Ochrona obiektów zabytkowych i historycznych oraz wzmocnienia takich konstrukcji wiążą się z szeregiem wyzwań, które stoją przed inwestorami, inżynierami i firmami wykonawczymi. Podobnie sytuacja wygląda z adaptacją obiektów zabytkowych na potrzeby współczesnych budynków użytkowych (biur czy mieszkań).
Tego typu obiekty są wymagającymi projektami w zakresie naprawy i renowacji z uwagi na swój unikatowy charakter, wartość historyczną oraz artystyczną. Dodatkowo obwarowane są określonymi regulacjami i wytycznymi związanymi z naprawą oraz renowacją. Większość regulacji zawiera tzw. Karta Wenecka (Międzynarodowa Karta Konserwacji i Restauracji Zabytków i Miejsc Zabytkowych). Przyjęta w 1964 r. stanowi międzynarodową wytyczną w obszarze ochrony i odnawiania zabytków, doprecyzowując oraz rozszerzając regulacje zawarte w Karcie Ateńskiej z 1931 r. Karta definiuje określone cele związane z ochroną i renowacją zabytków, m.in. w kwestii wzmocnienia posadowienia takich obiektów:
Art. 10. Kiedy techniki tradycyjne okazują, się niewydolne, wzmocnienie zabytku można zapewnić sięgając do wszelkich nowoczesnych technik konserwatorskich i budowlanych, których skuteczność wykazałyby dane naukowe i zapewniało doświadczenie.
Wyzwania związane ze wzmocnieniem konstrukcji zabytkowych
Z naprawą zabytków wiążą się dość oczywiste problemy:
- Delikatna konstrukcja per se. Inwazyjna ingerencja związana z remontami i naprawami może dodatkowo spowodować osłabienie pomników oraz obiektów historycznych.
- Otoczenie. Tego typu obiekty najczęściej znajdują się w zabytkowej części miasta, wśród innych, podobnych konstrukcji. Inwazyjne naprawy, związane np. z wykopami lub ciężkim sprzętem budowlanym, osłabiłyby nie tylko naprawiany obiekt, ale również inne w jego sąsiedztwie.
- Trudny dostęp. Duża koncentracja zabytków, najczęściej w centralnej, zabytkowej części miasta), wiąże się z utrudnionym dostępem do nich w trakcie napraw – wąskie uliczki starego miasta, w bliskim sąsiedztwie innych zabytków, w których nie zmieści się duży sprzęt budowlany (koparki czy betoniarki).
- Słaby grunt o słabych właściwościach nośnych. Wiąże się to z obecnością gruntów organicznych i historią starych miast. Miasto o wielowiekowej tradycji jest „żywym” tworem urbanistycznym, które przez wieki nieustannie rozbudowywało się i rozwijało. Na przykład średniowieczne miasta nie miały zurbanizowanej sieci kanalizacji. Funkcję kanalizacji pełniły doły gnilne i lokalne szamba, które w miarę rozwoju miast były zabudowywane. Tym samym, w naturalnym procesie rozbudowy i przebudowy powstawały naturalne nasypy organiczne, które obecnie znajdują się pod większością zabudowań miejskich. Niestety, nie stanowią one stabilnego podparcia dla budynków czy obiektów. Nawet współczesnych.
- Sztuka budowlana, czyli płytkie fundamenty. Często obiekty historyczne są po prostu posadowione zbyt płytko, a osłabione fundamenty nie są w stanie unieść pełnego obciążenia.
Iniekcje geopolimerowe w renowacji konstrukcji zabytkowych
Iniekcje geopolimerowe to nieinwazyjna metoda poprawy nośności podłoża poprzez iniekcję pęczniejących geopolimerów, stosowana do wzmocnień budynków i obiektów od ponad 40 lat. Geopolimery na rynkach Europy Zachodniej od lat z powodzeniem znajdują swoje zastosowanie w zakresie poziomowania, stabilizacji oraz wzmacniania gruntu i podłoża pod obiektami historycznymi i zabytkowymi.
