W trakcie tegorocznych obrad skupimy się na tematach związanych z kondygnacjami podziemnymi, niuansach realizacji głębokich wykopów, technologiach możliwych do zastosowania przy ich wykonawstwie. Co ważne, zaprezentujemy to na przykładach już zrealizowanych albo będących w trakcie realizacji – tymi słowami siódmą edycję wydarzenia otworzyła Przewodnicząca Konferencji, Monika Socha-Kośmider.

Gęsta zabudowa, jaka towarzyszy rozwojowi miast, wymusza na inwestorach, projektantach i wykonawcach kolejnych obiektów zastosowanie takich rozwiązań, które pozwolą im zrealizować postawione w projekcie cele i jednocześnie zabezpieczyć trudny miejski teren. Kondygnacje podziemne – jako jedno z najczęstszych rozwiązań w tym obszarze geoinżynierii – wymagają jednak szeroko zakrojonych działań, które dadzą pewność, że głęboki wykop nie wpłynie negatywnie na wytrzymałość konstrukcji własnej ani tym bardziej sąsiadujących z nią budynków.

Wykopy w miejskiej dżungli

Realizacja inwestycji zlokalizowanych w bliskim sąsiedztwie zabudowy to często wejście w sam środek „miejskiej dżungli”, jak określił te trudne warunki budowy Michał Januszewski, dyrektor działu grodzic w firmie ArcelorMittal. Potwierdzają to wnioski, jakie płyną z obserwacji i analiz przedstawicieli środowisk naukowych, projektantów i wykonawców głębokich wykopów, którzy mimo różnych doświadczeń, są zgodni co do jednego: grunt bywa nieprzewidywalny. Jego właściwe rozpoznanie na etapie badań geotechnicznych jest więc kluczowym elementem powodzenia zarówno wykopu, jak i całej inwestycji. Niestety, w praktyce do tej czynności przywiązuje się małą wagę. Jakie są tego konsekwencje?

To, co uda nam się zaoszczędzić na badaniach geotechnicznych, później będzie, niestety, skutkowało wzrostem niekontrolowanych kosztów inwestycji, gdy napotkamy nieoczekiwane sytuacje geotechniczne. Jeśli ich nie przewidzimy, będziemy mieć duży kłopot – mówił dr hab. inż. Jędrzej Wierzbicki, prof. Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Kluczowe jest rozpoznanie podłoża

To właśnie na etap rozpoznania geotechnicznego – jako najważniejszą część projektowania i realizacji głębokich wykopów – eksperci zwracali uwagę najczęściej. Jak zauważyła dr inż. Irena Bagińska z Politechniki Wrocławskiej, proces ten opiera się na zagadnieniach z trzech dziedzin: prawa, ponieważ mamy kilka zainteresowanych stron, które chciałyby pozyskać dane o terenie (chodzi o architekta, projektanta, geotechnika oraz wykonawcę i inwestora), następnie zagadnień technicznych, które pokazują możliwości wykonania badań czy oczekiwania firmy, która podjęła się wykonawstwa, cały proces zaś wspomóc może przeprowadzenie badań probabilistycznych.

Niezbędnym elementem tego procesu są także obliczenia związane z analizą i projektowaniem głębokich wykopów. Aktualnie stosuje się cały szereg metod modelowania, zarówno tych standardowych, jak i z wykorzystaniem nowoczesnych rozwiązań, np. 2D czy 3D. Jedną z najpopularniejszych jest metoda analityczna i obliczenia numeryczne, które okazują się przydatne choćby do pomiarów wodoszczelności zamków grodzic, o których podczas konferencji mówił dr inż. Eugeniusz Sawicki z Politechniki Wrocławskiej.

Z kolei w przypadku szacowania sprężystości oraz oceny znaczenia sztywności i wytrzymałości w kontekście odpowiedzi gruntów adekwatna okazuje się analiza numeryczna metodą elementów skończonych oraz przyjmowanie odpowiednich modeli materiałowych. Dr hab. inż. Marcin Cudny z Politechniki Gdańskiej, który uczynił to zagadnienie przedmiotem swojego wystąpienia, zauważył jednak, że wciąż istnieje bardzo duży problem, jeśli chodzi o jakość parametrów. Mamy metody, ciekawe modele, ale jest kłopot z wyznaczaniem parametrów dla tych modeli. Tymczasem zapotrzebowanie na te modele jest duże, bo są one efektywne, a ich użycie daje konkretne oszczędności.

