Obecnie praktycznie każdy z nowo budowanych obiektów w centrach miast ma przynajmniej jedną, dwie kondygnacje podziemne, więc w zabudowie śródmiejskiej realizowane są wykopy głębokie. Analiza wskazuje, że czasami zagrożenia związane z takimi pracami, czy też z trudnymi projektami geotechnicznymi, materializują się w postaci zdarzeń szkodowych.

Z punktu widzenia oceny ryzyka istotnymi informacjami o projekcie są kategoria geotechniczna oraz warunki gruntowe, w jakich dany obiekt ma być posadowiony. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych, kategorię geotechniczną całego obiektu budowlanego lub jego poszczególnych części określa projektant obiektu budowlanego na podstawie badań geotechnicznych gruntu. Kategorię geotechniczną (opis w tabeli) ustala się w opinii geotechnicznej w zależności od stopnia skomplikowania warunków gruntowych oraz konstrukcji obiektu budowlanego. Warunki gruntowe w zależności od stopnia ich skomplikowania można podzielić na:

proste – występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych genetycznie i litologicznie, zalegających poziomo, nieobejmujących mineralnych gruntów słabonośnych, gruntów organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody poniżej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych,

złożone – występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, nieciągłych, zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących mineralne grunty słabonośne, grunty organiczne i nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie projektowanego posadawiania i powyżej tego poziomu oraz przy braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych,

skomplikowane – występujące w przypadku warstw gruntów objętych występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów ekspansywnych i zapadowych, na obszarach szkód górniczych, przy możliwych nieciągłych deformacjach górotworu, w obszarach dolin i delt rzek oraz na obszarach morskich.uwaga - wykopy - tabela 1

uwaga - wykopy - tabela 2

Geotechniczne warunki posadawiania ustala się w szczególności na podstawie: badań geotechnicznych gruntu, analizy danych archiwalnych, w tym sprawdzenia i oceny: dokumentacji geotechnicznej, geologiczno-inżynierskiej i hydrogeologicznej, obserwacji geodezyjnych zachowania się obiektów sąsiednich oraz innych danych dotyczących podłoża badanego terenu i jego otoczenia. Szczegółowy zakres badań geotechnicznych gruntu ustala się w zależności od kategorii geotechnicznej obiektu budowlanego. Dla obiektów budowlanych zakwalifikowanych do pierwszej kategorii geotechnicznej zakres badań geotechnicznych może być ograniczony. Natomiast w przypadku dwóch pozostałych kategorii zakres badań uzależnia się od przewidywanego stopnia skomplikowania warunków gruntowych oraz specyfiki i charakteru obiektu budowlanego lub rodzaju planowanych robót geotechnicznych. Zakres badań powinien być uzgadniany z wykonawcą specjalistycznych robót geotechnicznych.

WODNE MEANDRY
Przy analizie warunków gruntowych istotnym parametrem jest położenie zwierciadeł wód gruntowych. W przypadku doboru technologii prac wymagających odwodnienia terenu nieprzemyślane obniżenie poziomu wód gruntowych może powodować dodatkowe zagrożenia, na przykład sufozję, kurzawkę, osiadanie obiektów przyległych czy też gnicie pali drewnianych często występujących w starych historycznych obiektach. Warto wiedzieć, że do odwodnienia wykopów budowlanych, dla których zakres leja depresji wykracza poza granice terenu, którego inwestor jest właścicielem, zgodnie z prawem wodnym (z późniejszymi zmianami) wymagane jest uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego.

