Budowa studni kanalizacyjnych w pasach drogowych

Jeszcze 20 lat temu studnie ka­nalizacyjne w pasach drodowych były niekończącym się utrapie­niem kierowców, gdyż zaledwie nielicz­ne ich włazy znajdowały się na poziomie równym z poziomem nawierzchni drogi czy ulicy, a większość z nich znajdowała się powyżej lub poniżej tej nawierzchni. Następnym powszechnym błędem było zasypywanie studni gruntem z wykopu w dodatku źle zagęszczonym, co po­wodowało, że w czasie eksploatacji niebezpiecznie zapadał się grunt wokół studni; zjawisko to było jeszcze potę­gowane nieszczelnym połączeniem rur kanalizacyjnych z płaszczem betono­wym studni, co skutkowało wypłuki­waniem gruntu wokół takich połączeń. Obecnie błędy tego rodzaju zdarzają się na szczęście rzadko.

Fot. 1 Posadowienie studni na podbudowie betonowej z widoczną kinetą

Dane ogólne. Odległości między stud­niami na prostych odcinkach kanałów powinny wynosić 50,0-70,0 m; ko­nieczne są również studnie w miej­scach zmiany kierunku kanałów lub w punktach ich krzyżowania się. Odle­głości między studniami zależą także od średnicy rurociągów ułożonych na danych odcinkach.

Komory studni o wysokości do 3,0 m po­winny mieć minimalną średnicę 1,20 m, aby umożliwić względnie dobre wa­runki pracy ekip robotniczych w cza­sie budowy i eksploatacji kanalizacji. W przypadku studni znacznie wyższych komora powinna mieć wysokość ok. 2,0 m, na niej powinna być ustawiona pośrednia płyta żelbetowa, następnie komin o średnicy 0,80 m, zakończony płytą zamykającą i włazem wejściowym. Wszystkie elementy studni są obecnie wykonywane z betonowych prefabryka­tów, co znacznie ułatwia i skraca czas realizacji inwestycji.

Posadowienie studni w gruncie. Po­mimo niskich nacisków na grunt po­sadowienie studni powinno być pewne i stabilne. Już w trakcie wykonywania wykopu rodzimy grunt jest z reguły naruszony i niedogęszczony. W celu poprawnego posadowienia studni, szczególnie w pasie drogowym, na­leży pod każdą studnią wykonać pod­budowę o grubości 0,15-0,20 m z wilgotnego betonu C12/15 (fot. 1). Działanie takie zapewni stabilność studni, która pod wpływem ruchu ulicznego przez długie lata nie zmieni swego pionowego położenia. Obecnie część projektantów zaleca takie po­sadowienie, lecz niestety nie jest to powszechne działanie.

Wykonanie prefabrykatów betono­wych. Prefabrykaty do budowy studni należy wykonywać z betonu minimal­nej klasy C25/30, a byłoby znacznie lepiej z klasy C30/37 ze względu na cienkie ścianki tych prefabrykatów, wynoszące zaledwie 0,12 m. Kształt kołowy kręgów ma być zapewniony z tolerancją ich średnicy najwyżej + 2,5 mm. Trzeba dążyć do tego, aby prefabrykaty cechowały się minimal­ną ilością porów, a więc beton powi­nien być szczelny i tak zawibrowany, aby została usunięta z niego znaczna ilość powietrza. Poza tym konserwa­cja antyadhezyjna szalunków musi być poprawnie dobrana i wykonana, aby pęcherze powietrza nie przy­klejały się do szalunków. Krawędzie prefabrykatów powinny być równe i proste, pozbawione jakichkolwiek strzępi; jeśli w procesie produk­cji takie strzępia powstają, muszą być zeszlifowane, a elementy bez uszkodzeń i braków dostarczone na plac budowy. Dolny prefabrykat jest znacznie bardziej wymagający, musi być bowiem dostarczony łącznie z żądaną kinetą; tych elementów nie wolno wykonywać na budowie, gdyż wtedy ich jakość jest niska.