Proces naprawczy, polegający na szybkiej i małoinwazyjnej iniekcji w głąb gruntu, pozwala na jego wzmocnienie bezpośrednio pod obiektem, bez wykopów, drgań czy wprowadzania ciężkiego sprzętu budowlanego. Stosowane geopolimery to wysoko ekspansywne żywice, szybko penetrujące grunt i osiągające swoje właściwości użytkowe w bardzo krótkim czasie. Dzięki temu stanowią szybką i nieuciążliwą alternatywę dla tradycyjnych technologii stosowanych w celu rozwiązania problemów osiadania fundamentów budynków historycznych lub zabytkowych.
Zalety geopolimerów
Mała inwazyjność
Tradycyjne metody polegające na wylewaniu czy wtryskiwaniu betonu w celu wzmocnienia fundamentów wymagają dużej ingerencji w podłoże. W praktyce oznacza to głębokie wykopy z użyciem ciężkiego sprzętu budowlanego w celu bądź to wylania betonu, bądź instalacji betonowych pali. Jak już zostało wspomniane wcześniej – w przypadku trudno dostępnych obiektów, znajdujących się na starówce, w dużym zagęszczeniu i bliskim sąsiedztwie innych obiektów – nie zawsze jest to w ogóle możliwe. Podobnie jak przejazd i rozlokowanie ciężkiego, wielkogabarytowego sprzętu wśród brukowanych wąskich uliczek starych miast, nieprzystosowanych nawet do znoszenia takiego obciążenia.
Jeszcze jednym utrudnieniem, o którym należy pamiętać, związanym z podbijaniem fundamentów w tradycyjnej technologii np. jet grouting, jest konieczność usuwania upłynnionego gruntu zawierającego cement, wydobywającego się podczas prac z otworu wiertniczego na powierzchnię.
Tymczasem iniekcje geopolimerowe ograniczają się do minimalnie uciążliwych przewiertów o średnicy 16 mm, w których umieszczane są pakery iniekcyjne – metalowe rurki, przez które wstrzykiwany jest geopolimer. Otwory iniekcyjne po podaniu materiału są na powrót zasklepiane.
Każdy punkt iniekcyjny tworzy strefę oddziaływania o promieniu około 1,5 m (w zależności od charakterystyki użytego materiału geopolimerowego), wzmacniając i konsolidując w tym obszarze grunt. Punkty iniekcyjne rozmieszcza się zazwyczaj w środkach stref o promieniu 1,0–1,5 m, aby zapewnić oddziaływanie zaaplikowanego geopolimeru w całym obszarze wymagającym wzmocnienia. Rozmieszczenie to może zostać zmodyfikowane w zależności od czynników, takich jak rodzaj gruntu, jego nośność oraz obciążenie.
Szybkość
Jedną z kluczowych właściwości geopolimerów jest wyjątkowa szybkość, z jaką materiał geopolimerowy uzyskuje właściwości nośne w wyniku reakcji chemicznej (polimeryzacji), która powoduje uzyskanie około 90–95% zakładanej wytrzymałości podanego materiału w czasie ok. 90 sekund. Zaaplikowany geopolimer osiąga swoją wytrzymałość użytkową w pierwszych minutach po iniekcji, co oznacza, że w tym czasie można normalnie korzystać z posadzki. Co więcej, nie ma konieczności usuwania wyposażenia na czas remontu, np. rusztowań, z których korzystają ekipy konserwatorów. Oznacza to, że w praktyce podczas napraw iniekcjami w tym samym czasie mogą się toczyć inne prace konserwacyjne na obiekcie.
Uniwersalność
Istotną właściwością iniekcji geopolimerowych i aplikowanych geopolimerów jest możliwość ich stosowania w bardzo szerokim zakresie temperaturowym: od –20 do +60°C. Dzięki temu prace naprawcze z wykorzystaniem iniekcji geopolimerowych można wykonywać niezależnie od pory roku.
