Analiza i ocena rozwi ąza ń projektowych Projektu APAKA pn ... · starzenia si ę betonu i korozji chemicznej, ... czy skurczu betonu. Realizacja przedmiotowej inwestycji odbywa

Egz. Nr 1/7 Politechnika Wrocławska

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki WybrzeŜe Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Raport serii SPR nr 6/2010

Analiza i ocena rozwiązań projektowych

Projektu APAKA pn. „Budowa NFM we Wrocławiu”

K o r e f e r a t

Zespół opracowujący opinię:

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej

powołał zespół ekspertów w podanym niŜej składzie:

1. dr hab.inŜ. Włodzimierz Brząkała, prof.nadzw.PWr.

kierownik Zakładu Fundamentowania

2. dr inŜ. Karolina Gorska, Zakład Fundamentowania

3. dr inŜ. Olgierd Puła, Zakład Fundamentowania

4. dr inŜ. Jarosław Rybak, Zakład Fundamentowania

Wrocław, wrzesień 2010r.

W.Brząkała i in., Analiza i ocena rozwiązań projektowych Projektu APAKA pn. „Budowa NFM we Wrocławiu” 2/29

Otrzymują:

1. Zamawiający ..... 5 egz. (Nr 1/7 – Nr 5/7)

2. Autorzy ............. 1 egz. (Nr 6/7)

3. Archiwum .……. 1 egz. (Nr 7/7)

Spis treści opracowania:

Str.

1. Podstawy formalno-prawne i zawartość koreferatu . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Ogólne przedstawienie sytuacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Krytyczna analiza dokumentacji technicznej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1. Odcięcie wykopu i budynku od wody gruntowej – problem szczelności 3.2. Zniszczenie hydrauliczne spowodowane wyparciem budynku (UPL) 3.3. Wymiarowanie - konsekwencje duŜej siły wyporu 3.4. Rozwiązania projektowe w zakresie uszczelnienia budynku 3.5. Sytuacje awaryjne

4. Ustosunkowanie się do stwierdzonych nieprawidłowości – zalecenia . . . .

4.1. Likwidacja widocznych przecieków 4.2. Koncepcja uszczelnienie styku płyty fundamentowej ze ścianą szczelinową 4.3. Materiały do uszczelnień 4.4. Koncepcja awaryjnego obniŜania wyporu wody pod płytą fundamentową

5. Podsumowanie opinii, wnioski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Podpisy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Załączniki rysunkowe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Zał.1. Prawidłowe rozwiązanie uszczelnienia przerwy roboczej Zał.2. Niewystarczające rozwiązanie uszczelnienia styku płyty ze ścianą Zał.3. Własna koncepcja uszczelnienia zespolenia styku płyty ze ścianą

Wersja elektroniczna na płycie CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

4

8

20

23

25

26

29

Wykorzystane materiały:

1. PN-EN 1997-1:2008 (oraz :2009/AC) Eurokod 7. 2. Ściany szczelinowe – Specyfikacja Techniczna PZWFS. 3. Materiały informacyjne dotyczące uszczelnień (źródło: Internet)


1. Podstawy formalno-prawne i zawarto ść koreferatu

Zamawiający opinię:

Gmina Wrocław, pl. Nowy Targ 1/8, 50-141 Wrocław

Umowa Nr BNF/3/10 z dnia 31.sierpnia 2010r.

Przedmiot Umowy:

Przedmiotem Umowy jest analiza i ocena w formie koreferatu z podaniem sposobu rozwiązań

ewentualnie stwierdzonych nieprawidłowości, rozwiązań projektowych Projektu APAKA pn.

„Budowa NFM we Wrocławiu”, dla którego wydano pozwolenie na budowę nr 299/2008 z

08.02.2008 wraz ze zmianą nr 230/2009 z 06.07.2009 oraz których konieczność opracowania

wynikła na etapie realizacji inwestycji, w zakresie:

1) wpływu warunków geologiczno-inŜynierskich na rozkład parć hydrostatycznych

pochodzących ze zwierciadła wody gruntowej od wyporu,

2) analizy sił w poziomie posadowienia płyty fundamentowej w aspekcie sił wyporu

pochodzących od zwierciadła wody gruntowej.

Zakres Umowy:

Zakres przedmiotu Umowy obejmuje:

1) analizę następującej dokumentacji technicznej, będącej w posiadaniu Zamawiającego:

[DZ-a] Dokumentacja geologiczno-inŜynierska, [DZ-b] Decyzja zatwierdzająca projekt budowlany i udzielająca pozwolenia na budowę

nr 299/2008 z08.02.2008 wraz ze zmianą nr 230/2009 z 06.07.2009, [DZ-c] Załącznik do w/w Decyzji: Projekt budowlany, w tym tom III KONSTRUKCJA, [DZ-d] Projekt wykonawczy: KONSTRUKCJA, [DZ-e] Projekt tymczasowego odwodnienia wykopów, [DZ-f] Analiza oddziaływania ciśnienia hydrostatycznego wody gruntowej na płytę

fundamentową z 22.02.2010 wykonana przez FORT POLSKA Sp. z o.o. na zlecenie Mostostal,

[DZ-g] Stanowisko Projektanta konstrukcji z dnia 15.03.2010 z załącznikiem (sprawdzenie warunku UPL stanu granicznego dla budynku NFM) do w/w analizy,

[DZ-h] Komentarz InŜyniera z dnia 13.04.2010r. do stanowiska Projektanta z dnia 15.03.2010,

[DZ-i] Rewizja z dnia 25.06.2010 Koreferatu autorskiego z dnia 15.03.2010, [DZ-j] Stanowisko InŜyniera z dnia 29.07.2010,

2) opracowanie koreferatu wraz z obliczeniami zgodnego z przedmiotem niniejszej

Umowy ze sformułowaniem wniosków i zaleceń,

3) podanie sposobu rozwiązań ewentualnie stwierdzonych nieprawidłowości.


Niniejszy koreferat opracowano na podstawie analizy dokumentów udostępnionych przez

Zamawiającego [DZ], analizy przepisów normowych, analizy podobnych sytuacji (warunków

gruntowo-wodnych i technologii robót budowlanych), obliczeń kontrolnych oraz własnej wiedzy

technicznej i doświadczenia eksperckiego zespołu opracowującego.

2. Ogólne przedstawienie sytuacji

Zaprojektowany budynek jest obiektem monumentalnym, prestiŜowym w skali kraju, co

podkreśla m.in. przymiotnik „Narodowe” w jego nazwie. Cechuje się kilkoma nowoczesnymi

rozwiązaniami technicznymi, w tym wibroizolacją i pełnym oddylatowaniem sali koncertowej

od elementów stycznych z gruntem. Posiada równieŜ przyległy podziemny garaŜ 3-

poziomowy, zespolony monolitycznie z budynkiem głównym poprzez płytę fundamentową.

Trwałość tego obiektu jest zakładana na 100 lat.

PoniewaŜ bryła budynku głównego jest niska, a garaŜ wręcz w całości znajduje się pod

powierzchnią terenu, załoŜenia funkcjonalne wymusiły stosunkowo głębokie posadowienie

płyty fundamentowej.

� Budynek sali koncertowej: posadowiony zasadniczo -16,3m ppt. oraz -14,6m ppt.

� GaraŜ: posadowiony zasadniczo -11,2m ppt. oraz -12,7m ppt.,

ale teŜ na duŜych powierzchniach poziom posadowienia wynosi

-15,7m ppt., a nawet -18,25m ppt.

Zestawiając projektowane głębokości posadowienia z orientacyjną rzędną stropu gliny moŜna

się spodziewać, Ŝe płyta fundamentowa budynku sali koncertowej będzie posadowiona na

gruncie niespoistym, a jedynie w niewielkiej części NW moŜe być posadowiona na glinie. W

odniesieniu do części garaŜowej, osiągnięcie stropu gliny nastąpi prawdopodobnie jedynie

pod małą salą kameralną pomiędzy duŜą salą koncertową i garaŜem.

Podstawowe znaczenie ma fakt, Ŝe posadowienie płyty fundamentowej występuje średnio ok.

5-8m poniŜej ZWG, które w rejonie inwestycji kształtuje się na poziomie ok. 6m ppt., w

przybliŜeniu na rzędnej 114m n.p.m. Lokalnie w części garaŜowej to zagłębienie spodu płyty

fundamentowej poniŜej ZWG sięga nawet ok.10m, np. w okolicach otworu O-11:

114,0 - (120,2-14,7-1,0) = 9,5m.

MoŜna szacować, Ŝe w trakcie robót fundamentowych i utrzymywanej depresji maksymalne

parcie wody gruntowej na ścianę szczelinową (od zewnątrz) dojdzie przy stropie gliny do

wartości 10-12m słupa wody. Dla szczelnego utrzymania takiego naporu (i to przez 100 lat)

wymagane byłyby wysokiej klasy specjalistyczne uszczelnienia.