Fot. 2 Łączenie prefabrykatów studni, zastosowana izolacja przeciwwodna

Połączenie studni z dochodzącymi do nich rurami. Wymagane jest elastyczne połączenie różnych rodzajów rur z betonowym korpusem studni; połączenie to musi być szczelne, lecz jednocześnie pozwa­lające na pewien ruch pionowy i obrót.

– Łączenie rur PVC i PE wyko­nuje się poprzez krótki odcinek rury osłonowej (z PVC albo PE) zabetonowanej w ściance stud­ni w zakładzie prefabrykacji; rura osłonowa zaopatrzona jest w uszczelkę, a jej średnica do­stosowana do połączenia z rurą kanalizacyjną, biegnącą między studniami. Koniec tej rury, po­smarowany środkiem poślizgo­wym, wciska się w rurę osłono­wą; połącznie jest proste i łatwe w wykonaniu.

– Łączenie rur kamionkowych wy­konuje się przy użyciu krótkiego odcinka rury kamionkowej (łącznik o długości ok. 0,5 m) sztywno zamocowanego w ściance stud­ni, wolny koniec tego odcinka jest zaopatrzony w łącznik kielichowy. Odcinek rury łącznikowej wchodzi do wnętrza studni na ok. 10 mm, po czym jest obetonowany od ze­wnątrz przez szczelne upchanie betonu C25/30 wokół rury na wy­sokość ok. 0,2 m i na długość ok. 0,3 m. Beton musi dokładnie wy­pełnić szczelinę między ścianką otworu w studni a rurą. Od we­wnątrz styk rury ze ścianką stud­ni jest obrobiony betonem dokład­nie z jej powierzchnią i zatarty na ostro. Po związaniu betonu łączy się dalsze odcinki rur na kielichy zaopatrzone w uszczelki.

Montaż prefabrykowanych kręgów be­tonowych. Górny styk zamontowanego już prefabrykatu oraz dolny montowa­nego muszą być oczyszczone z pyłu i piasku oraz nawilżone wodą. Następnie na krawędzi dolnego prefabrykatu roz­kłada się plastyczną zaprawę cemen­tową. Po ułożeniu nowego prefabrykatu nadmiar zaprawy zostanie wyciśnięty na boki; konieczne jest obrobienie na świeżo styku prefabrykatów: nadmiar zaprawy usunięty, a braki dopełnione, następnie zatarty na ostro styk z obu ich stron, równo z ich powierzchnią. Krawędzie prefabrykatów powinny być równe bez uszkodzeń i strzępi, jeśli ta­kowe występują, muszą być dokładnie zeszlifowane.

W przypadku łączenia prefabrykowa­nych elementów na uszczelki ich styki z obu stron należy obrobić dylatacyj­ną masą elastyczną lub bezskurczową zaprawą montażową, co spowoduje doszczelnienie styków i w stu procen­tach ochroni środowisko naturalne przed skażeniem.

Fot. 3 Górny fragment studni z dodatkowymi uchwytami ułatwiającymi wejście

Izolacja przeciwwodna ścian studni. Prawie w każdym projekcie jest zale­cana izolacja z produktów asfaltowych. Znacznie lepsze i prostsze jest pokry­cie obu stron studni izolacją struktu­ralną. Można ją wykonywać w każdych warunkach, wymagane jest nawet nawilżanie betonu. Gotowy suchy ma­teriał rozrabiany jest w wodzie zgod­nie z instrukcją producenta, układa się go szczotką w dwóch warstwach, w prostopadłych do siebie kierunkach; wykonanie izolacji jest bardzo proste i szybkie. W miarę penetracji wody izo­lacja strukturalna wytwarza kryształy w porach betonu, całkowicie je blokując i uszczelniając całą strukturę betonu. Takie doszczelnienie studni jest koniecz­ne ze względu na ochronę środowiska, uzyskanie trwałych elementów budow­lanych i wykonywanie wszelkich robót zgodnie z wysoką jakością. Należy rów­nież wziąć pod uwagę, że prefabrykaty o grubości ścianki 120 mm, z występu­jącymi zawsze porami po obu stronach, nie mogą zapewnić stuprocentowej szczelności. Niebagatelnym problemem jest również ochrona samego betonu przed karbonatyzacją i powolną korozją spowodowaną czynnikami agresywnymi zawartymi w wodzie gruntowej i pro­wadzonych ściekach. Izolacja struktu­ralna z Hydrostopu chroni beton przed powyższymi czynnikami, a ponadto tworzy w miarę przyjazne człowiekowi środowisko wewnątrz studni (ważne przy pracach konserwacyjnych). Nale­ży zdecydowanie podkreślić, że środowisko, w jakim pracuje beton w stud­niach kanalizacyjnych, należy do wysoce agresywnych.

Zasypka studni w pasie drogowym i na parkingach. Jest to prosta, lecz bardzo ważna praca, gdyż decyduje o trwałości nie tylko studni, ale również konstrukcji ulicy lub drogi w najbliższym jej otoczeniu. Z tego względu zasypkę należy wykonywać czystym piaskiem różnoziarnistym, dobrze zagęszczal- nym, o wilgotności ok. 10%, układanym warstwami o maksymalnej grubości 0,30 m. Wskaźnik zagęszczenia grun­tu wokół studni powinien wynosić Is > = 0,98 do głębokości 1,0 m poniżej po­ziomu nawierzchni, powyżej zaś wskaź­nik ten ma być wyższy, tj. Is = > 1,00 (dotyczy górnej warstwy o grubości 1,0 m). W trakcie zasypki każdą warstwę po jej zagęszczeniu należy spraw­dzać, aby otrzymać poprawną wielkość wskaźnika Is. Od wielu lat sprawdzam orientacyjnie zasypki bardzo prostym sposobem, a mianowicie używam pręta z gładkiej stali zbrojeniowej o średnicy 12 mm, długości 1,20 m, który na jed­nym końcu jest zakończony wygodnym uchwytem, a na drugim zaostrzony. Wpycham taki „wskaźnik” w badaną warstwę z siłą, na jaką mnie stać; gdy pręt wbije się w grunt na 30,0-40,0 mm, należy uznać, że wskaźnik zagęsz­czenia jest poprawny. Potem wykonaw­ca angażuje geologa, który sprawdza zagęszczenie gruntu przy wielu stud­niach. Nie zdarzyło mi się do tej pory, aby w jakimś miejscu zagęszczenie było niepoprawne. Takie sprawdzanie jakości zagęszczania gruntu jest wygodne i tanie dla wykonawcy, gdyż nie musi an­gażować geologa na cały czas trwania robót lub narażać się na odkopywanie studni i ponowne zagęszczanie.

Fot. 4 Poprawne ustawienie włazu studni

Wykonanie górnego fragmentu stud­ni. Każda studnia jest zamykana żel­betową płytą z otworem włazowym o średnicy 0,60 m. Otwór ten po­winien być usytuowany jak najbliżej wewnętrznej płaszczyzny ścianki studni, a stopnie włazowe zamonto­wane w jego osi. Wykonawcy, bojąc się, że cienka ścianka płyty może ulec uszkodzeniu, poszerzają ją, odsuwa­jąc otwór w kierunku środka płyty. Jeżeli otwór włazowy płyty wychodzi poza wewnętrzną płaszczyznę ścian­ki studni do 0,10 m, jest to akcep­towalne; jeżeli jednak wymiar ten wzrasta, wejście do studni staje się niewygodne, nieergonomiczne. Łatwe jest jednak pogodzenie tych sprzecz­nych tendencji – należy zagrożony wą­ski pas płyty dodatkowo dozbroić np. czterema prętami o średnicy 10 mm ze stali B500 SP.

