Metody budowy części podziemnej budynków głębokich na podstawie realizacji inwestycji Wolf Marszałkowska i Wolf Bracka

Wykonanie głębokich i skomplikowanych robót fundamentowych obiektów podziemnych w zwartej zabudowie centrum stolicy, w zróżnicowanych warunkach gruntowych, przy nietypowych kolizjach i rozwiązaniach technologicznych stanowiło wyzwanie technologiczne i logistyczne.

W okresie od grudnia 2007 r. do września 2009 r. firma Bilfinger Berger Budownictwo SA na zlecenie firmy Wolf Immobilien Polen wykonywała konstrukcję budynku Wolf Marszałkowska, składającą się z 12 kondygnacji nadziemnych oraz 5-kondygnacyjnego garażu podziemnego. Budynek zlokalizowany jest na skrzyżowaniu ulic Marszałkowskiej i Żurawiej w Warszawie.

Jednocześnie od lipca 2008 r. do chwili obecnej firma Bilfinger Berger Budownictwo realizuje drugi budynek handlowo-usługowy dla tego samego inwestora mieszczący się na skrzyżowaniu ul. Brackiej z Al. Jerozolimskimi. Budynek ten ma 6 kondygnacji nadziemnych oraz 5 kondygnacji podziemnych.

Fot. 1. Wolf Marszałkowska

Fot. 2. Słupy tymczasowe i rozpory przed demontażem – Wolf Bracka

Ogólne charakterystyki budynków i metod ich wykonania

Wolf  

Wolf Marszałkowska jest budynkiem o 12 kondygnacjach nadziemnych i 5 kondygnacjach podziemnych posadowionym na płycie fundamentowej grubości 150 cm z lokalnymi przegłębieniami związanymi z technologią urządzeń technicznych budynku, na głębokości 19,40 m poniżej „0” budynku („0” budynku projektowanego = 34,85 m npW).

Uwzględniając usytuowanie względem istniejących budynków w sąsiedztwie (budynek banku PKO BP w ostrej granicy z działką inwestycji), zagłębienie wykonywanego budynku (5 kondygnacji podziemnych) oraz zaprojektowanie wznoszonego budynku po granicy działki, przyjęto jego realizację w zabezpieczeniu ścianami szczelinowymi grubości 80 i 100 cm oraz stropową metodę realizacji.

Stropami rozporowymi wykonywanymi w pierwszej fazie budowy były stropy w poziomach kolejno „–1” (– 4,75), „– 2” (– 8,45), „–3” (–11,60) oraz „– 4” (–14,75). Stropy te zostały oparte na ścianach szczelinowych i na uprzednio wykonanych z poziomu –1,30 stalowych słupach tymczasowych osadzonych w baretach ścian szczelinowych.

Dodatkowo ściany szczelinowe rozparto stalowymi rozporami zastrzałowymi w poziomie –1,50 w narożniku północno-wschodnim od strony budynku banku PKO BP oraz stalowymi rozporami zastrzałowymi w narożniku północno-zachodnim w poziomie –17,40, a także w obszarze rampy zjazdowej na wszystkich kondygnacjach.

Rys. 1. Rzut ścian szczelinowych i baret – Wolf Marszałkowska

Rys. 2. Przekrój podłużny, część podziemna – Wolf Marszałkowska

Wolf Bracka

Budynek o 6 kondygnacjach nadziemnych i 5 kondygnacjach podziemnych posadowiony został na płycie fundamentowej grubości 150 cm z lokalnymi przegłębieniami związanymi z technologią urządzeń technicznych budynku, na głębokości 21,10 m poniżej „0” budynku („0” budynku projektowanego = 32,00 m npW).

Ściany szczelinowe przy użyciu dwóch głębiarek Liebherr 855 wykonano do głębokości od 44,00 m do 47,40 m, zagłębiając się minimum 2,00 m w warstwę iłów. Łącznie wykonano 10 659,00 m² ścian szczelinowych.

Fot. 3. Widok na strop -1 – Wolf Bracka

Fot. 4. Pracujące głębiarki – Wolf Marszałkowska

Uwzględniając usytuowanie projektowanego budynku względem istniejących budynków, Tunelu Średnicowego w sąsiedztwie oraz duże zagłębienie budynku (5 kondygnacji podziemnych), przyjęto jego realizację w zabezpieczeniu ścianami szczelinowymi grubości 100 cm oraz stropową metodę realizacji z częściowym rozparciem ścian wykopu w rejonie projektowanych ramp zjazdowych.

Stropami rozporowymi wykonywanymi w pierwszej fazie budowy były stropy w poziomach kolejno „–1” (–5,20), „–3” (–12,40) oraz „–4” (–16,00). Stropy te zostały oparte na ścianach szczelinowych i na uprzednio wykonanych z poziomu –1,10 stalowych słupach tymczasowych osadzonych w baretach ścian szczelinowych. Wykonano 55 baret o głębokości 29,90 m.

