przeciwfiltracyjnych.

Dla tego budynku zaprojektowano trzy kondygnacje nadziemne i jedną podziemną. W przypadku tak płytkiego wykopu rzadko stosuje się ciężkie rozwiązania w rodzaju ścian szczelinowych. Często wykonawcy udaje się wykonać prace całkowicie w wykopie otwartym lub chociaż wykorzystać możliwość skarpowania na tyle, na ile pozwala zasięg działki. Niestety, występowanie wysokiego poziomu zwierciadła wód gruntowych powyżej projektowanego wykopu uniemożliwia tego typu działania. Konieczne staje się zabezpieczenie wykopu nie tylko ze względu na jego głębokość, ale także dopływ wody. W tym przypadku jako główne zostało wybrane rozwiązanie w postaci przesłony kopanej zbrojonej w technologii TRENCHMIX®.

RYS. 1. | Rzut ścian obudowy. Budowa obiektu mieszkalnego Zięby IV

Ze względu na niewielki wykop i brak istniejącej wrażliwej infrastruktury w bliskim sąsiedztwie ścian podziemia wybrano schemat wspornikowej pracy obudowy. Jedynie od strony ulicy zastosowano jeden poziom kotew gruntowych, zabezpieczających stateczność obudowy.
Założenia obliczeniowe przesłony zbrojonej (rys. 1):

• grubość przesłony – min. 40 cm;
• średnica kolumn DSM – min. 70 cm;
• poziom wykopu w sąsiedztwie obudowy– -4,50 m poniżej poziomu 0 budynku;
• dopuszczalne obciążenie poza obrysem przesłony – 15 kPa (zwiększone odpowiednio w rejonie usytuowania koparki oraz od drogi).

W wyniku przeprowadzonych analiz obliczeniowych dobrano odpowiednie kształtowniki jako zbrojenie obudowy oraz minimalną głębokość spodu. Dodatkowo w czasie głębienia poszczególnych paneli kontrolowany był poziom występowania gruntów słabo przepuszczalnych, tak aby mieć pewność powstania przesłony odcinającej dopływ wody do wykopu. Przewidywane przemieszczenia obudowy na podstawie obliczeń wynosiły od 10 mm dla przekroju kotwionego do 76 mm dla przekroju wspornikowego.

FOT. 5. | Widok miecza trenchera (fot. z archiwum Soletanche Polska)

Ze względu na budowę maszyny i miecza o znacznej długości możliwe jest wykonywanie jedynie paneli prostoliniowych. Drugim ograniczeniem jest możliwość przejazdu nad wykonywaną ścianą, ponieważ miecz zamontowany jest osiowo w trencherze. Nie zawsze geometria obiektu oraz granica działki bądź istniejąca infrastruktura na to pozwalają. W tym przypadku zawsze istnieje możliwość posiłkowania się podobnymi technologiami, ale nieposiadającymi tego typu ograniczeń. W południowej części opisywanego budynku przylega do niego rampa w łuku. Specjalnie dla tego rejonu obiektu zmieniono technologię obudowy na palisadę DSM, która jest równie odpowiednia, ale bardziej czasochłonna i droższa. Analogicznie dla rejonów, gdzie występują przeszkody typu ogrodzenie lub drzewa, jest możliwość zastosowania zamiennej technologii przy wykorzystaniu zazwyczaj tego samego zbrojenia – wyjaśnia główna projektant.

W tym przypadku najważniejsze były dla nas dwie kwestie: ograniczenie czasu realizacji i ograniczenie dopływu wód gruntowych do wykopu. Z racji tego, że wykonujemy tę budowę jako generalny wykonawca konstrukcji, co skutkuje gwarancją na całość realizacji, naszym celem nadrzędnym było skrócenie realizacji wykonania części fundamentowej, aby zyskać czas na realizacje konstrukcji żelbetowej. Ze względu na wieloletnią współpracę z inwestorem i zaufanie, jakie zyskaliśmy przez ten czas, mieliśmy swobodę w doborze technologii. Zachęcam inwestorów do tego typu współpracy – gwarancja na całość konstrukcji daje dużą możliwość optymalizacji geotechnicznych i pozwala na skrócenie czasu realizacji budowy ze względu na brak konieczności przekazywania placu budowy. Wszystko jest w rękach jednej firmy – podsumowuje Urszula Tomczak.

FOT. 6. | Widok na przesłonę kopaną, zbrojoną i kotwioną. Realizacja obudowy wykopu pod budynek Sądu Rejonowego w Toruniu (fot. z archiwum Soletanche Polska)

Zbrojona przesłona kopana w technologii slurry trench

Kolejnym ciekawym rozwiązaniem, które zastosowaliśmy na budowie Sądu Rejonowego w Toruniu, jest przesłona kopana w technologii slurry trench, zbrojona kształtownikami IPE. Budynek sądu będzie miał sześć kondygnacji naziemnych i jedną podziemną, która ma służyć docelowo jako parking. Teren, na którym zaplanowano obiekt, charakteryzuje wysoki poziom wód gruntowych, dlatego przesłonę kopaną należało zagłębić do poziomu warstw nieprzepuszczalnych. Obwód wykonanego zabezpieczenia wynosił blisko 350 mb. Stateczność przesłony uzyskano, realizując kotwy gruntowe, które wykonano z uwzględnieniem gęstej sieci infrastruktury podziemnej miasta. Wykonano je po zakończeniu tzw. wykopu wstępnego. W miejscach, w których nie było możliwe wykonanie kotew, zastąpiono je standardowymi rozporami stalowymi. Głębokość wykopu sięgała 6 m. Zastosowane zoptymalizowane rozwiązanie było efektem współpracy z generalnym wykonawcą już na etapie przetargu. Dzięki niemu możliwe było szybsze wykonanie zakresu geotechnicznego – wyjaśnia Sławomir Hołda, projektant i autor rozwiązania. Więcej na temat tego projektu opowiemy w osobnym artykule – dodaje.