Wiele starszych nabrzeży może wyglądać na całkowicie sprawne, mimo że znajdujący się pod nimi grunt stopniowo ulega wymywaniu. Kiedy problem zostaje zauważony, pod płytą nabrzeża mogą już znajdować się pustki o długości kilku metrów, a część obiektu może wymagać wyłączenia z użytkowania.
Często zakłada się, że jedynym rozwiązaniem jest przebudowa nabrzeża. Nie zawsze jednak jest to konieczne. W wielu przypadkach pustki za ściankami szczelnymi można wypełnić, a otaczający je grunt wzmocnić od góry, przez niewielkie otwory iniekcyjne, bez rozbiórki istniejącej konstrukcji.
W tym artykule wyjaśniamy, skąd bierze się problem, jak można go rozwiązać za pomocą iniekcji geopolimerowych oraz co właściciele i zarządcy infrastruktury powinni wiedzieć przed podjęciem decyzji o naprawie.
Wiele nabrzeży zbudowanych w latach 70. i 80. XX wieku opiera się na podobnym rozwiązaniu konstrukcyjnym. Od strony wody znajduje się stalowa ścianka szczelna z połączonych ze sobą grodzic. Za nią umieszczona jest zasypka z piasku lub żwiru, która stanowi podparcie betonowej płyty nabrzeża. Płyta może być również wsparta na osobnych palach.
Słabym punktem takiej konstrukcji jest stal. W ciągu dziesięcioleci słona woda, fale oraz zmiany poziomu wody powodują korozję i stopniowe zmniejszanie grubości grodzic. Ostatecznie w ściance mogą powstawać niewielkie otwory. To właśnie wtedy zaczyna się problem:
Po wykryciu problemu właściciele lub zarządcy infrastruktury zazwyczaj rozważają trzy rozwiązania.
1. Przebudowa nabrzeża
Kompleksowa przebudowa pozwala usunąć przyczynę problemu i naprawić uszkodzoną konstrukcję. Jest to jednak duża inwestycja, której zaplanowanie i sfinansowanie może trwać latami. Dodatkowo nabrzeże pozostaje wyłączone z użytkowania na czas prowadzenia robót.
2. Wykopy i wymiana zasypki
Ta metoda wymaga rozbiórki płyty nabrzeża, usunięcia gruntu w pobliżu osłabionej ścianki szczelnej oraz ponownego wypełnienia przestrzeni. Prace utrudniają instalacje techniczne, rurociągi i przewody znajdujące się wewnątrz konstrukcji.
Jest to rozwiązanie czasochłonne, powodujące znaczne utrudnienia w użytkowaniu obiektu. Dodatkowym zagrożeniem jest prowadzenie wykopów bezpośrednio przy skorodowanej i osłabionej ściance szczelnej.
3. Iniekcja cementowa
Iniekcja zaczynem cementowym może być skuteczna w określonych warunkach, ale ma również ograniczenia. Materiał jest ciężki i potrzebuje czasu, aby związać. Przy intensywnym przepływie wody istnieje ryzyko wypłukania zaczynu, zanim zdąży stwardnieć.
Między pozostawieniem problemu bez rozwiązania a kosztowną przebudową całego nabrzeża istnieje jednak alternatywa.
W wielu przypadkach iniekcje geopolimerowe pozwalają przywrócić podparcie konstrukcji i umożliwić jej dalsze bezpieczne użytkowanie, dając jednocześnie czas na zaplanowanie długoterminowej naprawy.
Metoda Geobear polega na wprowadzaniu geopolimeru bezpośrednio do pustek oraz otaczającego je rozluźnionego gruntu.
W płycie nabrzeża wykonuje się niewielkie otwory, przez które wprowadza się cienkie przewody iniekcyjne na odpowiednio zaprojektowane głębokości.
Wprowadzony materiał rozszerza się podczas reakcji, wypełnia dostępne pustki i szybko twardnieje. Proces ten trwa zaledwie kilka minut.
Szybkość utwardzania ma szczególne znaczenie w pobliżu wody, ponieważ ogranicza ryzyko wypłukania materiału przez przepływającą wodę, zanim osiągnie on odpowiednią wytrzymałość.
Prace na nabrzeżach przebiegają zazwyczaj w pięciu etapach.
1. Rozpoznanie pustek
Przed opracowaniem projektu naprawy konieczne jest dokładne określenie położenia, rozmiarów i głębokości pustek, np. przy wykorzystaniu georadaru i sondowań.
Wstępna ocena właściciela obiektu może stanowić punkt wyjścia, ale projekt musi opierać się na rzeczywistych wynikach badań.
2. Planowanie punktów iniekcji
Punkty iniekcyjne rozmieszcza się w rzędach równoległych do ścianki szczelnej, zazwyczaj w odstępach około jednego metra.
Głębokość iniekcji zwiększa się w kierunku ścianki, ponieważ to właśnie bezpośrednio za nią najczęściej występują największe pustki.
3. Prowadzenie prac od strony lądu w kierunku wody
Iniekcję rozpoczyna się od rzędów najbardziej oddalonych od ścianki szczelnej, stopniowo przesuwając się w jej kierunku.
