BARETY

Bareta to pojedynczy fragment ściany szczelinowej zabetonowany w jednym cyklu o wymiarach przekroju poprzecznego nieprzekraczającym kilku metrów. Najczęściej stosowane są jako podpory tymczasowe słupów w metodzie stropowej budowy podziemi budynków wykonanych w technologii ścian szczelinowych. Wynika to z łatwości użycia sprzętu już dostępnego na budowie. Ze względu na dużą nośność pionową i poziomą oraz odporność fundamentu na rozmycie barety stosowane są coraz częściej jako fundamenty obiektów mostowych, np. most Kotlarski w Krakowie, obwodnica Rawicza i Bojanowa. Z ciekawych zastosowań baret wart jest wymienienia również nowy komin elektrociepłowni Siekierki w Warszawie.  Bardzo duża nośność pionowa i małe podatności sprawiają, że barety są stosowane w fundamentach zespolonych wieżowców projektowanych w Warszawie (np. przy ul. Złotej 44).  Służą one ograniczeniu osiadań.

Rys. Przykładowe przekroje baret

Barety wykonywane są tym samym sprzętem co ściany szczelinowe, które zostały opisane w „IB” nr  3/2012. Ze względu na wymiary i fakt, że barety przenoszą głównie obciążenia pionowe, objęte są one normą wykonawczą PN-EN 1536 Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych – Pale wiercone. Barety mogą mieć różne kształty. Poczynając od pojedynczych elementów prostych lub zaokrąglonych, zależnie od użytego chwytaka, do bardziej złożonych (krzyżowych, w kształcie litery T, L czy H – rys.).

Przekroje złożone charakteryzują się większą sztywnością na zginanie i większą zdolnością przenoszenia sił poziomych. W przypadku baret złożonych obciążonych jedynie siłami pionowymi należy pamiętać, że komplikacje wykonawcze i wzrost kosztów materiałowych są nieproporcjonalnie duże w stosunku do wzrostu nośności. Efektywniej jest w takim przypadku wykonać dwie pojedyncze barety zwieńczone płytą fundamentową lub inną konstrukcją.

Fot. 1 Konstrukcja do próbnego obciążenia barety z wykorzystaniem kotew

Pojedyncze barety mają zwykle wymiary przekroju poprzecznego 0,6–1,2 m × 2,5–3,4 m. Głębokość baret może sięgać kilkudziesięciu metrów. Nośność barety zależy od jej wymiarów i warunków gruntowych. Waha się w granicach od kilku tysięcy kN do ponad 20 MN nośności granicznej w projektowaniu fundamentów zespolonych z baret posadowionych w mocnych piaskach. Badania baret, ze względu na duże nośności, są przeprowadzane rzadko lub przykładane siły są dalekie od obciążeń granicznych. Badania takie są trudne, ponieważ nie jest łatwo zbudować konstrukcję oporową przenoszącą obciążenia. Powodem jest duża siła i duża odległość od sąsiednich elementów baret czy ścian szczelinowych. Często konieczne jest wykonanie dodatkowych elementów, np. kotew (przykład takiej konstrukcji do badania przeprowadzonego przez autora – fot. 1). Widać na niej dodatkowe kotwy gruntowe potrzebne do przeniesienia siły obciążenia próbnego.

Fot. 2 Bębny skrawające hydrofrezu

Czasami zdarzają się próby uproszczenia problemu przeniesienia sił przez zakotwienie konstrukcji oporowej do sąsiednich elementów ściany szczelinowej dobetonowanych do badanego elementu. Nie są zaskoczeniem bardzo małe odkształcenia w trakcie takiego badania, rzędu milimetrów, ale schemat badania przypomina podnoszenie deski, na której się stoi. Wynik badania nie ma nic wspólnego z nośnością barety.

Baretę głębi się zwykle chwytakiem linowym lub hydraulicznym opuszczanym do szczeliny na linie lub żerdzi. Nowością w Polsce jest zastosowanie hydrofrezu na budowie stacji Rondo ONZ II linii metra w Warszawie. Jest to dość drogie urządzenie, którego podstawową zaletą jest znacznie większa wydajność i możliwość urabiania miękkich skał.