Budynek główny wraz z garaŜem jest obiektem lekkim i posadowionym na ciągłej płycie

Ŝelbetowej o grubości 160cm i 100cm, a obciąŜenia częściowo przenoszone są na zewnętrz-

ne ściany szczelinowe o grubości 60cm, 80cm i 100cm; z tego powodu nie występują Ŝadne

problemy związane z nośnością gruntów, tj. pionowym obciąŜeniem podłoŜa przez budynek.

Potencjalnie występuje jednak zagroŜenie odwrotne – spowodowane przez duŜe siły wyporu

wody gruntowej, poniewaŜ zwierciadło wody moŜe się ”odbudować” pod płytą denną w obsza-

rze wygrodzonym ścianą szczelinową. Te obawy dotyczą szczególnie garaŜu podziemnego.

Z wyjątkiem kilkumetrowych nasypów niekontrolowanych, niŜej zalegające warstwy są

gruntami mineralnymi o dobrych parametrach: głównie Ŝwiry, piaski i pospółki zagęszczone, a

pod nimi na głębokości ok. 16-18m ppt. gliny twardoplastyczne. Utrudnieniem w wykonywaniu

ścian szczelinowych, zagłębionych co najmniej 2m poniŜej stropu gliny, jest tzw. bruk

morenowy na stropie gliny, przeszkody w postaci pojedynczych pni lub większych kamieni,

stare fundamenty, małe soczewki gruntów organicznych, a takŜe pyłów. Generalnie granice

warstw gruntowych są regularne, z lekkim upadem stropu gliny w kierunku SE. PołoŜona w

sąsiedztwie Fosa Miejska ma zasadniczo działanie drenujące i ogranicza wahania zwierciadła

wody gruntowej, ale w sytuacjach powodziowych moŜe ona odwrócić kierunek przepływu wód

gruntowych i podnieść ich poziom, co jest potencjalnie niekorzystne.

Pomimo zmienności połoŜenia stropu gliny, moŜna wykluczyć ewentualne niedoprowadzenia

ściany szczelinowej do stropu gliny oraz zagłębienie jej na mniej niŜ 2m. Nieświadomie

pozostawiona „furta” nad stropem gliny uniemoŜliwiłaby odwodnienie wykopu, a ono

przebiega obecne bez większych kłopotów. Według informacji otrzymanej od Wykonawcy

zagłębienie ściany szczelinowej w glinę wykonano nawet na ponad 2,5m. Stan ten

dokumentują metryki odbioru sekcji.

Za moŜliwe naleŜy uznać występowanie w glinach – płytko pod płytą fundamentową –

zlustrzeń, soczewek i przewarstwień o zwiększonej zawartości frakcji piaszczystej i większej

wodoprzepuszczalności, niŜ rozpoznana dla gliny. Tego źródła dopływu wody całkowicie

wykluczyć i wyeliminować się nie da, a zjawiskiem, które aktywizuje zmniejszenie szczelności

gliny moŜe być jej odpręŜenie na skutek wykonania głębokiego wykopu. Czasami w

podobnych sytuacjach występują teŜ sączenia w cienkiej warstewce kontaktowej pomiędzy

twardoplastyczną lub półzwartą gliną, a wykonaną ścianą szczelinową. Jednak w tym

przypadku, obecność bentonitu pozostałego z zawiesiny stabilizującej szczelinę, znacznie

zmniejsza to zagroŜenie. Dopływ wody przez warstwę gliny o szacowanej grubości rzędu 30m

zasadniczo byłby do pominięcia - dla małych wykopów i głęboko połoŜonej wody gruntowej.

PoniewaŜ jednak obwód wykopu (ok.700mb) i jego powierzchnia (ok.1,8ha) są bardzo duŜe,

słup wody na stropie gliny jest stosunkowo wysoki (do 10-12m), a skalę czasową wyraŜa się w


dziesiątkach lat, nie da się zignorować tego dopływu [DZ-e].

Jednym z czynników decydujących o długoterminowym sukcesie budowy jest stałe zakotwie-

nie ściany szczelinowej od strony Fosy Miejskiej. Ten element konstrukcyjny musi być

niezawodny pod względem nośności i szczelności w ciągu całego okresu istnienia budynku

(ponad 100 lat). Obecnie mało jest jeszcze doświadczeń z zachowania się zakotwień

gruntowych w tak długiej skali czasowej.

Największą niewiadomą pozostaje jednak szczelność styków segmentów ścian szczelinowych

(i otworów na kotwy), którą nie zawsze udaje się zapewnić. W miarę deformacji i pracy ściany

szczelinowej na skutek odkopywania w kolejnych sekcjach, rozpierania stropami, usunięcia

zakotwień tymczasowych, przestrzennej pracy budynku i ścian szczelinowych, a takŜe

starzenia się betonu i korozji chemicznej, zachodzą – rozłoŜone w czasie – zjawiska

niekorzystnie wpływające na niezawodność uszczelnień pomiędzy sekcjami, skutkując:

� przeciekami na odsłoniętej części ściany szczelinowej powyŜej płyty

fundamentowej i na styku ściany z płytą - są one dobrze widoczne i stosunkowo

łatwe do usunięcia,

� przeciekami w zakresie głębokości poniŜej płyty fundamentowej - są one

praktycznie niemoŜliwe do odnalezienia (i uszczelnienia).

Przesiąki wody gruntowej przez monolityczną Ŝelbetową płytę fundamentową o grubości

100cm i 160cm moŜna wykluczyć. Przesiąków przez Ŝelbetową sekcję ściany szczelinowej

wykluczyć się nie da, poniewaŜ występuje niekorzystne technologiczne „zanieczyszczenie”

zbrojenia bentonitem, zdarzają się zanieczyszczenia gruntem rodzimym przyklejonym do

zbrojenia, nie da się wykluczyć niedobetonowania przy rurze końcowej, czy skurczu betonu.

Realizacja przedmiotowej inwestycji odbywa się z zastosowaniem bardzo sztywnych i wielo-

krotnie kotwionych ścian szczelinowych, w duŜej części rozpieranych stropami. Z tego powo-

du ma ona małe oddziaływanie na sąsiednią zabudowę (uprzednio specjalnie wzmocnioną)

oraz sieci infrastrukturalne (przełoŜone). Praktycznie nie wystąpi lej depresji poza obrysem

ścian szczelinowych, moŜna pominąć niewielkie siły hydrodynamiczne oraz zmiany ciśnienia

porowego w gruntach niespoistych na skutek obciąŜenia podłoŜa płytą denną (konsolidacja).

Technologia szczelnej wanny ze ścian szczelinowych zespolonych z ciągłą płytą fundamento-

wą jest jednym z moŜliwych rozwiązań w tej sytuacji, łącząc funkcje ściany oporowej,

fundamentu, częściowo ścian kondygnacji podziemnych i uszczelnienia podłoŜa. Nie jest to

jednak rozwiązanie doskonałe. W ostatnich 10-15 latach wykonano we Wrocławiu w

podobnych warunkach kilka duŜych obiektów. Pomimo dobrej jakości robót i prawidłowego

nadzoru, większość tych obiektów wykazuje jednak po dość krótkim czasie uciąŜliwe usterki –


głównie przecieki przez ściany na stykach sekcji, przez dno a takŜe spękania widoczne na

górnej powierzchni płyt fundamentowych. Znane są przypadki, gdy konieczne było wyłączenie

najniŜszej kondygnacji z uŜytkowania z powodu zalewania przez wodę gruntową oraz

przykłady przecieków, które trwają do dnia dzisiejszego. Przyczyna najczęściej tkwi w

niedbale zaprojektowanych i wykonanych detalach uszczelnienia.

Trzeba podkreślić, Ŝe warunki gruntowo-wodne w rejonie NFM, a konkretnie duŜy napór wody,

są nawet gorsze niŜ w tych znanych nam szczegółowo sytuacjach na terenie Wrocławia.

W pierwotnym załoŜeniu, konstrukcja płyty i ścian garaŜu podziemnego miała być Ŝelbetowym

monolitem wykonanym w osłonie stalowych ścianek szczelnych. Takie rozwiązanie, często

stosowane na terenie Wrocławia, dawałoby większą niezawodność ze względu na moŜliwość

właściwego wykonania i uszczelnienia pionowych przerw roboczych. Zastosowane ściany

szczelinowe (planowane pierwotnie jedynie w części wysokiej) do zabezpieczenia całego

obrysu wykopu i jednocześnie jako ściany zewnętrzne, wprowadzają na obwodzie szereg

„słabych punktów”, głównie styków sekcji, które są potencjalnym źródłem przecieków. Jedną z

zalet tego rozwiązania jest natomiast poprawa bilansu sił w warunku na wypór wody (UPL).

W naszej ocenie warunki gruntowe na budowie NFM są na pograniczu złoŜonych i skompliko-

wanych, a budynek jest obiektem monumentalnym. W tej sytuacji mamy do czynienia z

kategorią geotechniczną III (najwyŜszą), a przypisana przez Projektanta kategoria II jest zbyt

optymistyczna. Ta róŜnica w ocenie kategorii geotechnicznej nie ma jednak - w zakresie

niniejszego opracowania - istotnego znaczenia. Wymagana przepisami dokumentacja

geologiczno-inŜynierska i hydrogeologiczna zostały zlecone i opracowane, ale dane do

obliczeń geotechnicznych przyjęto w nich generalnie na podstawie przybliŜonej metody „B” wg

PN-81/B-03020, a nie na podstawie wymaganej dla III kategorii geotechnicznej metody „A”.

