W 2019 roku otrzymaliśmy zapytanie ofertowe od firmy Ghelamco, z którą współpracowaliśmy już przy pięciu zrealizowanych z sukcesami inwestycjach. Zapytanie na pierwszy rzut oka wyglądało dość typowo – firma Keller Polska została zaproszona do złożenia wyceny na wykonanie ścian szczelinowych na potrzeby realizacji dwukondygnacyjnego podziemia przy ulicy Wadowickiej w Krakowie. Głębokość wykopu nie była problemem, geometria budynku w rzucie także była dość standardowa. Na tym jednak typowość tego tematu się zakończyła.
Po analizie dokumentacji okazało się, że planowana inwestycja znajduje się w strefie ochronnej wód podziemnych uzdrowiska Mateczny Zdrój. Jest to uzdrowisko znajdujące się w prawobrzeżnej dzielnicy Krakowa – Podgórze i posiadające cenne złoża wód mineralnych o właściwościach prozdrowotnych. Dodatkowo dokumentacja geologiczno-inżynierska pokazała, że praktycznie cały wykop ma zostać zrealizowany w warstwach iłów o wysokich właściwościach ekspansywnych, co może objawiać się poprzez ich skurcz i pęcznienie w wyniku spadku lub wzrostu wilgotności naturalnej.
Ze względu na konieczność ochrony podziemnych wód mineralnych występujących w rejonie uzdrowiska dopuszczalna głębokość części podziemnej (w tym także ścian szczelinowych) nie mogła przekroczyć 8 m. Nie zniechęciło to jednak klienta do realizacji aż dwóch kondygnacji podziemnych. Projekt budowlany, który stanowił podstawę do naszych koncepcji i wycen, zakładał, że poziom posadowienia płyty fundamentowej znajdzie się na głębokości około 7,5 m, co dawało nam znikome 50 cm na zagłębienie ścian szczelinowych poniżej projektowanego dna wykopu.
Stanęliśmy więc przed wyzwaniem, jak zaprojektować i wykonać ściany szczelinowe z praktycznie zerowym zagłębieniem poniżej projektowanego dna wykopu? Jak zapewnić stateczność ścian szczelinowych gdy praktycznie nie będą zakotwione poniżej poziomu posadowienia i w efekcie nie będą miały odporu w warstwach gruntowych? I na sam koniec – jak zrealizować wykop w tak skomplikowanych warunkach gruntowych?
Klient, który znał nasze możliwości, oczekiwał jak zawsze kompleksowych i skutecznych rozwiązań, które po dokładnych analizach zostały mu przedstawione.
Po przeprowadzeniu analiz numerycznych zaprojektowaliśmy ścianę szczelinową grubości 60 cm i maksymalnej dopuszczalnej głębokości czyli około 8 m. Ze względu na dość znaczne wymiary, w planie budynku nie było możliwości zastosowania poziomej konstrukcji rozparcia montowanej o przeciwległe ściany szczelinowe. Analogicznie do założeń projektu budowlanego przyjęliśmy rozwiązanie zakładające wykonanie w części centralnej budynku konstrukcji podziemnej (płyta fundamentowa oraz stropy nad kondygnacją -1 i -2), a następnie wyparcie stalowej konstrukcji rozparcia o już wykonaną konstrukcję. Mimo niesprzyjających warunków gruntowych oraz ograniczeń głębokościowych udało nam się zoptymalizować pierwotne założenia projektu budowlanego i zredukować ilość poziomów rozparcia z trzech poziomów do dwóch. Ze względu na ochronę wód uzdrowiskowych i niedopuszczalne zagłębianie jakichkolwiek elementów konstrukcji poniżej głębokości 8 m, warianty kotwienia ściany szczelinowej lub metoda podstropowa nie mogły być brane pod uwagę (brak możliwości wykonania pali dla podparcia fragmentów stropów rozporowych).
Rys. 1. Rzut części podziemnej budynku z układem tymczasowej stalowej konstrukcji rozparcia
Po krótkich, ale intensywnych negocjacjach w grudniu 2019 r. pozyskaliśmy kontrakt, a w styczniu 2020 roku przystąpiliśmy do realizacji ścian szczelinowych.
Sama realizacja ścian szczelinowych przebiegła bezproblemowo. W przypadku głębienia niewielka głębokość kopania ścian była tylko zaletą i pozwoliła na osiągnięcie zakładanych wydajności. Głębokość szczeliny była dokładnie kontrolowana, tak aby nie przekroczyć narzuconych warunków ochrony wód uzdrowiska. Wykonanie ścian szczelinowych w twardoplastycznych i zwartych iłach również nie stanowiło problemu. Po wykonaniu ścian szczelinowych zrealizowaliśmy jeszcze technologiczny oczep żelbetowy. Po tym etapie, z powodu pandemii COVID-19, prace na budowie zostały wstrzymane aż do lipca 2021 roku, gdy generalny wykonawca rozpoczął roboty ziemne.
