Zagadnienia bezpieczeństwa robót geotechnicznych – platformy robocze

Obserwując polskie budowy, zauważymy, że od pewnego czasu wzrasta świadomość bezpiecznego wykonywania robót. Jest to proces powolny i długotrwały, rozłożony w czasie na kilka lat. Zaczął się kilkanaście lat temu od wymogu noszenia kasków, potem kamizelek ostrzegawczych, obuwia wzmocnio­nego i okularów ochronnych. Ubra­ni zjawiamy się na placu budowy, na którym przeważnie toniemy w błocie po pachy. Dlaczego – bo nikt o tym wcześniej nie pomyślał (błoto było za­wsze) i do tego się przyzwyczailiśmy. Poza wszystkim roboty fundamen­towe są zawsze pierwsze (jeszcze przed wykonaniem zaplecza), więc nikt się błotem nie przejmował. Czę­ste kontakty z budowami za granica­mi kraju (raczej zachodnimi) pokazały, że roboty geotechniczne mogą być wykonywane w normalnych warunkach – należy po prostu o tym pomyśleć wcześniej. W trakcie robót konstruk­cyjnych, po wykonaniu fundamentów, od pewnego czasu plac wygląda nor­malnie i panuje porządek. Dlaczego? Wymusza to zastosowanie np. inwentaryzowanych szalunków, używanych wielokrotnie i po zakończeniu budowy zwracanych, w błocie tonęłyby pienią­dze, a tego nie tolerujemy. Stąd nie­daleka droga do normalności także na robotach geotechnicznych. Zacznij­my o tym rozmawiać, zainteresujmy inwestorów – im także to się opłaci (co przedstawiono w dalszej części artykułu), mówmy o tym, może powo­li platforma robocza przestanie być ewenementem i stanie się normalnym elementem budowy.

Gdy zaczynamy zastanawiać się nad bezpieczeństwem robót w budownic­twie i potencjalnymi zagrożeniami, na myśl przychodzą tak niebezpieczne zajęcia, jak np. montaż konstrukcji na dużych wysokościach czy prace pod­wodne. Paradoksem jest jednak to, że w takich przypadkach istnieje duża świadomość zagrożeń, stosowane są specjalistyczne systemy zabez­pieczeń i wdrożone są odpowiednie procedury postępowania w trakcie pracy, a także w sytuacjach awa­ryjnych. W związku z tym wypadków jest mało. Gdy schodzimy na ziemię, nasza czujność zostaje nieco uśpiona. Pracownikom i nadzorowi w robotach geotechnicznych wydaje się, że cóż się może stać, gdy grzebiemy dziurę w zie­mi. Jednak trzeba pamiętać, że przy tej pracy używane są specjalistyczne maszyny, które mogą być duże i cięż­kie. Standardowa palownica waży kil­kadziesiąt ton, największa palownica może ważyć sto kilkadziesiąt ton, to samo dotyczy dźwigów gąsienicowych używanych np. w ścianach szczelino­wych, palach czy przy wzmacnianiu podłoża. Przykładowo powszechnie stosowana na polskim rynku palownica BG20 ma masę 76,5 t, model większy BG24 waży 82,5 t. Dźwigi wykorzysty­wane do wykonywania ścian szczelino­wych HS 855 HD ważą 87 t, a z pod­wieszonym chwytakiem ok. 103-108 t. Najcięższa palownica na polskim rynku SR100 ma masę ok. 140 t.

Fot. 1 Awarie maszyn podczas prac geotechnicznych spowodowane brakiem odpowiedniej platformy roboczej

Jeśli weźmiemy pod uwagę, ile ważą niektóre maszyny, potencjalne zagro­żenie wynikające z braku dostatecz­nej nośności podłoża zdecydowanie rośnie. Wynika to częściowo z kon­strukcji maszyny. Palownice mają wysokie maszty, które same w sobie są ciężkie i dodatkowo dociążone na samej górze, gdzie umieszczone są stoły obrotowe. W niektórych tech­nologiach są one jeszcze obciążone np. pojemnikami na beton lub kruszy­wo. Dodatkowe obciążenie powodu­je wciskanie lub wyciąganie świdra.

