untitled

40 GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele

03/2006 (10)

geoinżynieria

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

oko

Bogucic

Superjednostka

Pawilony

PKO SA

Gwiazdy

Legenda

1-7 - Piezometry

- tunel

Chorz

owska

Al. Rozdzienskiego

- Przepompownia

Dodatkowe piezometry
(wybrane)

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

Rys. 1. Szkic sytuacyjny

Głębokie wykopy liniowe

łębokie wykopy liniowe

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

geoinżynieria

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

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

Repery

Wychylenia

79
10

co kwartał

co drugi miesiąc

2, 6, 10 miesiąc

Piezometry

co miesiąc

co 2 miesiące

Tab. 1. Ogólny program monitoringu na rok 2005

geoinżynieria

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