W sumie:

1. W sprawie objętej niniejszym koreferatem najistotniejszy jest wysoki poziom wody

gruntowej w terenie otaczającym budynek oraz stosunkowo mały cięŜar budynku,

zwłaszcza części garaŜowej.

2. Szczegółowej analizy wymaga zapewnienie szczelności kondygnacji podziemnych.

3. Z punktu widzenia inwestora i uŜytkownika, główny problem polega na tym, Ŝe

ewentualne uciąŜliwości mogą pojawić się dopiero kilka lat po zakończeniu budowy.

Okres gwarantowanej przez wykonawcę szczelności wynosi standardowo 2 lata, jak

uznało Polskie Zrzeszenie Wykonawców Fundamentów Specjalnych [2], o ile Strony

nie umówią się inaczej.


3. Krytyczna analiza dokumentacji technicznej

Dokonana analiza dokumentacji udostępnionej przez Zamawiajacego [DZ-a]-[DZ-j] pozwoliła

na wyodrębnienie kilku zasadniczych wątków, które się w niej przewijają.

3.1. Odcięcie wykopu i budynku od wody gruntowej – problem szczelności

Dokumentacja jest niespójna w kwestii szczelności wygrodzenia ścianami szczelinowymi:

• Z jednej strony, duŜą rolę przywiązuje się do zagłębienia ściany na całym obwodzie,

na co najmniej 2m (wg Wykonawcy wykonano nawet co najmniej 2,5m). UŜywa się

sformułowań ”zaryglowanie dopływu”, „szczelna wanna”, ”uszczelniony wykop” itp.

• Z drugiej strony, przewiduje się stosunkowo duŜy dopływ do wykopu przez nieszczel-

ności, rzędu 385 m3/d wg [DZ-e], a w obliczeniach stanu granicznego sprawdza się

warunek wyparcia UPL, utoŜsamiając poziom piezometryczny pod fundamentem

(ciśnienie wody) z poziomem ZWG na zewnątrz przestrzeni wygrodzonej ścianami

szczelinowymi [DZ-c]-[DZ-j]. Zaprojektowano nawet pozostawienie studni na

okoliczność nieszczelności i napływu wody do wygrodzonej przestrzeni.

• Z trzeciej strony, przyjęte rozwiązania projektowe uszczelnienia styków pomiędzy

sekcjami ściany oraz pomiędzy ścianami a płytą fundamentową nie wskazują na

całkowite i trwałe zabezpieczenie budynku przed dostawaniem się wody do

kondygnacji podziemnych.

PoniewaŜ nieszczelności w części podziemnej są nieuniknione, musi zatem wystąpić stałe

podnoszenie się poziomu wód w przestrzeni wygrodzonej ścianą szczelinową i płytą

fundamentową. Nie przewidziano Ŝadnych rozwiązań w celu obniŜania ciśnienia wody pod

płytą fundamentową ani – choćby okresowego lub „awaryjnego” – usuwania wody z tej

przestrzeni po zakończeniu budowy. Tego typu rozwiązania obniŜające ciśnienie wody pod

płytą denną są coraz częściej zalecane we współczesnej literaturze i praktyce - jako co

najmniej wspomaganie standardowych metod ochrony przed podtopieniem obiektu.

Odwadnianie podłoŜa pod fundamentem bez uprzedniego wygrodzenia ścianami szczelinowy-

mi nie miałoby Ŝadnego sensu, ale po wykonaniu ściany na całym obwodzie budynku i zagłę-

bieniu jej w warstwy gliny, takie odwadnianie jest moŜliwe i w duŜym stopniu skuteczne,

chociaŜ nie jest to czynność jednorazowa.


Próbę oszacowania dopływu wody do przestrzeni wygrodzonej podjął Z.Godlewski [DZ-e],

opierając się na szacunkowym wskaźniku otrzymanym od firmy Golwitzer Polska

qprzec ≅ 0,5 l/s na 1000m2 kontaktu ściany z wodą1.

Według naszej wiedzy, firma Golwitzer nie wykonuje ścianek szczelinowych, a jedynie ścianki

szczelne i być moŜe tej sytuacji dotyczy przytoczona wartość qprzec ≅ 0,5 l/s/1000m2.

Tę wartość qprzec poddaliśmy weryfikacji na podstawie innych źródeł – dla sytuacji bez

wykonywania specjalnych uszczelnień, czy doszczelnień ściany szczelinowej, ale teŜ bez

zakładania większych błędów wykonawczych.

a) Materiały MRCE2 na str.5 podają zbliŜoną wartość dla ścian szczelinowych, a konkretnie

qmax = 1,0 l/s/1000m2. Z kontekstu dokumentu MRCE wynika jednak, Ŝe ta wartość ma

charakter górnej dopuszczalnej granicy.

b) Napływ, ale tylko przez zamki ścianek stalowych, a nie sekcji ścian szczelinowych, moŜna

szacować na podstawie normy PN-EN 12063, w oparciu o przewidywaną róŜnicę ciśnień i

powierzchnię przegrody. Zakładając porównywalne szczelności styku i mniejszą ich liczbę w

przypadku ścian szczelinowych (co 6,0 m) oraz przepływ na głębokości średnio -8m do -12m

poniŜej lustra wody za ścianą moŜna oszacować q ≅ 0,07 l/s/1000m2.

c) Dla ścian szczelinowych nieszczelności mogą być bardzo małe, ale tylko pod warunkiem

bardzo starannego zaprojektowania i wykonania odkształcalnych uszczelnień pionowych w

stykach pomiędzy sekcjami. Materiały francuskie3 mówią o moŜliwości zmniejszenia tej

wartości do:

• średniej rocznej 0,5 l/dzień/m2 ∼ 0,006 l/s/1000m2

• średniej tygodniowej 1,0 l/dzień/m2 ∼ 0,012 l/s/1000m2.

Jest to jednak przypadek nieporównywalny z sytuacją na budowie NFM.

Jak widać, ustalenia są rozbieŜne. Tak naprawdę, więcej o tej sprawie będzie moŜna powie-

dzieć dopiero po odkopaniu ściany i ocenie jej szczelności na górnym odcinku, zakładając

podobną szczelność poniŜej płyty fundamentowej. WaŜną informacją będzie równieŜ analiza

ilości odpompowywanej wody.

RozbieŜne oszacowania wartości q [l/s/1000m2] rzutuje na rozbieŜność oszacowania czasu na

odbudowanie się poziomu piezometrycznego pod płytą fundamentową.

1 Nie podano dla jakiej wartości piętrzenia moŜna stosować to oszacowanie, ale zapewne chodzi tu o typowy przedział ∆H ∼ 5-10m. 2 Notatka amerykańskiej firmy MRCE (źródło: Internet, w załączeniu na CD) 3 Specyfikacja DTU 14.1 ( NF P 11-221 )


Prędkość napływu do obszaru wygrodzonego będzie się stopniowo zmniejszała przy wy-

równywaniu poziomów wody, przyjęto więc współczynnik redukcyjny dla prędkości równy 2.

Przy załoŜeniu całkowicie skutecznej likwidacji widocznych przecieków powyŜej fundamentu,

przecieki przez ścianę mogą pozostać na odcinku pod płytą denną o uśrednionej wysokości

6m, załoŜono Ŝe potencjalnie na obwodzie 700m. Pomija się przecieki przez warstwę gliny.

PoniewaŜ odpompowanie wód resztkowych z wykopu pozostawi grunt wilgotny, więc

„efektywną porowatość” szacujemy na 20%, t.j. 1m3 gruntu niespoistego pod fundamentem

przejmie ok. 200 litrów wody.

MoŜna zatem oczekiwać, Ŝe - od chwili zakończenia tymczasowego odwodnienia wykopu -

podniesienie się poziomu piezometrycznego średnio w całym wygrodzonym obszarze o 5m

potrwa T [s]:

18.000m2 ⋅ 5m ⋅ 0,20 ⋅ 1000 l/m3 = T ⋅ 0,07÷1,0 l/s ⋅ 700m ⋅ 6m/1000m2 / 2

T ≅ 9÷122⋅106 s ∼ 4÷47 miesięcy.

Według szacowania Z.Godlewskiego dla qprzec = 0,5 l/s/1000m2 będzie to T ≅ 7 miesięcy.

Rozrzut wyników nie zmienia generalnej konkluzji, Ŝe po wyłączeniu studni depresyjnych

pracujących w czasie budowy, na pewno nastąpi odbudowanie poziomu piezometrycznego w

wygrodzonej części i z duŜym prawdopodobieństwem będzie to później niŜ1-2 letni okres, w

którym Wykonawca jest zobowiązany do usunięcia nieszczelności [2].

W sumie:

z wyjątkiem okresu budowy (tymczasowe odwodnienie), płyta fundamentowa będzie

miała stały kontakt z wodą gruntową i to pod duŜym ciśnieniem.