Warunki gruntowe trzeba weryfikować

Czasem nawet bardzo dobra analiza warunków gruntowych okazuje się jednak niewystarczająca. Jak zauważył dr hab. inż. Andrzej Truty, prof. PK (Politechnika Krakowska), trudno w warunkach laboratoryjnych uzyskać wyniki, które w pełni odzwierciedlałyby to, co dzieje się rzeczywistych warunkach gruntowych. W praktyce zdarza się więc, że podłoże jest o wiele gorsze niż zakładano. Jest problem, toczą się dysputy na temat tego, jak go rozwiązać, a to wszystko opóźnia wykop i realizację całej inwestycji.

O takim przypadku opowiadał m.in. dr inż. Marian Łupieżowiec z Politechniki Śląskiej, który w swojej karierze brał m.in. udział w projektowaniu biurowca w Katowicach. Warunki gruntowe zostały tam ocenione jako bardzo dobre, na miejscu okazało się jednak, że stopień zagęszczenia piasków jest znacznie mniejszy, a podłoże nie tak twarde, jak oceniono w projekcie. Bardzo ważna jest zatem konieczność weryfikacji warunków gruntowych na etapie realizacji oraz ciągłe wprowadzanie zmian do realizowanego projektu – konkludował, kładąc nacisk na nadzór geotechniczny nad przebiegiem robót jako czynnik, który może ograniczyć ryzyko powstania trudności tego typu.

Ocena ryzyka zwiększa szanse powodzenia

Ocena, a jednocześnie zarządzanie tym ryzykiem, może być zatem odpowiedzią na takie problemy, szczególnie, że występuje ono na każdym etapie realizacji inwestycji. Błędy ludzkie, siła wyższa, nieprzewidziane warunki gruntowe, zabudowa sąsiednia – to wg Witolda Bogusza z Instytutu Techniki Budowlanej najczęstsze rodzaje ryzyka, z jakimi mamy do czynienia w przypadku głębokich wykopów w zabudowie miejskiej. Choć w ostatnich latach świadomość problemu i umiejętna ocena ryzyka jest na coraz wyższym poziomie, wciąż brakuje refleksji nad perspektywami, które stwarza.

Ocena ryzyka powinna być procesem ciągłym. Wszystkie aspekty projektu powinny podlegać analizie i ocenie ryzyka, tym bardziej, że wówczas zwiększa się nasza wiedza o tym, z czym mamy do czynienia. Doświadczenie to może być wykorzystane także na potrzeby dalszych realizacji – mówił Bogusz.

Im więcej jesteśmy w stanie przewidzieć na temat tego, co się może zdarzyć, tym dla nas lepiej. (…) Geotechnika, geologia, hydrogeologia, konstrukcja i podłoże – jeśli to połączymy, możemy przewidzieć, co się może zdarzyć i jak oddziaływać na naszą realizację – potwierdzał prof. dr hab. inż. Kazimierz Gwizdała z Politechniki Gdańskiej.

Monitorowanie powinno towarzyszyć całej realizacji

Równie istotnym elementem procesu rozpoznania podłoża jest monitoring. O wykorzystaniu tego narzędzia mówiło podczas konferencji aż czworo prelegentów. Dr inż. Rafał Sieńko z Politechniki Krakowskiej zwrócił uwagę na fakt, że im lepsza jest jakość informacji pomiarowej, tym lepsze zarządzanie ryzykiem, ale też większa potrzeba poszukiwania coraz doskonalszych narzędzi pomiarowych. Jednym z nich jest technika światłowodowa, która wprowadza zupełnie nowe możliwości, m.in. prowadzenia pomiaru na całej długości czujnika czy przesyłu danych na odległości rzędu kilkuset kilometrów. Jest przy tym odporna na czynniki zewnętrzne i zmęczenie, cechuje się wysoką dokładnością i stabilnością pomiarową w czasie, nie ma okablowania i jest iskroodporna. O zaletach metody obserwacyjnej w monitoringu geotechnicznym mówiła z kolei dr inż. Aleksandra Borecka z Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie.

