W miastach i osiedlach ciągi kanalizacyjne prowadzone są w pasach drogowych, gdzie jest duże natężenie ruchu, a więc wymagania dotyczące studni kanalizacyjnych muszą być wysokie.
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.).