Precyzja
Z uwagi na specyfikę obiektów zabytkowych: ich unikatowe walory estetyczne, znaczenie artystyczne i historyczne, bardzo ważna jest precyzja podczas renowacji. Naprawy z zastosowaniem iniekcji geopolimerowych są procesem precyzyjnie monitorowanym przy użyciu laserów i czujników, z sensorami umieszczonymi w pobliżu punktu iniekcyjnego.
Przykłady realizacji z użyciem metody iniekcji geopolimerowych
Klasztor Redemptorystów w Zamościu. 80-letni klasztor Ojców Redemptorystów, przynależący do zabytkowego kościoła Św. Mikołaja z XVI w. w Zamościu. Zamieszkały przez ojców, z pomieszczeniami użytkowymi: kuchnia, piwnice, kaplica, pokoje mieszkalne. Położony w centrum zabytkowego miasta Zamość.
Położenie klasztoru w centralnej, zabytkowej części miasta wiąże się, niestety, z problemami opisanymi wcześniej w artykule. Założone w XVI w. miasto nie miało zorganizowanej sieci kanalizacyjnej. Tym samym, w naturalnym procesie rozbudowy i przebudowy miasta powstawały naturalne nasypy organiczne, które obecnie znajdują się pod większością zabudowań miejskich.
Podobnie zadziało się w przypadku klasztoru. Całe skrzydło klasztoru znajduje się na nasypach organiczno-budowlanych cały czas aktywnych i osiadających. Prawdopodobnie w miejscu obecnego klasztoru pierwotnie znajdował się inny budynek, rozebrany i zasypany, a na jego gruzach został wybudowany klasztor. Duża część obiektu jest zawieszona w powietrzu, popękana elewacja na zewnątrz i ściany wewnątrz, występują problemy z domykaniem się drzwi i okien.
Dodatkowym wyzwaniem było samo miejsce iniekcji: bardzo ograniczony obszar roboczy – wąskie piwnice z pomieszczeniami gospodarczymi, które musiały być dostępne do użytku podczas przeprowadzania robót.
Inwestor zakonny wraz z inżynierem z pracowni konserwacji zabytków, w związku z szeregiem ograniczeń zaczął szukać alternatywnego rozwiązania.
Klasztor sąsiaduje bezpośrednio z ruchliwą ulicą staromiejską, wzdłuż której przebiegają instalacje, które uniemożliwiają wykonywanie prac wykopowych z zewnątrz. W tej sytuacji prace wykopowe musiałyby być wykonane od środka, natomiast z uwagi na wąski, ciasny obszar roboczy (korytarze piwnic zakonnych i znajdujące się w piwnicach pomieszczenia gospodarcze) byłoby to wyjątkowo trudne i bardzo czasochłonne.
To wszystko zdecydowało, że, pomimo pierwotnego projektu, inżynier i inwestorzy zakonni zdecydowali się na metodę iniekcji geopolimerowych.
Na pytanie dlaczego ostatecznie klasztor zaufał nowej, innowacyjnej metodzie, zleceniodawca przyznaje, że kluczowym czynnikiem była jej nieuciążliwość i nieinwazyjność, podczas gdy tradycyjne rozwiązania stwarzały zagrożenie dla i tak osłabionej konstrukcji budynku.
Metoda iniekcji umożliwiła zatem prowadzenie życie zakonu bez zakłóceń podczas prowadzonych prac, bez konieczności relokacji ojców redemptorystów, z zachowaniem dostępu do wszystkich pomieszczeń użytkowych.
VIDEO i opinia inwestora TUTAJ
Kontakt
Po więcej informacji lub w celu nieodpłatnych konsultacji, lub wizji lokalnej, zapraszamy do kontaktu z jednym z inżynierów firmy Geobear:
– 885 805 900 (mazowieckie i wschodnia część Polski)
– 885 807 600 (wielkopolska i zachodnia część Polski)
– 885 807 500 (dolnośląskie i południowa część Polski)
lub 885 801 300, kontakt@geobear.com
Geobear Poland
ul. Belwederska 9a/5
00-761 Warszawa
