Ściany szczelinowe to system konstrukcyjny stosowany już od kilkudziesięciu lat, głównie jako zabezpieczenie głębokich wykopów.
W Polsce najwięcej ścian szczelinowych wykonano w Warszawie, gdzie nowe budynki w centrum, ze względu na konieczność zapewnienia miejsc parkingowych, mają najczęściej garaże podziemne wykonane w technologii ścian szczelinowych. Dużo zastosowań znajdziemy również w polskim budownictwie komunikacyjnym Przykładowo można wymienić: stacje i część tuneli I linii stołecznego metra, stacje II linii metra, tunel Wisłostrady i trasy S-8 w Warszawie, dojazdy i tunel DTS w Katowicach, ściany oporowe na rondzie Mogilskim w Krakowie i wiele innych.
Nazwa ścian pochodzi od szczeliny, którą wykonujemy w gruncie. Przed jej wykonaniem należy usunąć przeszkody, takie jak kable lub stare instalacje. Następnie montuje się murki prowadzące wykonane najczęściej z żelbetu. Stanowią one prowadnicę dla chwytaka drążącego szczelinę. W trakcie drążenia szczelinę wypełnia się zawiesiną bentonitową, zapewniającą stateczność pionowych powierzchni otworu. Poziom zawiesiny powinien znajdować się w obrębie murków prowadzących i powinien być co najmniej 1,5 m powyżej poziomu wody w gruncie. Po osiągnięciu projektowanej głębokości oczyszcza się zawiesinę, wymieniając ją w szczelinie. Następnie wstawia się zbrojenie, które zostaje zawieszone na murkach prowadzących. Betonowanie ściany odbywa się metodą kontraktor przez rurę wlewową. Mieszanka betonowa oczyszcza dno otworu i wstępując ku górze, wypycha zanieczyszczenia oraz zawiesinę ze szczeliny.
Ścianę wykonuje się sekcjami o długości kilku metrów. Pomiędzy sekcjami w czasie wykonywania stosuje się elementy rozdzielcze, które mają kształt rury lub płaskich elementów z dodatkowymi uszczelkami. Głębokość ściany wynosi zwykle od kilkunastu do 30 m. W Polsce wykonywano też ściany głębokości ok. 50 m. Za granicą wykonywano już ściany znacznie większej głębokości, ale wynika to z innych warunków gruntowych i użycia innego sprzętu. Standardowo szczelinę głębi się chwytakiem linowym lub hydraulicznym. Ściana ma grubość najczęściej 80 lub 60 cm. Sprzęt wykonujący szczeliny o mniejszej grubości ma zastosowanie do wykonywania ekranów przeciwfiltracyjnych. Wyjątkowo powstają ściany o większej grubości (100, 120 cm). Standardowy chwytak wykonuje w gruncie szczelinę o długości 2,8 lub 2,5 m z prostokątnymi lub zaokrąglonymi krawędziami. Dostępne są również chwytaki o większej długości – ok. 3,4 m.
Fot. 1. Płaski element rozdzielczy ze szczeliną służącą do zamontowania uszczelki wraz z urządzeniem do wyciągania elementu
Ściany szczelinowe mogą być wykonywane w bezpośrednim sąsiedztwie istniejącej zabudowy. Minimalna odległość od sąsiednich obiektów jest limitowana przez używany sprzęt i wynosi ok. 30 cm. Jeśli sąsiednie budynki są wrażliwe na przemieszczenia, zaleca się wykonywanie ściany pojedynczymi sekcjami dopasowanymi do wymiarów chwytaka.
Po wykonaniu ściany wykonuje się wieniec łączący wszystkie sekcje, który zapewnia współpracę między nimi i zapobiega klawiszowaniu ściany. Funkcje wieńca może pełnić strop rozporowy. Po związaniu betonu wykonuje się wykop. W przypadku niewielkich głębokości ściana może pracować wspornikowo. Przy głębszych wykopach stateczność ściany zapewniają kotwy gruntowe, rozpory lub stropy rozporowe.
Fot. 2. Chwytak na żerdzi w trakcie wykonywania ścian szczelinowych na stacji metra Powiśle
Fazy wykonywania ściany szczelinowej zostały przedstawione schematycznie na rysunku:
a) wykonanie murków prowadzących,
b) głębienie szczeliny pod osłoną zawiesiny bentonitowej,
c) oczyszczenie zawiesiny po wygłębieniu pełnej szczeliny,
d) włożenie zbrojenia zawieszonego na murkach prowadzących,
e) betonowanie ściany przez rurę wlewową metodą kontraktor,
f) wykonanie oczepu łączącego poszczególne sekcje,
g) odkopanie ściany.
Fot. 3. Chwytak linowy w trakcie głębienia szczeliny
Ściany szczelinowe – podstawowe zalety
– szczelność obudowy,
– duża nośność pionowa,
– duża sztywność na zginanie,
– pełnienie funkcji tymczasowej obudowy wykopu oraz jednocześnie konstrukcji docelowej,
– brak drgań w czasie wykonania,
– relatywnie duża łatwość pokonywania przeszkód w gruncie,
– możliwość wykonania ściany na duże głębokości.
Rys. Fazy wykonywania ściany szczelinowej
Rzadko występujące ograniczenia stosowania ścian szczelinowych wynikają głównie z zastosowania zawiesiny bentonitowej. Można do nich zaliczyć:
– konieczność zapewnienia miejsca na budowie na stację wytwarzania i oczyszczania 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).
mgr inż. Piotr Rychlewski
Zobacz też:
Rozpoznanie geotechniczne przed budową
Ścianki szczelne – wykorzystanie w warunkach miejskich
Zabezpieczenia głębokich wykopów
