Jak przygotować zabezpieczenie głębokiego wykopu w trudnych warunkach miejskich

Chwaliszewo to niewielka część Poznania położona w ścisłym centrum między rzeką Wartą i dzielnicą zwaną Garbarami. Niegdyś stanowiła osobną wyspę na rzece Warcie, nazywaną też „Polską Wenecją”. Zamieszkiwana była głównie przesz szlachtę i bogatych mieszczan, którzy zgodnie z duchem czasu budowali na przedmieściu ekskluzywną dzielnicę z rezydencjami i rozległymi ogrodami. Brzmi znajomo?

 

 

 

 

 

Po 1900 r. nastąpił rozwój budowlany, który zmienił dotychczasowe oblicze dzielnicy – pojawiła się wysoka zabudowa w postaci okazałych kamienic czynszowych. W wyniku działań wojennych w 1945 roku 90 proc. zabudowań Chwaliszewa zostało zniszczonych. Część z nich odbudowano, lecz w znacznie skromniejszej formie. Pod koniec lat 60. XX w. zapadła decyzja o zmianie koryta Warty oraz o budowie trasy szybkiego ruchu, co całkowicie zmieniło historyczny charakter dzielnicy. Śladami po dawnym przebiegu rzeki są fragmenty muru oporowego, wybudowanego wzdłuż koryta rzeki, oraz pusta, niezagospodarowana przestrzeń stanowiąca dziś jeden z największych problemów urbanistycznych Poznania. W przyszłości planowana jest rewitalizacja tego obszaru.

Chwaliszewo to obecnie luksusowa, prężnie rozwijająca się dzielnica Poznania. Powstają tu głównie nowoczesne budynki mieszkalne oraz hotele. Położona bardzo blisko starego miasta oraz nadwarciańskich terenów spełnia wymagania przyszłych wielkomiejskich lokatorów. W stronę terenów nadrzecznych coraz bardziej przychylnym okiem patrzą również włodarze miasta Poznania. Korzystają z tego deweloperzy, którzy sukcesywnie zabudowują ostatnie pojedyncze działki dotychczas puste lub wykorzystywane jako dzikie parkingi. Teren ten nie pozostawał jednak niezabudowany bez przyczyny. Z każdym jego fragmentem wiąże się wyjątkowa historia, która przekazywana z ust do ust słabiej lub mocniej oddziałuje na wyobraźnię przyszłych Inwestorów. W rejonie Chwaliszewa poznańscy archeolodzy od lat, działka po działce, szukają pozostałości średniowiecznego kościoła, który wg starodawnych map znajdował się na wyspie. Podczas wcześniej wykonywanych Inwestycji nie udało się odnaleźć nawet części tej budowli. Podejrzenia archeologów skierowały się w stronę omawianej działki.

Powyższy opis choć dotyczy konkretnego regionu w Poznaniu ma charakter uniwersalny i można go odnieść do wielu pojedynczych, „zapomnianych” działek w kraju i na świecie.

W biznesie można nie doceniać mocy informacji przekazywanych „pocztą pantoflową” jednak w tym przypadku takie informacje odgrywały istotną rolę. Inwestorzy przyzwyczaili się, że w centrach miast nie ma łatwych zadań. Pozostały tylko te tereny, na których w ostatnich dekadach nikt nie chciał budować. Decyzja o zakupie „takiej” działki musi być poparta rzetelną analizą. Specjaliści pracujący na zlecenie Inwestora już na wstępnym etapie budują bardzo dokładne budżety realizacyjne. W tym miejscu pojawia się zapotrzebowanie na specjalistę od obudów głębokich wykopów w trudnych warunkach miejskich.

Nie inaczej było w przypadku omawianej Inwestycji, która z nieznanych przyczyn wielokrotnie zmieniała właścicieli. W kuluarach ciągle pojawiała się informacja o możliwość istnienia w podłożu gruntowym pozostałości starodawnego kościoła wraz z zabudowaniami przykościelnymi (fot. nr 3.).