Monitoring nie jest obserwacją, aczkolwiek w jego skład wchodzi obserwacja – precyzował dr hab. inż. Paweł Popielski, prof. Politechniki Warszawskiej. Monitoring musi się składać zawsze z dwóch systemów: obserwacyjnego i ostrzegawczego­ – dodał, akcentując przede wszystkim znaczenie metody termomonitoringu, która stanowi narzędzie w detekcji nieszczelności obudowy i podłoża głębokich wykopów.

Monitorowanie podłoża – zarówno na etapie jego rozpoznania, jak i realizacji wykopu – jest bardzo ważne, ale równie istotny jest monitoring zabudowań w bliskim sąsiedztwie prac budowlanych. Odpowiedzi na pytania, jak zabezpieczyć je przed uszkodzeniami spowodowanymi pracami budowlanymi, w jaki sposób obiektywnie ocenić, czy są one wynikiem prowadzonych robót i jak ochronić interesy inwestora przed nieuzasadnionymi roszczeniami o takie uszkodzenia, udzielił Piotr Kasperek z firmy Skanska S.A. Za studium przypadku podczas tej analizy służyła krakowska inwestycja biurowa – projekt High 5ive.

Wszyscy prelegenci zajmujący się w badaniach geotechnicznych tematyką monitoringu zgodnie stwierdzili, iż jest on niezbędnym instrumentem weryfikacji powziętych założeń co do zachowania się podłoża i konstrukcji. Informacje pozyskane w procesie monitoringu mogą zaś posłużyć nie tylko podczas realizacji danej inwestycji (np. poprzez dokonywanie zmian w projekcie), ale także kolejnych głębokich wykopów.

Wiedza pochodzi z praktyki

Cenne doświadczenia, jakimi prelegenci dzielili się z uczestnikami spotkania, pochodziły w większości z realizacji, w których brali lub biorą aktualnie udział. I tak: dr hab. inż. Adam Krasiński z Politechniki Gdańskiej mechanizm współpracy fundamentu płytowo-palowego z podłożem gruntowym omówił m.in. na przykładzie wykonywania fundamentu pylonu mostu Rędzińskiego we Wrocławiu; dr hab. inż. Maciej Kumor, prof. nadzw. Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy analizował przecieki wody gruntowej przez płytę fundamentową do piwnic garażu podziemnego; z kolei Krzysztof Michalczuk ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie na podstawie wykonywania fundamentu palowego zbiornika w Szczecinie oraz studni zapuszczanej omawiał wpływ czasu na wzrost oporów tarcia.

Grzegorz Kacprzak z firmy Warbud SA redukcję parcia gruntu na ścianę oporową za pomocą bloków z polistyrenu EPS omawiał na przykładzie budowy kompleksu Forum Gdańsk. Wspomniał, iż zakładana pierwotnie jednoczesna realizacja tunelu i galerii handlowej nie była możliwa m.in. z powodu braku zgody właściciela terenu na wykonanie kotew gruntowych oraz braku możliwości wykonania muru z gruntu zbrojonego na całej wysokości ściany. Ostatecznie konieczna więc była wyprzedzająca realizacja tunelu.

Podczas konferencji nie zabrakło także prezentacji innowacyjnych rozwiązań geotechnicznych oraz nowoczesnych technologii wykorzystywanych do sporządzania analiz, pomiarów czy projektowania głębokich wykopów. Systemy samowiercące Minova Mai przedstawiła Joanna Gliniecka-Konieczna (Minova Ekochem S.A.), oprogramowanie do analizy i projektowania konstrukcji inżynierskich Midas IT – Łukasz Jarno (JD Engineering), o metodzie masowej stabilizacji mówił zaś Rafał Wielechowski (Renox sp.j.).

