ZAMAWIAJĄCY:	TEKTON Sp. z o.o. 00-071 WARSZAWA, ul. Krakowskie Przedmieście 37/9
TEMAT:	ANALIZA I OCENA WARUNKÓW POSADOWIENIA BUDYNKU PRZY UL. GROCHOWSKIEJ 80/82 W WARSZAWIE, DZ. NR EW. 48/7 WRAZ Z WARUNKAMI I WYTYCZNYMI DO ODWODNIENIA WYKOPU ORAZ ZABEZPIECZENIA PODZIEMNEJ CZĘŚCI OBIEKTU PRZED WODĄ I WILGOCIĄ

Opracował:

dr inż.

Henryk Dąbrowski

Warszawa, marzec 2008 r.

1. WSTĘP

Podstawę merytoryczną niniejszego opracowania stanowią: dokumentacja badań geotechnicznych i dokumentacja projektowa podziemnej części budynku.

Celem jest określenie warunków i wytycznych technicznych do odwodnienia wykopu i realizacji zabezpieczenia podziemnej części obiektu przed wodą i wilgocią.

Zakres opracowania obejmuje szczegółową analizę udostępnionej dokumentacji badań geotechnicznych i proponowanych rozwiązań projektowych. Przeprowadzona analiza i interpretacja wyników badań i rozwiązań projektowych, stanowią podstawę do opracowania wniosków oraz warunków i wytycznych technicznych do projektowania i realizacji w zakresie: ścian szczelinowych, wykopu, odwodniania oraz docelowego zabezpieczenia podziemnej części obiektu przed wodą i wilgocią.

2. ANALIZA DOKUMENTACJI BADAŃ GEOTECHNICZNYCH

Przeznaczony pod zabudowę teren, zlokalizowany jest przy ul. Grochowskiej 80/82 w Warszawie. Powierzchnia terenu przeznaczonego pod zabudowę jest prawie płaska a jej rzędne wahają się w granicach 6.9÷7.7 m np”0”W. Układ wydzielonych warstw geotechnicznych i poziom wody gruntowej został szczegółowo omówiony w dokumentacji badań geotechnicznych.

Wydzielone trzy warstwy geotechniczne stanowią: nasypy niebudowlane (NN), oraz dwie warstwy wydzielone z gruntów piaszczystych. Stopień zagęszczenia piasków średnioziarnistych (P_s) określono na poziomie 0.40 a piasków gruboziarnistych (P_r) na poziomie 0.25. Gęstość objętościowa i moduł ściśliwości poszczególnych, wydzielonych gruntów piaszczystych związane są ze stopniem ich zagęszczenia i wilgotnością oraz nawodnieniem lokalizacją w podłożu gruntowym. Gęstość objętościowa gruntów piaszczystych zmienia się w granicach 1.85-2.00 t/m³ a edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej w granicach 55-80 MPa. Kąt tarcia wewnętrznego gruntów piaszczystych zmienia się w granicach 30°-32°. Słabszymi są zalegające poniżej poziomu wody gruntowej i występujące w postaci rozległych soczewek piaski grube. Pomimo stosunkowo niskiego stopnia zagęszczenia, zarówno piaski średnie jak i grube mogą być wykorzystane jako podłoże budowlane. Ze względu na głębokie posadowienie obiektu istotnym czynnikiem jest poziom wody gruntowej i układ warstw oraz współczynnik filtracji poszczególnych rodzajów gruntów, odnosi się to zarówno do poszczególnych wydzielonych warstw geotechnicznych jak i rodzajów gruntów w tych warstwach. W omawianym przypadku w podłożu występuje jeden zasadniczy, swobodny poziomy wody gruntowej, który w czasie prowadzonych badań geotechnicznych stabilizował się na rzędnych 3.30÷3.50 m np”0”W (-(4.6÷4.30) m). Poziom ten określony został jako „sezonowo średni stan wód”. W dokumentacji geotechnicznej sugeruje się posadowienie obiektu na sztywnej płycie fundamentowej i zabezpieczenie podziemnej części w postaci szczelnej wanny. Z przeprowadzonej analizy warunków wodno-gruntowych wynika, że uzasadnionym jest posadowienie obiektu na sztywnej, żelbetowej płycie fundamentowej. Sugerowane w dokumentacji geotechnicznej zabezpieczenia ścian wykopu w postaci ścinki berlińskiej nie znajduje uzasadnienia i jest wyjątkowo niebezpieczne ze względu na konieczność odwodnienia wykopu. Należy podkreślić, że realizacja podziemnej części obiektu w określonych warunkach bez zastosowania ścian szczelinowych jest nie uzasadniona ekonomicznie i technicznie a zarazem bardzo niebezpieczna ze względu na możliwość utraty stateczności filtracyjnej gruntów podłoża. Konieczność odwodnienia wykopu a ściślej obniżenia poziomu wody gruntowej wymaga stworzenia warunków do kontrolowanego ujęcia i odprowadzenia wody gruntowej. Podstawowym problemem w występujących w miejscu lokalizacji podziemnej części obiektu jest praktycznie nieograniczona zasobność wodna warstwy wodonośnej. Bez skutecznego ograniczenia dopływu wody do wykopu, obniżenie poziomu wody może być nieosiągalne a negatywne skutki poboru nadmiernej ilości wody bardzo groźne, w szczególności dla otaczającej obiekt infrastruktury. Z tego względu niezwykle ważnym jest ograniczenie do minimum ilości wody odpompowywanej z warstwy wodonośnej.

