Aarsleff – Twój partner geotechniczny

Budynek Morzlive, który powstaje w malowniczej części Ustronia Morskiego, w sąsiedztwie obszaru Natura 2000, mieści się zaledwie 100 m od plaży. Realizowana inwestycja to czterokondygnacyjny budynek z podziemną halą garażową.

Fot. 1. Lokalizacja inwestycji Morzlive

Przed rozpoczęciem konstrukcyjnych prac projektowych na działce obiektu rozpoznano i udokumentowano warunki gruntowo-wodne. W ramach prac polowych wykonano otwory badawcze oraz sondowania statyczne CPTU. Badania wykazały występowanie od poziomu terenu utworów antropogenicznych o maksymalnej miąższości 1,2 m, poniżej których zalegają warstwy eolicznych i aluwialnych piasków, rozdzielone warstwą gruntów bagiennych, torfów oraz piasków próchniczych. Od głębokości ok. 3,0 m p.p.t. występują lodowcowe gliny zwałowe, których stopień plastyczności malał wraz z głębokością: od miękkoplastycznych po twardoplastyczne. Wodę gruntową o charakterze swobodnym nawiercono na głębokości ok. 1,6 m p.p.t. Ostatecznie obiekt został zakwalifikowany do drugiej kategorii geotechnicznej. Firma Aarsleff, będąc partnerem geotechnicznym, miała przyjemność zaprojektować i wykonać zabezpieczenie wykopu oraz wzmocnienie podłoża gruntowego pod przyszły fundament powstającej inwestycji.

Pierwszym zadaniem było zaprojektowanie i wykonanie tymczasowego zabezpieczenia wykopu o łącznej długości 220 mb. Aarsleff posiada duży park maszynowy, dzięki czemu może zaproponować bezpieczne i ekonomicznie uzasadnione technologie. Firma wykonuje zabezpieczenia wykopów w postaci ścianek berlińskich, ścianek z grodzic stalowych i winylowych, palisad z pali CFA, VDW, mikropali, kolumn DSM lub stosuje mix wymienionych technologii. Przed doborem odpowiedniej technologii zabezpieczenia wykopu w pracowni projektowej poddawane są analizie warunki gruntowo-wodne na terenie inwestycji oraz występowanie i charakterystyka sąsiedniej zabudowy. Dla inwestycji w Ustroniu Morskim, w celu zapewnienia bezpiecznej pracy wewnątrz wykopu w trakcie prowadzenia robót oraz ograniczenia dopływu wód gruntowych do niego, zaprojektowano palisadę sieczną z kolumn wykonanych technologią wgłębnego mieszania gruntu DSM (ang. Deep Soil Mixing). Technologia ta polega na wprowadzeniu w podłoże mieszadła o specjalnej konstrukcji, składającego się z żerdzi wiertniczej i krótkiego świdra. Wiercenie odbywa się bez żadnych wstrząsów i jest wspomagane wypływem zaczynu z zastosowaniem spoiwa na bazie cementu z tzw. monitora znajdującego się na końcu żerdzi wiertniczej. Po osiągnięciu projektowanej głębokości następuje faza formowania właściwych kolumn DSM. W tym czasie zwiększa się kontrolowany wypływ zaczynu, a obracane i podciągane do góry mieszadło zapewnia jego równomierne wymieszanie z gruntem, tworząc kolumny z cementogruntu.

Rys. 1. Charakterystyczny przekrój geotechniczny

>>> Jak AARSLEFF wspiera budowę kompleksu Plaza w Kielcach

>>> AARSLEFF Sp. z o.o. – multitechnologie stosowane w polskiej geotechnice od 25 lat!

>>> Inwestycje w wymagających warunkach – fundament to podstawa

Dla inwestycji Morzlive zastosowano kolumny DSM o średnicy 0,8 m, o długości od 3 do 9 m. Na odcinkach zabezpieczenia wykopu, gdzie granice działki pozwalały na uformowanie przypory ziemnej, palisada z kolumn DSM pełniła wyłącznie funkcję przesłony przeciwfiltracyjnej. Na odcinkach, gdzie nie było możliwości uformowania przypory ziemnej, w co trzecią kolumnę DSM wprowadzono zbrojenie w postaci kształtowników IPE, których zadaniem było przeniesienie sił wewnętrznych w palisadzie. W wielu publikacjach, m.in. [1, 2], podkreśla się, że przy stosowaniu technologii DSM bardzo ważnym elementem jest odpowiedni dobór rodzaju i ilości spoiwa hydraulicznego. Dobór tego elementu uzależniony jest od warunków gruntowo-wodnych panujących w terenie. Szczegółowo analizuje się właściwości fizyczne i chemiczne gruntów oraz wody gruntowej. Analizie poddaje się rodzaj i skład granulometryczny gruntów, wilgotność, granice konsystencji, zawartość części organicznych, skład chemiczny oraz pH wody gruntowej. Na rys. 1 pokazano charakterystyczny przekrój geotechniczny inwestycji w Ustroniu Morskim. Dla przedstawionych warunków gruntowo-wodnych do kolumn DSM zastosowano spoiwo w postaci cementu CEM III 32,5N. Głównym czynnikiem determinującym dobranie takiego rodzaju spoiwa było występowanie niewielkiej miąższości gruntów organicznych w stanie średnio rozłożonym oraz przewarstwienia organicznego w gruntach niespoistych.