Po wielu zawirowaniach w końcu znalazł się Inwestor, który zdecydował się na zabudowę działki. Zaplanował na niej głęboki wykop na potrzeby dwukondygnacyjnego garażu podziemnego. Założono wykonanie obwodowych ścian szczelinowych, które stanowiły obudowę wykopu oraz docelową ścianę konstrukcyjną części podziemnej obiektu. Stateczność ściany szczelinowej w fazach budowlanych miała zapewnić tymczasowa stalowa konstrukcja rozparcia.

Rozwiązanie typowe, dość powszechne oraz znane wszystkim firmom działającym w ostatnich latach na rynku budowlanym. I można by uznać, że zakończono planowanie realizacji. Ryzyka geotechniczne zostały zdiagnozowane, środki zaradcze podjęte. Można śmiało przejść do kolejnych faz – projektowania a następnie wykonawstwa. Nic bardziej mylnego… .

W pierwszej fazie prac przygotowawczych wytyczono obiekt w terenie. Naniesiono osnowę geodezyjną z osiami obiektu oraz osiami ścian szczelinowych. Dodatkowo geodezyjnie potwierdzono lokalizację budynku sąsiedniego znajdującego się w „ostrej” granicy Inwestycji. I choć praktyka geotechniczna pokazuje, że budynki często są w innych miejscach w terenie niż na mapie u projektanta, to tym razem wyniki pomiarów geodezyjnych potwierdziły zgodność lokalizacji obiektu w terenie z tym co projektanci otrzymali na cyfrowych mapach. Pierwszy mały sukces realizacyjny został ogłoszony. Czujne oko kierownika budowy wychwyciło jednak jeszcze jeden mały, a jak się okazało później istotny szczegół. W związku z tym, że projektowana ściana szczelinowa ściśle przylegała do istniejącego budynku zlecono dodatkową analizę wychylenia budynku w kierunku do wykopu. Istniało bowiem ryzyko napowietrznej kolizji… z budynkiem sąsiednim. Wyniki analiz (fot. nr 4.) potwierdziły obawy nadzoru budowy. Na przestrzeni lat ściana szczytowa budynku sąsiedniego przemieściła się poziomo w kierunku do wykopu o ok. 24cm (na wysokości ściany ca. 22,0m)! Projekt gotowy i zatwierdzony, specjalistyczny sprzęt już w drodze, a tu trzeba jeszcze szybko zmienić przebieg murków prowadzących, ściany szczelinowej oraz uzgodnić zmianę z wieloma zainteresowanymi stronami. Nic prostszego! Przecież wszyscy mamy czas .


W związku z powyższym należało zatroszczyć się o sąsiada – ponad stuletnią murowaną kamienicę. Istniejące fundamenty budynku nie mają pojęcia o aktualnych wymaganiach norm europejskich i wskazują na przekroczenie stanów granicznych. Ze względu na stan techniczny sąsiedniego budynku projektanci obudowy wykopu wraz z projektantem konstrukcji podjęli decyzję o zmianie ustalonego wcześniej sposobu zapewnienia stateczności ścian szczelinowych. W celu ograniczenia poziomych przemieszczeń ścian szczelinowych, a co z tym związane również osiadania fundamentów budynku sąsiedniego zdecydowano się wykonać dodatkowy punkt podparcia ściany szczelinowej w formie fragmentu stropu rozpierającego. Zadaniem tego stropu było maksymalne usztywnienie narożnika ścian szczelinowych w styku z zabudową sąsiednią i ograniczenie do technicznego minimum wpływu głębokiego wykopu na tę zabudowę (fot. nr 5 i 6). Strop został wykonany jako element docelowy. Wykop budowlany oraz inne prace konstrukcyjne w tym miejscu wykonano metodą podstropową.



Po tych „drobnostkach” przystąpiono do dalszych prac na placu budowy. Z obawy o możliwość występowania w podłożu gruntowym niewybuchów całość prac specjalistycznych prowadzono pod nadzorem saperskim. Rozpoznanie saperskie wykonywano wieloetapowo: wyprzedzająco po uprzątnięciu placu, w trakcie prowadzenia przekopów kontrolnych oraz systematycznie na etapie wykonawstwa murków prowadzących. Wyniki badań wskazały miejsca potencjalnie niebezpieczne, które należało poddać dalszej obserwacji na etapie przekopów kontrolnych (fot. nr 7.).


