Ściana szczelinowa

Ściana szczelinowa – podziemna konstrukcja betonowa lub żelbetowa wykonana na placu budowy w wąskoprzestrznnym wykopie, wykorzystywana jako obudowa umożliwiająca wykonanie głębokiego wykopu niezbędnego do realizacji podziemnej części obiektu budowlanego. Często służy jednocześnie jako specjalistyczne posadowienie i ściana zewnętrzna części podziemnej takiego obiektu.

Zastosowanie

Chwytak służący do wykonywania ściany szczelinowej

Metoda ta ma zastosowanie przy wykonaniu obudowy wykopów o szczególnych wymaganiach, takich jak duża głębokość, bliskość sąsiednich budynków, poniżej poziomu wód gruntowych. Ściany szczelinowe mogą stanowić jednocześnie elementy głębokiego fundamentowania budynków na gruntach o niskiej nośności sięgając do warstw nośnych.

Ściany szczelinowe wykonuje się od kilku do 20-30 m głębokości, a w szczególnych przypadkach nawet 100 m. Standardowa szerokość ściany wynosi 600–800 mm szerokości. Wykonuje się również ściany cieńsze 400-500 mm, ale również grubsze, nawet 1000 mm. Ściany szczelinowe wykonuje się sekcjami o długości 5-9m naprzemiennie, to znaczy, że kolejna sekcja wykonywana jest w pewnej odległości, a wykop w przerwie między sekcjami wykonuje się dopiero po zabetonowaniu obu bocznych sekcji. Długość chwytaka głębiącego wynosi w zależności od typu i producenta od 2,4 do 3,8 m. Podczas głębienia wykopu oraz w trakcie betonowania, wewnątrz wykopu pozostaje zawiesina bentonitowa stabilizująca ściany wykopu przeciwdziałając naporowi gruntu. Przed podaniem betonu do wykopu wprowadza się kosze zbrojeniowe, a następnie przy pomocy rur kontraktorowych wykonuje się betonowanie od dna wykopu do jego powierzchni.

Ściana szczelinowa ma za zadanie spełnić trzy podstawowe funkcje:

• oparcia przed siłami poziomymi wywołanymi naporem sąsiedniego gruntu i wyboczeniem pod wpływem sił pionowych,
• przeniesienia obciążeń pionowych od nadziemnej i podziemnej części budowli,
• zapewnienia wodoszczelności chroniąc przed napływem wód gruntowych.

Zalety ścian szczelinowych to przede wszystkim:

• skrócenie czasu realizacji oraz optymalizacja kosztów realizacji inwestycji poprzez zastosowanie jednej konstrukcji spełniającej funkcję docelowego elementu budynku, zabezpieczenia stateczności ścian wykopu budowlanego i przeciwfiltracyjnej przegrody pionowej,
• możliwość wykonywania głębokiego wykopu w bezpośrednim sąsiedztwie granicy działki budowlanej i istniejących budowli (ok. 30 cm od lica istniejących obiektów),
• mała uciążliwość wykonywanych robót dla otoczenia – niski poziom hałasu oraz brak wibracji przy jej wykonaniu.

Historia

Najstarsze próby dotyczące możliwości wykorzystania w budownictwie tej technologii datowane są w okolicach roku 1948, a pierwsze zastosowanie tej metody nastąpiło w trakcie budowy metra w Mediolanie w latach 50. Według innych źródeł, pierwsza ściana szczelinowa została wykonana we Francji w 1955 roku. Ówcześnie znaną metodą prowadzenia wykopu szczelinowego była metoda przeciwprądu: wykop był wypełniany płuczką, odspojenie gruntu następowało przy pomocy dłutującego lub obrotowego ostrza, urobek wynoszony był płuczką na tyle szybko, że mijał prowadnice wiertnicy. W tym czasie chwytaki na linach miały bardzo małą wydajność kopania oraz były niesterowne, co ograniczało ich zastosowanie do płytkich wykopów. W latach 60. opracowano nowe narzędzie, znacznie lepiej dostosowane do prowadzenia tego typu wykopów: chwytak na kolumnie. Dzięki tej metodzie, możliwe stało się wykonywanie wykopów do głębokości 65 m. z bardzo małymi odchyleniami. Dalsze udoskonalanie sprzętu budowlanego w latach siedemdziesiątych i później pozwoliło na wykonywanie wykopów o głębokości do 100 m. i prowadzenie wykopu z bardzo dużą dokładnością (kilku promili) oraz osiąganie wysokiej wydajności.

Technologia

Etapy wykonywania ściany szczelinowej
Na górze: wykonanie sekcji 1, 3, 5, 7
Na dole: wykonanie sekcji 2, 4, 6

Ściana szczelinowa, to ściana wykonana z betonu lub żelbetu, formowana w szczelinie wykopanej w gruncie. Wykonanie ściany szczelinowej obejmuje prace przygotowawcze, wykonanie murków prowadzących, głębienie szczeliny w osłonie zawiesiny iłowej, wstawienie elementów rozdzielczych i zbrojenia, a następnie betonowanie oraz prace wykończeniowe.

Wyróżnia się następujące rodzaje wykonywania ścian szczelinowych:

• metoda stropowa
• metoda top & down – po wykonaniu ścian szczelinowych, wykonuje się słupy tymczasowe (stalowe) lub stałe (prefabrykowane) osadzone w baretach (krótkie odcinki ściany szczelinowej) lub palach kończących się pod przyszła płytą fundamentową. Wydobywanie urobku z wykopu w obudowie ścian szczelinowych następuje poprzez pozostawione w stropach otwory technologiczne przy użyciu specjalistycznego sprzętu. Na słupach opierają się stropy docelowe części podziemnej obiektu (wykonywane na gruncie i/lub w szalunkach) oraz całość konstrukcji żelbetowej (nadziemnej) obiektu (ścian, słupy i stropy). Budowa części podziemnej jest realizowana jednocześnie z konstrukcją nadziemną;
  • metoda klasyczna podstropowa – różni się od poprzedniej kolejnością wykonywania poszczególnych czynności. Konstrukcja nadziemna jest wykonywana po zakończeniu budowy części podziemnej;
  • metoda półstropowa (obręczy rozpierającej) – przy dużych gabarytach obiektu, stosuje się tzw. półstropy rozpierające (ring – obręcz) oparte na tymczasowych słupach stalowych osadzonych w palach lub baretach. Pod stropami wykop realizuje się metodą podstropową, natomiast w części centralnej roboty ziemne są prowadzone jak w otwartym wykopie, co znacznie przyspiesza roboty ziemne i żelbetowe w części centralnej projektowanego obiektu.
• Rozpierane ściany szczelinowe – oprócz opisanych powyżej odmian metod stropowych, jako rozparcie często stosuje się tymczasowe rozpory stalowe, założone pomiędzy wykonanymi ścianami stalowymi. Rozpory stalowe mogą być zakładane o tak zwany oczep (wieniec) żelbetowy (na górze ściany szczelinowej) z zabetonowanymi wcześniej w nim markami stalowymi lub o oczep stalowy połączony ze ścianą też przy pomocy marek stalowych osadzonych w klatkach zbrojeniowych ściany szczelinowej.

Zobacz też

• Bareta
• mur oporowy
• mur szczelinowy

Linki zewnętrzne

• Slurry wall retaining systems for deep excavations (ang.)
• A technical resource for slurry wall construction, slurry trenches and cut-off walls. slurrywall.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-06-17)]. (ang.)
• Pictures of slurry walls. foundationengineering.info. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-03-25)]. (ang.)
• Technologie. keller.com.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-06-29)].