Ludowa
Rozpoczęcie budowy budynku apartamentowego przy ulicy Ludowej w Warszawie poprzedziły kilkuetapowe studia geotechniczne. Inwestorem budynku zaprojektowanego przez architekta Bogdana Kulczyńskiego jest spółka akcyjna Echo Inwestment.
Spółka nabyła dwie położone w pobliżu siebie działki. Jedna usytuowana jest nieopodal ulicy Puławskiej na tyłach pawilonu mieszczącego sklep Euro, dawniej był tu Dom Rzemiosła. Działka znajduje się przy krawędzi Skarpy Warszawskiej. Drugi teren położony poniżej usytuowany jest na lekko pochylonym wypłaszczeniu u podnóża skarpy. Górny teren zajęty był przez niewielkie pawilony handlowe.
Plac przy ulicy Ludowej przez wiele lat służył mieszkańcom Mokotowa jako targowisko. Dwa razy w tygodniu, we wtorki i piątki plac zapełniały samochody pełne płodów rolnych. Pamiętam stosunkowo nie tak odległy czas gdy targowisko pełne było furmanek. Prosto z wozu można było kupić płody rolne. Później furmanki zostały zastąpione przez żuki i inne furgony. Jeszcze w czasie działania targu ustawionym sprzętem pomiędzy straganami i samochodami przeprowadzone zostały badania geotechniczne.
W pierwszym etapie rozpoznania geotechnicznego wykonane zostały wiercenia badawcze w siatce o bokach około 15 metrów.
Jak wykazały badania, na działce usytuowanej na wysoczyźnie, pod stosunkowo niewielką warstwą nasypów zbudowanych z piasków gliniastych przemieszanych z gruzem ceglanym występowały silnie wypiętrzone w tym rejonie targowiska, iły. Lokalnie stwierdzono soczewkę piasku. Wodę nawiercono jedynie w otworze, który sięgał do piasku.
Bardziej skomplikowana była budowa geologiczna niżej położonej działki. Pod powierzchnią występowały grunty nasypowe o znacznej miąższości dochodzącej do 5.5 metra. Grubość warstwy nasypów była zróżnicowana. Pod nasypami zalegały grunty trzeciorzędowe reprezentowane przez twardoplastyczne iły o stopniu plastyczności IL = 0.05 ÷ 0.10. W głębiej położonych warstwach zalegał ił w stanie półzwartym. Trzeciorzęd stanowiły też gliny pylaste. W jednym z otworów nawiercono soczewkę piasku drobnego z wodą pod niewielkim ciśnieniem. Woda gruntowa występowała także w gruntach nasypowych, ale nie stanowiła jednego ciągłego poziomu.
Uzupełniające badania geotechniczne przeprowadzono przed wykonaniem obliczeń stateczności skarpy. Tym razem część otworów sięgała do głębokości 25.0 metrów. W trakcie wiercenia przeprowadzono badania iłów ścinarką obrotową i penetrometrem. badania wykonywano co metr. Nie stwierdzono występowania obszarów osłabień. Wzrost wytrzymałości występował wraz ze wzrostem głębokości. Przeprowadzone przez Zakład Geotechniki ITB obliczenia wykazały, że skarpa obciążona budynkiem będzie stateczna. Specjaliści z ITB zalecili aby w pierwszym etapie wykonano budynek położony u podnóża skarpy, a dopiero po zakończeniu jego budowy prowadzone były prace na działce położonej przy górnej krawędzi skarpy.
Wykop fundamentowy wykonany został w obudowie ze ścian szczelinowych, wspornikowych. Roboty ziemne rozpoczęto we wschodniej części działki równolegle do ulicy Ludowej. W trakcie prowadzonych robót stwierdzone występowania wskazanych wcześniej w dokumentacji gruntów nasypowych. Grunty te nie były zagęszczone. Ze ścian wykopu sączyła się woda. Odsłonięta została pierwsza część dna wykopu fundamentowego. Iły zalegające w dnie przykryto chudym betonem.
Przygotowywano kolejny fragment podłoża gruntowego w wykopie gdy nastąpiła katastrofa. W dnie wykopu zaobserwowano znaczne wypiętrzenie gruntu. Zniszczona została także część ułożonego chudego betonu. Sytuacja była groźna. W dnie wykopu uwidoczniło się osuwisko, ale nie znany był przebieg powierzchni poślizgu. Teoretycznie powierzchnia mogła przebiegać poniżej ściany szczelinowej. Wtedy możliwe byłoby przemieszczenie się znacznych mas ziemi. Przemieszczenie takie groźne byłoby dla budynków usytuowanych na skarpie.
Natychmiast zorganizowano na budowie spotkanie konstruktorów, geotechników i wykonawców. Zdecydowano, że roboty ziemne zostaną przerwane. Zlecono służbom geodezyjnym wykonywanie stałych pomiarów przemieszczeń punktów pomiarowych, które założono na ścianach szczelinowych, w dnie wykopu, a także na budynkach usytuowanych na skarpie. Pomiary wykonywano codziennie. Jednocześnie wykonano badania geotechniczne. Przeprowadzono sondowanie sondą CPT-u, oraz wiercenia z pobieraniem prób gruntu do badań wilgotności naturalnej i badań granic konsystencji.
