awaRIe budowlane
Przykłady zastosowania technologii
betonowania pod wodÄ… w remontach
budowli hydrotechnicznych
Mgr inż. Stanisław Kańka, Politechnika Krakowska,
mgr inż. Robert Sołtysik, Soley Sp. z o.o.
1. Wprowadzenie Do wielu tego typu prac stosuje W trakcie oceny stanu technicz-
się beton, który należy zabudo- nego betonowej konstrukcji uję-
Znaczna część budowli hydro- wać pod wodą. Technologia beto- cia stwierdzono jego zły stan
technicznych po zakończeniu ich nów podwodnych zawierających techniczny. Niepokój użytkownika
budowy i włączeniu do eksplo- w swym składzie domieszki zapo- obiektu budziły wycieki ze ścian
atacji pracuje poniżej zwierciadła biegające wymywaniu spoiwa typu bocznych oraz ukośnej ściany
wody. Modernizacja, naprawa lub AWA (ang. antiwashout admixture) czołowej. Natomiast przegroda
wzmacnianie betonowych budowli jest znana [2] [3]. W dalszym ciągu międzykomorowa była nieomal
hydrotechnicznych znajdujących przedstawiono przykłady kilku kra- w awaryjnym stanie. Zaszła po-
się stale pod wodą nastręcza sze- jowych realizacji prac budowlanych trzeba kompleksowego remon-
reg trudności. Najtrudniejsze prace na obiektach hydrotechnicznych tu betonowego obiektu, którego
to takie, gdzie zachodzi koniecz- z wykorzystaniem samozagęsz- znaczna część usytuowana jest
ność zapewnienia stateczności czalnego betonu podwodnego. poniżej normalnego poziomu pię-
naprawianej konstrukcji. Ponadto trzenia wody w zbiorniku.
bardzo często istnieje potrzeba 2. Kompleksowy remont ujęcia Aby prace wykonywać bezpiecz-
utrzymania ciągłości lub gotowości wody nie, a zarazem bez potrzeby wyłą-
pracy obiektu [1]. Niejednokrotnie czenia ujęcia z eksploatacji uzna-
prace wykonywane są przy jedno- W korpusie zapory ziemnej usy- no, że część prac remontowych
stronnym parciu wody na napra- tuowane jest dwukomorowe zostanie wykonana przez ekipÄ™
wiany element. ujęcie wody typu brzegowego. nurków pod wodą.
Rys. 1. Betonowanie przegrody między komorami ujęcia. Po prawej schemat wzmacnianej konstrukcji
54
PRzegl
d budowlany 7-8/2010
aRTyKuA
y PRobleMowe
awaRIe budowlane
Rys. 2. Betonowanie podwodnej części nurtowej podpory kładki. Po prawej schemat wydłużenia filara
Główny problem w zorganizowa- Następnie po wypompowaniu wody kładki pieszo-rowerowej łączącej
niu prac remontowych polegał z poszczególnych komór wykona- brzegi Wisły. Jej przęsła wsparto
na tym, aby bez opróżniania komór no pozostałe prace remontowe. między innymi na podporach usta-
wzmocnić przegrodę między nimi. W technologii betonowania pod wionych na dwóch filarach jazu.
Opróżnienie jednej z nich spo- wodą w całości wymieniono skrzy- Filary te okazały się nieco za krót-
wodowałoby jednostronne parcie dełka umocnienia przy wlotach uję- kie, a więc zaszła potrzeba ich
wody na odsłoniętą przegrodę, cia. Prace prowadzono na głęboko- wydłużenia. Analizując techniczne
skutkujące intensywnymi wycie- ści do 7 m. W trakcie remontu pod możliwości realizacji tego zadania
kami utrudniającymi, a być może wodą zabudowano blisko 30 m3 dla filarów w nurcie rzeki, wybra-
uniemożliwiającymi jej wzmocnie- betonu C30/37 o stopniu wodosz- no technologię związaną z pracą
nie. Natomiast jednoczesne opróż- czelności W 12 i stopniu mrozood- nurków.
