Agenda Kongresu

Rozwiązanie zadania posadowienia obiektów budowlanych w obrębie gruntów mineralno-organicznych jakimi są gytie wiąże się z szeregiem poważnych wyzwań geotechnicznych. Bardzo często wynika to z ograniczonego (szablonowego) i tym samym niewłaściwego rozpoznania warunków gruntowych. Oznaczenia niekompletne i/lub niewłaściwie zinterpretowane prowadzą do piętrzących się problemów na budowie, o poważnych konsekwencjach (i kosztach). Wynikają one z właściwości tego gruntu warunkowanych składem (materia organiczna, szczątki organizmów, węglan wapnia, części mineralne) związanym z genezą (osady limniczne, sapropel), strukturą wynikającego z warunków sedymentacji (struktura heterogeniczna, gąbczasta) oraz cechami powiązanymi z diagenezą i wiekiem (np. tiksotropia). Gytie charakteryzują się dużą zmiennością występowania (zmienna miąższość), ale zwykle w ograniczonym rozkładzie przestrzennym (w granicach zbiornika sedymentacyjnego). Grunty te charakteryzują się niską wytrzymałością na ścinanie i dużą ściśliwością, powiązaną z wysokim potencjałem skurczu oraz wrażliwością na obciążenia dynamiczne. W standardowych badaniach in situ czy testach laboratoryjnych w gytiach często uzyskiwane są pozornie wysokie parametry wytrzymałościowe (ale przy dużych odkształceniach), co może sugerować „lepsze” warunki posadowienia, wskazując na pozorne możliwości optymalizacji rozwiązania. Na przykładzie własnych badań i doświadczeń z realizacji różnych obiektów budowlanych omówione zostaną uwarunkowania dotyczące prowadzenia poprawnych (dla oceny końcowej) i kompleksowych badań gytii. Wskazane zostaną procedury i podejścia wspomagające proces interpretacji wyników, które mają odzwierciedlenie w obserwacjach z monitoringu oraz danych z próbnych obciążeń w skali rzeczywistej.

Najnowsze osiągnięcia w inżynierii fundamentowej uwydatniają rosnące zapotrzebowanie na skuteczne, niskoudarowe i wysokowydajne technologie wiercenia. W ramach prezentacji omówiona zostanie technologia Vibrodrill – obrotowo-wibracyjny napęd wiertniczy opracowany przez Terra Infrastructure (dawniej thyssenkrupp), uznawany obecnie za jedną z najważniejszych innowacji technologicznych w dziedzinie głębokiego fundamentowania.
Vibrodrill łączy kontrolowany moment obrotowy z nałożonymi wibracjami pionowymi, co przekłada się na lepszą penetrację gruntu, mniejsze opory wiercenia oraz większą stabilność narzędzia w porównaniu z konwencjonalnymi obrotowymi napędami wiertniczymi. Prelegent dokona porównania różnych koncepcji napędów wiertniczych – czysto obrotowych, z systemem górnego młotka oraz wspomaganych wibracjami – pod kątem wydajności wiercenia, efektywności energetycznej, interakcji narzędzia z gruntem oraz ograniczeń eksploatacyjnych. Duży nacisk położony zostanie na praktyczne doświadczenia zdobyte w międzynarodowych projektach infrastrukturalnych.
Studia przypadków obejmą m.in. realizację tunelu Nordhavns w Kopenhadze oraz szeroko zakrojone prace fundamentowe w Hongkongu i we Włoszech, prezentując efektywność technologii Vibrodrill w zróżnicowanych warunkach gruntowych i skalnych. Przedstawione dane projektowe zilustrują wymierne korzyści, takie jak zwiększona wydajność prac, mniejsze zużycie narzędzi, niższy poziom hałasu i ograniczenie przenoszenia drgań do otoczenia, a także większą niezawodność realizacji.
Opracowany i produkowany w Niemczech Vibrodrill stanowi przykład inżynierii „Made in Germany” w zastosowaniach międzynarodowych. Jego integracja z maszynami nośnymi wielu światowych producentów – m.in. Casagrande, Comacchio, Hütte, HD, Klemm, Marini, Beretta, CZM i MAIT – potwierdza wszechstronność rozwiązania i rosnącą akceptację na globalnym rynku fundamentowania.
Na zakończenie wystąpienia omówione zostaną potencjalne kierunki rozwoju wiercenia wspomaganego wibracjami oraz jego rola w odpowiadaniu na wyzwania techniczne i środowiskowe współczesnych projektów geotechnicznych.