Jako słupy tymczasowe zastosowano dwuteowniki 2x400PE i 2x500PE. Ze względu na dużą głębokość posadowienia budynku i jego stosunkowo niewielki ciężar barety powiązano z płytą denną dla zabezpieczenia lekkiej konstrukcji budynku przed wyporem.

Dwa otwory wydobywcze zlokalizowano w odległości 1,50 m od ściany szczelinowej, dzięki czemu możliwe było ulokowane dwóch koparek wydobywających urobek na zewnątrz na krawędzi wykopu.

Fot. 5. Platforma stalowa do wywozu urobku – Wolf Marszałkowska

Fot. 6. Widok na plac budowy – Wolf Marszałkowska

Fazy wykonania konstrukcji stanu „0” budynku Wolf Marszałkowska

Wszystkie rzędne podano w stosunku do „0” budynku, które przyjęto jako równe 34,85 m npW.

faza 1. Wykonanie murków prowadzących w poziomie –1,30 m. Zastosowano prefabrykowane murki prowadzące wysokości 120 cm z betonu B30.

faza 2. Wykonanie ścian szczelinowych z powierzchni terenu. Wykonano ściany szczelinowe żelbetowe gr. 80 i 100 cm stanowiące konstrukcję stałą części podziemnej projektowanego budynku. Ścianę gr. 100 cm wykonano wzdłuż ul. Marszałkowskiej ze względu na bliskie sąsiedztwo tunelu I linii metra.

Sekcje ścian szczelinowych długości maksymalnie ~5,80 cm. Od strony budynku PKO BP wykonywano sekcje jednochwytowe długości ~3,20–3,40 m. W stykach sekcji zastosowano podwójne wkładki uszczelniające z zastosowaniem płaskich stopendów do pełnej głębokości.

Ściany wygłębiono przy użyciu dwóch głębiarek z chwytakami Stein o wadze 24 t, o szerokości chwytaka 80 cm (długości 280 cm) oraz o szerokości 100 cm (długościach 280 i 340 cm) w obecności zawiesiny bentonitowej.

faza 3. Ściany szczelinowe zagłębiono w warstwie trzeciorzędowych iłów i glin pylastych o miąższości 2,2–4,5 m na głębokość minimum 2 m na całym ich obwodzie. Zagłębienie ścian szczelinowych wyniosło od 30,85 m do 34,85 m poniżej powierzchni terenu. Łącznie wykonano 5383 m² ścian. Wierzch ścian szczelinowych wykonano do poziomu –2,0 m. Następnie wykonano obwodowe zwieńczenie ścian szczelinowych o wysokości 80 cm.

faza 4. Wykonanie stalowych słupów tymczasowych osadzonych w baretach.

Wykonano 32 barety o głębokości od 22,60 m do 24,80 m z zastosowaniem jako słupy tymczasowe dwuteowników 2x400PE.

faza 5. Wykonanie baret od strony budynku PKO BP (w rejonie pogłębienia pod maszynownię szybów windowych).

Pierwotnie przewidziane było zastosowanie zabezpieczenia przegłębienia ze ścianki jet-grouting, wykonywanej z poziomu wierzchu płyty dennej. Ściankę zamieniono na barety wykonywane z poziomu wierzchu terenu. Wykonano 5 baret o głębokości 25,50 m. Wierzch betonu po skuciu na poziomie spodu płyty dennej.

faza 6. Wykonanie studni i instalacji odwodnieniowej wykopu. Instalację odwodnieniową tworzyły dwie wewnętrzne i cztery zewnętrzne studnie  depresyjne. Celem robót odwodnieniowych było odpompowanie wód statycznych uwięzionych w obrysie ścian szczelinowych za pomocą studni wewnętrznych oraz czasowe odprężenie naporu drugiego poziomu wód gruntowych na warstwę nieprzepuszczalną zalegającą pod dnem wykopu.

faza 7. Wykonanie dwóch fundamentów pod dźwigi wieżowe. Żuraw TC2 posadowiono na fundamencie blokowym o wymiarach 7,50 m x 7,50 m i wysokości 1,60 m. Fundament jednostronnie oparto o wierzch ściany szczelinowej.