nienie komór, co prawda odciążyło- porności F 200. Wykonawca prac podwodnych
by przegrodę, ale spowodowałoby dokonał adaptacji projektu do
wyłączenie całego ujęcia, czego 3. Wydłużenie filarów jazu przyjętej technologii wykonania,
chciano uniknąć. związane z rozszerzeniem funk- zwłaszcza w zakresie modyfi-
W pierwszym etapie prac remon- cji obiektu kacji receptury betonu i sposo-
towych wykonano obustronne bu mocowania kotew. Wspólnie
wzmocnienie płaszczem żelbeto- Jednym z elementów modernizacji z dostawcą mieszanki betonowej
wym o grubości 20 cm oraz wzmoc- południowego obejścia autostra- opracowano recepturę, w której
nienie skośnej płyty czołowej. dowego Krakowa było wykonanie zastosowano jako kruszywo grys
Rys. 3. Mur oporowy niecki wypadowej w trakcie remontu oraz schemat jego wzmocnienia
55
PRzegl
d budowlany 7-8/2010
a R T y K u A
y P R o b l e M o w e
awaRIe budowlane
Rys. 4. Reprofilacja górnych fragmentów przelewów powierzchniowych zapory
bazaltowy o uziarnieniu do 16 mm. ki betonowej przystosowanej do miczne czyszczenie powierzchni
Zastąpienie kruszywa otoczakowe- betonowania pod wodą. betonu zarówno pod, jak i nad
go, które z powodzeniem stoso- wodą wraz z usuwaniem jego sła-
wano w trakcie dotychczasowych 4. Powierzchniowe wzmocnie­ bych fragmentów. Jako dziaÅ‚anie
betonowań podwodnych wynikało nie muru oporowego niecki naprawcze przewidziano wyko-
z bezwzględnej potrzeby spełnie- wypadowej elektrowni wodnej nanie na całej powierzchni muru
nia wymagań specyfikacji technicz- płaszcza żelbetowego zespolone-
nej projektu branży mostowej. Przedmiotem naprawy był beto- go ze starym betonem za pomocą
W ciągu stosunkowo krótkiego nowy mur oporowy usytuowany kotew stalowych. Do wykonania
czasu zespół nurków wykonał na dolnym stanowisku przy wylo- okładziny zastosowano w części
w przepływającej wodzie na głębo- tach elektrowni wodnej. Chroni stale znajdującej się pod wodą,
kości do 3 m zilustrowane na rysun- on skarpę brzegową niecki przed beton podwodny. Jego recepturę,
ku 2 następujące prace: erozyjnym oddziaływaniem wody a przede wszystkim technologię
 przygotowano podłoże polega- wypływającej z turbin. Przepływ układania pod wodą opracowa-
jące na odmuleniu i wyczyszcze- wody w takich miejscach jest tur- no na podstawie wcześniejszych
niu fragmentów płyty dennej oraz bulentny, a co zatem idzie, powo- doświadczeń [4]. Pozostałą nad-
filarów wraz z rozkuciami techno- duje intensywne niszczenie umoc- wodną cześć płaszcza wykonano
logicznymi, nień, szczególnie w miejscach z betonu hydrotechnicznego.
 wywiercono otwory w starym gdzie wykonano je ze słabszych W opisany powyżej sposób wzmo-
betonie płyty dennej oraz filarach materiałów. cniono 182 m2 muru oporowego
jazu, w których osadzano kotwy W trakcie przeglądu techniczne- niecki wypadowej elektrowni wod-
ze stali zbrojeniowej odpowiadajÄ…- go stwierdzono liczne uszkodzenia nej pokazanego na rysunku 3.
