Roboty geotechniczne mogą być wykonywane w dobrych warunkach. Powoli platforma robocza przestanie być ewenementem i stanie się typowym elementem budowy.
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.
Czasem można zaobserwować na budowie, jak operator palownicy lub dźwigu gąsienicowego, obracając przeciwwagę, poszukuje równowagi maszyny po lekkim jej zachwianiu.
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 frakcji pylastej (d ≤ 0,075 mm): 5%;
– 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