Fot. 3 Barety jako fundamenty stalowych słupów tymczasowych w metodzie stropowej

Urządzenie ma na końcu przeciwbieżne bębny skrawające, które urabiają grunt w sposób ciągły. Urobek jest transportowany rurociągiem razem z podawaną wcześniej do otworu zawiesiną, która pełni również funkcję płuczki. Przy takim sposobie wykonania nie ma potrzeby wyjmowania urządzenia ze szczeliny w trakcie głębienia, co znakomicie przyspiesza pracę. Ma to szczególne znaczenie przy głębszych baretach, kiedy zapobiega się dużej stracie czasu i energii na wyjęcie i ponowne włożenie narzędzia do dna szczeliny. Skala i szczegóły narzędzia skrawającego widoczne są na fot. 2.

Najpowszechniejsze zastosowania baret dotyczą tymczasowych słupów stalowych podpierających stropy w metodzie stropowej wykonywania podziemi (fot. 3). Barety takie wykonywane są chwytakiem dostępnym na budowie, którym wykonano ściany szczelinowe. Głębokość baret wynosi kilka metrów i zależna jest od obciążenia i warunków gruntowych. Słupy stalowe są osadzane w barecie w trakcie betonowania. Do wykonania baret wykorzystuje się istniejącą w tym czasie na budowie stację produkcji zawiesiny.

Fot. 4 Stalowe murki prowadzące wielokrotnego użytku

Przy wykonywaniu (betonowaniu) baret do poziomu platformy roboczej szczególnej wagi nabiera utrzymanie właściwego poziomu zawiesiny w szczelinie. W momencie wyjmowania z otworu chwytaka poziom zawiesiny się obniża stosownie do jego objętości wraz z urobkiem. Konieczne może być dolewanie zawiesiny przy powolnym wyjmowaniu chwytaka. Problem ten nie był tak istotny przy wykonywaniu ścian szczelinowych, ponieważ zawiesina wypełniała całą przestrzeń między murkami prowadzącymi długiej sekcji, a głębiony był tylko niewielki jej fragment. W barecie powierzchnia murków prowadzących równa jest powierzchni głębionego przekroju. W przypadku wykonywania wielu identycznych baret korzystne może być wykonanie przestawnych murków prowadzących. Na fot. 4 str. 74 pokazano przykład takich baret wykonywanych w istniejącej płycie fundamentowej rozebranego budynku.

Barety najczęściej są zbrojone (fot. 5).

Fot. 5 Zbrojenie baret

Zalety baret:

? duża nośność pionowa,

? duża sztywność na obciążenia poziome,

? możliwość kształtowania przekrojów złożonych,

? łatwość pokonywania przeszkód w gruncie,

? możliwość wykonania na bardzo dużej głębokości.

Ograniczenia stosowania baret są podobne do ścian szczelinowych i wynikają głównie z zastosowania zawiesiny bentonitowej. Można wymienić:

? konieczność zapewnienia miejsca na budowie na stację wytwarzania i oczyszczania zawiesiny,

? w przypadku małych zadań relatywnie duży koszt wynikający z budowy wytwórni zawiesiny,

? konieczność utylizacji zawiesiny po zakończeniu budowy,

? trudności w utrzymaniu stateczności szczeliny w przypadku poziomu wody gruntowej powyżej poziomu zawiesiny w szczelinie lub intensywnego przepływu wody w gruncie,

? trudności w pokonaniu bardzo mocnych przeszkód (np. stare fundamenty żelbetowe) lub przeszkód tylko częściowo znajdujących się w szczelinie (np. duże głazy narzutowe).

Dwa ostatnie ograniczenia mają istotne znaczenie w przypadku obudów wykopów. W przypadku baret zwykle wykonywanych z pustym przewiertem łatwiej jest zapewnić stateczność zawiesiny, a odchylenie od pionu baret w wyniku napotkania przeszkód w gruncie nie ma zasadniczego znaczenia na uzyskane nośności fundamentu.

W porównaniu z najpowszechniej stosowanymi palami wielkośrednicowymi rurowanymi barety mają kilka zalet. Są łatwiejsze i szybsze w budowie. Technologia ta sprzyja dobrej jakości wykonania i uzyskaniu wysokich nośności. W palach rurowanych niezachowanie reżimów technologicznych (dolewanie wody, czyszczenie dna) znacząco zmniejsza nośność pala, ale jednocześnie upraszcza pracę robotników i ułatwia pracę maszyny oraz zwiększa tempo wykonania. W przypadku baret niezachowanie reżimów technologicznych (utrzymywanie odpowiedniego poziomu zawiesiny) powoduje obwały gruntu, zwiększa zużycie betonu i wydłuża czas głębienia i betonowania. W tym przypadku nie opłaca się iść na skróty.

mgr inż. Piotr Rychlewski