ce za zespolenie starego betonu muru w podwodnej jego części Całkowicie pod wodą, na głęboko-
z nowym, zwłaszcza w rejonie końca płyty ści do 10 m, wykonano około 80%
 zamontowano gęste zbrojenie, wypadowej. Po ich zinwentaryzo- zakresu prac, który obejmował:
które miało przenieść między inny- waniu stwierdzono, że dla zapew-  przygotowanie podłoża przez
mi naprężenia termiczne powsta- nienia należytej stateczności skar- czyszczenie hydrodynamiczne
jące w trakcie twardnienia betonu py niezbędna jest naprawa całego i miejscowe rozkucia,
w stosunkowo krępym elemencie, muru oporowego. Wobec tego,  wywiercenie ponad 550 otwo-
 przytwierdzono do płyty den- że znaczna jego część znajdowała rów w starym betonie, w których
nej wypadu oraz bocznych ścian się stale pod wodą zdecydowa- osadzono na odpowiednio zmody-
filarów specjalnie skonstruowany no prace remontowe wykonywać fikowanej do stosowania pod wodą
stalowy szalunek, który umożliwił techniką podwodną. Tylko takie zaprawie mineralnej, kotwy ze stali
betonowanie wyoblonej podwod- rozwiązanie zapewniało bowiem zbrojeniowej "16,
nej części filara, ciągłość pracy elektrowni.  zamontowanie zgrzewanej siat-
 w każdy filar wbudowano po 27 Przygotowano projekt remontu, ki zbrojeniowej oraz wykonanie
m3 samozagęszczalnej mieszan- który przewidywał hydrodyna- odpowiednich szalunków,
56
PRzegl
d budowlany 7-8/2010
aRTyKuA
y PRobleMowe
awaRIe budowlane
 wbudowanie blisko 30 m3 mie- w betonie korpusu zapory otwory żwir 2/16 mm. Ponadto w skła-
szanki betonowej przystosowanej na głębokość około 50 cm w roz- dzie mieszanki zastosowano dwie
do betonowania pod wodÄ…. stawie co 45 cm. W otworach tych domieszki, jedna to superplastyfi-
osadzano na zaprawie mineralnej kator  domieszka silnie redukujÄ…-
5. Remont górnego pasa prze- odpowiednio odgięte kotwy stalo- ca wodę zarobową oraz domieszki
lewów powierzchniowych zapo- we o średnicy 18 mm. Tak zamon- zapobiegające wymywaniu spo-
ry wodnej towane kotwy zapewnić miały iwa typu AWA. Wskaz
nik wodno-
zespolenie dobetonowywanego -cementowy zaczynu cementowe-
Jeden z etapów kompleksowe- wzmocnienia z korpusem zapory go wynosił 0,40, a punkt piaskowy
go remontu liczącej ponad 70 w rejonie górnego pasa przele- kruszywa 39,8%. W efekcie końco-
lat betonowej zapory była rekon- wów. Do kotew tych montowano wym uzyskano płaszcz żelbetowy
strukcja górnego pasa przelewów zbrojenie w postaci zgrzewanych z betonu o właściwościach takich,
powierzchniowych od strony górnej siatek. Następnie montowano typo- jakie podano w opisanym w pkt. 2
wody. Rekonstrukcja ta polegała we płyty szalunkowe, a w obszarze remoncie ujęcia wody.
na usunięciu powierzchniowych łuków i załamań specjalnie ukształ-
warstw betonu, które uległy destruk- towany szalunek stalowy. 5. Podsumowanie
cji w wyniku dotychczasowej eks- Pomiędzy korpusem zapory a de-
ploatacji, a następnie (dobetono- skowaniem zamontowano dwie Przedstawione w artykule realizacje
wanie) wypełnienie betonem pod rury wykorzystywane do podawa- prac remontowo-modernizacyjnych
wodą przestrzeni pomiędzy odpo- nia mieszanki betonowej pod wodę. wskazują na bardzo dużą przydat-
wiednio ukształtowanym deskowa- Po przybyciu na budowę betono- ność technologii układania betonu
niem a starym betonem korpusu wozu przed rozpoczęciem beto- samozagęszczalnego pod wodą.
zapory. Remontowany pas prze- nowania, sprawdzano konsysten- Prowadzone badania kontrolne
lewów powierzchniowych w cało- cję oraz urabialność dostarczonej wykazały poprawność właściwości
ści znajdował się pod powierzch- mieszanki betonowej. Następnie układanego w ten sposób betonu
nią wody na głębokości do 3,5 m. przepompowywano jeden kosz oraz jego bardzo dobrą przyczep-
Na rysunku 4 przedstawiono prze- mieszanki betonowej poza desko- ność podłoża do starego betonu.