Przystąpiono do kolejnego etapu prac i rozpoczęto wykonywanie pierwszych odcinkowych przekopów kontrolnych pod murki prowadzące ściany szczelinowej. Szczęśliwie, mimo ogromnego ryzyka graniczącego wręcz z pewnością, podczas całego procesu nie odnaleziono żadnych pozostałości z czasów II Wojny Światowej. Same przekopy kontrolne pod murki prowadzące potrafią okazać się dużym wyzwaniem w przypadku tego typu pojedynczych, opuszczonych działek.. Zwyczajowo usuwa się wówczas złom budowlany oraz inne nieistotne elementy starych konstrukcji. Jednak gdy wszyscy szukają ruin kościoła lub innych znalezisk archeologicznych spodziewać się można wszystkiego.

Na jakiej głębokości znajdować się będą przeszkody? Jaki będą miały charakter? Jak sobie z nimi sprawnie poradzić? I może przede wszystkim - jak rozliczyć się z Inwestorem za tego typu prace, których bez fizycznego zajrzenia w teren nie jesteśmy w stanie dokładnie skwantyfikować? Czy budować rzetelne obmiary i zwiększać przedmiar robót, a co za tym idzie podnosić ryczałtową cenę? Czy może podejść do zadania inaczej i rozliczać się za faktycznie wykonane prace po cenach jednostkowych? Wyjść z tej sytuacji jest wiele i wszystko zależy od Stron procesu budowlanego. Ewentualne późniejsze nieścisłości mogą stać się kością niezgody pomiędzy Stronami i powodować niepotrzebną nerwowość na budowie. Naszym zdaniem o ryzykach należy dyskutować już na wstępie inwestycji i nie zostawiać ich na późniejsze etapy realizacji. Wtedy zazwyczaj jest już za późno i nikogo nie stać na luksus kosztownych, bo podejmowanych w ostatniej chwili, środków zaradczych.

W przypadku działki przy ul. Chwaliszewo okazało się, że na całym przebiegu obwodowej ściany szczelinowej miejscami dochodzącej do głębokości 4,0 m p.p.t. zalegają fragmenty ceglanych murów. Nie były to jednak kościelne zabudowania, a jedynie fragmenty zniszczonych i pozostawionych w gruncie piwnic przedwojennych kamienic. Archeolodzy pozostali niepocieszeni. Teraz obiorą za cel kolejną Inwestycję startującą w okolicy… .

Przeszkody takiego typu jak ceglane mury, fundamenty itp., w osi projektowanych ścian szczelinowych należy usunąć wyprzedzająco, przed zmobilizowaniem na plac budowy ciężkiego sprzętu (fot. nr 8). Wykop powstały w trakcie usuwania przeszkód należy zasypywać gruntem mineralnym i zagęszczać warstwami. Ostatni metr pod spodem murków prowadzących należy uzupełnić piaskiem stabilizowanym cementem o wytrzymałości RC=1,5÷2,5 MPa (fot. nr 8).



W przypadku pozostawienia istotnych przeszkód w gruncie i rozpoczęciu głębienia szczeliny należy się liczyć z utrudnieniami wykonawczymi i obniżeniem jakości powierzchni ścian szczelinowych po odkopaniu. W przypadkach szczególnych może okazać się konieczne usunięcie danego fragmentu murków prowadzących, ponowne wykonanie w tym miejscu przekopów kontrolnych wraz z odtworzeniem zdemontowanych murków prowadzących. W przypadku braku możliwości obejścia czy też usunięcia przeszkód, konieczne jest uzgadnianie technologii zamiennej w trybie projektowania aktywnego lub poprzez rewizje wydanego Projektu Wykonawczego. Wpływ w/w zdarzeń na harmonogram i koszty jest wtedy znaczny i bardziej drastyczny niż na etapie prac przygotowawczych. Obniżona jakość ścian szczelinowych objawia się na wiele sposobów i jest zależna od rodzaju przeszkody i metody jej usuwania. Poniżej przedstawiono główne aspekty i ryzyka z tym związane:
• zapadanie się murków prowadzących w trakcie głębienia mogące skutkować utratą stateczności platformy roboczej pod głębiarką;
• ucieczka zawiesiny tiksotropowej z wykopu szczelinowego wraz z utratą stateczności szczeliny oraz oddziaływaniem na zabudowę sąsiednią i platformę roboczą;
• zwiększone odchyłki wykonawcze ścian (pionowość ścian po odkopaniu);
• mniejsza szczelność połączeń na stykach ścian szczelinowych;
• zwiększona ilość prac rektyfikacyjnych, skuwanie nawisów z betonu pod murkami prowadzącymi, prace iniekcyjne w miejscach utraty szczelności technologicznej;
• przestoje w realizacji, zmiana terminów realizacyjnych;
• ponowne wykonawstwo przekopów kontrolnych wraz z odtworzeniem murków prowadzących;
• konieczność uzgadniania środków zaradczych pod presją czasu.


