40 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele

03/2006 (10)

geoinżynieria

geoinżynieria

D

rogowa Trasa Średnicowa to jedna z najważniejszych
inwestycji drogowych realizowanych aktualnie na
obszarze Górnego Śląska. Z racji jej usytuowania

(gęsta zabudowa, istniejąca infrastruktura komunikacyjna
i podziemna, zagrożenie wpływami górniczymi) oraz lokalnie
trudnych warunków gruntowo-wodnych, realizacja inwestycji
wiąże się z rozwiązywaniem wielu trudnych i nietypowych
problemów. Bardzo istotny jest także wpływ inwestycji na
otoczenie, którym są istniejące obiekty mieszkalne i budowle
inżynierskie. Elementy te przesądziły o podjęciu monitoringu,
na który składają się pomiary i obserwacje prowadzone m.in.

przez pracowników Katedry Geotechniki Politechniki Śląskiej
przez cały czas realizacji wspomnianej inwestycji na jednym
z jej newralgicznych odcinków. Jest to końcowy odcinek Dro-
gowej Trasy Średnicowej od strony zachodniej, obejmujący
m.in. centrum Katowic w bezpośrednim sąsiedztwie ronda ka-
towickiego (kontrakt 7, 8 i 8b).

W prezentowanym referacie przybliżono pokrótce inwe-

stycję na wspomnianym odcinku, omówiono przyjęty zakres
i program oraz dotychczasowe wyniki monitoringu. Dodajmy,
że prace te prowadzone są na zlecenie Wykonawcy kontraktu
od prawie dwóch i pół lat, a wyniki z okresu prac przygoto-
wawczych (od czerwca do grudnia 2003 r.), a następnie części

Spodek

DOKP

Uniw

ersy

tecka

S

oko

ls

ka

Bogucic

ka

Superjednostka

Pawilony

PKO SA

Gwiazdy

Legenda

1-7 - Piezometry

- tunel

Chorz

owska

Al. Rozdzienskiego

1

3

2

4

5

6

7

- Przepompownia

Dodatkowe piezometry
(wybrane)

Fot. 1. Aktualnie realizowany tunel w widoku od strony wschodniej

Rys. 1. Szkic sytuacyjny

G

Głębokie wykopy liniowe

łębokie wykopy liniowe

Wpływ głębokich wykopów liniowych na zachowanie się sąsiadujących z nimi obiektów budowlanych

Wpływ głębokich wykopów liniowych na zachowanie się sąsiadujących z nimi obiektów budowlanych

geoinżynieria

geoinżynieria

41

GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele

03/2006 (10)

prac zasadniczych (od grudnia 2003 r. do grudnia 2005 r.) były
przedmiotem dwóch publikacji autorów [2], [4].

KRÓTKA CHARAKTERYSTYKA INWESTYCJI

Końcowy, od strony zachodniej, odcinek Drogowej Trasy

Średnicowej ma długości ok. 2,7 km, z czego na długości po-
nad 650 m przebiegać będzie w tunelu, usytuowanym w bez-
pośrednim sąsiedztwie ronda katowickiego. Jest też on zasad-
niczym elementem inwestycji. Jego konstrukcję nośną stanowi
dwunawowa rama żelbetowa, składająca się z trzech ścian
wykonanych w technologii ścian szczelinowych połączonych
monolitycznie ryglem płytowym żelbetowym. Ściany szczeli-
nowe tunelu wykonane zostały do maksymalnej głębokości
17 m, a jego łączna szerokość wynosi 30,4 m.

Do wykonania samego tunelu przystąpiono w lipcu 2005 r.

W tym też czasie ukończono budowę przepompowni, realizo-
wanej od sierpnia 2004 r. Wykonanie tej ostatniej wymagało
wielomiesięcznego doraźnego obniżenia poziomu wód grun-
towych o kilka metrów. Ostatecznie zdecydowano się na wy-
konywanie tunelu metodą wykopu z wywozem gruntu trans-
portem samochodowym. Realizacja takiej koncepcji budowy
tunelu wymagała również doraźnego (o ok. 5 m) obniżenia
poziomu wód gruntowych Odwodnienie to realizowano po-
przez zabudowywanie w miarę postępu prac kolejnych stud-
ni, umiejscowionych naprzemiennie w jednej bądź w drugiej
nawie. Tunel wykonywano równolegle w obydwu nawach
w średnim tempie ok. 20 m/tydzień, przy pełnym zabezpie-
czeniu w zakresie wymiany świeżego powietrza.