Dyskusja na temat moŜliwości filtracji, stopnia szczelności i moŜliwego

odbudowywania się poziomu wody gruntowej jest bezprzedmiotowa, bo wystąpi ono

na pewno

3.2. Zniszczenie hydrauliczne spowodowane wyparciem budynku (UPL)

Ta zasadnicza kwestia dotycząca stateczności budynku jest podnoszona w dokumentach

[DZ-f]-[DZ-j] i ma umocowanie prawne [1] w Eurokodzie EC7 w Rozdziale 10.2.

Sprawdzeniu podlega warunek stanu granicznego wyparcia, czyli UPL (uplift):

ddstdddst RGV +≤ ;, gdzie ddstddstddst QGV ;;, += (1)


Pionowe siły destabilizujące Vdst,d są tutaj siłami od wyporu wody na zanurzoną w niej budowlę

i składają się na nie zarówno obciąŜenia stałe G, jak i zmienne Q; do tej drugiej grupy

naleŜałoby na ogół zaliczyć wpływy wahań połoŜenia zwierciadła wody gruntowej. Norma EC7

podaje współczynniki częściowe

γG;stb = 0,90 γG;dst = 1,00 γQ;dst = 1,50 .

Eurokod 7 zachowuje duŜą ostroŜność w uwzględnianiu obliczeniowego oporu stabilizującego

Rd, odsyłając do Załącznika Krajowego (którego jeszcze nie opracowano).

NaleŜy podkreślić, Ŝe EC7 w Ŝadnym miejscu nie wprowadza dodatkowych „zapasów

bezpieczeństwa” czy „współczynników korekcyjnych” w warunku stanu granicznego (1);

formalnie wystarcza, aby strona prawa była większa od strony lewej, moŜe być nawet

równość. Obawy InŜyniera Kontraktu [DZ-h, DZ-j], czy wykazany w (1) zapas stateczności jest

wystarczający naleŜy zatem odczytać jako obawy o ewentualne przeszacowanie sił

stabilizujących, bądź niedoszacowanie sił wyporu.

Projektant wypowiedział się dwukrotnie na temat warunku UPL w [DZ-g], a następnie w [DZ-i],

z czego pierwsze stanowisko wyraŜone w [DZ-g] wydaje nam się trafniejsze.

W swoim stanowisku [DZ-g] z dnia 15.03.2010 Projektant słusznie nie uwzględnił siły Rd, czyli

pionowej składowej od kotwienia, poniewaŜ kotwy tymczasowe mogą juŜ nie działać, kiedy

ciśnienie piezometryczne pod płytą fundamentową ulegnie pełnej odbudowie. Kotwy stałe są

natomiast praktycznie tylko z jednej strony i na stosunkowo krótkim odcinku. Z tego względu

nie jest to ukryty zapas bezpieczeństwa.

Jest nim natomiast tarcie gruntu na powierzchni ścian szczelinowych. Tyle tylko, Ŝe jest ono

trudne do liczbowego określenia i – w naszej opinii – moŜe być znacznie mniejsze od

opisanego normowym współczynnikiem tarcia µ = 0,35, który zastosował Projektant w [DZ-i].

Przyczyną jest „smarujący” wpływ cienkiej warstewki bentonitu osadzonej na styku pomiędzy

betonem ściany, a gruntem niespoistym. Ta redukcja współczynnika tarcia jest dobrze

opisana w literaturze jako tzw. „filter cake”.

Pozioma siła dociskająca jest teŜ znacznie pomniejszona o wpływ wyporu wody na szkielet

gruntowy, moŜliwe są niekorzystne efekty przesklepień gruntu i poziome odpręŜenie podłoŜa.

Pewne rezerwy, choć juŜ mniejsze, tkwią równieŜ w zalecanym przez normę i przyjętym przez

Projektanta współczynniku częściowym γG;stb = 0,90. Nie jest bowiem moŜliwe, aby cięŜar

objętościowy betonu z wytwórni - a tym bardziej wymiary elementów konstrukcyjnych - były

mniejsze aŜ o 10%.


Za dopuszczalne uwaŜamy uwzględnienie przez Projektanta części obciąŜeń związanych z

fazą wykańczania obiektu, poniewaŜ ciśnienie piezometryczne pod fundamentem nie

odbuduje się natychmiast po zaprzestaniu odwadniania tymczasowego. Proces ten potrwa

dłuŜej i będzie zbieŜny w czasie z prowadzeniem prac wykończeniowych na obiekcie.

Sporne uwzględnienie cięŜaru zasypki i nawierzchni nad garaŜem rzeczywiście wpływa w

niemałym stopniu na stateczność UPL, ale normowy warunek (1) pozostaje spełniony równieŜ

bez tego dociąŜenia. Mimo wszystko, zasypkę naleŜałoby wykonać jak najszybciej,

ewentualnie tylko bez wierzchniej warstwy bruku, natomiast kotwy tymczasowe odciąć dopiero

po uprzednim wykonaniu zasypki nad stropem garaŜu i ułoŜeniu nawierzchni.

NaleŜy odnieść się równieŜ do ewentualnej sytuacji powodziowej. MoŜe ona spowodować

podniesienie się poziomu wód gruntowych oraz wody w Fosie Miejskiej, w skrajnym

przypadku ponad poziom terenu i zalanie kondygnacji podziemnych. W warunku UPL nie są

to jednak sytuacje niebezpieczne:

• kilkudniowe, czy nawet kilkutygodniowe wahania ZWG poza obrysem ściany

szczelinowej mogą ujawnić się pod płytą fundamentową jedynie z duŜym opóźnieniem

(„bezwładność czasowa”), gdy przyczyny zwiększonego napływu juŜ ustaną4,

• zalanie dolnych kondygnacji budynku zwiększyłoby siły stabilizujące.

Z tego samego powodu, tj. „bezwładności czasowej” i „wyrównywania ekstremalnych”

poziomów ZWG na skutek dosyć utrudnionego przesączania się wody pod płytę

fundamentową, za miarodajny naleŜy uznać średni wieloletni poziom ZWG poza obrysem

budynku, a nie poziom zmienny obliczeniowy lub poziom maksymalnie stwierdzony. Zgodnie z

opinią hydrogeologa [DZ-e], za poziom średni wieloletni moŜna przyjąć stan z kwietnia 2007r.

Oznacza to de facto warunkowe dopuszczenie sytuacji obliczeniowej γQ;dst = 0 w bilansie sił (1)

i pominięcie zmienności rzędu ±0,5m słupa wody (krótkotrwale w 2008r. stwierdzono nawet w

jednym miejscu +0,9m).

W naszej ocenie, stanowisko Projektanta [DZ-g] jest w tym zakresie po stronie bezpiecznej.

Jak wynika z podanej argumentacji, byłyby nawet przesłanki do niewprowadzania dodatko-

wego niekorzystnego współczynnika 1,15 w związku ze zmiennością poziomu wody.

Przeprowadziliśmy kontrolne obliczenia stateczności UPL dla stanu końcowego budowy,

dokonując niezaleŜnego oszacowania cięŜaru budynku i sił wyporu. W obliczeniach

przyjmowaliśmy Rd = 0 oraz ZWG na rzędnej 114m n.p.m. Otrzymane wyniki mało róŜnią się 4 zwiększone zagroŜenie w wyniku wzrostu poziomego parcia na ścianę szczelinową od zewnątrz jest zupełnie inną kwestią


od wyników Projektanta [DZ-g]; te drugie są bardziej szczegółowe i zapewne dokładniejsze.

W naszej szacunkowej ocenie, prawa strona warunku stateczności (1) jest większa od lewej

strony o co najmniej 21%.

Obliczenia UPL z opracowania [DZ-f] zawierają pomyłkę rachunkową w sumowaniu na str.17:

cięŜar garaŜu jest na pewno większy niŜ wykazane 248.763 kN, skoro na poprzedniej stronie

cięŜar obliczeniowy samej płyty fundamentowej garaŜu wynosi 301.388 kN.

Poprawnie zsumowany cięŜar obliczeniowy garaŜu na podstawie [DZ-f] wynosi 737.318 kN.

A zatem w [DZ-f] cięŜar całego budynku osiąga 1.523.171 kN i o 23% przewyŜsza

sumaryczny wypór wody (1.235.496 kN).

W zakończeniu omawiania zagadnienia sił wyporu i warunku UPL naleŜy zauwaŜyć, Ŝe w

normie EC7 nie ma Ŝadnych odniesień do ewentualnego lokalnego sprawdzania warunku (1)

dla wydzielonej części budynku, czy budowli, jeśli nie stanowi ona odrębnej, całkowicie

zdylatowanej i szczelnej całości. RównieŜ obciąŜenie mimośrodowe nie stanowi w normie

EC7 okoliczności wymagającej specjalnego potraktowania.

Formalnej kwestii UPL nie moŜna jednak jeszcze uznać za zamkniętą. Częste są przypadki,

Ŝe najbardziej niekorzystne sytuacje projektowe występują w czasie etapów budowy lub w

fazie montaŜowej, a nie po jej zakończeniu. Tutaj jest to np. wypór wody przy niepełnym

cięŜarze budynku.

