Jedną z najważniejszych części każdego obiektu budowlanego są fundamenty, na których opiera się cała konstrukcja. Fundamenty obiektów średniowiecznych wykonywane były z narzutu kamiennego i posadawiane nierzadko na podłożu słabonośnym. Po latach użytkowania i w zależności od wielu czynników zaczynają one osiadać. Jeśli występują nadmierne osiadania, może dojść do uszkodzenia innych elementów budynku, a nawet do awarii czy katastrofy budowlanej. W takiej sytuacji, w przypadku niewystarczającej nośności podłoża, należy wdrożyć działania mające na celu wzmocnienie gruntu. Tego typu prace wymagają jednak ogromnej precyzji, doskonałego rozeznania problemu oraz dobrania przez wykonawcę najbardziej odpowiedniej dla danego przypadku metody zabezpieczenia. Ma to bardzo duże znaczenie w odniesieniu do każdego typu budowli, a szczególnie, jeśli mamy do czynienia z zabytkowymi obiektami.
Zabezpieczenie fundamentów kościoła w Barczewie. Fot. Quality Studio
Metod na wzmacnianie podłoża gruntowego jest wiele, jednak wybór odpowiedniej metody zależy od warunków, z jakimi mamy do czynienia. Bez względu na metodę konieczne jest precyzyjne ustalenie warunków gruntowo-wodnych, obciążeń przekazywanych przez konstrukcję oraz ustalenie dopuszczalnych wartości osiadania fundamentów. Istotne jest także rozeznanie, czy w sąsiedztwie występują inne obiekty budowlane. A zatem dobór technologii musi być każdorazowo warunkowany również tym, jakie budynki i infrastruktura znajdują się sąsiedztwie, by zapewnić bezpieczeństwo zarówno budowli, jak i znajdujących się w okolicy oraz na terenie budowy ludzi. Jednym ze sposobów na wzmocnienie podłoża gruntowego jest wykonanie kolumn jet grouting (Soilcrete®).
Zabezpieczenie fundamentów kościoła w Barczewie
Iniekcja strumieniowa jet grouting została wybrana jako optymalne rozwiązanie w przypadku zabezpieczenia fundamentów kościoła pw. św. Andrzeja w Barczewie, wybudowanego w latach 1380–1390. Prace geotechniczne zostały powierzone firmie Keller Polska. XIV-wieczni wykonawcy obiektu zaprojektowali jego fundamenty na głębokości około 1,8–2 m. Do ich wykonania wykorzystano głazy narzutowe, które posadowiono w warunkach gruntów nasypowych pochodzenia antropogenicznego. W efekcie nierównomiernego osiadania obiektu wystąpiły zarysowania murów oraz sklepienia kościoła. Ściana szczytowa prezbiterium wykazywała przemieszczenia poziome do 23 cm na zewnątrz. Zanim rozpoczęto wzmacnianie gruntu, zabezpieczono ściany prezbiterium (za pomocą stalowego ściągu) i ściany kościoła. Zrobione zostały także odkrywki fundamentów.
W przypadku zastosowania iniekcji jet grouting wykorzystuje się wysokoenergetyczny strumień płynu do wytworzenia scementowanego gruntu w postaci kolumn. Proces ten zaczyna się od wkręcenia monitora iniekcji wysokociśnieniowej na zaprojektowaną głębokość. Poprzez dysze w monitorze z dużą prędkością wydostaje się zaczyn cementowy, który wycina i miesza grunt w trakcie wyciągania oraz obracania monitora. W ten sposób powstają kolumny, które każdorazowo projektuje się na określoną wytrzymałość.
Zabezpieczenie fundamentów kościoła w Barczewie. Fot. Quality Studio
W przypadku zadania w Barczewie wykonano 180 kolumn o średnicy 120 cm. Dla zapewnienia lepszego podparcia powstały one z dwóch stron fundamentu. W trakcie realizacji prac na bieżąco prowadzono monitoring przemieszczeń ścian, dzięki czemu możliwe było wprowadzenie ewentualnych modyfikacji w zakresie realizowanych prac.
Wzmacnianie gruntu a przemieszczenia obiektu – przykład z Poznania
Podobne zadanie firmy Keller Polska, mającej duże doświadczenie w zakresie wzmacniania podłoża gruntowego pod fundamentami obiektów zabytkowych, było związane z kompleksem sakralnym w Poznaniu, gdzie należało wzmocnić fundamenty kościoła św. Antoniego Padewskiego. Obiekt ten powstawał na przełomie XVI i XVII w. Jego fundamenty zbudowano z pełnych cegieł na warstwie kamienia. Posadowiono je w warstwie gruntów spoistych o zróżnicowanych parametrach oraz w nasypach antropogenicznych. Przemieszczenia w obrębie budynku kościoła, klasztoru i wikarówki spowodowały dopasowywanie się fundamentów do różnych zachowań podłoża, dlatego niezbędna była interwencja i wykonanie specjalistycznych prac geotechnicznych.
Wzmocnienie fundamentów kościoła św. Antoniego Padewskiego w Poznaniu. Fot. Quality Studio
W tym przypadku w celu wzmocnienia podłoża gruntowego również zastosowano kolumny jet grouting. W sumie powstało 415 szt. kolumn o średnicy 1000 mm i łącznej długości wiercenia około 2000 m. Ponadto zastosowano 34 szt. mikropali wykonanych w technologii samowiercącej – mają one po 13 m długości, a średnice ich koronki mierzą około 150 mm.
Przedrostek „mikro” (zastosowany w nazewnictwie) związany jest ze stosunkowo małą średnicą pala w porównaniu do jego długości. Tego typu elementy powstają w taki sposób, że systemowe żerdzie wkręcane są w podłoże za pomocą małych mobilnych wiertnic – zaczyn cementowy podawany jest do otworu przez dysze zainstalowane w koronie.
W trakcie prac w Poznaniu, w celu kontroli przemieszczeń filarów, prowadzono automatyczny monitoring przemieszczeń pionowych oparty na systemie hydrostatycznej niwelacji precyzyjnej połączonej z komputerem rejestrującym oraz modem LTE do transmisji danych. Wykorzystano w sumie 14 czujników przemieszczeń. Monitoring uruchomiono kilka tygodni przed rozpoczęciem robót, co jest wskazane w tego typu pracach, by możliwe było rzetelne kontrolowanie i analizowanie danych generowanych na każdym etapie realizacji prac. Dlatego też monitorowanie zaplanowano na okres już po zakończeniu wzmacniania podłoża (w sumie w przypadku tej realizacji system monitoringu funkcjonuje przez około siedem miesięcy). Za część monitoringową odpowiedzialną była firma GEO-Instruments Polska, wchodząca w skład grupy Keller.
Przeczytaj także: Nie planujemy zawieszania budów, obserwujemy sytuację
Konferencje Inżynieria
WIEDZA. BIZNES. ATRAKCJE
Sprawdź najbliższe wydarzenia
Aby dodać komentarz musisz być zalogowany. Przejdź do formularza logowania/rejestracji.