Przyczynami takiego zachowania ma­szyny jest jej ciężar, położenie środka ciężkości i nośność podłoża niedopa­sowana do wielkości pracującej na nim maszyny. Warto pamiętać, że różnica między zachwianiem maszyny a jej przewróceniem jest niewielka i wynosi tylko kilka stopni pochylenia. Niestety co jakiś czas, a ostatnio jakby czę­ściej, dochodzi do awarii związanych z niedostatkami nośności platform roboczych, a często z ich brakiem. Przeważnie skutkuje to utratą noś­ności pod gąsienicami, a w spora­dycznych wypadkach wywróceniem się maszyny (patrz zdjęcia) i często ciężkimi obrażeniami operatora oraz osób współpracujących.

Dość często się wydaje, że wykona­nie platformy roboczej to dodatkowe koszty, które nie wiadomo, kto ma ponieść. Jednak zestawienie tego argumentu z zagrożeniem życia ludz­kiego wydaje się zdecydowanie nie­stosowne. Oburzające jest również, gdy firma, która lekceważy te zagad­nienia, zdobywa przewagę konkuren­cyjną w sposób można powiedzieć barbarzyński – kosztem pogorszenia warunków pracy i bezpieczeństwa swoich pracowników. Ponadto jeśli przyjrzymy się bliżej, to się okaże, że objętość materiału wbudowanego w platformę roboczą zmniejsza ko­nieczną do wykonania późniejszego nasypu objętość.

Poza tym, jeśli się zagłębić w to za­gadnienie, okazuje się, że platformy robocze i tak są często wykonywa­ne, ale później. Nie da się bowiem wykonać obiektu inżynierskiego bez utwardzonych placów składowych, dróg dojazdowych i platform do pra­cy dźwigów czy pomp do betonu.

Na fot. 3 pokazano przykład, kiedy maszyna specjalistyczna wykonywa­ła fundamenty obiektu na zupełnie nieprzygotowanym podłożu, a potem ten sam plac budowy został przygo­towany do kontynuacji robót i wygląda dużo lepiej.

Przyczyną awarii maszyn pokazanych na fot. 1 i 2 jest brak odpowiedniej platformy roboczej. Jest to najpow­szechniejszy grzech zaniechania, który wynika z różnych przyczyn, ale sprowadza się do tego, że wprowa­dzamy wykonawcę geotechnicznego na zupełnie nieprzygotowany plac budowy i wywierając na nim presję czasową i finansową, zmuszamy go do pracy na takim podłożu. Głupo­tą wręcz trzeba nazwać przypadki, w których sami usuwamy naturalnie istniejącą platformę roboczą lub war­stwy, które mogłyby współpracować w przenoszeniu obciążeń. Sytuacja taka ma miejsce, kiedy zupełnie bez przemyślenia, w imię niezdefiniowa­nego bliżej przyspieszenia robót, ro­bimy wykop wstępny, usuwając dobry nadkład nad słabymi gruntami. Ma

to miejsce wtedy, gdy inwestor chce zaoszczędzić na ponoszeniu kosztów tzw. pustego przelotu. Przykładem mogą być dość dobre grunty nasy­powe nad gytiami rynny żoliborskiej w Warszawie lub usuwanie kożucha torfowego. W wyniku takich działań palownica dosłownie tonie w „błocie” i niestety znane są przypadki prze­wrócenia się maszyn.