3. ANALIZA DOKUMENTACJI PROJEKTOWEJ

Umowne zero budynku przyjęto na rzędnej 7.80 m np”0”W (±0.00=7.80 m np”0”W). Podziemną część obiektu zaprojektowano w postaci okalającej, żelbetowej ścianie szczelinowej o grubości 0.60 m, zagłębionej do rzędnej -3.95 m np”0”W, tj. do poziomu -11.75 m poniżej przyjętego zera budynku. Górna część ściany szczelinowej wykonana zostanie do rzędnej 6.50 m np”0”W a więc do poziomu -1.30 m, a jej wszystkie segmenty zostaną zwieńczone żelbetowym oczepem o wymiarach 0.60x0.80 m, o zmniejszonej wysokości do 0.70 m na długości rampy wjazdowej. W rozwiązaniu projektowym przyjęto, że żelbetowa monolityczna płyta denna o grubości 0.60 m posadowiona zostanie na rzędnej 1.55 m np”0”W, tj. na poziomie -6.25 m. Wykop w obrysie ścian szczelinowych wykonany będzie do rzędnej 0.95 m np”0”W (-6.85 m). Na dnie wykopu wykonane zostaną kolejne warstwy stabilizujące proces filtracji i zasilanie wykopu wodą gruntową. W przedstawionych warunkach wodno-gruntowych i zaprojektowanym rozwiązaniu posadowienia podziemnej części obiektu optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie wstępnego odwodnienia z wykorzystaniem instalacji igłofiltrowej a następnie pod jej osłoną wykonanie poziomego systemu drenażowego. Pod osłoną instalacji igłofiltrowej w pierwszej kolejności wykonane zostaną studnia zbiorcza wód drenażowych (SZ-WD) i wszystkie liniowe ciągi drenażowe a następnie ułożone zostaną kolejne warstwy: separacyjno-filtracyjna z geowłókniny, 0.15 m warstwa stabilizacyjna i zarazem przeciwfiltracyjna z piasku stabilizowanego cementem, separacyjną z geowłókniny, 0.15 m warstwa filtracyjna ze żwiry frakcji 8÷16 mm, separacyjna z geowłókniny, 0.10 m warstwa stabilizacyjna z piasku stabilizowanego cementem, betonu podkładowego zbrojonego siatką prętów stalowych ∅8 mm w rozstawie co 0.20 m. Wykonany drenaż warstwowo-rurowy przejmie funkcję instalacji igłofiltrowej a następnie pod jego osłoną wykonana zostanie, izolacja przeciwwodna, 0.05 m warstwa zabezpieczająca z betonu ochronnego i żelbetowa płyta denna o grubości 0.60 m. Na i w żelbetowej płycie dennej wykonane zostaną wszystkie zaprojektowane elementy konstrukcyjne i użytkowe a więc podjazdy, komórki lokatorskie i stanowiska parkingowe, kanały ściekowe, itp. Wszystkie nieużytkowe przestrzenie zostaną starannie zabudowane piaskiem stabilizowanym cementem, tak aby nie stanowiły miejsc do gromadzenia się wody opadowej w czasie realizacji obiektu oraz skroplin i „wód przypadkowych” w czasie jego użytkowania.