W kontekście warunku UPL, Projektant powinien się wypowiedzieć, jaki poziom piezometrycz-

ny dopuszcza w poszczególnych segmentach budynku - w miarę postępu budowy, tj.

przyrostu cięŜaru konstrukcji. Zbyt długie pompowanie wody jest niekorzystne: róŜnica

poziomów wzmaga napływ wody przez nieszczelności, rosną koszty robót, trudno o ocenę

szczelności wykonanych elementów.

Wątpliwe jest, aby lej depresji musiał być przez cały czas budowy utrzymywany w poziomie

dna wykopu. Projektant powiniem określić minimalne wymogi w tym zakresie (maksymalna

wysokość piezometryczna), a praktyczne spełnienie takich wymogów Projektantów jest – w

naszej opinii – po stronie Wykonawcy.

W sumie:

Globalny, dla całego budynku, zapas stateczności na wypór UPL nie jest duŜy,

ale spełnia wymagania normy EC7. Dotyczy to stanu po zakończeniu budowy.

Z wymiany korespondencji wynika, Ŝe Projektant nie odniósł się do warunku UPL dla

etapów budowy i stopniowej redukcji odwadniania, a w naszej opinii powinien to zrobić.


3.3. Wymiarowanie - konsekwencje duŜej siły wyporu

Z analizy w pkt.3.2 naleŜy wyciągnąć kilka wniosków związanych z przestrzennym zróŜnico-

wania obciąŜeń i sił wyporu (róŜne poziomy posadowienia). Jak się okazało, praktycznie cały

zapas stateczności w warunku (1) wynika z duŜej przewagi cięŜaru nad wyporem dla budynku

sali koncertowej, natomiast cięŜar części garaŜowej i wypór wody pod częścią garaŜową mają

zbliŜone wartości. Jeśli pominąć cięŜar ścian szczelinowych w części garaŜowej, to pod samą

płytą fundamentową garaŜu moŜna oczekiwać przewagi wyporu nad obciąŜeniem. Te duŜe

siły od wyporu wody nie groŜą podniesieniem ściany szczelinowej, ale wskazują, Ŝe:

• bez naporu wody od spodu, tj. w pierwszej fazie budowy lub uŜytkowania, płyta denna

ma uśrednioną tendencje do wyginania się w dół i dociąŜania ściany szczelinowej w

miejscu podparcia, czy utwierdzenia,

• po odbudowaniu się poziomu piezometrycznego pod płytą, moŜe wystąpić znaczące

wyginanie płyty fundamentowej do góry (mocno rozciągane pasma górne płyty

pomiędzy słupami) i zmiana zwrotu pionowych sił przekazywanych z płyty na ścianę

na zwrot pionowy do góry.

Ta giętna praca połączenia styku płyty fundamentowej ze ścianą szczelinową, wraz ze

zmianami znaków momentów utwierdzenia, stanowi utrudnienie w zapewnieniu szczelności

styku, pomimo, Ŝe jest on generalnie ściskany (nie licząc lokalnego skurczu betonu w brzeŜnej

strefie płyty). Wygięcie płyty fundamentowej do góry sprzyja rozwieraniu się szczeliny w dolnej

części bruzdy w ścianie szczelinowej i ułatwia przenikanie wody, która znajdzie się tam pod

duŜym ciśnieniem.

Dokładne sprawdzenie projektowych obliczeń statycznych i wymiarowania płyty fundament-

towej [DZ-c] nie jest moŜliwe, a nawet występują trudności z oceną niektórych załoŜeń obli-

czeniowych poczynionych przez Projektanta. Informacje na ten temat zawarte są w projekcie

[DZ-c], ale dotyczą tylko jednego przykładowo pokazanego fragmentu płyty fundamentowej

(nie wiadomo którego, z braku oznaczeń osi i słupów moŜna się tylko domyślać).

Oprócz tego pojawiły się wymienionej niŜej wątpliwości.

• Przyjęcie podłoŜa jako modelu Winklera słabo koresponduje z rzeczywistością, ale jest

powszechnie stosowane w tego typu projektach i zwykle nie prowadzi do błędnych

wyników. Brak jest jednak wyjaśnienia, czy przyjęto tzw. więzi jednostronne, czyli jak

zachowują się „spręŜynki” w podłoŜu przy podnoszeniu się płyty pewnych sekcjach

(powinien być załoŜony brak rozciągania na kontakcie płyty z podłoŜem, który


zwiększa „momenty przęsłowe”). Jak wykazano w poprzednim akapicie, takie

przypadki są bardzo prawdopodobne pod garaŜem, por. teŜ [DZ-f].

• Zasadniczo naleŜałoby przyjąć utwierdzenie płyty w ścianie szczelinowej, co wpływa

na przebieg momentów w płycie (zresztą w ścianie szczelinowej równieŜ). Wydaje się,

Ŝe tak nie postąpiono, co jednak teŜ ma swoje uzasadnienie: nie moŜna wykluczyć

degradacji utwierdzenia w wyniku ewentualnej korozji zbrojenia starterów dla płyty

fundamentowej, por. Zał.2 na końcu niniejszego opracowania. NaleŜało się do tego

odnieść, a najlepiej przedstawić obwiednię rozwiązań dla momentów.

• Na wydrukach komputerowych w projekcie [DZ-c], Załącznik 1-Część obliczeniowa,

str.72-76, nie jest jasny wpływ zaznaczonej ściany o wysokości 2,5m – nie widać jej

jako zwiększenia cięŜaru rozpatrywanej sekcji płyty, a jeśli jest to uskok poziomu

posadowienia, to pod niŜszą częścią naleŜało przyjąć większy napór wody niŜ 55kPa.

• W innych sekcjach płyty fundamentowej, tych najgłębiej posadowionych, napór wody

od spodu przekracza przyjętą wartość 55kPa, co zwiększa wytęŜenie górnej części

płyty między słupami; nie wiadomo, czy to uwzględniono.

• W grubych płytach na podłoŜu spręŜystym często występują same momenty ujemne

(rozciąganie dołem) albo znaczna przewaga momentów ujemnych nad dodatnimi.

I rzeczywiście, wg przykładowych wydruków z programu w [DZ-c], Załącznik 1-Część

obliczeniowa, str.77, zbrojenia dołem jest ponad trzykrotnie więcej niŜ górą. Dziwne

jest natomiast, Ŝe na rysunkach wykonawczych te róŜnice juŜ prawie nie występują,

poniewaŜ dozbrojono górą „strefę przęsłową”. To dozbrojenie jest oczywiście

właściwe, ale nie wiadomo, czy wystarczające.

Pomimo przedstawionych wyŜej wątpliwości, jakościowa analiza zbrojenia płyty dokonana na

podstawie rysunków wykonawczych nie wykazała nieprawidłowości. W szczególności:

• poprawnie skoncentrowano duŜe ilości dwukierunkowego zbrojenia w dolnej części

płyty pod słupami i ścianami,

• dogęszczono zbrojenie górne w pasmach pomiędzy słupami; nie wynika to z pokaza-

nego w projekcie przykładu obliczeniowego, gdzie zbrojenie górne postuluje się tylko

jako konstrukcyjne, ale moŜe być potrzebne przy przewadze wyporu wody nad

cięŜarem garaŜu (bez wliczania cięŜaru ścian szczelinowych),

• zastosowano prawidłowe zakładki siatek zbrojenia oraz zbrojenie przeciwskurczowe –

równieŜ na płaszczyznach pionowych płyty,

• pomimo przyjęcia w obliczeniach (jak się wydaje) przegubowego zamocowania płyty w

ścianie, klamry zamykające na rysunku w Zał.2 na końcu niniejszego opracowania

dobrze słuŜą przenoszeniu momentów utwierdzenia, które mogą w tym miejscu

wystąpić i mieć zmienny znak.


Na rysunkach przedstawiono zbrojenie przeciwskurczowe, ale brak szczegółowych danych do

liczbowej oceny wielkości skurczu oraz ilości zbrojenia na skurcz.

Te szczegółowe zagadnienia technologiczne, dotyczące składu betonu, są poza zakresem

niniejszego koreferatu. Nie jest teŜ jasne, jak odprowadzane będzie ciepło hydratacji,

zwłaszcza z najgrubszej płyty fundamentowej (160cm).

Ze względu na zróŜnicowane poziomy posadowienia, zróŜnicowane obciąŜenia oraz zróŜnico-

wane sztywności, ma zapewne znaczenie kolejność wykonywania poszczególnych

segmentów budynku, nie tylko w kontekście siły wyporu i warunku UPL jak w pkt.3.3 – ale z

powodów konstrukcyjnych. Nie znaleźliśmy stanowiska Projektanta na temat tej kolejności

robót, z wyjątkiem kolejności odkopywania segmentów wykopu [DZ-e] i odcięcia kotew

tymczasowych po wykonaniu stropów. Powinno to zostać uzupełnione, o ile te informacje nie

występują juŜ w innych dokumentach.