Na fot.1. pokazano realizowany aktualnie tunel w widoku

od strony wschodniej.

Prowadzone prace budowlane stanowią potencjalne zagro-

żenie dla licznych ważnych obiektów usytuowanych w są-
siedztwie realizowanej inwestycji. Stąd też wykonawca inwe-
stycji (Przedsiębiorstwo Robót Inżynieryjnych S.A. - Holding
w Katowicach, a od czwartego kwartału 2005 r. Przedsiębior-
stwo Inżynieryjno-Budowlane „EKOBUD” Spółka z o.o. w Ka-
towicach) z chwilą przejęcia terenu (czerwiec 2003 r.), podjął
systematyczne monitorowanie wybranych obiektów.

ZAKRES I PROGRAM MONITORINGU. DOTYCH-
CZASOWE WYNIKI I ICH ANALIZA
Uwagi ogólne

Realizacjia inwestycji przebiega w trzech etapach. Etap pierw-

szy to prace przygotowawcze (czerwiec 2003 – grudzień 2003 r.),
drugi – prace zasadnicze, ostatni to tzw. okres gwarancyjny.
W pracy [1] przedstawiono zakres działań obejmujących po-
czątkowy etap realizacji inwestycji. Objęły one m.in.: ocenę
stanu technicznego obiektów usytuowanych w bezpośred-
nim obszarze oddziaływania budowy, program i zakres mo-
nitoringu a także pierwsze jego wyniki. Wyniki monitoringu,
prowadzonego w pierwszym okresie prac zasadniczych (do
połowy 2004 r.) przedstawiono w pracy [2]. Dodajmy, że okres
zasadniczy kończy się wraz z terminem oddania inwestycji, tj.
w październiku 2006 roku.

Obiekty poddane monitorowaniu

Drogowa Trasa Średnicowa ta omawianym odcinku prze-

biega w sąsiedztwie bardzo wielu znaczących obiektów bu-
dowlanych. Wymieńmy tylko niektóre z nich: hala widowi-
skowa (Spodek), pomnik Powstań Śląskich, budynek DOKP,
wielokondygnacyjne budynki mieszkalne oraz banki. Obok
wybudowanych w przeciągu ostatnich 40 lat występują rów-

Rys. 2. Osiadania wybranych obiektów budowlanych

Rys. 3. Wychylenia wybranych obiektów budowlanych

42 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele

03/2006 (10)

geoinżynieria

geoinżynieria

nież prawie stuletnie budynki i kamienice mieszkalne w kon-
strukcji tradycyjnej. W przeciwieństwie do tych ostatnich stan
techniczny obiektów wymienionych wcześniej jest ogólnie do-
bry, a rozwiązania konstrukcyjne zabezpieczają je na wpływy
górnicze. Na rys. 1 pokazano szkic sytuacyjny przebiegu trasy
z zaznaczeniem ważniejszych obiektów budowlanych sąsiadu-
jących z inwestycją.

Zdecydowano się na systematyczne monitorowanie wy-

branych obiektów budowlanych. Obejmowało ono: pomiary
geodezyjne (osiadania i wychylenia) oraz obserwacje wizu-
alne z wykorzystaniem odpowiednio: reperów i plomb. Na
wytypowanych wcześniej obiektach zainstalowano łącznie
79 reperów i 123 plomb.

Dodatkowo też, z uwagi na konieczność doraźnego

(a w przyszłości także trwałego) obniżania poziomu wód grun-
towych zdecydowano się na zainstalowanie 7 piezometrów
o długościach 10÷13 m, usytuowanych jak pokazano na rys.1.
Z inicjatywy Wykonawcy inwestycji zainstalowano jeszcze
dodatkowo (pierwsza połowa 2004 r.) 22 piezometry wzdłuż
przebiegu trasy drogowej.

Program monitoringu

Wyjściowy program monitoringu, w którego zakres weszły:

pomiary geodezyjne, obserwacje plomb i obserwacje pozio-
mu wód gruntowych, na rok 2005 był podobny jak w roku
2004 (tab. 1). Koncepcja uelastycznienia monitoringu, przyjęta
w roku 2004, sprowadzała się do dostosowania częstotliwości
pomiarów do przebiegu prac i odpowiedzi na nie określone-
go obiektu. Zastosowano ją w roku 2005 w odniesieniu do
kilku wybranych obiektów, a dotyczyły one zmiany częstotli-
wości pomiarów geodezyjnych (co dwa tygodnie) i obserwacji
plomb (co drugi miesiąc).