4. WNIOSKI WYNIKAJĄCE Z PRZEPROWADZONEJ ANALIZY ORAZ INTERPRETACJI WYNIKÓW BADAŃ I ROZWIĄZAŃ PROJEKTOWYCH

4.1. Udokumentowane warunki wodno-gruntowe występujące na terenie lokalizacji projektowanego obiektu ocenić należy jako bardzo trudne ze względu na stosunkowo słabe zagęszczenie gruntów podłoża oraz możliwość zasilania wykopu w wodę, wymagają one odpowiedniego zabezpieczenia i przygotowania podłoża do realizacji posadowienia elementów konstrukcyjnych.

4.2. Stwierdzony w czasie badań geotechnicznych poziom wody gruntowej na rzędnej 3.50 m np”0”W (-4.30 m) oraz konieczność wykonania wykopu na całym obszarze do rzędnej 0.95 m np ”0”W (-6,85 m) wymaga jego obniżenia o 2.55 m a lokalnie pod studnie zbiorczą (SZ-WD) o 3.30 m i liniowe ciągi drenażowe o 2.85 m.

4.3. Zaprojektowane posadowienia bezpośrednie w postaci układu konstrukcyjnego żelbetowych ścian szczelinowych i żelbetowej płyty dennej nie budzi zastrzeżeń, warunkiem jest jednak, aby realizacja robót ziemnych, tj. wykopu i jego odwodnienia prowadzona była dopiero po wykonaniu ścian szczelinowych na całym obwodzie. Niezwykle istotnym jest prowadzenie robót ziemnych „na sucho”, tj. z odpowiednim wyprzedzającym, sukcesywnym i kontrolowanym obniżaniem poziomu wody gruntowej w warstwie wodonośnej.

4.4. W pierwszej kolejności wykonana zostanie więc okalająca, żelbetowa ściana szczelinowa na całym obwodzie. Praktycznie jednakowy poziom wody gruntowej w obszarze działki umożliwia dowolny sposób rozpoczęcia i postępu realizacji ściany szczelinowej.

4.5. Wykonanie na całym obwodzie ściany szczelinowej zagłębionej do rzędnej -3.95 m np”0”W, tj. do poziomu -11.75 m, spowoduje istotne ograniczenie dopływu wody do wnętrza obrysu ścian szczelinowych.

4.6. Lokalne obniżanie poziomu wody gruntowej w obrysie ścian szczelinowych nie będzie miało praktycznie żadnego wpływu na ten poziom w otoczeniu ściany szczelinowej a depresjonowanie poziomu wody gruntowej prowadzone będzie tylko w obrysie ścian szczelinowych.

4.7. Niezbędnym jest wykonanie co najmniej trzech piezometrów otwartych po zewnętrznej stronie ścian szczelinowych i dwóch w obrysie, w celu kontroli poziomu zwierciadła wody gruntowej, w czasie prowadzonego depresjonowania zarówno w początkowym okresie pracy instalacji igłofiltrowej jak i późniejszej pracy systemu drenażowego.

4.8. Realizacja wykopu może więc być prowadzona „na sucho” do rzędnej 3.75 m np”0”W (-4.05 m), a następnie z tego poziomu należy rozpocząć obniżanie wody gruntowej za pomocą instalacji igłofiltrowej. W pierwszej kolejność w rejonie lokalizacji SZ-WD.

4.9. Nie można wykluczyć podniesienia się poziomu wody gruntowej w okresie realizacji wykopu z tego względu zainstalowanie wspomnianych, kontrolnych piezometrów otwartych jest niezbędne dla kontroli procesu realizowanego obniżania poziomu wody gruntowej, prowadzonego odwadniania i bezpieczeństwa prowadzenia robót ziemnych.