Dzięki temu kolejne strefy iniekcji mają za sobą już wzmocniony grunt, a luźny materiał nie jest niepotrzebnie przemieszczany w stronę osłabionej konstrukcji.
4. Iniekcja od dołu do góry
W każdym punkcie iniekcyjnym prace rozpoczynają się od najgłębszej warstwy i stopniowo przesuwają ku górze.
Pozwala to budować kolejne warstwy wzmocnienia na materiale, który wcześniej zdążył już stwardnieć.
5. Stały monitoring konstrukcji
Przez cały czas prowadzenia robót monitoruje się ewentualne przemieszczenia ścianki szczelnej oraz płyty nabrzeża.
Jeżeli pomiary wykażą przekroczenie wcześniej uzgodnionych wartości granicznych, prace są wstrzymywane, a sposób prowadzenia iniekcji odpowiednio dostosowywany.
Wypełnianie pustek pod budynkiem i wypełnianie pustek za skorodowaną ścianką szczelną to dwa różne zadania.
W przypadku nabrzeży należy uwzględnić kilka szczególnych czynników:
Rozszerzający się geopolimer wywiera nacisk na otaczający grunt i konstrukcje.
W przypadku stabilnego podłoża jest to pożądane zjawisko, jednak bezpośrednio przy cienkiej, skorodowanej stalowej ściance szczelnej ciśnienie ekspansji musi pozostawać pod ścisłą kontrolą.
Dlatego w pobliżu ścianki stosuje się niewielkie ilości materiału na poszczególnych poziomach iniekcji oraz niskie ciśnienia robocze. Jednocześnie przez cały czas monitorowane są przemieszczenia konstrukcji.
Otwory, przez które woda przedostaje się za ściankę szczelną, mogą również umożliwiać wydostawanie się materiału iniekcyjnego na zewnątrz.
Powoduje to straty materiału i stwarza ryzyko jego przedostania się do akwenu portowego.
Dlatego kolejność prac planuje się tak, aby możliwie wcześnie uszczelnić strefę bezpośrednio przy ściance. Podczas iniekcji stale kontroluje się również ewentualne wycieki w rejonie linii wody.
W konstrukcjach nabrzeży często znajdują się tunele techniczne, kanały rurowe i trasy kablowe.
Prace w takich miejscach mogą wymagać dodatkowych zabezpieczeń i pozwoleń, szczególnie w przypadku ograniczonej wysokości, przestrzeni zamkniętych lub instalacji pozostających w użytkowaniu.
Temperatura wpływa na zachowanie materiału geopolimerowego, szczególnie w warunkach zbliżonych do zera stopni.
Z kolei zmiany poziomu morza mogą wpływać na intensywność przepływu wody przez zasypkę za ścianką szczelną.
Porty są aktywnymi obiektami infrastrukturalnymi.
Prace muszą uwzględniać obowiązujące procedury bezpieczeństwa, ruch pojazdów, operacje przeładunkowe i przemieszczanie się statków.
Wszystkie te czynniki wpływają na sposób oraz harmonogram prowadzenia robót.
Możliwości i ograniczenia technologii warto jasno określić jeszcze przed rozpoczęciem prac.
Iniekcja pozwala wypełnić pustki, wzmocnić rozluźniony grunt i przywrócić stabilne podparcie płyty nabrzeża.
Prawidłowo zaprojektowane i wykonane prace mogą umożliwić ponowne użytkowanie wcześniej zamkniętego obszaru już po kilku tygodniach, zamiast po kilku latach wymaganych na kompleksową przebudowę.
Koszt takiej naprawy może być również znacznie niższy od kosztu przebudowy całej konstrukcji.
Iniekcja geopolimerowa nie naprawia skorodowanej stali.
Stan techniczny ścianki szczelnej pozostaje niezmieniony i nadal decyduje o konieczności oraz zakresie przyszłych prac remontowych.
Oznacza to, że iniekcja usuwa skutki uszkodzeń, a nie samą przyczynę korozji.
Dlatego przed rozpoczęciem prac określamy konkretne, mierzalne cele naprawy, zamiast deklarować, o ile lat zostanie przedłużona żywotność konstrukcji.
Za oznaki skutecznej naprawy można uznać:
Dla wielu właścicieli infrastruktury jest to dokładnie to, czego potrzebują: bezpieczne, nadające się do użytkowania nabrzeże oraz czas na właściwe zaplanowanie kolejnych działań.
Nawet niewielkie oznaki osiadania lub inne zmiany widoczne na powierzchni w pobliżu ścianki szczelnej warto zbadać odpowiednio wcześnie.
Przeprowadzenie badań jest szybkie i stosunkowo niedrogie w porównaniu z kosztami naprawy. Pozwala również ustalić rzeczywistą skalę problemu, zanim rozpocznie się planowanie przebudowy.
Jeśli odpowiadasz za utrzymanie portu, nabrzeża lub innej infrastruktury nadwodnej i chcesz uzyskać dodatkową opinię specjalisty, skontaktuj się z Geobear.
Zaczniemy od ustalenia, co naprawdę dzieje się pod płytą nabrzeża.