Najczęściej stosowaną metoda pogrążania elementów ścianki szczelnej jest wibrowanie specjalnym urządzeniem.
Ścianki szczelne są powszechnie stosowaną metodą zabezpieczania wykopów. Najczęściej są obudową tymczasową, ale znane są już liczne przykłady, kiedy stanowią konstrukcję docelową. W przypadku konieczności pozostawienia tymczasowej ścianki stalowej w gruncie rozwiązanie staje się bardziej kosztowne.
Obudowa wykopu w postaci ścianki szczelnej składa się z pionowych elementów łączonych z sąsiednimi za pomocą specjalnie ukształtowanych zamków. Najczęściej stosowane są przekroje ścianki typu U lub Z (fot. 1).
Fot. 1 Grodzice typu Z i typu U (dwa połączone profile G62 po wbiciu w grunt)
Powszechnie stosowany i znany od wielu lat jest profil G62 pokazany na zdjęciu. Jednak pod względem wytrzymałościowym korzystniejsze są profile typu Z. W profilach typu U duża część materiału (zamki) znajduje się w osi obojętnej przekroju zginanego. Natomiast w profilach typu Z zamki znajdują się w najdalszej odległości od osi obojętnej.
Kolejne elementy ścianki szczelnej pogrąża się w grunt za pomocą wbijania, wibrowywania lub wciskania statycznego. Najczęściej stosowaną metodą pogrążania jest wibrowanie specjalnym urządzeniem o częstotliwości działania znacznie odbiegającej od częstości drgań własnych sąsiednich konstrukcji. Gdy niedopuszczalne są jakiekolwiek wibracje, stosuje się wciskanie statyczne. Metoda ta bywa jednak zawodna w przypadku bardzo mocnych gruntów lub napotkania przeszkód w postaci np. kamieni.
Rys. Fazy wykonywania ścianki szczelnej
Ścianka szczelna może być wykonana poniżej poziomu wody gruntowej i stanowi natychmiastowe zabezpieczenie wykopu bezpośrednio po wykonaniu. Należy jednak pamiętać, w przypadku przepływu wody w gruncie, że ścianka stanowi znakomitą przeszkodę i może powodować spiętrzenie przepływającej wody.
W niewielkich wykopach ścianka szczelna może pracować wspornikowo. W przypadku głębszych wykopów stosuje się rozparcie lub kotwienie obudowy wykopu. Rozparcie lub kotwienie wymaga zwykle wykonania dodatkowego wieńca stalowego. W przypadku kotwienia możliwe jest dopasowanie rozstawu kotew do modułu ścianki.
Po wypełnieniu swojej funkcji i zasypaniu pachwiny lub wykopu wyciąga się ściankę stalową z gruntu. W przypadku trudności z wyciągnięciem (ścianka kotwiona, brak miejsca na wyciągnięcie, obawa o negatywny wpływ wyciągania na wykonaną konstrukcję) ścianka szczelna staje się konstrukcją traconą, co jest rozwiązaniem kosztownym.
Fot. 2 Obudowa wykopu kotwiona w trzech poziomach jednego z najwyższych budynków w Polsce (SkyTower we Wrocławiu)
Fazy wykonywania ścianki szczelnej przedstawiono schematycznie na rysunku
a) zagłębienie ścianki,
b) wykop z odsłonięciem ścianki i ewentualnym kotwieniem lub rozparciem,
c) wykonanie konstrukcji docelowej w wykopie,
d) zasypanie pachwiny,
e) ewentualne wyciągnięcie ścianki,
f) pozostawienie jedynie konstrukcji docelowej.
Fot. 3 Ścianka szczelna oddzielająca poszczególne platformy robocze na budowie Stadionu Narodowego w Warszawie (I etap)
Zalety ścianki szczelnej:
– akceptowalny koszt (mniejszy niż ściany szczelinowej) szczególnie w przypadku możliwości odzyskania grodzic,
– akceptowalny koszt również przy małym zakresie robót,
– łatwość kształtowania obudowy w planie,
– zapewniona szczelność obudowy,
– niewielki hałas i brak wibracji przy wciskaniu statycznym,
– czysty plac budowy,
– możliwość obciążenia lub wykonywania wykopu bezpośrednio po pogrążeniu ścianki,
– duża sztywność na zginanie, zwłaszcza nowoczesnych przekrojów typu Z.
Fot. 4 Urządzenie umożliwiające uchwycenie ścianki w trakcie pogrążania blisko powierzchni terenu. Zmniejszenie długości wyboczeniowej znacząco zwiększa efektywność pogrążania ścianki. Analogicznym urządzeniem podjęto skuteczną próbę przebicia ścianką szczelną starej autostrady betonowej w okolicach Gliwic.
Fot. 5 Ścianka szczelna jako obudowa wykopu fundamentów Mostu Północnego w Warszawie. Zabetonowanie ścianki razem z fundamentem zwiększa jego nośność i znacząco poprawia odporność na rozmycie
Do wad ścianki szczelnej można zaliczyć:
– trudności wykonania w gruntach z przeszkodami (kamienie, skały),
– zwiększenie kosztu w przypadku konieczności pozostawienia ścianki w gruncie,
– długość ograniczoną możliwościami transportowymi,
– niekorzystny wpływ na otoczenie wynikający z wbijania lub wwibrowywania ścianki.
Fot. 6 Ścianka umożliwiająca wykonanie sąsiedniej nitki obwodnicy Kielc
Na fot. (2–6) przedstawiono przykłady zastosowań ścianek szczelnych.
mgr inż. Piotr Rychlewski