krój remontowanego górnego pasa wanie w celu wypełnienia rurocią- Należy podkreślić, że technologia ta
przelewów powierzchniowych oraz gu pompy jednorodną mieszanką umożliwiająca wykonanie prac bez
sposób podawania mieszanki be- betonową, po czym umieszczono wyłączania obiektu z eksploatacji,
tonowej pod wodÄ™. gumowÄ… wylewkÄ™ pompy w koszu wymaga zatrudnienia specjalistycz-
W rejonie wykonywanych prac zasypowym rury (rys. 4) i podawa- nego zespołu pracowników posia-
urządzono pływające zaplecze no mieszankę betonową pomię- dających nie tylko stosowną wiedzę
budowy wraz z bazą nurków, dzy stary beton korpusu zapory budowlaną lecz także uprawnienia
zamontowano specjalne przestaw- a szalunek. Podczas pompowa- do pracy pod wodÄ….
ne pomosty robocze o zmiennej nia nurek sukcesywnie kontrolo-
głębokości zanurzenia. W ten spo- wał poziom mieszanki betonowej BIBLIOGRAFIA:
[1] Kledyński Z., Remonty budowli
sób stworzono odpowiedni dostęp w deskowaniu przy pomocy łaty
wodnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki
do powierzchni przelewów podle- geodezyjnej. Operacja ta wyko-
Warszawskiej, Warszawa 2006
gającym pracom remontowym. nywana była przy współudziale
[2] Horszczaruk E., Flis I., Wąż S., Betony
Usunięto metodami mechaniczny- nurka i operatora pompy. Po kilku podwodne  właściwości, projektowanie,
technologie, Materiały Konferencyjne
mi z zastosowaniem frezu oraz dniach demontowano całość sza-
Stowarzyszenia Producentów Cementu Polski
ręcznych młotów pneumatycznych, lunków, wyrównywano powierzch-
Cement, Dni Betonu, Wisła 2004
powierzchniowe warstwy betonu nię betonu oraz wypełniano otwory
[3] Horszczaruk E., A
ukowski P., Betony
do  zdrowego nośnego podłoża. po ściągach szalunkowych mate- podwodne nowej generacji modyfikowane
domieszkami kompleksowymi, projektowanie,
Po frezowaniu oraz dodatkowym riałem cementowo-polimerowym
technologie, materiały konferencyjne
rozkuciu, oczyszczono uzyskaną wiążącym pod wodą. Następnie
Materiały Konferencyjne Stowarzyszenia
powierzchniÄ™ hydrodynamicznie wykonywano iniekcje uszczelnia-
Producentów Cementu Polski Cement, Dni
w celu zapewnienia dobrego styku jące wszystkich powstałych szwów
Betonu, Wisła 2006
[4] Tracz T., Kańka S., Radło W., Betonowanie
pomiędzy starym a nowym betonem. roboczych pomiędzy starym beto-
podwodne betonem samozagęszczalnym
Następnie wykonano iniekcje wszy- nem a nowym.
jako jeden z etapów remontu zapory
stkich rys i szwów roboczych wi- W opisany powyżej sposób wyko-
w PorÄ…bce, Dni betonu 2006
docznych na powierzchni betonu nano remont pięciu przelewów po-
[5] Kańka S., Sołytsik R.,  Przykłady napraw
i wzmocnień budowli hydrotechnicznych
po rozkuciu. W miejscach przyszłe- wierzchniowych stosując mieszan-
wykonywanych w technologii betonowania
go styku starego betonu z nowym kÄ™ betonowÄ… zawierajÄ…cÄ… w swym
pod wodÄ… , XXVI Konferencja Naukowo-
zamontowano węże iniekcyjne. składzie cement portlandzki CEM
-Techniczna Awarie Budowlane, Międzyzdroje
W dalszej części prac wiercono I 42,5, piasek rzeczny 0/2 mm oraz
2009, s. 819 826
57
PRzegl
d budowlany 7-8/2010
a R T y K u A
y P R o b l e M o w e