Wzmocnienie fundamentów w sąsiedztwie głębokich wykopów

Wprowadzenie

Niniejszy artykuł opisuje rewitalizacje dwóch przedwojennych warszawskich kamienic, które wkrótce odzyskają swoją dawną świetność, jak również funkcjonalność wymaganą przez standardy XXI wieku. Obydwa obiekty zostaną rozbudowane o wielokondygnacyjne garaże podziemne zlokalizowane poniżej istniejących fundamentów poprzez zastosowanie iniekcji jet grouting i innych specjalistycznych robót geotechnicznych. Realizację opisywanych inwestycji przedstawiono w kontekście budowy geologicznej i badań podłoża gruntowego oraz rysu historycznego.

Budowa przy ulicy Poznańskiej w Warszawie

Poznańska 37 to jedna z nielicznych kamienic, która w czasie II wojny światowej nie uległa zniszczeniu. Właścicielem budynku wzniesionego na przełomie XIX i XX wieku był kupiec Boruch Zybert. Interesujące jest bogate wyposażenie kamienicy w stylu eklektycznym. Zdobienia fasady, marmurowe stopnie, balustrady, posadzki, kaflowe piece, wszystkie detale wykonane przez wybitnych fachowców. Trwa remont obiektu. (Odrestaurowany zostanie przejazd bramowy przedstawiający sceny morskie). W kamienicy przez 13 lat mieszkał i tworzył Miron Białoszewski (1945-1958).

Budynek zostanie nadbudowany o jedną kondygnację. Podziemna część zostanie wzbogacona o trzykondygnacyjny garaż mieszczący 21 samochodów. Wjazd do garażu będzie możliwy dzięki windzie, usytuowanej w przejeździe bramowym (Fig. 1).

Fig. 1. Przekrój przez budynek przy ul. Poznańskiej (Konbud)

W trakcie opracowywania projektu przebudowy wykonane zostały badania geotechniczne. Otwory i sondowania statyczne CPT usytuowane zostały na wewnętrznym dziedzińcu, a także w piwnicy budynku. Warunki gruntowe należy uznać za korzystne. Pod warstwą nasypów występowały twardoplastyczne gliny. Na głębokości 4.00 - 4.80 m ppt. od stropu zmieniały się na półzwarte. Wytrzymałość na ścinanie Su przekraczała 0.30 MPa. Moduł ściśliwości oscylował pomiędzy wartościami 100 a 150 MPa. Pod glinami na rzędnych 19.50 ÷ 22.00 m np. „0” Wisły znajdował się strop zagęszczonych piasków drobnych (ID ≥ 0.80). Piaski przewodzą wodę gruntową pod ciśnieniem. W piezometrze wykonanym w przejeździe bramowym, w okresie od lutego do kwietnie 2016 roku, woda gruntowa stabilizowała się na rzędnych 25.55 ÷ 25.75 m np. „0” Wisły. Budowę podłoża gruntowego obrazuje przekrój geologiczno-inżynierski (Fig. 2).

Fig. 2. Przekrój geologiczno-inżynierski dla terenu przy ul. Poznańskiej (wg M. Grela)

Dla umożliwienia wykonania wykopu i zabezpieczenia fundamentów budynku wykonano podchwycenie fundamentów. Ławy fundamentowe posadowione są w glinach piaszczystych na rzędnej 33.90 m np. „0” Wisły. Zaprojektowano 174 kolumny o średnicy ⌀ 130 cm wykonane w jednym i dwóch rzędach, 4 pale ⌀ 80 cm, zbrojone hebami 200 długości 14.0 m, dla podparcia klatek schodowych oficyny oraz 14 kolumn ⌀ 80 cm zbrojonych hebami 100 o długości od 2.5 do 3.5 metra (Fig. 3).

Fig. 3. Kolumny jet-grouting wykonane w obrębie połzwartych glin morenowych (fot. K. Traczyński)

Wykop drążono do rzędnej 23.74 m np. „0” Wisły w garażu i 23.09 w miejscu projektowanych przegłębień pod klatki i windy. Zaprojektowano pracę fazami, ponieważ ściany podchwytujące fundamenty i stanowiące obudowę wykopu były rozpierane przy pomocy konstrukcji stalowej. Przewidziano cztery poziomy rozparcia dla pierwszego etapu wykopu i trzy dla drugiego.

Cały czas podczas formowania kolumn i wykonywania wykopu prowadzony był monitoring geodezyjny i wizualny. Opracowano szczegółowy program monitoringu.

Monitorowano także poziom wody gruntowej. Przeprowadzone badania wykazały, że współczynnik stateczności waha się od 1.27 ÷ 1.58. Bacznie obserwowano podłoże gruntowe do osiągnięcia dna wykopu i bezpośrednio po osiągnięciu projektowanego poziomu, powierzchnię gruntu przykryto warstwą betonu podkładowego.

W połowie roku 2017 planuje się zakończenie budowy. Piec kaflowy opisywany przez Mirona Białoszewskiego, usytuowany zostanie w pomieszczeniu portierni.

Budowa Polna Corner przy stacji Metro Politechnika w Warszawie

Gdy w latach sześćdziesiątych ubiegłego stulecia budowano ulicę Waryńskiego łączącą Plac Konstytucji z ulicą Puławską nitką biegnącą niemal równolegle do ulicy Marszałkowskiej, rozebrano dwie kamienice z lat 1930. Jaworzyńska 13 i Jaworzyńska 15. Zlikwidowano także zrujnowane i wypalone oficyny budynków przy ulicy Polnej. Od strony wschodniej odsłonięte zostało podwórze budynku Polna 40. Adres ten jest dobrze znany miłośnikom twórczości Marii Dąbrowskiej. Od podwórza prowadziło wejście do muzeum utworzonym w mieszkaniu pisarki. Wystrój i wyposażenie wnętrz pozostały niezmienione. Maria Dąbrowska w mieszkaniu nr 31 przy ulicy Polnej 40 mieszkała w latach 1917-1954. Na czas prowadzonej budowy budynku Polna Corner, muzeum zostało przeniesione do Muzeum Literatury mieszczącego się na Rynku Starego Miasta.