Po wykonaniu przekopów kontrolnych i sprawdzeniu podłoża przez saperów, teren wymagał powierzchniowego wzmocnienia pod jednostkę głębiącą ściany szczelinowe, której masa wraz z chwytakiem szczelinowym i gruntem w łyżce przekracza często 100 ton). Zaprojektowano i wykonano platformę roboczą z przekruszu betonowo-ceglanego wraz z geowłókniną separacyjną (fot. nr 10 i 11). Warunkiem odbiorczym platformy było uzyskanie w badaniu płytą VSS naprężenia f ≥ 200 kPa oraz wtórnego modułu odkształcenia E ≥ 50 MPa.

W artykule pominięto etap „radzenia sobie” z instalacjami podziemnymi, których występowanie w terenach silnie zurbanizowanych jest powszechne. Zazwyczaj instalacje występują w innych miejscach niż wykazane w istniejących dokumentach i kolidują z projektowanym przebiegiem obudowy wykopu. Gdy wszystkie wyżej wymienione zabiegi ogólnoprzygotowawcze zostały już wykonane, można było wreszcie zmobilizować ciężki sprzęt i rozpocząć głębienie ścian szczelinowych (fot. nr 12 i 13)

Dobrze przepracowane 6 tygodni okresu prac przygotowawczych pozwoliło na sprawne i szybkie wykonawstwo ścian szczelinowych. Samo głębienie ścian szczelinowych trwało jedynie 4 tygodnie (mimo małych wymiarów sekcji ścian szczelinowych w rzucie - niezbędnych ze względu na wrażliwą zabudowę sąsiednią) i okazało się najprzyjemniejszym oraz najmniej wymagającym etapem prac. Zawdzięczamy to solidnym przygotowaniom do prac zasadniczych. Obecnie trwają dalsze prace żelbetowe i budynek „wychodzi już z ziemi” (fot. nr 14 i 15). Najbardziej wymagający i zarazem najciekawszy z punktu widzenia geotechnika jest już za nami. Inwestor planuje zakończenie całej Inwestycji i oddanie lokali w ręce przyszłych właścicieli.


Chwaliszewo położone z dala od gwaru Starego Miasta i jego wielkiej historii, może się poszczycić zachowaną do dziś odrębnością [8]. W geotechnice bezproblemowe działki już się skończyły. Teraz będzie tylko ciekawiej!  Przygotujmy się do tego wspólnie!


Piśmiennictwo i wykorzystane materiały:
[1] http://poznan.wikia.com/wiki/Rzeka_Warta/Historia
[2] Twierdza Poznań, Mapa Fortyfikacji i Garnizonu Poznań, Pracownia JB72 OpenStreetMap
[3] Raport z inwentaryzacji ściany budynku wykonanej metodą skaningu laserowego budynku,
[4] Projekt Geotechniczny z analizą oddziaływania głębokiego wykopu dla projektu oraz budowy mieszkalnego z dwiema kondygnacjami podziemnymi
[5] Explosive_Raport z wstępnych prac saperskich_28.03.2018.pdf
[6] Archiwum zdjęć budowy KELLER POLSKA Sp. z o.o.
[7] Projekt Wykonawczy konstrukcyjnych ścian szczelinowych autorstwa KELLER Polska Sp. z o.o.
[8] www.poznan.pl/trakt
[9] http://esplan.pl/chwaliszewo.html