Dodajmy, że pomiary przeprowadzone w okresie od paź-

dziernika do grudnia 2003 r. miały charakter wstępny, obejmu-
jąc okres przygotowawczy, natomiast pomiary ujęte w tab. 2
obejmują już okres zasadniczy realizacji inwestycji.

Rezultaty dotychczasowych pomiarów i obser-
wacji oraz ich analiza

Przy realizacji prac przygotowawczych (od czerwca do

grudnia 2003 r.) nie stwierdzono właściwie ich wpływu na
osiadania blisko zlokalizowanych obiektów, a także na więk-
sze zmiany poziomu wód gruntowych w piezometriach (max.
do 11 mm). Po rozpoczęciu prac zasadniczych (początek
marca 2004r.), obejmujących m.in. wykonywanie trzech kil-
kusetmetrowych, równoległych ścian szczelinowych wraz
z towarzyszącymi im zmianami w organizacji ruchu, zaobser-
wowano zwiększone osiadania części obiektów i ich wychy-
lenia. Prace te dały także okazję do oceny wpływu drgań na
wybrane obiekty budowlane (nieodczuwalne przez konstruk-
cje budynków i dopuszczalne dla osób przebywających w cią-

gu dnia w domach mieszkalnych, biurach). Bardzo ważnym
przedsięwzięciem (sierpień 2004 r.) było rozpoczęcie budo-
wy przepompowni (rys.1) dla wód opadowych i sanitarnych.
Związane to było m.in. w wielomiesięcznym doraźnym ob-
niżeniem poziomu wód gruntowych o ok. 8 m. Odwodnie-
nie to utrzymywano praktycznie do lipca 2005 r. Ten fakt w
sposób zdecydowanie wyraźniejszy znalazł odbicie zarówno
w zmianach poziomów wód gruntowych w poszczególnych
piezometriach, a szczególnie w piezometriach dodatkowych,
oraz w osiadaniach i wychyleniach obiektów usytuowanych
nawet w dużej odległości od przepompowni (Hala Widowi-
skowo-Sportowa, pomnik Powstań Śląskich, budynek DOKP,
budynki mieszkalne, Superjednostka). Wyniki odpowiednich
pomiarów i obserwacji zawiera praca [3], a część z nich była
zamieszczona w materiałach konferencyjnych [4].

Przechodząc do wyników monitoringu prowadzonego przez

autorów w roku 2005 należy stwierdzić, że w okresie tym już
wszystkie z monitorowanych obiektów wykazywały osiadania.
W przypadku części z nich osiadania były jednak wyraźnie
większe od pozostałych (do ok. 40 mm), na co miały niewąt-
pliwie wpływ roboty związane z wykonywaniem tunelu, po-
łączone z doraźnym obniżeniem poziomu wód gruntowych.
Osiadania te w większości obiektów mają charakter narasta-
jący. W miarę bowiem drążenia tunelu (od strony wschodniej)
podłączane były kolejne studnie. To samo dotyczy wychyleń.
Szczególnie widoczny wpływ powyższych prac miał miejsce w
odniesieniu do budynków mieszkalnych, biurowców i popu-
larnego Spodka. Prace powyższe kończą się na przełomie roku
2005 i 2006. W związku z tym osiadania i wychylenia obiektów
powinny stabilizować się. Dodajmy jeszcze, że prowadzone
prace nie wywołały jak dotąd skutków negatywnych, a tym bar-
dziej awaryjnych. Potwierdzeniem powyższych spostrzeżeń są
wyniki pomiarów poziomów wód gruntowych we wszystkich
dostępnych piezometriach. Niewielkie zakłócenia obserwowa-
no na przełomie pierwszego i drugiego kwartału roku 2005, co
wynikało najprawdopodobniej z warunków atmosferycznych.
Od lipca obserwowano już jednak ciągłe obniżanie się poziomu
wód gruntowych (maksymalnie do 1,5 m – piezometr nr 6).

Rys. 4. Zmiany poziomu wód gruntowych w piezometriach 1

÷7 ( por.rys. 2)

Liczba punktów

pomiarowych

Częstotliwość pomiarów

w czasie realizacji inwestycji

I–VI 2005

VII–XII 2005

I–X 2006

Plomby

123

co miesiąc

co miesiąc

co miesiąc

Repery

Wychylenia

79
10

co kwartał

co drugi miesiąc

2, 6, 10 miesiąc

Piezometry

7

co miesiąc

co miesiąc

co 2 miesiące

Tab. 1. Ogólny program monitoringu na rok 2005

geoinżynieria

geoinżynieria

43

GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele

03/2006 (10)

Obniżenia te korespondują z pomiarami poziomu lustra wody
prowadzonymi w 22 dodatkowo wykonanych piezometriach.
Dodajmy jeszcze, że zaprzestanie odwadniania dla potrzeb bu-
dowy przepompowni miało miejsce mniej więcej w tym okre-
sie, gdy uruchomiono pierwszą studnię dla potrzeb budowy
tunelu (sierpień 2005 r.).

Ilustracją dla powyższych spostrzeżeń są przytoczone poniżej

wybrane wyniki monitoringu (rys. 2–4). Całość zawiera praca [5].

Zakończenie

Budowa odcinka DTŚ w km. 29+135 do km. 31+400 w ra-

mach tzw. kontraktu 7, 8 i 8a pomimo wielu utrudnień prze-
biega na ogół zgodnie z założonym harmonogramem. Warto
o tym wspomnieć, gdyż przy tego typu inwestycji, zlokalizowa-
nej w dodatku w nie do końca przewidywalnym terenie, trud-
no nie popełnić błędu. Podjęte i prowadzone przez cały okres
realizacji inwestycji obserwacje i pomiary zachowania się wy-
typowanych obiektów oraz zmian poziomu wód gruntowych
pozwalają z jednej strony weryfikować wyniki wcześniejszych
obliczeń i analiz teoretycznych, a tym samym przyjętych roz-
wiązań, a z drugiej stwarzają szansę na podjęcie działań zapo-
biegających negatywnym skutkom prowadzonych prac. Przed
wykonawcą ostatni okres prac związanych z budową tunelu
i trasą drogową oraz pracami wykończeniowymi. Ukończenie
inwestycji przewidziane jest na koniec października 2006 roku.

LITERATURA

[1]. Gryczmański M., Sękowski J., Pieczyrak J., Pająk Z., Łupieżo-
wiec M., Bartoszek Z., Kwiecień S.: Monitoring wpływu budowy
tunelu pod rondem wraz z dojazdami w ciągu DTŚ km. 29+135
do km. 31+400 w Katowicach na bezpieczeństwo istniejących
w sąsiedztwie obiektów - etap I. Praca NB-141/RB-7-2003. Kate-
dra Geotechniki Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2003.
[2] Bartoszek Z., Kwiecień S., Łupieżowiec M., Sękowski J.:
Monitorowanie obiektów budowlanych usytuowanych w są-
siedztwie głębokich wykopów liniowych. Konferencja „Badania
materiałów budowlanych i konstrukcji inżynierskich”. Wrocław,
17-18.06. 2004, s. 281–288.
[3] Gryczmański M., Sękowski J., Łupieżowiec M., Bartoszek Z.,
Kwiecień S., Właszczuk M.: Monitoring wpływu budowy tunelu
pod rondem wraz z dojazdami w ciągu DTŚ km. 29+135 do
km. 31+400 w Katowicach na bezpieczeństwo istniejących w są-
siedztwie obiektów - etap II. Część 1. Praca NB-141/RB-7-2003.
Katedra Geotechniki Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2004.
[4] Bartoszek Z., Kwiecień S., Łupieżowiec M., Sękowski J.: Wpływ
głębokich wykopów na sąsiadujące z nimi obiekty w świetle wy-
ników prowadzonych pomiarów i obserwacji. XXVIII Zimowa
Szkoła Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii. Geotechnika w bu-
downictwie i górnictwie, Szklarska Poręba, 13–18 03 2005. Pra-
ce Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki
Wrocławskiej, 75, Seria Konferencje, 41, s. 13–20.
[5] Gryczmański M., Sękowski J., Łupieżowiec M., Bartoszek Z.,
Kwiecień S.: Monitoring wpływu budowy tunelu pod rondem
wraz z dojazdami w ciągu DTŚ km. 29+135 do km. 31+400 w Ka-
towicach na bezpieczeństwo istniejących w sąsiedztwie obiek-
tów – etap II. Część 2. Praca NB-141/RB-7-2003. Katedra Geo-
techniki Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2005.

autor

mgr inż. Zygmunt Bartoszek

mgr inż. Sławomir Kwiecień

dr inż. Marian Łupieżowiec

prof. dr hab. inż. Jerzy Sękowski

Politechnika Śląska