Nowych inwestycji nie brakuje: na przykład w styczniu tego roku rozpoczęła się budowa farmy wiatrowej w gminie Budzyń w powiecie chodzieskim w Wielkopolsce. Będzie się składać z 35 turbin o łącznej mocy 70 MW. Prace, w wyniku których powstanie cały obiekt, rozłożono na dwa etapy – 25 wiatraków zostanie oddanych do użytku do końca 2021 r., a kolejnych 10 do końca lutego 2022 r. Wysokość każdego z wiatraków wyniesie 95 m, a moc nominalna każdego z nich – 2 MW.

Farma wiatrowa będzie zlokalizowana w zachodniej części gminy Budzyń, w pobliżu Sokołowa Budzyńskiego, Stróżewa i Wyszyn, w pobliżu granic województw wielkopolskiego i kujawsko-pomorskiego. Energia elektryczna zostanie wprowadzona do stacji transformatorowej GPZ odległej o około 2 km od siłowni, a następnie będzie przesyłana linią elektroenergetyczną 110 kV Margonin–Piła–Krzewina. Ale by do tego doszło niezbędne jest wzmocnienie gruntu pod fundamenty wiatrowych wież – wykonuje je nasza firma. 

Fot. Quality Studio dla Keller Polska

Pracownicy firmy Keller Polska wzmacniają podłoże, stosując technologię kolumn DSM (ang. Deep Soil Mixing). Prace podzielono na dwa etapy. W pierwszym etapie prace wykonano dla 21 turbin, w kolejnym 12. W przypadku dwóch turbin generalny wykonawca zdołał posadowić fundamenty bez wzmacniania podłoża. Zadanie zostało zrealizowane do końca lipca 2021 r.

Sprawdzone rozwiązanie

Technologia DSM, czyli mieszania gruntu na mokro – metoda wgłębnego mieszania gruntu – poprzez mechaniczne wymieszanie go z zaczynem cementowym znacząco poprawia charakterystykę podłoża. Ma liczne zastosowania, jednym z nich jest posadowienie fundamentów turbin wiatrowych.

W przypadku farmy Budzyń fundamenty zaprojektowano jako grawitacyjne, posadowione bezpośrednio. Fundamenty grawitacyjne zwykle są większe od fundamentów palowych pod względem gabarytu i ciężaru. Naszym zadaniem jest wzmocnienie podłoża, tak by stało się jednorodne. Dzięki takiemu rozwiązaniu ogranicza się przechył wieży. Dlatego zdecydowaliśmy się na sprawdzoną technologię DSM, odpowiednią dla warunków gruntowych na terenie budowanej farmy. Dodatkowo taki wybór nie wymagał zmiany projektu fundamentu: przy posadowieniu pośrednim na palach trzeba by było całkowicie zmienić jego geometrię – komentuje Marcin Itczak, kierownik projektu w firmie Keller Polska.

Fot. Quality Studio dla Keller Polska

Kolumny na każde warunki

W zależności od warunków gruntowych wykonywano kolumny o średnicach 80 i 100 cm oraz długościach od 3 do 14 m. Kolumny nie są zbrojone, nie są też połączone z fundamentem. Między nim a głowicami kolumn znajduje się warstwa transmisyjna (ang. Load Transfer Platform – LTP) o grubości 50 cm. Taka warstwa to zwykle zagęszczone kruszywo lub warstwa gruntu stabilizowanego spoiwami. Służy redystrybucji obciążeń pomiędzy kolumny i grunt.

Na terenie budowy warunki gruntowe są typowe dla regionu granicznego między Wielkopolską a woj. kujawsko-pomorskim. To przede wszystkim gliny, piaski gliniaste, gliny piaszczyste. Naszym zadaniem było wzmocnienie warstwy plastycznych gruntów spoistych (IL powyżej 0,25–0,4 – lub IC 0,25–0,4). Długości kolumn były dobierane odpowiednio do ich miąższości. Nie napotkaliśmy trudnych warunków, np. gruntów organicznych czy niekontrolowanych nasypów – informuje Marcin Itczak.

Fot. Quality Studio dla Keller Polska

Innowacja na placu budowy

Przygotowanie kolumny DSM zaczyna się od dostawy suchego cementu na plac budowy. Następnie jest on pompowany do silosu, mieszany w specjalnym mieszalniku koloidalnym z wodą, którą podaje się z beczkowozów i wytwarza się zaczyn cementowy w odpowiedniej gęstości, zwykle 1,6 g/cm³. Na kolejnym etapie zaczyn trafia do wyposażonego w skrzydełka panelu mieszającego palownicy, gdzie zostaje wymieszany z gruntem. W zależności od projektu zużywa się 250–300 kg cementu. Z mieszaniny powstaje cementogrunt o wytrzymałości 2–5 MPa, a palownica wykonuje kolumnę. Na farmie używano palownicy Liebherr LRB 125 typowego do takich zastosowań.

Innowacyjnym rozwiązaniem, które przyspieszyło roboty, a przygotowanym specjalne na inwestycję w Budzyniu, było utworzenie mobilnego zestawu technologicznego: silos i całe zaplecze docierało na miejsca docelowe na ciężarówkach. Dzięki temu uniknięto każdorazowego transportowania i poziomowania urządzeń. Skracamy czas dotarcia do 33 miejsc docelowych i – zgodnie z wymaganiami klienta – jesteśmy w stanie wykonać kolumny pod pięć turbin w tygodniu – wyjaśnia kierownik projektu.

40 kolumn na dobę

Liczba kolumn DSM na jeden fundament pod turbinę, wynosiła, w zależności od warunków gruntowych, od 34 do 45. Tyle wykonywano każdej doby. W technologii DSM nie ma urobku, który pojawia się np. w przypadku pali wierconych, nie stosuje się zbrojeń (co ma duże znaczenie przy obecnym wzroście cen materiałów), nie ma też licznych dostaw betonu transportowanego na duże odległości. Materiały są łatwodostępne, realizacja wolna od hałasu i wibracji, a samo rozwiązanie może zastąpić kosztujące więcej metody posadowień głębokich.

Fot. Quality Studio dla Keller Polska

Skraca się też czas budowy

W Budzyniu prace prowadzone są całodobowa na dwie zmiany. Na każdej jest czterech pracowników fizycznych oraz jedna osoba nadzoru. Nad całością czuwa kierownik budowy, zatem kadry liczą łącznie 11 ludzi.

Badania gruntu

Przed przystąpieniem do prac wykonano badania CPTU, czyli parametrów gruntu, a do przygotowania projektu wykorzystano dane producenta turbin dotyczące ich maksymalnego przechyłu. Na tej podstawie dobierano odpowiednią liczbę i długość kolumn. Dzięki zastosowaniu bezwibracyjnej metody wzmacniania podłoża nie było konieczności monitorowania drgań. Natomiast do czasu uruchomienia instalacji kontroluje się potencjalne przechyły metodami geodezyjnej niwelacji precyzyjnej.

Fot. Quality Studio dla Keller Polska

Na farmie w Budzyniu dwa fundamenty zdołano postawić bez wzmacniania podłoża. Jednak taka sytuacja to rzadkość: wymaga, by warunki geotechniczne były jednorodne na całym obwodzie fundamentu. Najczęściej jednak ze względów obliczeniowych-statycznych, a także ekonomicznych, opłaca się np. zamiast wymiany gruntu wykonać wzmocnienia podłoża za pomocą kolumn DSM czy fundamentu pośredniego – podsumowuje Marcin Itczak.