Właz do studni. W celu dostosowania poziomu włazu do poziomu nawierzchni drogi stosuje się odpowiednio wąskie kołowe prefabrykaty żelbetowe o śred­nicy otworu wewnętrznego 0,60 m, układane na zaprawie, np. M20. Ele­mentem końcowym jest okrągły właz żeliwny odpowiedniej klasy, dostoso­wanej do obciążenia, np. D 600. Górny poziom tego włazu musi być dokładnie dopasowany do poziomu przyległej na­wierzchni. Niewłaściwym rozwiązaniem (często stosowanym) jest obramowa­nie włazu betonem przy nawierzchni z kostki wibroprasowanej, beton ten zwykle pęka. Najlepsze jest obramowa­nie kostką kamienną lub małymi, specjal­nymi kostkami betonowymi o wytrzyma­łości porównywalnej z kamieniem. Rrzy nawierzchniach z betonu i asfaltu ramę włazu można obrobić tymi materiałami. Na pozostałej części żelbetowej nakry- wy studni (poza włazem) powinien być ułożony beton C12/15, a na nim wykoń­czeniowa warstwa ulicy. Niektórzy za­lecają stosowanie wyrównawczej płyty żelbetowej wokół studni, aby przeciw­działać zapadliskom gruntu w jej oto­czeniu. Uważam, że przy sprawdzonym zagęszczeniu zasypki, jaki opisałem, płyta taka jest zbędna.

Fot. 5 Widok stopni i kinety studni

Żeliwne stopnie wejściowe do stud­ni. W usytuowaniu stopni zdarzają się częste błędy, co utrudnia eksploatację tej instalacji, do błędów tych należą:

– ustawienie stopni z przesunięciem w stosunku do osi otworu włazo­wego nakrywy, co znacznie utrudnia wchodzenie;

– niepoprawna odległość między osia­mi dwóch rzędów stopni, powinna ona wynosić 0,30 m;

– niepoprawna odległość między stop­niami w rzędzie, powinna ona wyno­sić 0,25-0,30 m;

– brak poprawnego przesunięcia rzę­dów stopni o pół odległości między stopniami;

– brakujące stopnie u góry studni i przy jej dnie; oczywiście niepotrzebne jest montowanie stopni w otworze włazowym o średnicy 0,60 m (na fot. 3 pokazano specjalne uchwy­ty ułatwiające wejście do stud­ni), lecz już w kominie o średnicy 0,8 m, w głębokich studniach jest to wprost konieczne; zdarzają się również brakujące stopnie w pobli­żu dna studni.

Wszystkie wymienione błędy wynikają z faktu, że stopnie są osadzane w ele­mentach w zakładzie prefabrykacji, gdzie nie zawsze są dopasowane do układu stopni w studni. Oczywiście wszystkie wymienione błędy muszą być usunięte, a stopnie zamontowa­ne właściwie.

Oczyszczenie studni. Ostatnią czyn­nością jest oczyszczenie studni z zie­mi, błota i innych odpadów. Żeliwne stopnie należy również doprowadzić do należytego porządku, poprawić ich obrobienie betonem, a następnie oczyścić z resztek betonu i błota. W trakcie budowy studni pierwotne zabezpieczenie stopni w wielu miej­scach ulega uszkodzeniu, aby popra­wić to zabezpieczenie, należy pomalo­wać je farbą bitumiczną.

Podsumowanie

Opłaca się wyeliminowanie błędów w budowie studni kanalizacyjnych oraz zastosowanie środków poprawiają­cych ich jakość, trwałość i przyjazną eksploatację, gdyż wtedy studnie będą działały bezawaryjnie wiele lat. Dużo błędów wynika z braku właściwego nadzoru ze strony wykonawcy i inspektora nadzoru inwestorskiego, z niewykonania wszystkich postano­wień projektu, warunków technicz­nych oraz niestosowania zasad wiedzy technicznej i właściwie pojętej sztuki budowlanej. Tego typu obiekty bywają lekceważone przez niektórych człon­ków procesu inwestycyjnego, gdyż nie widać ich i nie zostaną one poddane krytyce opinii publicznej. Wykona­nie studni kanalizacyjnych w pasach drogowych, przedstawione w artyku­le, jest zgodne z obecnymi trendami w budownictwie, dążącymi do wyso­kiej jakości robót, trwałości konstruk­cji, ochrony środowiska naturalnego, estetyki, ergonomii i tworzenia przy­jaznego otoczenia człowieka.

Arkadiusz Maciejewski

Uwaga: Zdjęcia zostały wykonane na budowie Factory w Warszawie – Ur­susie (generalny wykonawca – Agmet Sp. z o.o. z Warszawy, roboty instala­cyjne – „Mercury” Sp. z o.o.).