Geoinżynieria to ciągłe wyzwania

Wszyscy uczestnicy projektu, jakim jest głęboki wykop w zabudowie miejskiej, stają przed wyzwaniami. Bartłomiej Sieradzki i Joanna Wędołowska (Keller Polska sp. z o.o.) proces stawiania im czoła porównali do próby okiełznania żywiołów. W przypadku projektowania podziemi budynków to przede wszystkim uporanie się z wodą gruntową i ziemią. Trudności w tym zakresie pojawiają się, niestety, często już podczas wykonywania wykopu.

Nasze doświadczenia są takie, że dla najbardziej skomplikowanych wyzwań geotechnicznych rozwiązania pojawiają się bardzo późno, na etapie generalnego wykonawstwa, kiedy czasu mamy już coraz mniej – potwierdzał Sieradzki, opowiadając m.in. o zastosowaniu innowacyjnego wówczas połączenia pionowej ściany szczelinowej i poziomej przesłony przeciwfiltracyjnej w budowie trzykondygnacyjnego garażu podziemnego budynku Concept Tower w Warszawie. Takie rozwiązanie, choć o wiele droższe od pierwotnie zaplanowanego, minimalizowało bowiem ryzyko osiadania.

Nie mniejszym wyzwaniem okazuje się wychylenie budynków w warunkach eksploatacji górniczej. Dr inż. Leszek Słowik z Instytutu Techniki Budowlanej Zakładu Konstrukcji Budowlanych i Geotechniki ocenił je jako problem, któremu nie można w zasadzie technicznie przeciwdziałać, ponieważ nie ma możliwości zabezpieczenia budynków na wpływ nachylenia terenu.

Jedynym skutecznym sposobem usuwania wychylenia budowli z pionu jest ich rektyfikacja. Ciągła modyfikacja i udoskonalanie jej metod powoduje, że przyszłość budynków na terenach niekorzystnego oddziaływania eksploatacji górniczej rysuje się dość korzystnie ­– mówił.

Jak zabezpieczać obudowy głębokich wykopów?

Zabezpieczenia, o których wspomniał dr inż. Słowik, były istotnie trudne do skonstruowania. Takich realizacji – wymagających szczególnej ochrony – jest zresztą więcej, dlatego wciąż testowane są nowoczesne metody formowania obudów głębokich wykopów i wzmacniania podłoża. Uczestnicy tegorocznej konferencji mieli okazję wysłuchać i – dzięki materiałom audiowizualnym – nierzadko podejrzeć praktyczne wykorzystanie dwóch z nich.

To grodzice stalowe, o których Michał Januszewski mówił, że są jednym z nielicznych materiałów, które spełniają restrykcyjne normy ekologiczne i są w niemal 100% przetwarzane. To także mieszanie wgłębne – metoda, przedstawiona przez Piotra Rychlewskiego z Instytutu Badawczego Dróg i Mostów – umożliwiająca wykonanie zarówno obudowy wykopu, jak i wzmocnienia podłoża oraz posadowienia obiektów.

Prawna strona kontraktów budowlanych

Nie byłoby głębokich wykopów – i to zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawstwa, nadzoru czy utrzymania – gdyby ich wykonania nie umożliwiały regulacje prawne. Dlatego podczas konferencji nie mogło zabraknąć także zagadnień prawnych. Prezentacja i analiza najczęstszych problemów i sporów w tym kontekście była kluczowa z uwagi na niedawną nowelizację Prawa zamówień publicznych. O możliwościach zastosowania jej przepisów, a także ryzykach i zapobieganiu im w trakcie realizacji kontraktów budowlanych mówił Dariusz Ziembiński z Kancelarii Ziembiński & Partnerzy.

Mecenas zwrócił uwagę na fakt, iż zgodnie z prawem zamawiający nie może uchylić się od odbioru inwestycji, jeśli spełnia ona swój cel, nawet w przypadku wystąpienia drobnych wad (wówczas wyznacza po prostu nowy termin na ich usunięcie). Bardzo ważna, a często pomijana, jest też rola projektanta, który ma obowiązek wprowadzenia poprawek i rozwiania wątpliwości zlecających wykonanie projektu. Szybkie prowadzenie projektów wiele razy doprowadziło nawet do tego, że inwestycja została wstrzymana. Aby podwyższyć jakość projektu, muszą być wybierani projektanci z bardzo dużym doświadczeniem – tłumaczył Ziembiński.