3.4. Rozwiązania projektowe w zakresie uszczelnienia budynku

Zazwyczaj budynek tej rangi i funkcji powinien posiadać co najmniej dwa niezaleŜne

uszczelnienia, ale w oparciu o własne doświadczenia eksperckie z terenu Wrocławia i bardzo

szczególny charakter budynku NFM uwaŜamy, Ŝe w krytycznych miejscach kondygnacji

podziemnych NFM powinny to być co najmniej trzy niezaleŜne systemy zabezpieczeń.

Wykonana ściana szczelinowa i płyta fundamentowa mogą być uznane za jeden z tych trzech

elementów, ale to za mało.

Przeanalizowane przez nas materiały wskazują na niewystarczające uszczelnienie

wygrodzenia NFM – o ile nie istnieją jakieś inne projekty wykonawcze w tym zakresie.

Uszczelnienie ściany szczelinowej

Jeśli pominąć skutki moŜliwego zanieczyszczenia zbrojenia bentonitem lub gruntem,

niedobetonowania węzłów zbrojenia i zbyt wysokiego lub zbyt odległego prowadzenia rury

wlewowej (kontraktor), poszczególne monolityczne sekcje są z reguły szczelne5.

DuŜej uwagi i starannego uszczelnienia wymagają natomiast wszelkie przepusty przez ścianę,

a szczególnie miejsca kotwienia poniŜej ZWG za ścianą.

W dokumentacji udostępnionej przez Zamawiającego nie znaleźliśmy szczegółowego

odniesienia się do tej waŜnej kwestii.

5 Za nieszczelności uznaje się sączenia i wykroplenia, ciemniejsze wilgotne plamy bez widocznych wykropleń nie są podstawą do kwestionowania szczelności (najczęściej znikają one na skutek samouszcelnienia się betonu); mogą one stanowić problem jednie w przypadku pojawienia się w zasięgu przemarzania


Uszczelnienie płyty fundamentowej

śelbetowa płyta fundamentowa, nawet grubsza od ścian szczelinowych i wykonywana w

sposób całkowicie kontrolowany, jest w zakresie szczelności jeszcze bardziej od niej

niezawodna. Dla ochrony przed skutkami zarysowania spodu płyty przewidziano pod nią

rozścielenie mat bentonitowych na całej powierzchni, co jest rozwiązaniem prawidłowym, a

wręcz koniecznym. Wzmiankę na ten temat zawiera rysunek w Zał.2 na końcu niniejszego

opracowania, ale bez podania szczegółów technicznych i wykonawczych bentomaty. NaleŜy

zwrócić uwagę, Ŝe bentomata musi być rozścielona na warstwie chudego betonu, stosowna

informacja na ten temat pojawia się dopiero na rysunku w Zał.1. Tylko sucha bentomata

wstępnie dociśnięta daje zakładany efekt uszczelniający, po jej późniejszym zawilgoceniu.

Nieskuteczna jest bentomata zmoczona (np. wodą opadową lub technologiczną) przed

dociśnięciem jej betonem.

Wymaga się sprawdzenia w specyfikacji wyrobu, czy betonowanie płyty moŜe następować

bezpośrednio na bentomatę (zazwyczaj tak jest), czy teŜ naleŜy uprzednio bentomatę

przykryć folią budowlaną oraz czy i jakie stosować zakładki bentomaty, „szpilki” itp.

Przykrywanie bentomaty jest juŜ obecnie rzadko stosowane, poniewaŜ stwierdzono, Ŝe

zmodyfikowany bentonit i „jego fizyko-chemia” najlepiej uszczelniają zarysowania płyty, gdy

się bezpośrednio stykają z betonem konstrukcyjnym.

Z tego powodu naleŜy sprawdzić u producenta lub autoryzowanego dystrybutora bentomaty,

czy rzeczywiście konieczne jest wykonywanie na bentomacie

„…warstwy dociskowej grubości 5cm z betonu C8/C10”,

jak napisano w Uwadze 3. na rysunku w Zał.1 na końcu koreferatu.

Zazwyczaj warstwy dociskowe, wylewki, nadbeton itp. słabiej wiąŜą się z betonem wylanym

duŜo wcześniej lub duŜo później i mogą się odspajać; ułatwia to rozpływanie się wody

pomiędzy tymi warstwami i bardzo utrudnia lokalizację miejsca ewentualnej nieszczelności.

W projekcie doprowadzono bentomatę do powierzchni ściany szczelinowej, por. Zał.2.

Korzystniejsze byłoby wywinięcie jej w dół na ścianę, ale tylko po uprzednim „sfazowaniu”

chudego betonu (promień r ∼ 10cm), dla zapewnienia wspomnianego wyŜej dobrego

przylegania do podłoŜa i naleŜytego docisku. Wywinięcie bentomaty na ścianę nie powinno

być większe niŜ 30cm, aby nie zagraŜało statyce ściany („przebranie wykopu”). W praktyce, te

operacje są kłopotliwe i wymagają docinania pasków bentomaty oraz umiejętnego wykonania

jej zakładek. Rozwiązanie pokazane na rysunku w Zał.2 na końcu niniejszego opracowania

nie zapewnia szczelności styku płyty fundamentowej ze ścianą szczelinową.


Projektanci prawidłowo rozwiązali uszczelnienie przerw roboczych, por. Zał.1, proponując

uszczelnienie przerwy taśmą systemową, wydłuŜenie ewentualnej drogi filtracji oraz podwójne

dozbrojenie kotwiące ponad tą taśmą (m.in. chroni przed klawiszowaniem i rozdarciem

taśmy). Przydałoby się jeszcze podkreślenie, Ŝe przerwy robocze naleŜy lokalizować w

miejscach, gdzie dolne pasma płyty będą ściskane (pomiędzy słupami i ścianami wewnętrzny-

mi, a nie pod słupami i ścianami wewnętrznymi), ale moŜna uznać to za oczywiste.

Uszczelnienie międzysekcyjne ściany szczelinowej

Jedynym wykonanym uszczelnieniem pionowych styków pomiędzy sekcjami ściany szczelino-

wej są półkoliste „pióra i wpusty”, powstałe przez zastosowanie ograniczających elementów

rurowych. Jest to technologia najprostsza, stosunkowo odporna na błędy wykonawcze (np.

rozdarcia taśm uszczelniających, których tutaj zresztą się nie stosuje), ale z reguły

wymagająca prac doszczelniających.

Przecieki przez pionowe styki międzysekcyjne nie mają tendencji do samouszczelniania (jak w

przypadku grodzic stalowych), a nawet odwrotnie – przecieki mogą się nasilać, w miarę

wypłukiwania bentonitu ze styku między sekcjami i wystąpienia wzajemnych przemieszczeń

przyległych sekcji. Dlatego przecieki powinny być likwidowane moŜliwie szybko po ich

stwierdzeniu.

Uszczelnienie styków płyty fundamentowej ze ścianą szczelinową

Oczekiwanie, Ŝe wystarczającą szczelność zapewni docisk ściany do płyty fundamentowej

moŜe być złudne. Zał.2 na końcu niniejszego opracowania jest przykładem niewystarczające-

go uszczelnienia styku, a właściwie braku uszczelnienia. To rozwiązanie nie nadaje się do

przeniesienia moŜliwego naporu wody pod płytą rzędu 50-80kPa, zwłaszcza w okresie 100 lat.

NaleŜało tutaj przyjąć jakieś rozwiązanie techniczne odpowiadające parametrom cięŜkiej

izolacji hydrotechnicznej, typowe dla głębokich tuneli. Mogłoby to być np. rozwiązanie

podobne do pokazanego na rysunku w Zał.1 na końcu niniejszego koreferatu, ale z dwoma

wbetonowanymi taśmami uszczelniającymi.

Obecnie, po wykonaniu ścian szczelinowych, nie moŜna juŜ zamontować pionowych ani

poziomych uszczelnień wbetonowanych w ścianę (jak na rys. w Zał.1), ale istnieją jeszcze

inne moŜliwości uszczelnienia styku - za pomocą taśm pęczniejących oraz iniekcji.

Ze względu na zakładany długi okres uŜytkowania, naleŜałoby przewidzieć uszczelnienie z

zastosowaniem dwóch róŜnych technologii, aby zmniejszyć niekorzystne wpływy starzenia się

materiałów uszczelniających i mieć moŜliwość „elastycznego” reagowania, adekwatnego do

ewentualnego pojawiania się problemów.


NaleŜy teŜ podkreślić, Ŝe bruzda na głębokość ok. 8cm w ścianie szczelinowej, pokazana na

rys. w Zał.2 na końcu niniejszego opracowania, prawdopodobnie w ogóle nie występuje na

odcinkach styków międzysekcyjnych, gdzie znajdowała się rura kończąca. NaleŜy na tych

odcinkach wykuć bruzdę (po odkopaniu ściany), a następnie nawiercić ścianę i wkleić

poziome startery dla płyty fundamentowej. Na temat tych szczegółów konstrukcyjnych powinni

się wypowiedzieć Projektanci.

3.5. Sytuacje awaryjne

Projektant nie wypowiedział się na temat moŜliwości (czy raczej konieczności) odpompowy-

wania wody spod płyty fundamentowej, chociaŜby tylko na zasadzie „wentyla bezpieczeństwa”

w sytuacjach awaryjnego rozszczelnienia kondygnacji podziemnych i napraw.