W trakcie wystąpienia zostaną przedstawione kluczowe uwarunkowania realizacyjne przedsięwzięcia. Szczególna uwaga zostanie poświęcona aspektom geologicznym i hydrogeologicznym, które w istotny sposób determinowały przyjęte rozwiązania technologiczne oraz organizację robót.

Ekspert przedstawi geotechniczne aspekty realizacji wysokościowca „The Bridge” w Warszawie, gdzie czterokondygnacyjny wykop o głębokości ok. 18 m wykonano w ścisłej zabudowie miejskiej i przy wysokim poziomie wód gruntowych. Keller Polska, jako lider geotechniki w Polsce, zrealizował kompleksowy system posadowienia typu pile-raft foundation, oparty na ścianach szczelinowych, baretach fundamentowych oraz poziomej przesłonie przeciwfiltracyjnej w technologii jet grouting, tworzących układ technologicznie szczelny. Kluczowe znaczenie miała integracja projektowania z wykonawstwem, etapowanie robót oraz zastosowanie tymczasowej platformy roboczej optymalizującej logistykę budowy. Przykład ten pokazuje, jak zaawansowana geotechnika umożliwia bezpieczną realizację głębokich wykopów w wymagających warunkach miejskich.

Projekty hydrotechniczne realizowane w Polsce w ostatnich latach podejmowane są z coraz większą odwagą, rozmachem i skalą techniczną. Jedną z takich realizacji jest budowa Baltic Hub. Referat przedstawia techniczne kulisy monitoringu kotew klapowych realizowanego w trakcie intensywnych robót czerpalnych, zasypowych i montażowych – w warunkach zmiennego obciążenia w warunkach morskich.
Zaprezentowane zostanie kompleksowe podejście do instrumentacji kotew z wykorzystaniem tensometrii strunowej, konfiguracji systemu pomiarowego oraz akwizycji i kontroli jakości danych. Na podstawie rzeczywistych wyników z wytypowanych kotew omówione zostaną siły osiowe i momenty zginające w kolejnych etapach realizacji oraz ich korelacja z harmonogramem prac i założeniami obliczeniowymi MES.
To studium przypadku pokazuje, jak monitoring może stać się narzędziem inżynierskiej weryfikacji modelu projektowego, wsparciem decyzji wykonawczych i źródłem wiedzy o rzeczywistej pracy układu ściana–kotwa.

Dynamiczny rozwój technologiczny w obszarze chemii materiałów budowlanych otwiera nowe możliwości wprowadzania innowacyjnych rozwiązań technologicznych. Nie inaczej jest w geotechnice. Podłoże gruntowe, jako nierozerwalna część każdego obiektu budowlanego, przez cały cykl życia konstrukcji podlega różnorodnym procesom – zmianom poziomu wód gruntowych, osiadaniu wynikającemu np. z błędów wykonawczych lub zwiększenia obciążeń, cyklom mrozowym czy erozji gruntu. Zjawiska te mogą prowadzić do odkształceń konstrukcji, nadmiernych osiadań, zarysowań i innych uszkodzeń.
Aby temu przeciwdziałać, prowadzone są prace związane ze wzmacnianiem podłoża gruntowego. W klasycznych metodach, takich jak zagęszczanie, DSM czy jet-grouting, stosuje się głównie materiały na bazie cementu lub krzemianów. Materiały mineralne sprawdzają się w wielu zastosowaniach, jednak mają również istotne ograniczenia technologiczne:
są wrażliwe na obecność wody w gruncie, zwłaszcza wody płynącej,
charakteryzują się stosunkowo długim czasem wiązania,
podczas ich podawania nie można stosować zbyt wysokiego ciśnienia – dobrze wypełniają większe pustki w gruncie, ale nie wnikają głęboko w jego strukturę.
Uzupełnieniem technologii opartych na materiałach mineralnych jest metoda wzmacniania gruntu z wykorzystaniem iniekcji polimerowych. W tej technologii do gruntu wtłaczana jest pod ciśnieniem żywica polimerowa – najczęściej silnie modyfikowana żywica poliuretanowa. Jej zaletą jest zdolność do penetracji struktury gruntu i tworzenia konglomeratu żywiczno-gruntowego o wysokiej wytrzymałości na ściskanie.
Materiał podawany jest za pomocą dwukomponentowej pompy iniekcyjnej poprzez lance iniekcyjne o odpowiedniej długości. Dodatkową zaletą jest bardzo krótki czas reakcji – żywica wiąże w ciągu kilkudziesięciu sekund (czas ten może być regulowany), a sam materiał pozostaje niewrażliwy na obecność wody w gruncie, nawet w warunkach jej przepływu.

