2023-06-23 11:34:46 
Głębokie fundamentowanie - jakie problemy?
Fundamenty głębokie, a za takie można uznać posadowienie obiektu na głębokości powyżej 3 m od poziomu otaczającego terenu, wymagają z reguły zabezpieczenia brzegów wykopu, przy czym dobór zastosowanej technologii zależeć będzie od warunków geotechnicznych w konkretnej lokalizacji.
Oczywiście wybór metody stabilizacji ścian wykopu musi poprzedzić przeprowadzenie dokładnych badań określających układ warstw - również poniżej głębokości fundamentowania - określających rodzaj gruntu, jego strukturę i własności wytrzymałościowe, a także stopień nawodnienia i poziom wód podziemnych.
Przy relatywnie niewielkim zagłębieniu i dysponowaniu dostatecznie dużą, wolną przestrzenią wokół stawianej inwestycji, najprostszym rozwiązaniem będzie wykonanie wykopów szerokoprzestrzennych, w których stosunkowo niewielki kąt nachylenia skarp umożliwi efektywną i bezpieczną pracę przy budowie fundamentów.
Zależnie od rodzaju przemieszczanego gruntu nachylenie skarp będzie wynosi przeciętnie 30-40 stopni, co wymaga zapewnienia możliwości bezpośredniego składowania znacznej ilości ziemi.
W dużych powierzchniowo obiektach, znaczną część gruntu można bezpośrednio wywozić samochodami dzięki utworzeniu utwardzonej, pochyłej rampy umożliwiającej dojazd w zasięg działania koparki czy ładowarki pracującej w wykopie.
Jednak realizacja inwestycji kubaturowych, budynków wysokich, czy podziemnych, niekiedy z wielokondygnacyjnymi garażami przeprowadzana na terenie zurbanizowanym i przy ciasnej zabudowie wymaga zastosowania specjalnych metod przygotowania do fundamentowania poprzez utworzenie pierścienia otaczającego wykop, który musi powstawać przed rozpoczęciem wydobywania urobku lub sukcesywnie z jego pogłębianiem.
Utworzony pierścień oporowy musi zapewnić również zabezpieczenie przed parciem bocznym gruntu w wyniku oddziaływania nacisku wywoływanego przez np. znajdujący się w pobliżu budynek czy inny obiekt.
W przypadku gruntów nawodnionych bariera taka powinna powstrzymać napływ wody, a w razie potrzeby np. na gruntach niestabilnych czy skarpach zapewnienie dodatkowego wzmocnienia gruntu w sąsiedztwie prowadzonych prac fundamentowych poprzez utworzenie sieci żelbetonowych pali osadzonych w podłożu na odpowiednią głębokość.
Stabilne ścianki wokół wykopu
Pracami przy wykonywaniu ścianek otaczających głębokie wykopy zajmują się wyspecjalizowane firmy dysponujące odpowiedni ciężkim sprzętem dostosowanym do konkretnej technologii, a roboty prowadzone są na podstawie precyzyjnego projektu i określonej procedury z bezpośrednim nadzorem kierownika budowy, a w skomplikowanych warunkach również projektanta.
Najczęściej wykorzystywana jest jedna z trzech metod tworzenia zabezpieczenia głębokiego wykopu - dobierana przede wszystkim do głębokości posadowienia osłony jak i wpływu na otoczenie podczas prowadzonych prac.
Najstarszy sposób tworzenia takiej osłony to budowa tzw. ścianki berlińskiej, które obecnie często zastępowane są przez ścianki szczelne Larsena, a w szczególnych warunkach fundamentowania ochronę tworzą ścianki szczelinowe pozostawiane w wykopie na stałe.
Jako uzupełniające elementy stabilizacji gruntu wykonywane są pale żelbetowe w technologii CFA lub FDP.
Tradycyjne ścianki berlińskie
To tradycyjne rozwiązanie znajduje zastosowanie przy tworzeniu niezbyt głębokich wykopów, w gruntach w miarę zwartych, nieobsypujących się i przy niskim poziomie wód gruntowych. Ze względu na ograniczoną wytrzymałość na parcie boczne, tego rodzaju ścianki nie powinny być montowane do ochrony wykopu w pobliżu innych budowli.
Technologia ich utworzenia polega na wbiciu w podłoże kształtowników stalowych (teowników lub dwuteowników) w rozstawieniu 1,5-2 m. Zależnie od rodzaju gruntu i głębokości wykopu kształtowniki mogą wymagać zabetonowania w wywierconym otworze, a także jego podparcia rozporowego w celu usztywnienia.
Kształtowniki tworzą stelaż, który w miarę pogłębiania wykopu wypełnia się tzw. opinką wykonaną z bali lub krawędziaków drewnianych, płyt żelbetowych bądź stalowych.