Tego typu rozwiązania - znane jako „water pressure relief system under the base slab of the

basement” – są opisane w literaturze6, często zalecane i łatwe do wykonania.

I przeciwnie, wykonanie iniekcji doszczelniającej jest znacznie utrudnione, jeśli towarzyszy jej

niezredukowane ciśnienie i silny wypływ wody.

Zmniejszenie naporu wody, nawet niekoniecznie do zera, moŜe nie tylko ograniczyć, ale

czasem wręcz wstrzymać sączenia wody przez bardzo małe pory na skutek istnienia tzw.

początkowego gradientu hydraulicznego (wpływ lepkości wody i oporu wody błonkowej).

6 Wong I.H., Methods of resisting hydrostatic uplift in substructures. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.16, Issue 2, April 2001, ss.77-86.


4. Ustosunkowanie si ę do stwierdzonych nieprawidłowo ści - zalecenia

4.1. Likwidacja widocznych przecieków

Zaobserwowane przecieki, odkrywane w miarę postępującego odkopywania ściany szczelino-

wej, Wykonawca powinien niezwłocznie i skutecznie uszczelniać [2]. Za przeciek naleŜy

uznać struŜkę, sączenia oraz wykroplenia wody na odkrytej powierzchni ściany szczelinowej.

Utrzymywanie się przecieków w porze silnych mrozów moŜe być szczególnie niekorzystne.

Opracowanie właściwego sposobu likwidacji przecieków leŜy po stronie Wykonawcy; powinno

ono uzyskać akceptację Projektanta oraz InŜyniera Kontraktu. Dobrze jest prowadzić

ewidencję uszczelnionych miejsc wraz z opisem sposobu i parametrów uszczelnienia.

4.2. Koncepcja uszczelnienia styku płyty fundamentowej ze ścianą szczelinową

Jeśli nie jest to zawarte w odrębnych opracowaniach, za konieczne naleŜy uznać zaprojekto-

wanie oraz wykonanie uszczelnienia obwodowego, co najmniej w dwóch róŜnych systemach.

1) Odkopać wykonywany segment do docelowego poziomu posadowienia płyty.

2) Odkryć zaślepioną bruzdę w ścianie.

3) Wykuć bruzdę w miejscach gdzie jej nie ma (styki międzysekcyjne) lub ma za małą

głębokość, wkleić zbrojenie analogiczne do starterów w ścianie obok,

4) Dokonać oględzin bruzdy, ewentualnie wyrównać jej powierzchnię poprzez skucie,

oczyścić; głębokość bruzdy powinna wynosić ok. 8-10cm.

5) Wykonać prace przy płycie fundamentowej, połączyć startery ze zbrojeniem płyty.

6) Przykleić na obwodzie płyty taśmę pęczniejącą bentonitową TP(b) w odległość 6-8cm od

krawędzi bruzdy, poniŜej dolnego zbrojenia (ochrona przed korozją), por. Zał.3 do

niniejszego opracowania,

7) Przykleić na obwodzie taśmę pęczniejącą gumową TP(g) w 1/3 wysokości bruzdy – Zał.3,

8) Przymocować na obwodzie płyty wąŜ iniekcyjny WI na 2/3 wysokości bruzdy i wyprowa-

dzić zawory iniekcyjne ponad płytę, por. Zał.3, wg instrukcji producenta. Komory iniekcyjne

(wnęki) moŜna zamaskować, oznaczając i dokumentując miejsca ich wykonania.

9) WąŜ iniekcyjny WI jest rozwiązaniem rezerwowym, iniekcję rozpręŜną (prawdopodobnie

tylko lokalną) wykonać w terminie późniejszym, w miarę potrzeb.

Startery i system uszczelnień wykonać na całym obwodzie płyty fundamentowej, równieŜ na

odcinkach pionowych (uskoki poziomu posadowienia), gdzie wystąpi pionowy styk płyty

fundamentowej ze ścianą szczelinową.

Podobny system stanowi podstawowy element uszczelnienia płyty fundamentowej

Złotych Tarasów w Warszawie.


4.3.Materiały do uszczelnień

Najprostsze i najtrwalsze są materiały uszczelniające zawierające bentonit, które samoczyn-

nie pęcznieją (kilkukrotne zwiększenie objętości) przy kontakcie z wodą. Są one obojętne

chemicznie, ich przesuszenie powoduje skurcz, ale w kolejnym cyklu nawodnienia ponownie

pęcznieją. Uszczelnienie za pomocą samoczynnego pęcznienia wymaga trwałego docisku.

Stosowane są bentomaty powierzchniowe, szerokie taśmy dylatacyjne oraz wąskie taśmy

pęczniejące - głównie do uszczelnień kontaktowych w przerwach roboczych.

Taśmy pęczniejące są zwykle przyklejane do powierzchni (ściany, płyty), która została wcześ-

niej wykonana. Taśmy mają niewielkie wymiary przekroju poprzecznego: ok.25mm x 15mm.

Dobrej jakości taśmami są Cresco oraz Swellstop firmy FRANK, czy systemowe taśmy

Pentaflex firmy Jordahl, Volclay, Vandex Expaseal albo bentonitowo-kauczukowa taśma

WaterStop-RX 101.

Nowocześniejszą techniką o podobnej charakterystyce jest stosowanie gumy pęczniejącej

(hydrofilowy kauczuk chloroprenowy) o profilu 20mm x 6mm lub ø23mm.

Dobre opinie mają produkty firmy WEBAC.

Uwaga: przy instalacji taśmy uszczelniającej podstawowym zagroŜeniem jest jej oderwanie

się od podłoŜa, poniewaŜ obetonowanie ze wszystkich stron elementów samopęczniejących

świeŜym betonem przekreśla skuteczność ich późniejszego działania. To zagroŜenie jest

mniejsze w taśmach płaskich niŜ okrągłych i rurkowych. Dla dokładnego przymocowania

wymaganie jest oczyszczenie i wyrównanie powierzchni styku przerwy w betonowaniu, choć

niekoniecznie duŜa gładkość tych powierzchni. RóŜne systemy zalecają równoczesne

stosowanie kleju oraz dodatkowo siatek, gwoździ, osłon lub klamer systemowych itp.

Alternatywą dla uszczelnień samopęczniejących jest technika iniekcji: pompowanie środka

uszczelniającego przez rurki, które są wcześniej zabetonowane w elementach

konstrukcyjnych, w miejscach przewidywanych nieszczelności. Jako iniekt najlepiej

sprawdzają się Ŝywice akrylowe i poliuretanowe – stosowany kiedyś zaczyn cementowy, po

stwardnieniu nie jest dobrym uszczelnieniem „pracującego” złącza.

Specjalnego rodzaju mikrootwory w węŜu iniekcyjnym nie zaklejają się po zalaniu betonem

i otwierają się przy iniekcji ciśnieniem od wewnątrz. Stosuje się równieŜ węŜe iniekcyjne

wielokanałowe, np. TrioJet. Od późniejszej iniekcji moŜna odstąpić, lub wykonać ją tylko na

kilku odcinkach, jeśli obawy o nieszczelność nie potwierdzą się.

Dobrej jakości jest system Intec firmy FRANK, a takŜe MC-Iniekt Bauchemie.

Stosuje się równieŜ techniki łączone:


taśmy bentonitowe zespolone z węŜem do późniejszej iniekcji (Sika Injectoflex, KombiJet).

RównieŜ przepusty rurowe uszczelniane są zwykle taśmami pęczniejącymi,

np. FRANK-system rurowy Permur, Jordahl-Pentaflex Transwald lub podobne.

Dobrej klasy uszczelnienia przenoszą napór wody o ciśnieniu 5 bar, tj. 50m słupa wody, pod

warunkiem ich starannego ułoŜenia: chodzi o styki, podwinięcia, itp. - ale przede wszystkim o

docisk co najmniej 5-8cm betonu.

Wymienione produkty i systemy posiadają Aprobaty Techniczne ITB. Szczegóły zawierają

prospekty i materiały dołączone do niniejszego opracowania na płycie CD.

4.4. Koncepcja awaryjnego obniŜania wyporu wody pod płytą fundamentową

Za konieczne naleŜy uznać przygotowanie się juŜ obecnie na ewentualność doraźnego

(awaryjnego – w sytuacji pilnych prac naprawczych) obniŜania ciśnienia wody pod płytą,

wykorzystując w tym celu wykonane studnie depresyjne „tymczasowego” odwodnienia. Studni

tych nie naleŜy zatem likwidować.

1) Po osiągnięciu docelowego dna wykopu dokonać oceny skuteczności odwodnienia, w tym

utrzymywania leja depresji za pomocą dwóch pozostawionych studni S1 oraz S5 lub

innych, jeśli projekt [DZ-e] ulegnie zmianie.

2) NaleŜy pozostawić studnie utrzymujące depresję w czasie budowy, nie tylko na etapie

wznoszenia kondygnacji podziemnych, por. projekt [DZ-e], ale przewidzieć równieŜ

moŜliwość ich awaryjnego wykorzystania po zakończeniu budowy.