Modernizacja lub budowa nowych odcinków linii kolejowych, w szczególności linii o podwyższonych i dużych prędkościach, na terenie południowej Polski – gdzie ich przebieg prowadzi przez obszary wyżynne i górskie – stanowi istotne wyzwanie inżynieryjne, często wymagające zastosowania zaawansowanych rozwiązań geotechnicznych.
Przykładem takich przedsięwzięć są trwająca modernizacja linii kolejowej nr 104 na odcinku Chabówka–Nowy Sącz oraz rozpoczynająca się budowa nowych linii: nr 622 (Węgrzyce Wielkie–Tymbark), 623 (Fornale–Szczyrzyc), 627 (Baliachówka–Podłęże) i 628 (Porąbka–Stróża). Inwestycje te wchodzą w skład tzw. układu „Podłęże – Piekiełko”. Do kluczowych wyzwań stawianych przed inżynierami, w tym geotechnikami, należą m.in.: stabilizacja i zabezpieczanie terenów zagrożonych osuwiskami, realizacja konstrukcji oporowych umożliwiających podcięcie skarp i zboczy, budowa portali tuneli, ochrona przed obrywami skalnymi, posadowienie obiektów inżynieryjnych oraz wzmacnianie podtorza.

Zintegrowany model gospodarki odpadami powinien opierać się na trzech głównych zasadach: zapobieganiu powstawaniu odpadów, zapewnieniu ich ponownego wykorzystania oraz ich unieszkodliwianiu. W prezentacji scharakteryzowane zostaną główne grupy odpadów przemysłowych zalegających na składowiskach:
– odpady z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych,
– odpady poflotacyjne oraz inne odpady z płukania i oczyszczania kopalin,
– odpady z elektrowni i innych instalacji spalania,
– odpady z wydobycia kopalin innych niż rudy metali, a także żużle z procesów hutniczych oraz odpady z przemysłu budowlanego.
Omówione zostaną właściwości geotechniczne tych materiałów oraz wskazane najważniejsze możliwości ich wykorzystania w budownictwie ziemnym.
Parametry geotechniczne odpadów stosowanych w konstrukcjach ziemnych często przewyższają wartości uzyskiwane w przypadku gruntów mineralnych o porównywalnym uziarnieniu. Produkty uboczne przemysłu i materiały odpadowe stanowią zatem cenne grunty antropogeniczne o szerokim spektrum zastosowań.

Podczas planowania realizacji z wykorzystaniem ścian szczelinowych projektant stosuje się do zaleceń, ale też ograniczeń postawionych przez normy projektowe, jak również do innych wytycznych opisujących m.in. maksymalne dopuszczalne przemieszczenia obudowy. W celu ograniczenia odkształceń podczas realizacji stosuje się m.in. kotwy gruntowe, rozpory stalowe lub stropy rozporowe. Dzięki zastosowaniu technologii sprężenia autor proponuje alternatywną metodę realizacji podziemia inwestycji w osłonie ścian szczelinowych. Propozycja ta bazuje na koncepcji jednostronnego sprężenia belek w czasie realizacji. Zostaną przedstawione wyniki badań modelowych bazujących na autorskim rozwiązaniu problemu, w tym aktualne możliwości wdrożeniowe, ograniczenia metody oraz zalety prezentowanej koncepcji w kontekście oszczędności harmonogramowych.