Rys. 2. Etapy realizacji części podziemnej budynku
Prace ziemne rozpoczęto od wykonywania wykopu w części centralnej budynku z jednoczesnym pozostawieniem przypór gruntowych wzdłuż ścian szczelinowych. Rola przypór ziemnych w tej fazie była kluczowa ponieważ miały zabezpieczyć stateczność ścian szczelinowych na okres kilku miesięcy – aż do czasu wykonania podziemia w części centralnej, które umożliwiłoby montaż konstrukcji rozparcia. Geometria i nachylenie przypór było zmienne i wymuszone geometrią podziemia, niezbędną do wykonania w pierwszym etapie. Kluczowe było zabezpieczenie przypór przed wpływem warunków atmosferycznych, zwłaszcza że były zbudowane z iłów podatnych na działanie wilgoci. Po kilku początkowych wyzwaniach spowodowanych ulewnymi deszczami, przypory finalnie zostały dokładnie zabezpieczone folią oraz warstwą chudego betonu, co pozwoliło bezpiecznie realizować wykop i konstrukcję w części centralnej. Na tym etapie prac zaobserwowano największy przyrost przemieszczeń ścian szczelinowych, mimo iż niemal w całej swojej wysokości były podparte przyporami. Pokazało to jak ważne jest zapewnienie odpowiedniej stateczności i ochrony tychże przypór.
Montaż rozparcia rozpoczął się w październiku 2021 roku od zamontowania rozpór narożnych, następnie przystąpiono do montażu dwóch poziomów rozparcia ukośnego o wykonaną konstrukcję budynku. Generalny wykonawca opracował szczegółowy harmonogram montażu wszystkich rozpór, ponieważ tego typu rozparcie jest najbardziej wymagającym sposobem podparcia ścian szczelinowych dla wykonawcy robót ziemnych, firmy montującej rozpory oraz wykonawcy prac żelbetowych – tak też było w tym przypadku. Ten etap prac wymagał bardzo dobrej koordynacji prac na budowie ze względu na żmudność usuwania przypór ziemnych, a dodatkowo wymagało to bardzo dużej ostrożności od wykonawcy, aby nie uszkodzić żadnej z rozpór. Wykonawca robót żelbetowych również musiał pracować w ścisłym reżimie czasowym, aby jak najszybciej uzupełniać konstrukcję po usunięciu przypór ziemnych. Niezbędne było jak najszybsze zabezpieczenie dna wykopu warstwą chudego betonu ze względu na iły pęczniejące oraz jak najszybsze wykonanie płyty fundamentowej, aby zapewnić, niezwłocznie po montażu rozpór, podparcie ściany szczelinowej płytą fundamentową. Montaż rozparcia wraz z jednoczesnym wykopem pod rozporami zakończył się z sukcesem w styczniu 2022 roku. Przyrost przemieszczeń ścian szczelinowych dzięki dużej dokładności montażu rozpór oraz skrupulatności wykonawców robót ziemnych i żelbetowych nie był na tym etapie znaczący i mieścił się z wyznaczonych projektowych reżimach.
Z uwagi na fakt, że płyta fundamentowa była wykonywana tuż po wykonaniu wykopu na poszczególnych działkach demontaż drugiego poziomu rozparcia rozpoczął się już na początku lutego 2022 roku. Ten etap prac na budowie był dla nas już mniej stresujący, ponieważ po wykonaniu płyty fundamentowej „odetchnęliśmy z ulgą”, że udało się zapewnić docelowe podparcie ściany szczelinowej w kluczowym w tym przypadku poziomie. Demontaż kolejnych rozpór przebiegał płynnie i zakończył się po wykonaniu kompletnego stropu nad kondygnacją -2 w kwietniu 2022 roku.
Realizacja ścian szczelinowych i głębokiego wykopu w tak skomplikowanych warunkach zakończyła się sukcesem. Niemniej jednak nietypowy sposób podparcia ścian szczelinowych oraz ich unikatowa głębokość wymagała bardzo dużego zaangażowania wszystkich uczestników procesu budowlanego. Czas realizacji tego typu podziemia również był znacznie dłuższy niż przy innych sposobach zabezpieczenia stateczności ścian szczelinowych, jak kotwy czy rozparcie poziome. Wysoki poziom skomplikowania robót miał również wpływ na wyższe koszty jego realizacji (zwiększone koszty robót geotechnicznych, ziemnych i żelbetowych).
Polecamy: Nowe inwestycje na Starym Rynku w Poznaniu z udziałem Keller
Przy tego typu inwestycjach niezwykle ważne jest zbudowanie świadomości u generalnego wykonawcy i wykonawcy robót ziemnych o tym jak istotne i kluczowe jest zapewnienie odpowiedniego podparcia ścian szczelinowych (także na etapie, niestety często bagatelizowanych, przypór ziemnych) oraz świadomość inwestora, że taka realizacja jest możliwa, ale jej poziom skomplikowania nie pozostaje bez wpływu na koszty oraz harmonogram realizacji. Gdyby ktoś z Państwa zastanawiał się, czy da się skutecznie i bezpiecznie wykonać ściany szczelinowe zagłębione jedynie kilkadziesiąt cm poniżej poziomu posadowienia… odpowiadamy, że z odpowiednimi specjalistami jest to możliwe.
Joanna Głowacka, Keller Polska