Rys. 2. Rzut zabezpieczenia wykopu

Obliczenia statyczne palisady zostały wykonane przez pracownię projektową Aarsleff w programie GGU RETAIN. Przeprowadzono je dla kilkunastu charakterystycznych sytuacji projektowych. Po uwzględnieniu w obliczeniach zróżnicowanych na poszczególnych odcinkach zabezpieczenia takich czynników wykopu, jak obciążenia na naziomie, uwarstwienia gruntu, kąty tarcia wewnętrznego i spójność gruntu, kąt tarcia gruntu o palisadę, dobrano dokładne parametry kolumn oraz lokalnie zbrojenie kolumn w postaci kształtowników IPE. Minimalną wytrzymałość na ściskanie cementogruntu po 28 dniach określono na poziomie 0,5 MPa (palisada pełniąca funkcję przesłony przeciwfiltracyjnej) oraz 2,2 MPa (palisada pełniąca funkcję przesłony przeciwfiltracyjnej i konstrukcji oporowej).

Fot. 2. Wykonanie siecznej palisady z kolumn DSM

Celem weryfikacji założeń projektu i kontroli jakości wykonanych kolumn DSM przeprowadzono badania laboratoryjne wytrzymałości na ściskanie próbek cementogruntu, pobieranych w trakcie prowadzenia robót. Badaniu poddane zostały próbki po 14, 28 i 56 dniach wiązania. Po otrzymaniu projektowanych poziomów wytrzymałości na ściskanie cementogruntu dopuszczono do prowadzenia robót ziemnych wewnątrz wykopu.

Drugim zadaniem było zaprojektowanie i wykonanie wzmocnienia podłoża pod płytę fundamentową inwestycji. Firma Aarsleff w ramach technologii in-situ posiada zestawy wiercące do wykonywania: pali/kolumn wierconych świdrem ciągłym CFA, pali/kolumn przemieszczeniowych FDP/FDC, mikropali oraz, jak wspomniano, technologii wgłębnego mieszania gruntu DSM. Dla inwestycji Morzlive w Ustroniu Morskim projektanci firmy podjęli decyzję o dobraniu wzmocnienia podłoża w technologii przemieszczeniowych kolumn betonowych FDC (ang. Full Displacement Column). Technologię FDC można stosować w zwartej zabudowie miejskiej, ponieważ jest to metoda bezwstrząsowa/bezwibracyjna. Kolumny przemieszczeniowe wykonywane są za pomocą żerdzi zakończonej świdrem w kształcie wrzeciona. W trakcie pogrążania świdra jego końcówka rozpycha grunt na boki, bez wynoszenia urobku. Rozpychanie gruntu na boki w trakcie wiercenia wpływa na polepszenie parametrów ośrodka gruntowego. Mocną stroną technologii przemieszczeniowej jest fakt, że jest to metoda bezurobkowa, co pozwala na optymalizację kosztów związanych z wywiezieniem i utylizacją urobku. Efektem przeprowadzonych przez Aarsleff obliczeń było przyjęcie posadowienia obiektu na 195 kolumnach FDC o średnicy wiercenia min. 380 mm i łącznej długości ok. 3000 mb. Zaprojektowano kolumny FDC w oparciu o własne obliczenia nośności kolumn i ich rozmieszczenie, z uwzględnieniem obciążeń przekazanych przez konstruktora obiektu. Kolumny rozmieszczono w taki sposób, aby zapewnić optymalne rozwiązanie posadowienia obiektu, tj. w zakresie obejmującym jednocześnie liczbę kolumn, ich długość w gruncie i rozwiązanie płyty fundamentowej. Zadanie powierzone firmie Aarsleff zostało wykonane w całości z poziomu platformy roboczej znajdującej się ponad poziomem wód gruntowych i ponad projektowanym poziomem fundamentu. Na przekroju charakterystycznym pokazano schemat wzmocnienia podłoża kolumnami FDC inwestycji w Ustroniu Morskim (rys. 3).

Rys. 3. Wzmocnienie podłoża kolumnami FDC – przekrój charakterystyczny

Zrealizowane przez Aarsleff wzmocnienie podłoża pozwoliło na uzdatnienie słabonośnych i odkształcalnych glin oraz zapewnienie spełnienia wymogów stanów granicznych użytkowania i nośności posadowienia powierzonej inwestycji.

Kompleksowe podejście do projektu oraz partnerska rozmowa z zamawiającym pozwoliły na dobór bezpiecznych i ekonomicznie uzasadnionych technologii. Dodatkowo odpowiednio przygotowany harmonogram prac oraz sprawna realizacja zadań na budowie przyczyniły się do skrócenia czasu robót fundamentowych. Firma Aarsleff jako partner geotechniczny chętnie podejmuje każde wyzwanie.

mgr inż.  Monika Konarska Aarsleff Sp. z o.o.

mgr inż.  Anna Derbot-Kostrzewa Aarsleff Sp. z o.o.

mgr inż.  Magdalena Piotrowska Aarsleff Sp. z o.o.

AARSLEFF sp. z o.o. Aleja Wyścigowa 6, 02-681 Warszawa, tel. 22 648 88 34–35, faks. 22 648 88 36, www.aarsleff.pl