4.10. Zakłada się, że natężenie odpływu woda z odwodnienia, odprowadzanej do kanalizacji deszczowej będzie kontrolowane, na odprowadzeniu wody przewiduje się możliwość prowadzenia pomiarów.

5. WARUNKI I WYTYCZNE DO ODWODNIENIA I REALIZACJI WYKOPU ORAZ ZABEZPIECZENIA PODZIEMNEJ CZĘŚCI OBIEKTU PRZED WODĄ I WILGOCIĄ

5.1. Warunkiem rozpoczęcia realizacji wykopu jest wykonanie ścian szczelinowych na całym obwodzie a następnie zainstalowanie wspomnianych, kontrolnych piezometrów otwartych i kontrola poziomu wody w obrysie ścian szczelinowych i poza ścianami.

5.2. W realizacji wykopu należy uwzględnić konieczność wyprzedającego obniżenia poziomu wody gruntowej w miejscach lokalizacji podstawowych elementów systemu drenażowego, tj. SZ-WD i liniowych ciągów drenażowych.

5.3. Bez odwodnienia wykop może być wykonywany do rzędnej o 0.20 m wyższej niż stwierdzony poziom wody gruntowej.

5.4. Wraz z rozpoczęciem odwadniania wykopu należy prowadzić pomiary piezometryczne i natężenia odpływu wody do kanalizacji.

5.5. Z przeprowadzonej analizy warunków wodno-gruntowych podłoża w obrysie wykopu i przeprowadzonej analizy obliczeniowej wynika, że optymalnym rozwiązaniem w zakresie odwodnienia wstępnego będzie wykorzystanie do tego celu instalacji igłofiltrowej.

5.6. Zakład się, że po wykonaniu pierwszego etapu wykopu do rzędnej 3.70 m np”0”W, tj. poziomu -4.10 m rozpocznie się wpłukiwanie igłofiltrów i rozpoczęcie obniżania poziomu wody gruntowej w obrysie ścian szczelinowych.

5.7. Wstępnie zakłada się, że igłofiltry będą wpłukiwane nie głębiej niż do rzędnej -2.20 m np”0”W, tj. do poziomu -10.00 m.

5.8. Prowadzenie robót związanych z montażem SZ-WD wymagać będzie lokalnego obniżenia poziomu wody gruntowej do rzędnej -0.60 m np”0”W, tj. do poziomu -7.60 m. W tym przypadku nie wyklucza się konieczności dwustopniowego obniżania poziomu wody za pomocą instalacji igłofiltrowej.

5.9. Wstępnie zakłada się rozstaw rzędów igłofiltrowych ok. 4.0÷5.0 m a rozstaw igłofiltrów w rzędzie co ok. 2.0 m. Nie wyklucza się jednak konieczności zagęszczenia igłofiltrów w rzędzie do ok. 1.0 m w przypadku stosunkowo wolnego postępu obniżania poziomu wody przy rozstawie co 2.0 m.

5.10. Nie wyklucza się konieczności zabezpieczenia ścian lokalnych wykopów wykonywanych w obrysie ścian szczelinowych, w celu zapewnienia ich stateczności i stworzenia bezpiecznych warunków do realizacji robót związanych z montażem studni SZ-WD i liniowych ciągów drenażowych.

5.11. Zakłada się wykonanie w pierwszej kolejności SZ-WD i liniowych ciągów drenażowych zgodnie z rys. 1. W tym przypadku po wykonaniu wykopu „na sucho” do ustalonego poziomu zakłada się zainstalowanie igłofiltrów zarówno na obrysie jak i w obrysie granicy wykopu. Dopiero po odpowiednim obniżeniu poziomu wody wyłączanie kolejnych igłofiltrów w obrysie wykopu pod SZ-WD.

5.12. W pierwszym etapie zakłada się sukcesywną realizację wykopu i systemu drenażowego do warstwy żwirowej na całej powierzchni wykopu.

5.13. Wyłączanie instalacji igłofiltrowej będzie prowadzone zgodnie z ustalonym roboczym harmonogramem wynikającym z obserwacji prowadzonych w czasie depresjonowania i wykonywania wykopu.

5.14. Rozpoczęcie pracy systemu drenażowego i wyłączenie instalacji igłofiltrowej związane jest z realizacją poszczególnych warstw i uzyskaniem przez piasek stabilizowany cementem odpowiedniej odporności filtracyjnej.