Fot. 2 Awaria podczas prac geotechnicznych

Kiedy już zdecydujemy się na wykonanie platformy roboczej, do głównych przy­czyn awarii, przy pracy ciężkich maszyn do robót geotechnicznych, należą:

– zastosowanie niewłaściwego mate­riału do budowy platformy;

– występujące lokalnie w obszarze platformy podłoże o zdecydowanie gorszych parametrach;

– nieprawidłowo wypełnione i zagęsz­czone pustki, wykopy lub/i otwory po wykonanych palach/kolumnach, usu­niętych instalacjach podziemnych lub rozebranych piwnicach itp.;

– nieodpowiednie dogęszczenie mate­riału budującego platformę roboczą (nieosiągnięty wskaźnik zagęszczenia lub moduł odkształcenia wtórnego);

– niewłaściwe odseparowanie warstw platformy od podłoża słabonośnego, w tym brak materiałówg eotekstylnych lub materiału grubookruchowego umożliwiającego klinowanie dolnej warstwy platformy;

– zbyt wysoki poziom wód gruntowych;

– brak odwodnienia platformy, m.in. dla odprowadzenia wody opadowej lub/i technologicznej;

– niewłaściwe oznakowanie i dopusz­czenie do pracy ciężkiego sprzętu na krawędzi platformy roboczej;

– przekroczenie dopuszczalnych na­chyleń platform roboczych, ramp zjazdowych/najazdowych lub dróg dojazdowych;

– pozostawione w gruncie przeszkody stanowiące znaczne lokalne prze- sztywnienia w obszarze platformy;

– brak rozpoznania saperskiego (amu­nicja z okresu wojny).

Wydawać by się mogło, że problem braku odpowiedniej platformy roboczej dotyczy jedynie wykonawcy robót geo­technicznych. Jednak przy bliższym przyjrzeniu okazuje się, że jej wykona­nie może być korzystne dla wszystkich uczestników procesu budowlanego.

Korzyści z wykonania platform robo­czych dla inwestora:

– realizacja inwestycji zgodnie z sze­roko rozumianymi standardami bez­pieczeństwa (mniej wypadków);

– wyższa jakość wykonywanych prac geotechnicznych;

– mniejsze ryzyko opóźnień w budowie;

– brak roszczeń za wykonanie elemen­tów koniecznych do realizacji prac geotechnicznych, nieujętych w pier­wotnym obmiarze robót.

Korzyści z wykonania platform robo­czych dla projektanta:

– bezpieczne projektowanie;

– uniknięcie roszczeń za wady projek­tu w zakresie bezpieczeństwa ro­bót i możliwości wykonania;

– podniesienie kultury prowadzenia prac, co wpływa na bardziej ekonomiczne projektowanie (przy projektowaniu zwykle przyjmuje się współczynnik bezpieczeństwa wynikający z niskich rygorów prowadzenie prac na budowie – trudnych warunków polowych).

Korzyści z wykonania platform robo­czych dla generalnego wykonawcy:

– bezpieczne prowadzenie prac;

– wykonanie elementu konstrukcyj­nego, który jest również przydatny (zapewnia bezpieczniejsze prowa­dzenie prac i w ogóle możliwość wykonania niektórych z nich) po za­kończeniu robót geotechnicznych, przez cały okres budowy;

– brak przestojów, zakłóceń harmo­nogramu wynikających z ewentual­nego wypadku;

– brak długotrwałych przestojów lub nawet konieczności zmiany techno­logii w przypadku uszkodzenia spe­cjalistycznych maszyn trudnych do szybkiego zastąpienia;

– brak wizyt policji, prokuratury, in­spekcji pracy i innych służb;

– łatwiejszy dostęp nadzoru do pro­wadzonych robót.

Korzyści z wykonania platform ro­boczych dla wykonawcy robót geo­technicznych:

– ochrona życia i zdrowia pracowni­ków;

– ochrona drogiego sprzętu, wolniej­sze zużywanie się sprzętu – w kon­sekwencji mniej napraw, mniej przestojów i niższe koszty prowa­dzonych prac;

– łatwiejsze wykonanie prac;

– większa wydajność;

– wyższa jakość wykonywanych prac, mniejsze ryzyko uszkodzenia wcześ­niej wykonanych elementów.

Fot. 3 Widok „eleganckiego” placu budowy, który w czasie wykonywania fundamentów podobny był do bagna

Ponadto trzeba pamiętać, że platfor­ma robocza może później pełnić rów­nież funkcję konstrukcyjną w docelowej budowli, np. nasypie. Platforma może się składać ze specjalnie dobra­nej warstwy kruszywa, może być od­separowana geowłókniną od słabego podłoża, może być zbrojona geosiatkami lub geotkaninami, może wreszcie mieć postać warstwy stabilizowanej spoiwami. Obliczanie potrzebnej gru­bości platformy roboczej jest podobne do obliczania nośności ławy fundamen­towej na podłożu uwarstwionym. Za­leży ona od: nacisków pod gąsienicami sprzętu, parametrów materiału plat­formy, użytych geosyntetyków i wy­trzymałości na ścinanie gruntu pod platformą. Typowe grubości platform wahają się od 30 cm do blisko 1 m, w trudnych przypadkach mogą jednak znacznie przekroczyć tę grubość.

Przy projektowaniu platform waż­ne jest dobre rozpoznanie podłoża gruntowego, a zwłaszcza zlokalizo­wanie soczewek gruntów słabych oraz inwentaryzacja pustek i uzbro­jenia podziemnego występującego na terenie robót. Projekt platformy ro­boczej powinien powstać przed roz­poczęciem pracy na danym terenie i powinien uwzględniać warunki grun­towe, technologię wzmocnienia, cię­

żar sprzętu oraz zawierać wytyczne dotyczące odbioru platformy.

Do wykonania projektu przydatna może być specyfikacja techniczna zamiesz­czona na stronie www.pzwfs.com.plw dziale specyfikacje techniczne: http://www.pzwfs.com.pl/specyfikacje. Na stronie PZWFS znajdzie się rów­nież kalkulator do projektowania plat­form roboczych.

Do czasu opracowania materiałów krajowych przydatne będą również zagraniczne przewodniki i kalkulatory:

1. BRE Report 470, Working platforms for tracked plant: good practice guide to the design, installation, maintenance and repair of ground-supported working platforms (BR 470). BRE, 2004.

2. http://www.fps.org.uk/fps/guidance/platforms/platforms.php.

Podstawowe wymagania dotyczące materiału platformy roboczej są na­stępujące:

– kąt tarcia wewnętrznego: min. ? ≥ 31º;

– wskaźnik różnoziarnistości: min. U ≥ 3;

– średnica ziaren do 63 mm;

– maksymalna zawartość części organicznych: 2%;

– odporność ziaren na kruszenie.

Wierzch platformy powinien się znajdować min. 0,5 m powy­żej poziomu wody gruntowej, a jej powierzchnia powinna być zabezpieczona przed wpływem opadów atmosferycznych. Aby skutecznie wdrożyć wykonywanie bezpiecznych platform roboczych na budowach, konieczne jest, aby były one:

– przedmiotem odbioru technicznego i weryfikacji jakościo­wej i ilościowej;

– przedmiotem sprzedaży z obowiązkiem wykonania, z za­chowaniem wymogów odbiorowych zawartych w projekcie;

– chcianym i pożądanym elementem na budowie wykony­wanym odpłatnie – uwzględnionym w obmiarach i kosz­torysach. P

mgr inż. Piotr Rychlewski

Instytut Badawczy Dróg i Mostów

mgr inż. Wojciech Szwejkowski

Polskie Zrzeszenie Wykonawców Fundamentów Specjalnych (PZWFS)

Każdy projekt dotyczący wykonywania fundamentów powinien się zaczynać od spraw bezpieczeństwa i odpowiednich platform roboczych. Dlatego temat ten jest idealny na zakończenie cyklu Vademecum Geoinżynierii. Formuła artykułów po pięciu latach (od marca 2011 r.) dojrzała do zmiany. Od kolejnych numerów „Inżyniera Budownictwa” za­gadnienia geotechniki będą prezentowane w formule bardziej otwartej i uniwersalnej niż dotychczas, w czym będę miał również swój udział. Dziękuję za wiele życzliwych słów, które dotarły do mnie od Czytelników.

Piotr Rychlewski