TECHNOLOGIA W SŁUŻBIE BEZPIECZEŃSTWA
Istnieje kilka metod zabezpieczenia wykopów głębokich. Do najczęściej spotykanych obudów należą: ściana szczelinowa, ścianka szczelna (najczęściej wykonana z grodzic stalowych), obudowa berlińska, palisada z pali lub mikropali, ściana z kolumn wykonanych metodą iniekcji, a także technologie mieszane, ściany gwoździowane i inne. Poniżej skrócone opisy technologii wykonania:

Ściana szczelinowa – rozwiązanie polegające na wybetonowaniu ściany żelbetowej formowanej sekcjami we wcześniej wykopanej szczelinie wykonanej w gruncie. Wykonawstwo ściany szczelinowej w uproszczeniu polega kolejno na: wykonaniu murków prowadzących, wykonaniu szczelin (sekcjami), wprowadzeniu zbrojenia, zalaniu mieszanką betonową, powtórzeniu opisanych czynności do uzyskania całej obudowy. Ostatnim stadium jest wykonanie wykopu (często fazami) wraz z etapową zabudową elementów zapewniających stateczność ściany szczelinowej. W fazie wykonawstwa wykorzystywana jest zawiesina iłowa bądź polimerowa, która ma za zadanie przeciwdziałać uszkodzeniom szczeliny. Grubość ścian szczelinowych waha się średnio od 0,5 do 1 m, zaś ich całkowita wysokość (głębokość) sięga nawet do 30 m. Ściany te są często wykorzystywane jako ściany zewnętrzne podziemnej części nowo budowanych obiektów.

Ścianka szczelna – obudowa uzyskiwana w wyniku zagłębiania pojedynczych, zorientowanych pionowo elementów (najczęściej stalowych) łączących się ze sobą za pomocą dedykowanych zamków. Budowa obudowy polega na wbijaniu, wibrowywaniu lub wciskaniu statycznym ww. elementów (brusów) w taki sposób, aby uzyskać relatywnie szczelną powierzchnię. Rozwiązanie to najczęściej stosowane jest w zabezpieczaniu ścian wykopów w gruntach nawodnionych, różnego rodzaju konstrukcjach oporowych, pracach hydrotechnicznych. W przypadkach, gdy mienie otaczające jest podatne na uszkodzenia, stosuje się wciskanie statyczne. Metoda ta jednak posiada szereg ograniczeń. W przypadku napotykania przeszkód (kamieni) w procesie zagłębiania stosować trzeba tzw. działania wspomagające, które obejmują takie techniki jak podpłukiwanie (nisko- bądź wysokociśnieniowe), wstępne wiercenie itp.

Ścianka berlińska – nazwa tej technologii pochodzi od pierwszego wykorzystania przy budowie metra berlińskiego. Omawiana ścianka składa się ze stalowych dwuteowników pogrążonych w gruncie oraz (najczęściej) deskowania, które ma za zadanie wypełnienie przestrzeni między sąsiednimi dwuteownikami. Obudowę tę stosuje się przede wszystkim powyżej poziomu wody gruntowej (przez brak szczelności). W przypadkach zabudowy w obszarach wrażliwych na wibracje dwuteowniki osadza się we wcześniej nawierconych otworach i stabilizuje się je betonem.

Palisada z pali – obudowa wykopu powstająca w wyniku wykonania ściany palowej. Pale palisady mogą być wykonane na styk, jako częściowo przenikające się oraz w określonej odległości jeden od drugiego. W takim przypadku przestrzeń pomiędzy palami jest zabezpieczana dedykowanymi rozwiązaniami, na przykład siatkami. Palisada zwieńczana jest żelbetowym oczepem.

Szczegółowy zakres badań geotechnicznych gruntu ustala się w zależności od kategorii geotechnicznej obiektu budowlanego.