5.15. Zasadniczym celem poziomego systemu drenażowego będzie przejęcie i utrzymanie funkcji instalacji igłofiltrowej, a także taka stabilizacja warunków wodno-gruntowych na całej powierzchni w obrysie ścian szczelinowych, która umożliwi bezpieczne, skuteczne i ekonomiczne prowadzenie wszystkich robót związanych posadowieniem i zabezpieczeniem podziemnej części obiektu przed wodą gruntową i wilgocią.

5.16. Warstwy przeciwfiltracyjna i drenażowa zabezpieczone geowłókniną o wstępnie założonej grubości 0.15 m oraz rurowe ciągi drenażowe o średnicy ∅110/97 mm i ∅160/140 mm z dwuwarstwowych rur perforowanych na całym obwodzie, pozwolą na ustabilizowanie i obniżenie pierwszego poziomu wody poniżej spodu betonu podkładowego, na całym obszarze w obrysie ścian szczelinowych.

5.17. Wstępnie przewiduje się włączenie projektowanego systemu drenażu poziomego po osiągnięciu stanu równowagi układu konstrukcji fundamentowej i z uwzględnieniem działającego wyporu wody. Nie wyklucza się jednak pozostawienia i użytkowania tego systemu jeśli wymagać tego będą warunki utrzymania podziemnej części obiektu.

5.18. Zakład się zastosowanie warstw separacyjno-filtracyjnych z geowłókniny na styku warstwy stabilizacyjnej (z piasku stabilizowanego cementem) z podłożem gruntu rodzimego i warstwą filtracyjną ze żwiru oraz warstw separacyjnej z geowłókniny lub geotkaniny na styku żwirowej warstwy drenażowej z piaskiem stabilizowanym cementem stanowiącej podbudowę pod beton podkładowy.

5.19. Zakład się wykonanie 0.15 m warstwy betonu podkładowego B20, W-6 zbrojonego jedną warstwą siatki o oczkach 0.20x0.20 m z prętów stalowych o średnicy ∅8 mm a następnie na jego powierzchni izolacji przeciwwodnej zabezpieczonej 0.05 m warstwą betonu ochronnego B20, W-6.

5.20. Na tak przygotowanym podłożu będzie montowane zbrojenie i posadowiona żelbetowa płyta denna.

5.21. Wstępnie zakłada się, że maksymalny wydatek z odwodnienia tymczasowego, tj. instalacji igłofiltrowej nie będzie przekraczał 2.5 l/s (9.0 m³/h) a średni wydatek projektowanego systemu drenażu poziomego będzie się kształtował na poziomie 0.05 l/s (0.018 m³/h).

5.22. W czasie obniżania pierwszego poziomu wody gruntowej za pomocą instalacji igłofiltrowej i pracy poziomego systemu drenażowego (SZ-WD) woda będzie zrzucana do kanalizacji zewnętrznej a w przypadku pozostawienia w użytkowaniu do instalacji kanalizacyjnej obiektu.

5.22. Należy więc dokonać odpowiednich uzgodnień na etapie opracowywania projektu wykonawczego lub w czasie realizacji obiektu.

5.23. Przedstawione budowle oraz elementy konstrukcyjne i izolacyjne w postaci: żelbetowej ściany szczelinowej, poziomego systemu drenażowego, izolacji przeciwwodnej i żelbetowej płyty dennej stanowią wystarczające zabezpieczenie podziemnej części obiektu przed wodą i wilgocią.

5.24. Do niniejszego opisu technicznego załączono rysunki lokalizacji studni zbiorczej wód drenażowych (SZ-WD) i sieci poziomego systemu drenażowego (rys. 1) oraz charakterystyczne przekroje poprzeczne przez SZ-WD, liniowe ciągi drenażowe i drenaż warstwowy (rys. 2÷7).

5.25. Wszystkie szczegóły związane z charakterystyką stosowanych materiałów oraz realizacją odwodnienia wykopu i zabezpieczenia części podziemnej obiektu przed wodą i wilgocią zostaną opracowane w projekcie wykonawczym.

4

2

---