Skip to main content

Rodzaje zabezpieczeń ścian wykopów

By 22 marca 202227 grudnia, 2022Artykuły, Blog

W literaturze technicznej spotyka się wiele przykładów podziałów rodzajów obudów wykopów. Jednym z pełniejszych jest zestawienie przedstawione przez Siemińską-Lewandowską (2016), które zostało rozszerzone o systemowe obudowy wykopów.
Wśród zabezpieczeń ścian wykopów spotyka się:

  1. ściany szczelinowe,
  2. obudowy berlińskie,
  3. ścianki szczelne z grodzic stalowych,
  4. palisady z pali (np. CFA lub mikropali),
  5. ściany z kolumn wykonanych metodą iniekcji strumieniowej,
  6. ściany gwoździowane,
  7. technologie mieszane,
  8. obudowy systemowe.

Poniżej pokrótce omówiono poszczególne rozwiązania.

Ściana szczelinowa to ściana z betonu lub z żelbetu, formowana w szczelinie wykonanej w gruncie. Beton jest układany przez rurę wlewową pod osłoną zawiesiny bentonitowej rozpierającej ściany szczeliny. Ściana szczelinowa jest obudową wykopu, która po wybudowaniu obiektu najczęściej jest jego częścią (podziemne garaże, piwnice, ściany stacji metra). W budownictwie ogólnym najczęściej wykonuje się takie ściany do głębokości 12-18 m, w budownictwie komunikacyjnym do głębokości 22-25 m, choć istnieje możliwość wykonania ich do głębokości około 60 m.

Rys. 1. Zabezpieczenie wykopu w technologii ściany szczelinowej

Obudowa berlińska to ściana oporowa służąca do zabezpieczania wykopów tymczasowych składająca się z pionowych elementów najczęściej stalowych profili dwuteowych pogrążanych w gruncie, co kilka metrów a następnie przestrzeń pomiędzy nimi jest wypełniana opinką z drewna, stali lub płytami z betonu. Obudowa berlińska jest konstrukcją stosunkowo wiotką i dlatego istnieją ograniczenia, co do jej stosowania. W przypadku wykopów o głębokości powyżej 4 m wymaga rozpierania na wielu poziomach. Częścią ścianki berlińskiej są też kotwy, oczepy, rozpory i podpory.

Obudowa berlińska wykorzystuje zjawisko łukowego sklepienia gruntu, co pozwala stosować opinki o mniejszej wytrzymałości. Niewątpliwą zaletą tej konstrukcji jest możliwość zabezpieczania długich, głębokich, jednostronnych wykopów też z założeniem pozostawienia jej w gruncie po wybudowaniu obiektu. Znana od lat (powstała w latach 20 tych XX wieku przy budowie metra w Berlinie, stąd nazwa), jest łatwa do projektowania ze względu na dużą ilość dostępnych tanich programów obliczeniowych.

Rys. 2. Zjawisko łukowego sklepienia gruntu wg „Trenching and shoring manual” California Department of Transportation 2011

Rys. 3. Zabezpieczenie wykopu w technice ściany berlińskiej z rozporą narożną

cianka szczelna z grodzic stalowych jest tobardzo popularna obudowa wykopów tymczasowych. Najczęściej stosowana jest w miejscach, gdzie występuje wysoki poziom wody gruntowej a grunty są przepuszczalne z tendencją do tworzenia się zjawiska kurzawki. Ten rodzaj obudowy skutecznie odcina napływ wody gruntowej do wykopu pod warunkiem zabicia profili aż w podłoże nieprzepuszczalne wraz z uszczelnieniem styków. Metoda ta zwyczajowo jest droższa, gdyż wymaga mobilizacji specjalistycznego sprzętu. Czasami jej użycie jest niemożliwe ze względu na trudności z pogrążaniem brusów oraz ze względu na drgania podczas zabijania. Prosta w projektowaniu, dobrze znana od lat i szeroko stosowana zarówno, jako obudowa tymczasowa jak i obudowa trwała np. przy budowie nabrzeża portowego. Często też traktowana jest, jako zabezpieczenie w formie traconej, szczególnie, jeżeli jest kotwiona oraz gdy działka, na której realizowana jest budowa charakteryzuje się brakiem miejsca wokół wykopu do ustawiania ciężkiego sprzętu niezbędnego do wyciągania grodzic. W niektórych przypadkach usuwanie grodzic może powodować rozluźnienie i osiadanie gruntu wokół wykopu i dla bezpieczeństwa obiektów zlokalizowanych w pobliżu pozostawia się ją w całości lub w części, czyli jest to tzw. obudowa „tracona”.

Statycznie ścianka z grodzic pracuje, jako ściana utwierdzona w gruncie lub utwierdzona i rozparta, podparta oraz kotwiona. Najbardziej znanym profilem stosowanym w Polsce jest profil Larssena z zamkami, które po uszczelnieniu przeciwdziałają napływowi wody. Stosowane są też profile U lub Z, grodzice skrzynkowe z profili dwuteowych o przekroju H, grodzice płaskie lub rurowe.

Rys. 4. Zabezpieczenie głębokiego wykopu przy wykorzystaniu rozpartej ścianki z grodzic stalowych (profile Larssena)