 

TRAFNY WYBÓR
Przy wyborze technologii zabezpieczenia ścian wykopu trzeba wziąć pod uwagę wiele kwestii. Decyzja zależy od warunków wodno-gruntowych, ale też od rodzaju mienia otaczającego plac budowy, odległości istniejących obiektów od wykopu i ich podatności na negatywne oddziaływanie oraz planowanej konstrukcji budowanego obiektu. Przykładowo stara zabudowa (przedwojenna) posadowiona na fundamentach ceglanych oraz pozbawiona wieńców obwodowych i sztywnych stropów jest szczególnie podatna na negatywne oddziaływanie przemieszczeń podłoża. Tak więc fakt istnienia tego typu obiektów w otoczeniu nowo projektowanej inwestycji może w znaczący sposób determinować możliwe do zastosowania rozwiązania projektowe.
W przypadku płytkich wykopów do obliczeń przyjmuje się wspornikowy sposób pracy konstrukcji obudowy, więc nie ma potrzeby zabudowy dodatkowych rozwiązań stabilizujących. W wykopach głębokich do projektu włączany jest element zapewniający stateczność ściany, na przykład rozpory, kotwy czy też przypory. Każde ze wskazanych rozwiązań może stwarzać określone zagrożenia. Dla przykładu wybór kotwienia ściany szczelinowej bądź ścianki szczelnej może wiązać się z potrzebą przeprowadzenia prac poza obrysem działki (długość kotwy waha się średnio pomiędzy 12 a 20 m). Prace związane z kotwieniem przy niekorzystnym zbiegu okoliczności mogą stanowić zagrożenie dla obiektów otaczających, m.in. w czasie prac można uszkodzić niezinwentaryzowane elementy infrastruktury podziemnej (w tym sieci jak i elementy posadowienia innych obiektów, np. pale pod innymi obiektami). W rezultacie złe rozwiązanie kotwienia obudowy może być przyczyną powstania znacznych uszkodzeń w mieniu otaczającym. Dodatkowo przy kotwieniu (w zależności od panujących warunków gruntowych) należy liczyć się z potrzebą okresowego obniżenia zwierciadła wody gruntowej, w innym przypadku wypływająca woda po przewierceniu obudowy mogłaby uniemożliwiać prowadzenie prac.

uwaga - wykopy 2Inne podejście można zastosować w przypadku wykonawstwa zabezpieczenia wykopu przy wykorzystaniu ścian szczelinowych. Tutaj da się tak dobrać sposób realizacji konstrukcji, aby funkcję rozpór przejmowały kolejne kondygnacje (stropy) wykonywanego obiektu. Prace związane z pogłębianiem wykopu do kolejnych poziomów realizowane są pod stropem (metoda podstropowa) lub pod częścią stropu (metoda półstropowa). Opisana technika realizacji wykopu w swej klasycznej formie została pierwszy raz wykorzystana przy budowie metra w Mediolanie, dlatego często używana jest jej alternatywna nazwa – metoda mediolańska. Charakteryzuje się ona stosunkowo niewielkimi przemieszczeniami i jest relatywnie często stosowana w gęstej zabudowie śródmiejskiej. Do jej wad należą przede wszystkim wysokie koszty oraz najczęściej wydłużony czas realizacji.

RYZYKO DOBRZE ZMIERZONE
Swoisty elementarz postępowania w przypadku analizy zagrożeń dla wykopów zawarty jest w Instrukcji ITB nr 376/2002 Ochrona zabudowy w sąsiedztwie głębokich wykopów. W dokumencie tym zasięg stref oddziaływania wykopów uzależniony jest od rodzaju gruntów podłoża oraz głębokości projektowanego wykopu. Przykładowo wykop traktujemy jako realizowany w terenie niezabudowanym, o ile odległość budynków/obiektów od obudowy wykopu jest większa od 4 H w przypadku realizacji wykopu bez obniżania zwierciadła wód gruntowych lub 5 H dla przypadku z obniżeniem wód gruntowych. Oznaczenie „H” to głębokość wykopu, rozumiana jako różnica pomiędzy powierzchnią terenu a jego dnem.
Jeżeli inwestycja prowadzona jest w terenie zabudowanym, istotne jest prawidłowe zdefiniowanie strefy bezpośrednich oddziaływań (SI) wykopu oraz zasięgu strefy oddziaływań wykopu (S). Zgodnie z Instrukcją ITB nr 376/2002 przez (SI) rozumiana jest strefa zlokalizowana w bezpośrednim sąsiedztwie wykopu, w której w szczególnych przypadkach mogą wystąpić przemieszczenia podłoża zagrażające konstrukcji budynków. Natomiast (S) to odległość liczona od obudowy wykopu do linii, gdzie zanikają przemieszczenia podłoża spowodowane realizacją wykopu.