3) Pozostawione studnie depresyjne, co najmniej 2 - a najlepiej wszystkie 5 – uzupełnić

przez spinający je podpłytowy system rur drenaŜowych, z moŜliwością wyprowadzenia

wody ponad płytę fundamentową i przepompowania jej na zewnątrz budynku. Ten system

powinien zapewnić – w razie potrzeby - moŜliwość utrzymania poziomu wód nie wyŜej niŜ

1m ponad lokalnym poziomem posadowienia płyty fundamentowej (który jest zmienny).

4) Zaprojektować sposób i trasę odprowadzania tych wód poza wygrodzony rejon i docelowo

ich zrzut do Fosy Miejskiej - zapewne w nawiązaniu do obecnej trasy odprowadzania tych

wód, ewakuacji wód pośniegowych z garaŜu itp.

5) Część rurociągu moŜna poprowadzić w betonie płyty fundamentowej, w uzgodnieniu z

Projektantem konstrukcji, minimalizując liczbę przepustów rur przez płytę, opory

hydrauliczne, osłabienie przekroju betonowego i negatywny wpływ na funkcjonalność

pomieszczeń.

6) Zapewnić szczelność przepustów rur przez płytę fundamentową i ścianę szczelinową

(przewiert). W tym celu stosować omówione wcześniej rozwiązania systemowe.

System ten umoŜliwi teŜ łatwe i nawet ciągłe pomiary ciśnienia wody pod płytą fundamentową.


5. Podsumowanie opinii, wnioski

1. Ponad wszelką wątpliwość, nie moŜna zakładać szczelności wygrodzenia wykonanymi

ścianami szczelinowymi z pionowymi stykami formowanymi rurą końcową, a ich działa-

nie w aspekcie hydrogeologicznym ograniczy się tylko do zmniejszenia – zresztą bardzo

znaczącego zmniejszenia – dopływu wody pod budynek NFM.

Brak uszczelnień systemowych na pionowych stykach międzysekcyjnych jest czyn-

nikiem bardzo podwyŜszającym ryzyko wystąpienia nieszczelności ścian jako całości.

ZauwaŜone przecieki na ścianach Wykonawca powinien na bieŜąco uszczelniać.

2. Pod monolityczną płytą fundamentową pojawi się duŜy wypór wody, ale budząca obawy

Zamawiającego stateczności na wypór UPL nie jest zagroŜona. W części garaŜowej

występuje w przybliŜeniu równowaga cięŜaru sił wyporu i cięŜaru tej części, w pozostałej

części jest natomiast wyraźna przewaga cięŜaru budynku sali koncertowej nad wyporem

wody. Zgodnie z normą EC7, siły te rozpatruje się po zsumowaniu, co prowadzi do

spełnienia globalnego warunku stateczność UPL, nawet z naddatkiem. Ten wniosek

dotyczy tylko sytuacji docelowej, po zakończeniu budowy stanu surowego.

3. DuŜy i nierównomierny wypór wody (zróŜnicowane poziomy posadowienia) oraz

stosunkowo mały cięŜar części garaŜowej mogą lokalnie spowodować „nietypowe”

zachowanie się tej części konstrukcji, tj. zwiększone wyginanie płyty fundamentowej do

góry, przekazywanie na ścianę szczelinową reakcji skierowanych do góry, czy zwię-

kszone momenty zginające w miejscu „utwierdzenia garaŜu w sali koncertowej”.

Jakościowa analiza zbrojenia płyty fundamentowej nie wykazała nieprawidłowości,

jednak niektóre przyjęte załoŜenia i wyniki obliczeń Projektanta pozostają niejasne.

W dokumentacji projektowej zaprezentowano tylko jeden przykład obliczeniowy. Nie

wiadomo, czy w obliczeniach innych, głębiej posadowionych, sektorów płyty fundament-

towej prawidłowo uwzględniono znacznie większy wypór wody niŜ 55kPa.

Projektant powinien wyjaśnić przedstawione niejasności dotyczące obliczeń statycznych

płyty fundamentowej.

4. Ze względu na zróŜnicowane poziomy posadowienia, zróŜnicowane obciąŜenia oraz

zróŜnicowane sztywności, duŜe znaczenie ma zapewne kolejność wykonywania posz-

czególnych segmentów budynku, nie tylko w kontekście siły wyporu i warunku UPL – ale

z powodów konstrukcyjnych. Nie znaleźliśmy stanowiska Projektanta na temat tej

kolejności robót, z wyjątkiem kolejności odkopywania segmentów wykopu i odcięcia

kotew tymczasowych po wykonaniu rozparcia stropami. W szczególności brakuje teŜ


informacji czy i w jaki sposób stopniowo redukować pompowanie wody, sterując odbu-

dowywaniem się poziomu piezometrycznego pod płytą fundamentową.

Utrzymywaną depresję powinien określić Projektant – dla zapewnienia stateczności UPL

na wszystkich etapach budowy. Techniczna realizacja tego wymogu, mocno uzaleŜnio-

na od doświadczeń zebranych przy dotychczasowym odwadnianiu, jest zadaniem dla

Wykonawcy.

Etapowanie powinno zostać doprecyzowane przez Projektanta, o ile te informacje nie

występują juŜ w innych dokumentach.

5. DuŜy wypór wody, złoŜoność oddziaływań w róŜnych sytuacjach obliczeniowych, tj.

zmienne znaki momentów w utwierdzeniu płyty fundamentowej w ścianie i moŜliwa

tendencja do „podnoszenia” ściany szczelinowej w części garaŜowej, zwiększają

prawdopodobieństwo roszczelnienia styku płyty fundamentowej ze ścianą oraz styków

międzysekcyjnych w samej ścianie szczelinowej. Jeśli chodzi o te pierwsze, nie moŜna

zakładać, Ŝe sam docisk ściany szczelinowej do płyty fundamentowej zapewni

szczelność styków. Na całym obwodzie na styku płyty fundamentowej naleŜy koniecznie

wykonać wielosystemowe uszczelnienie, stosując rozwiązanie zalecone na rysunku w

Zał.3 lub podobne.

6. Zalecamy, Ŝeby nie likwidować istniejącego systemu tymczasowego odwodnienia

wykopu i pozostawić go „w uśpieniu” pod płytą, rozbudować ten system o drenaŜ

poziomy, przystosować do celów doraźnego (awaryjnego) obniŜania piezometrycznego

poziomu wody pod płytą fundamentową - bez konieczności późniejszego przewiercania

tej płyty. Zawsze skuteczniejsze i tańsze jest likwidowanie przyczyn przecieków, niŜ

skutków.

7. NaleŜy dokonać szczególnie starannej inspekcji i ewentualnych napraw nieszczelności

wygrodzenia sali koncertowej (ściany, zakotwienia trwałe, przepusty na kotwy, styki

międzysekcyjne, styki z płytą denną). Podobnie z nośnością stałych zakotwień.

W przeciwieństwie do garaŜu, ten rejon ulegnie częściowo zasłonięciu, a wąska

dylatacja pomiędzy wygrodzeniem i ścianą sali koncertowej praktycznie uniemoŜliwi

potem dostęp oraz ewentualne prace kontrolno-naprawcze głowic kotew.

8. Zaproponowane prace o charakterze uszczelniającym nie spowodują opóźnienia robót,

ani znaczącego wzrostu kosztów. Ich zaniechanie moŜe natomiast – w naszej opinii –

zwielokrotnić zagroŜenie wielkimi komplikacjami i stratami w okresie późniejszym.

JuŜ obecnie naleŜy przygotować się do tych prac, ale szczegóły techniczne będą

moŜliwe do określenia dopiero po wizji odsłoniętej bruzdy w ścianie szczelinowej przy

docelowym dnie wykopu oraz po ocenie skuteczności działania odwodnienia wykopu

przez pozostawione studnie.


Niniejszy koreferat opracowano na podstawie dokumentacji [DZ] przekazanej przez

Zamawiającego. Być moŜe istnieją inne dane, dokumenty lub ustalenia, które są nam

nieznane, a mogłyby one zmienić niektóre sformułowania przedstawione w koreferacie.

6. Podpisy autorów opinii

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Wrocław, 29 września 2010r.


Załączniki rysunkowe

Zał.1. Prawidłowe rozwiązanie uszczelnienia przerwy roboczej



Zał.2. Niewystarczające rozwiązanie uszczelnienia styku płyty ze ścianą



Zał.3. Własna koncepcja uszczelnienia styku płyty ze ścianą

TP(b) – taśma pęczniej ąca (bentonitowa) na obwodzie płyty TP(g) – taśma pęczniej ąca (guma ekspansywna) na obwodzie płyty WI – wąŜ iniekcyjny, pojedynczy (w rezerwie), na obwodzie p łyty I – wnęka iniekcyjna w ęŜa (tymczasowo za ślepiona, w rezerwie)

TP(b)

TP(g)

WI

I


Wersja elektroniczna na płycie CD

Documents

Analiza i ocena rozwi ąza ń projektowych Projektu APAKA pn ... · starzenia si ę betonu i korozji chemicznej, ... czy skurczu betonu. Realizacja przedmiotowej inwestycji odbywa