Wzdłuż ulicy Waryńskiego powstaje 9-kondygnacyjny budynek z trzema poziomami podziemnego garażu, zapewniającego 66 miejsc parkingowych (Fig. 4). Jednocześnie prowadzony jest remont zabytkowej kamienicy. Nowy budynek wznoszony jest bezpośrednio przy stacji metra Politechnika i przy kamienicach Polna 42 i 44. Przed rozpoczęciem budowy wykonane zostały opinie dotyczące oddziaływania inwestycji zarówno na otaczające kamienice, jak i na stację metra.

Fig. 4. Przekrój przez budynek oraz sąsiadującą z nim stację metro Politechnika (B’Art.)

Przed wykonaniem obudowy wykopu podchwycono fundamenty sąsiadujących budynków. Plan rozmieszczenia kolumn jet grouting przedstawiono na figurze 5. Bezpośrednio przy projektowanym wykopie wykonano 148 kolumn długości 12.0 m o średnicy ⌀ 80. Ponadto zrealizowano 112 kolumn o długości od 5.5 do 10.5 m.

Fig. 5. Plan rozmieszczenia kolumn jet grouting (Georem Sp. z o.o.)

Od początku realizacji kolumn prowadzono monitoring przemieszczeń reperów zamontowanych na ścianach budynku. Figura 6 przedstawia zestawienie wyników odnotowanych przemieszczeń. Bezpośrednio po wykonaniu kolumn zaobserwowano unoszenie się punktów pomiarowych do około 4.0 mm. Następnie uwidoczniły się osiadania o wielkości nie przekraczającej także 4.0 mm. Posadowienie budynku zaprojektowano na płycie fundamentowej grubości 80cm, opartej w podłożu na rzędnej 25.65 m np. „0” Wisły.

Fig. 6. Zestawienie przemieszczeń pionowych

Dla rozpoznania terenu wykonane zostały wiercenia i sondowania badawcze. Pobrane zostały też próby NNS do badań wytrzymałościowo-odkształceniowych oraz dla oceny ekspansywności iłów. Przeprowadzone badania wykazały, że budowa geologiczna terenu jest złożona. W niektórych otworach pod piaskami drobnymi zalega znacznej miąższości warstwa iłów warwowych, gdy nieopodal warstwa gruntów spoistych jest grubości tylko około 2.0 metrów i przykrywa kolejny pakiet piasków. Zmienność warunków gruntowych ilustruje przedstawiony przekrój geologiczno-inżynierski (Fig. 7). Na działce występują dwa poziomy wody gruntowej. Pierwszy poziom stanowią wody zalegające na stropie gruntów spoistych. Został on pomierzony na głębokości 3.75 ÷ 4.90 m p. p. t. tj. na rzędnych 30.60 ÷ 31.70 m np. „0” Wisły.

Fig. 7. Przekrój geologiczno-inżynierski dla terenu przy ul. Polnej (Geotest Sp. z o.o.)

Płyta fundamentowa oparta została w warstwie zagęszczonych piasków i półzwartych iłów warwowych. Przeprowadzone badania wytrzymałościowe iłów wykazały, że grunty charakteryzują się następującymi parametrami:

Występujące w tym rejonie silnie zaburzone glacitektonicznie iły warwowe były przyczyną awarii, która miała miejsce w marcu 1986 roku na budowie torów odstawczych stacji Politechnika. Zniszczeniu uległa ścianka berlińska na długości 27m. Ścianka wychyliła się w kierunku wykopu, drewniane elementy wypadły zza dwuteowników, a do wykopu dostały się duże masy ziemi. Do projektowania przyjęto dla iłów: gęstość objętościowa 1.92 g/cm3 , kąt tarcia 20° a spójność 30 kPa. Strukturę iłów warwowych prezentuje figura nr 8.

Fig. 8. Iły warwowe widoczne w dnie wykopu fundamentowego (fot. K. Traczyński)

Przy Polnej wykop wykonano w obudowie ze ściany szczelinowej grubości 0.8 metra sięgającej do głębokości 8.0 metrów poniżej poziomu dna wykopu. Budowa jest w toku, widok placu budowy sprzed kilku miesięcy przedstawia Fig. 9.

Fig. 9. Widok placu budowy Polna Corner (fot. K. Traczyński)

Podsumowanie i wniosk

Opisywane budowy wymagały wykonania wykopów fundamentowych do głębokości 10 metrów. Dla zapewnienia stateczności tych wykopów oraz obiektów znajdujących się w ich bezpośrednim sąsiedztwie wykonano kolumny o długości maksymalnej 14 metrów. Zaprojektowanie oraz zrealizowanie ww. robót było możliwe dzięki właściwemu rozpoznaniu podłoża gruntowego, sięgającemu w zależności od złożoności budowy geologicznej do głębokości 20-25 metrów poniżej powierzchni terenu. Prezentowane proporcje liczbowe nie zawsze są zachowane, co często bywa przyczyną niespodziewanych sytuacji i problemów na placach budów w Warszawie i nie tylko.

dr Michał Grela
Geotest Sp. z o. o.
dr inż. Krzysztof Traczyński
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów