Liczne ograniczenia urbanistyczne, związane z istniejącą infrastrukturą – sprawia, że realizacja nowych inwestycji budowlanych wiąże się z koniecznością stosowania specjalistycznych zabezpieczeń wykopów szerokoprzestrzennych. Polegają one na zastosowaniu konstrukcji podtrzymującej ścianę wykopu, której zadaniem jest utrzymywanie jej stateczności. Na zastosowanie różnych metod zabezpieczenia wykopu budowlanego składają się zarówno czynniki techniczne, jak i ekonomiczne. Wśród najpopularniejszych technologii zabezpieczania dużych wykopów, wymienić należy m.in. ściany szczelne, obudowa berlińska, a także ścianki z kolumn wykonywanych metodą iniekcji strumieniowej.
Techniczne i ekonomiczne uwarunkowania przy zabezpieczaniu wykopów szerokoprzestrzennych
Uwarunkowania techniczne, jakie stoją za stosowaniem zabezpieczeń obszernych wykopów, związane są z potrzebą ochrony istniejących obiektów liniowych, takich jak drogi czy trasy kolejowe itd. Odpowiednie zabezpieczenie powstających wykopów budowlanych w trakcie realizacji nowych inwestycji w bliskim sąsiedztwie obiektów liniowych, umożliwia ciągłość użytkowania dróg/torowisk podczas prowadzonych w pobliżu robót.
Ekonomiczne aspekty wdrażania metod zabezpieczających duże wykopy, są przede wszystkim ukierunkowane na ograniczenie kosztów, takich jak np.:
- wywóz urobku z obszarów zurbanizowanych (miejskich),
- wynajem pojazdów specjalnych, takich jak koparki i samochody samowyładowcze,
- pozwolenie na przejazd sprzętu ciężkiego oraz zapewnienie objazdów przy okresowo zamykanych szlakach komunikacyjnych.
W przypadku realizacji niektórych metod zabezpieczania wykopów, konieczne jest jednak monitorowanie wpływu drgań/sił dynamicznych na okoliczną zabudowę.
Ściany szczelne jako popularna forma zabezpieczenia wykopu
Ściany szczelne stosuje się głównie w gruncie nawodnionym z zamiarem zabezpieczenia wykopu przed przenikaniem do niego wody. Ścianki szczelne to powszechne rozwiązanie przy fundamentowaniu, w tym również jako stały element przy wykonaniu posadowienia budowli. Jest to konstrukcja zbudowana z tzw. brusów, czyli podłużnych elementów drewnianych, stalowych bądź żelbetowych. Ścianki szczelne dzielą się na prowizoryczne i stałe, a montuje się je najczęściej poprzez wbijanie i uszczelnianie przy pomocy tzw. zamków.
Stalowe ściany szczelne stosowane są dla uzyskania lepszej szczelności, przy głębszych wykopach (ponad 12 m) lub kiedy obliczenia identyfikują duże momenty zginające. Ściany szczelne żelbetowe wykonuje się, gdy docelowo mają pozostać w gruncie jako fragment fundamentu oraz wówczas, kiedy zmienny poziom wód gruntowych uniemożliwia zastosowanie ścianek drewnianych.
Obudowa berlińska przy wykopach szerokoprzestrzennych
Obudowa berlińska traktowana jest jako tymczasowa obudowa wykopu i wykonuje się ją sukcesywnie – w miarę postępu pogłębiających prac ziemnych. Zbudowana jest zazwyczaj ze stalowych dwuteowników wbijanych metodą udarową lub osadzanych w wywierconych otworach i poziomej opinki drewnianej (np. deski, kantówki). Do opinki mogą zostać także wykorzystane poprzeczne elementy stalowe. Z reguły nie wykonuje się jej w bezpośrednim pobliżu istniejących obiektów, a przy wykopach przekraczających głębokość 4 m, konieczne jest zastosowanie dodatkowego kotwienia/rozpierania.
Ścianka z kolumn wykonanych metodą iniekcji strumieniowej
Metoda ścianki z kolumn wykonanych dzięki iniekcji strumieniowej polega na ingerencji w naturalną strukturę gruntową. Służy do tego strumień cieczy podawany z dużym ciśnieniem (do 50 MPa), dzięki któremu dochodzi do wymieszania pulpy gruntowej ze spoiwem. Prace z wykorzystaniem tej technologii można z powodzeniem wykonywać w sąsiedztwie istniejących budowli, ponieważ nie wymaga ona zbyt wiele miejsca oraz nie generuje szkodliwych drgań.