Po osiągnięciu planowanego poziomu posadowienia obiektu przeprowadza się jego fundamentowanie i stawia ściany podziemia, a ich usztywnienie po utworzeniu np. pierwszego stropu pozwala na demontaż ścianki berlińskiej, choć niekiedy pozostawia ją, spisując na straty.
Zabezpieczenie wykopu - ścianki Larsena
To bardzo popularny sposób zabezpieczania głębokich wykopów tworzony przez odpowiednio ukształtowane belki z grubej blachy, które pozwalają na wykonanie wzajemnych szczelnych połączeń (patrz zdjęcie otwierające artykuł). Kolejne elementy ścianki szczelnej pogrąża się w grunt za pomocą wbijania, wibrowania lub wciskania statycznego.
Najczęściej stosowaną metodą pogrążania jest wibrowanie połączona niekiedy w wbijaniem, a w warunkach konieczności ograniczenia wpływy prowadzonych prac na otoczenie np. bliskość zabytkowych budynków stosuje się statyczną metodę wciskania.
Jednak nie każdy grunt jest podatny na osadzenie ścianki Larsena, gdyż problemy z zagłębianiem pojawia się na gruntach bardzo zwięzłych czy zakamienionych.
Elementy tych ścianek wykorzystywane są najczęściej w dwóch wariantach kształtu nazywanych typem Z i typem U, a grubość użytej do ich produkcji stali może sięgać nawet 20 mm.
Teoretycznie mogą zapewniać ochronę wykopów do głębokości ok. 25 m, ale oprócz dysponowania odpowiednim sprzętem do ich zagłębiania, decydujące znaczenie mają lokalne warunki gruntowe jak i możliwości transportowe.
Ze względu na ograniczona sztywność przy znacznych głębokościach konieczne jest ich kotwienie lub rozparcie konstrukcji. Zasadniczo elementy osłonowe nadają się do wielokrotnego wykorzystania i po zakończeniu robót fundamentowych mogą być wyciągane metodą wibracyjną lub statyczną.
Jednak nie zawsze jest to możliwe, gdyż ścianki te stanowią podłoże dla konstrukcji betonowej ścian fundamentowych. Takich problemów można uniknąć układając na „larsenie” specjalną warstwę separacyjną.
Osłona wykopu - ścianki szczelinowe
To stosunkowo młoda metoda tworzenia osłony zabezpieczającej głębokie wykopy. Wymagana ona jednak użycia wielu wyspecjalizowanych maszyn takich jak koparka chwytakowa, - linowa z prowadzeniem lub żerdziowa, płuczka i separator do zawiesiny bentonitowej oraz specjalnego wyposażenia do typowych maszyn budowlanych.
Ideą tworzenia ścianki szczelinowej jest wykonanie stabilnego żelbetowego pierścienia wokół wykopu o głębokości nawet do 50 m, który można wykonać niemal w każdych warunkach gruntowych przy minimalnej ingerencji w otoczenie. Szerokość ścianki szczelinowej zawiera się w granicach 0,5-1,2m - najczęściej to 0,8 m.
Tworzenie ścianek szkieletowej przebiega w kilku etapach, a pierwszym krokiem będzie wykonanie w obrysie przyszłego wykopu żelbetonowych murków w rozstawieniu odpowiednim do szerokości czerpaka koparki, które zapewnia jego prowadzenia w pierwszej fazie kopania, a także stabilne krawędziowanie.
W ten sposób tworzonej są szczeliny odcinkowe w gruncie (długości do 9 m) które równocześnie z wyciąganym urobkiem wypełnia się zawiesiną bentonitową lub polimerową, dzięki czemu szczelina nie ulega zawaleniu gdyż redukuje to napór boczny gruntu.
Na końcach sekcji o założonej głębokości umieszczane są elementy separacyjne w postaci rur lub wkładek uszczelniających. Wypełniającą wykop zawiesinę przepompowuje do zespołu separacyjnego oddzielającego zanieczyszczenia, co stwarza odpowiednie warunki do betonowania.
W szczelinę z oczyszczoną zawiesiną wstawiane są dźwigiem kosze zbrojenia z oparciem na murku krawędziowym. Betonowanie odbywa się od dna przez wprowadzoną rurę z zaworem zwrotnym dzięki czemu wypełniający szczelinę beton wypycha zawiesinę, która zostaje przepompowaną do zbiornika.
Zespolenie poszczególnych sekcji chroniące przed klawiszowaniem odbywa się poprzez utworzenie wieńca bądź baret, a w trakcie usuwania gruntu z wykopu konieczne może być kotwienie lub rozpieranie ściany szkieletowej. Po utworzeniu płyty fundamentowej ściana szczelinowa może pełnić pomocniczą rolę w konstrukcji części podziemnej budynku.
Autor: Redakcja BudownicwaB2B
Opracowanie: Sebastian Malinowski
fot. otwierająca i w tekście: Adobe Stock
Komentarze