Żuraw TC2 posadowiono na żelbetowym ruszcie. Ze względu na przebiegające pod fundamentem czynne instalacje podziemne fundament oparto z jednej strony na ścianie szczelinowej, a z drugiej strony na dwóch grupach po sześć sztuk mikrofali Ø280 mm zagłębionych do głębokości 19,7 m poniżej „0” budynku. Pale wywiercono w systemie Atlas Copco SDA.

faza 8. Rozparcie narożnika północno-wschodniego od strony budynku PKO BP stalowymi rozporami w poziomie –1,50 m.

faza 9.Wykonanie wykopu do poziomu –4,50 m.

faza 10. Podbicie fundamentu budynku PKO BP. Fundament części budynku PKO BP posadowiony był ok. 0,2 m powyżej wierzchu ściany szczelinowej po skuciu usytuowanej w bezpośrednim jego sąsiedztwie, zaszła konieczność podbicia fundamentu i obniżenia jego posadowienia o 0,60–0,80 m.

faza 11. Wykonanie wykopu bezpośrednio pod strop „–1” (–4,75 m).

faza 12. Wykonanie stropu kondygnacji „–1" opartego na ścianach szczelinowych i słupach tymczasowych.

Wykonano stropy na gruncie na podbudowie z betonu B10 i sklejki.

faza 13. Wykonanie stalowego rozparcia stropu rozporowego „–1”.

faza 14. Wykonanie wykopu bezpośrednio pod strop „–2” (–8,45 m).

Otwory technologiczne do wydobywania urobku i transportu materiałów potrzebnych do wykonywania stropów na gruncie zazwyczaj umieszcza się w miejscach projektowanych klatek schodowych bądź ramp zjazdowych (unika się w ten sposób pozostawiania bardzo dużej ilości wykotwień). Z tego powodu na budowie Wolf Marszałkowska otwór technologiczny został usytuowany w odległości 6,50 m od krawędzi wykopu, co pociągnęło za sobą konieczność wykonania stalowego pomostu dla koparki odbierającej grunt spod stropu. Pomost posadowiono na dwóch wzmocnionych baretach i ścianie szczelinowej. Wymiary otworu technologicznego ze względu na gabaryty opuszczanych ładowarek urabiających grunt pod stropami, a także ze względu na długość pierwszego ramienia koparki podsiębiernej zastosowanej na tej budowie (koparka podsiębierna o zasięgu 16,00 m) wynosiły 8,60 m x 8,60 m. Do odspajania i transportu urobku pod stropami użyto dwóch ładowarek gąsienicowych i dwóch koparko-ładowarek.

faza 15. Wykonanie kolejno stropów wraz z ich rozparciem i wykopem podstropowym, począwszy od kondygnacji „–2" do kondygnacji „–4”.

faza 16. Wykonanie wykopu do poziomu –19,40 m.

faza 17. Wykonanie warstw podłożowych i płyty fundamentowej. Ze względu na znaczne siły parcia gruntu na ściany szczelinowe w poziomie posadowienia zdecydowano, że ostatnia faza wykopu zostanie wykonana następująco:

I etap: wykop na całej powierzchnie do głębokości 1,50 m powyżej spodu płyty dennej,

II etap: wykop do poziomu spodu płyty fundamentowej z uwzględnieniem podziału na niestykające się ze sobą kolejne działki robocze.

faza 18. Wykonanie stalowego rozparcia w poziomie –18,50 m w rejonie pogłębienia od strony budynku PKO.

faza 19. Wykonanie wykopu do poziomu docelowego –22,10 m w rejonie pogłębienia pod maszynownie wind od strony budynku PKO z jednoczesnym szalowaniem opinką drewnianą zakładaną za istniejące barety.

faza 20. Wykonanie warstw podłożowych, płyty fundamentowej i ścian w rejonie pogłębienia pod maszynownię.

faza 21. Wykonanie żelbetowej konstrukcji nośnej słupów, ścian i ramp zjazdowych od poziomu „–5” do „–1” z jednoczesnym demontażem stalowej konstrukcji rozparcia.

faza 22. Demontaż stalowych słupów tymczasowych. Wykonanie żelbetowej konstrukcji nośnej słupów, ścian i ramp zjazdowych do poziomu „0” z jednoczesnym demontażem stalowej konstrukcji rozparcia.

Podsumowanie

Wykonanie dwóch 5-kondygnacyjnych obiektów podziemnych w zwartej zabudowie centrum Warszawy, w zróżnicowanych warunkach gruntowych, przy nietypowych kolizjach i rozwiązaniach technologicznych oraz przy napiętym harmonogramie stanowiły dla firmy wyzwanie technologiczne i logistyczne. Dzięki doświadczonej kadrze inżynierskiej, bogatej bazie sprzętowej i dobrej współpracy zamawiającego, nadzoru i wykonawcy realizacja podziemi obu obiektów zakończyła się sukcesem.

Projekt konstrukcji wykonało biuro projektowe KiP Sp. z o.o.

Projekt ścian szczelinowych oraz metody budowy wykonał zespół projektowy pod kierownictwem inż. Jana Domarada.

mgr inż. Wojciech Szmilewski

mgr inż. Anna Ledzińska

mgr inż. Piotr Godzieba

Bilfinger Berger Budownictwo SA

Zdjęcia archiwum firmy