Autorzy wyżej wymienionego opracowania określili w dokumencie propozycję zasięgu poszczególnych stref (tabela 2). Uwzględnili też dodatkowe uwagi modyfikujące prezentowane w poniższej tabeli współczynniki (zainteresowanych szczegółami odsyłam do tekstu źródłowego).

uwaga - wykopy - tabelka

 

Podane wartości stanowią materiał wyjściowy do analizy. W literaturze przedmiotu można odnaleźć też głosy mówiące o potrzebie zwiększenia tych współczynników o 50 proc. w przypadku obiektów zabytkowych (prof. dr hab. inż. Leonard Runkiewicz, Diagnostyka oraz monitoring budynków znajdujących się w sąsiedztwie realizowanych obiektów plombowych w miastach).

BADANIA ODDZIAŁYWANIA
Po zdefiniowaniu zasięgu strefy oddziaływań wykopu należy przeprowadzić ocenę jego ewentualnego oddziaływania na obiekty otaczające, uwzględniając ich stan techniczny. Jedną z form pozyskania informacji o mieniu otaczającym jest zlecenie wykonania inwentaryzacji technicznej obiektów otaczających (czynność ta winna być realizowana w uzasadnionych przypadkach). W ramach postępowania inwentaryzacyjnego wskazane jest opisanie konstrukcji obiektów, opisanie stanu technicznego wraz z charakterystyką występujących uszkodzeń oraz wykonanie dokumentacji zdjęciowej. Co ważne, w skrajnych sytuacjach, w których stan techniczny mienia otaczającego jest zły, realizację wykopu powinno poprzedzić zaprojektowanie oraz przeprowadzenie działań zabezpieczających bądź naprawczych w mieniu otaczającym. Ostatnim z kluczowych elementów analizy jest zapoznanie się z planem monitoringu przemieszczeń obiektów otaczających i samej obudowy. Intensywność pomiarów jest zmienna w czasie i powinna odpowiadać zagrożeniom występującym na kolejnych etapach realizacji. Najczęściej wykorzystywane są wyłącznie pomiary geodezyjne, w uzasadnionych przypadkach wykorzystuje się też pomiary geotechniczne np. przy wykorzystaniu inklinometrów. Kluczowy jest nie tylko fakt realizowania pomiarów, ale też zadany obieg informacji oraz zasady oceny uzyskanych rezultatów.

GŁĘBOKI WYKOP = GŁĘBOKA ANALIZA
Obecnie nie ma praktycznie żadnej dużej inwestycji miejskiej realizowanej bez potrzeby realizacji głębokich wykopów. Przyczyniają się do tego ograniczenia przestrzenne oraz wysoki koszt nabycia gruntów. Chęć zapewnienia nowym obiektom atrakcyjnej rynkowo lokalizacji powoduje, że tereny postrzegane wcześniej jako trudne i kosztowne do zabudowy obecnie zyskują na atrakcyjności. Dzieje się tak za sprawą większej dostępności nowoczesnych technologii posadowienia obiektów oraz lepszych możliwości modelowania zjawisk zachodzących w podłożu gruntowym. Jednak nawet najbardziej zaawansowane technologie modelowania oraz udoskonalone możliwości wykonawcze nie wyeliminują zagrożeń związanych z technicznymi aspektami przedsięwzięcia. Dlatego przed podjęciem decyzji ubezpieczeniowych zawsze należy rzetelnie i wnikliwie ocenić proponowane rozwiązania projektowe, a także przeanalizować zagrożenia związane z realizacją projektu.

About the author

Tagi: , , , , , , , , ,

POLECANE DLA CIEBIE

TAGI