Co ważne, w przypadku konfliktu, spór toczyć się będzie zawsze pomiędzy wykonawcą a inwestorem, ponieważ projektant nie jest stroną umowy. Nie zmienia to jednak faktu, iż ani inwestor, ani wykonawca nie powinni akceptować lakonicznych czy wymijających odpowiedzi do dokumentacji projektowej. Należy też pamiętać, że zamawiający odpowiada za projektanta, ponieważ kupuje usługi intelektualne (projekt – przyp. red.).

Ziembiński zauważył też, że choć zamówienia publicznego można udzielić wyłącznie jednemu wykonawcy, problemem jest dziś szerokie uczestnictwo firm w każdym przetargu, który dotyczy ich branży. To powoduje, że jeżeli wykonawca uzyska kilka tych zamówień, to swojego personelu nie podzieli, maszyn również, co powoduje kłopoty z wystartowaniem, ale też kontynuacją robót budowlanych. Rozwiązanie? Formułowanie warunków zamówienia w taki sposób, by wymusić na wykonawcach przemyślaną decyzję o udziale w przetargu – podsumował krótko mecenas.

Podsumowanie

Właściwe rozpoznanie warunków gruntowych z wykorzystaniem optymalnych dla danej realizacji metod analizy, weryfikacja projektu z zastaną na placu budowy sytuacją, monitoring na każdym możliwym etapie inwestycji, stosowanie zabezpieczeń obudów adekwatnych do trudnych warunków miejskich, świadoma ocena ryzyka i przemyślane nim zarządzanie, wreszcie – przywiązanie szczególnej wagi do etapu projektowania i zadbanie o to, by wszystkie strony projektu wypełniły przedmiot umowy z inwestorem – to najistotniejsze elementy, które należy uwzględnić przy realizacji głębokich wykopów w gęstej zabudowie miast.

Pozostaje mieć nadzieję, iż przedstawione podczas obrad zagadnienia, a w szczególności cenne wskazówki – wynik wielu, nie zawsze pozytywnych, doświadczeń z realizacji miejskich wykopów, wpłyną na przyszłe inwestycje w tym obszarze geoinżynierii. Przede wszystkim pozwolą ich uczestnikom uniknąć najczęstszych błędów i dadzą do ręki narzędzia, które umożliwią im realizację, spełniającą cele inwestycji, chroniącą sąsiadującą z obiektem zabudowę i pozwalającą okiełznać towarzyszące jej żywioły.

Organizatorzy dziękują wszystkim Partnerom, Patronom, Sponsorom, a także Prelegentom i Uczestnikom, bez których sukces wydarzenia nie byłby możliwy.

W ramach konferencji odbył się również panel dyskusyjny pn. "Realizacja głębokich wykopów w warunkach śródmiejskich – problemy i wyzwania". Relację z jego przebiegu przeczytasz tutaj.

Problem głębokich wykopów w miastach

Zobacz fotorelację z VII Konferencji Geoinżynieria w Budownictwie

Zobacz wideorelację z VII Konferencji Geoinżynieria w Budownictwie

Przeczytaj, o czym jeszcze dyskutowali uczestnicy konferencji:


Za umowę odpowiada zamawiający


Duży problem jakości parametrów


Jak fundament płytowo-palowy współpracuje z podłożem gruntowym?


Wysokiej jakości dokumentacja to podstawa


Niewłaściwe rozpoznanie podłoża generuje dodatkowe koszty inwestycji


Spójna analiza MES układu podłoże-konstrukcja


Ocena ryzyka powinna być procesem ciągłym


Jak rozpoznać zmienność gruntu?

Głębokie wykopy w miejskiej zabudowie to walka o przetrwanie

Muszą okiełznać ziemię i wody gruntowe

Warunki gruntowe trzeba weryfikować na etapie realizacji wykopu