Pomiary powierzchni prowadzone na zewnątrz wykopu wykazały brak przemieszczeń co uspokoiło wszystkich związanych z budową. Badania geotechniczne realizowane z dna wykopu wykazały, że powierzchnia poślizgu przebiega płytko i całkowicie mieści się wewnątrz wykopu otoczonego ścianami szczelinowymi.
Wznowiono roboty ziemne, ale w pierwszej kolejności zmniejszono naziom w dotychczas prawie nie naruszonej zachodniej części wykopu. Po odciążeniu skarpy w całości znajdującej się wewnątrz wykopu przystąpiono do usuwania koluwiów (koluwia - przemieszczone masy ziemi wewnątrz osuwiska). w trakcie usuwania koluwiów odsłoniła się powierzchnia poślizgu. Można było obejrzeć, ale też i dotknąć grunt zalegający na tej powierzchni. Podłoże, jak już wspomniano, zbudowane było z twardoplastycznych i plastycznych iłów, natomiast powierzchnię poślizgu tworzyła cieniutka warstwa miękkoplastycznego iłu.
Wiercenia wykazały, że nieznacznie poniżej dna wykopu zalega soczewka piasku drobnego, która prowadzi wodę gruntową pod ciśnieniem. Soczewka była rozpoznana w czasie pierwszych badań geotechnicznych, ale w wykopie okazało się, że w podłożu zalega ona płycej niż w otworze badawczym. Woda z soczewki przedostawała się do wykopu i konieczne było wykonanie odwodnienia. Woda była pompowana jeszcze przed wznowieniem robót ziemnych.
Jaki był mechanizm zjawiska? Roboty ziemne były wykonywane na budowie jedynie we wschodniej części obszaru otoczonego ścianami szczelinowymi. W tej części zrobiono wykop o głębokości przeszło pięć metrów. W zachodniej części grunt nie był zdejmowany. Wewnątrz wykopu wytworzono skarpę o dość znacznej wysokości i ostrym nachyleniu. Traf chciał, że w miejscu prowadzonej budowy, w przeszłości znajdowało się wyrobisko cegielni. Do produkcji cegieł używano świetnie się nadającego iłu. Z biegiem czasu wyrobisko wypełniono gruntem nasypowym. Prawdopodobnie w tamtym czasie miało miejsce pierwsze osuwisko, które powstało w trakcie eksploatacji iłu. Na znacznie obniżonej powierzchni poślizgu zostały "zamrożone" wartości parametrów geotechnicznych spójności i kąta tarcia wewnętrznego.
Gdy wykonano wykop utworzono skarpę, która utraciła stateczność. Siły przesuwające były większe od utrzymujących i nastąpiło osuwisko przebiegające po starej powierzchni poślizgu. Przeprowadzone badania wytrzymałościowe wykazały, że ił w powierzchni poślizgu charakteryzował się spójnością 5 kPa i kątem tarcia wewnętrznego 3 stopnie. Nikomu nie przyszło do głowy, żeby do obliczeń przyjąć tak niskie wartości parametrów geotechnicznych. Gdy analizowano stateczność obudowy wykopu przyjęto spójność 30 kPa i kąt tarcia wewnętrznego 9 stopni.
Na budowie po odciążeniu skarpy przystąpiono do wybierania koluwiów. W najgłębiej położonym miejscu powierzchnia poślizgu przebiegała 4.0 metry poniżej projektowanego poziomu posadowienia fundamentów.
Zobacz przebieg powierzchni poślizgu
W miejscu wybranych koluwiów wbudowano piasek stabilizowany cementem, układany i zagęszczony warstwami. Przeprowadzone zostało badanie zagęszczenia układanych warstw.
Niebezpieczeństwo zostało zażegnane, ale nie całkowicie. Ściany szczelinowe, jak wspomniano na wstępie, były zaprojektowane jak wspornikowe. Ściana zachodnia, od strony Skarpy Warszawskiej zaprojektowana została jako konstrukcja, której stateczność zapewniona jest przez przyporę ziemną. Jednak w wyniku osunięcia się wewnętrznej skarpy, ściana w środku swojej rozpiętości straciła kontakt z przyporą - przypora odsunęła się w kierunku środka wykopu. Dla zapewnienia bezpieczeństwa ścianę szczelinową wsparto rozporami kotwionymi w płycie fundamentowej w dnie wykopu. Pomimo przerw w budowie udało się bezpiecznie doprowadzić realizację do końca. Budynki są już wykończone i zamieszkałe.
Wkrótce rozpocznie się budowa budynku stojącego przy górnej krawędzi Skarpy Warszawskiej.
Wnioski:
- Przy realizacji głębokich wykopów konieczne jest opracowanie planu realizacji robót ziemnych.
- Występujące w obrębie gruntów trzeciorzędowych nieciągłości muszą być precyzyjnie zbadane. Szczególnie dotyczy to soczewek i przewarstwień piaszczystych, które prowadza wodę gruntową.
- Analiza map archiwalnych, także tych historycznych pomaga w identyfikacji terenu.
Dla zainteresowanych przedstawiamy informacje o parametrach wytrzymałościowych iłów:
