Ścianki szczelne i grodzice stalowe – ochrona wykopu w trudnych warunkach wodnych
W realizacji robót ziemnych, zwłaszcza przy głębokich wykopach w terenach podmokłych czy o wysokim poziomie wód gruntowych, kluczowe znaczenie ma skuteczna ochrona skarp wykopów. Dwie najpopularniejsze technologie zabezpieczenia to ścianki szczelne oraz grodzice stalowe. W niniejszym artykule porównamy oba rozwiązania, omówimy ich wady i zalety oraz wskażemy kryteria doboru odpowiedniego systemu w zależności od warunków gruntowo-wodnych.
Charakterystyka technologii
1.1. Grodzice stalowe
Grodzice stalowe to elementy wbijane lub wkręcane w grunt, tworzące sztywne, liniowe zabezpieczenie wykopu. Wykonuje się je z profili walcowanych na gorąco (zwykle typu U, Z lub L), o wysokościach od kilku do kilkunastu metrów. Dzięki modułowej budowie możliwe jest dopasowanie długości i konfiguracji do geometrii wykopu.
Zalety grodzic stalowych:
- Duża nośność i sztywność ściany
- Szybki montaż przy użyciu standardowych urządzeń wibrujących lub wkręcających
- Możliwość ponownego użycia i recyklingu stali
- Dobra szczelność względem wód gruntowych przy zastosowaniu uszczelek gumowych lub metalowych złącz
Wady grodzic stalowych:
- Wymagają dostępu do ciężkiego sprzętu (wibrator, wkrętak)
- Potencjalna korozja przy braku odpowiedniej ochrony antykorozyjnej
- Ograniczenia przy bardzo trudnych gruntach (np. gliny iły z dużą zawartością kamieni)
1.2. Ścianki szczelne
Ścianki szczelne (często nazywane szczelnymi ścianami berlińskimi) realizowane są poprzez wbijanie w grunt profilowanych rur lub kontenerów stalowych, a następnie wypełnianie ich zaprawą cementową lub zaczynem bentonitowym. Alternatywnie stosuje się metody bezwykopowe, np. ściany szczelinowe wykonywane frezarką (ściany L).
Zalety ścianek szczelnych:
- Bardzo wysoki stopień szczelności – niemal całkowite odcięcie dopływu wód gruntowych
- Możliwość stabilizacji skarp wykopu niemal do pionu
- Elastyczność w przypadku zmiennych warunków geotechnicznych (np. nagłe warstwy żwirowe)
- Mniejszy hałas i drgania w technologii frezowanej
Wady ścianek szczelnych:
- Wyższe koszty materiałowe i robocizny (szczególnie przy technologiach frezowanych)
- Konieczność stosowania zapraw specjalistycznych (cementowych, bentonitowych)
- Dłuższy czas wykonania w porównaniu z grodzicami przy tradycyjnym montażu
Porównanie kluczowych parametrów
| Parametr | Grodzice stalowe | Ścianki szczelne |
| Nośność i sztywność | Wysoka | Bardzo wysoka |
| Szczelność | Średnia do wysokiej (z uszczelkami) | Bardzo wysoka |
| Czas montażu | Krótki | Dłuższy (zwłaszcza frezowanie) |
| Koszt jednostkowy | Umiarkowany | Wyższy |
| Oddziaływanie na otoczenie | Hałas, drgania | Frezowanie: mniejsze drgania i hałas |
| Trudność w trudnych gruntach | Ograniczona | Niewielka (dostosowanie metody) |
| Recykling / powtórne użycie | TAK | Częściowo (elementy stalowe) |
Kryteria doboru systemu zabezpieczenia wykopu
Wybór między ściankami szczelnymi a grodzicami stalowymi powinien być poprzedzony analizą następujących czynników:
- Poziom wód gruntowych
- Przy bardzo wysokim poziomie (np. tereny przesiąkowe, nadzwyczajny stan wód) zalecane są ścianki szczelne, ze względu na ich niemal całkowitą szczelność.
- W umiarkowanych warunkach (do kilkunastu metrów poniżej terenu) grodzice stalowe z uszczelkami mogą zapewnić wystarczającą ochronę.
- Rodzaj i nośność gruntu
- W gruntach spoistych o dużej plastyczności i zawartości iłów lepsze efekty daje frezowana ściana szczelna, która radzi sobie z różnorodnymi warstwami.
- W gruntach luźnych, piaszczystych lub żwirowych częściej wykorzystuje się grodzice stalowe – ich montaż może być jednak utrudniony przy dużej zawartości kamieni.
- Parametry geometryczne wykopu
- Dla głębokich wykopów (>5–6 m) i dużych obciążeń przyściennych (ruch drogowy, sąsiadujące budynki) ścianki szczelne oferują większą sztywność.
- Przy płytszych wykopach grodzice stalowe często wystarczą, a koszty są niższe.
- Czas realizacji i dostępność sprzętu
- Jeśli zależy nam na krótkim terminie i mamy do dyspozycji wciągarki wibracyjne, grodzice stalowe to dobry wybór.
- Przy ograniczeniach dotyczących drgań (np. w zabytkowej zabudowie) technologia frezowana ścianek szczelnych jest bezpieczniejsza.
- Budżet projektu
- W inwestycjach o ograniczonym budżecie często stosuje się grodzice stalowe.
- Gdy priorytetem jest najwyższy stopień szczelności i minimalizacja napływu wody, warto zainwestować w ścianki szczelne nawet kosztem wyższych nakładów.
- Przykłady typowych zastosowań
- Budowa tuneli i przejść podziemnych – często wykorzystuje się ściany szczelne frezowane, aby ograniczyć dopływ wody i zapewnić stabilność podczas drążenia.
- Roboty przy budowie kanałów i zbiorników – grodzice stalowe z uszczelkami są stosowane w szybkim wykonaniu obudowy wykopu.
- Przyłącza kanalizacyjne i wodociągowe – zarówno grodzice, jak i ścianki szczelne, zależnie od głębokości i lokalnych warunków hydrogeologicznych.
- Budowa fundamentów pod budynki wielokondygnacyjne – przy głębokich fundamentach częściej stosuje się ścianki szczelne dla lepszej kontroli wody.
Podsumowanie
Wybór między ściankami szczelnymi a grodzicami stalowymi to kompromis pomiędzy kosztami, szczelnością, czasem realizacji i specyfiką warunków gruntowo-wodnych. Dla gruntów trudnych, o wysokim poziomie wód gruntowych oraz przy wymagających warunkach geotechnicznych najlepszym rozwiązaniem będą ścianki szczelne (zwłaszcza frezowane), gwarantujące niemal całkowitą izolację wykopu od wód. Z kolei tam, gdzie kluczowe są szybkość wykonania i niższe koszty, a poziom wód nie jest krytyczny, sprawdzą się grodzice stalowe z odpowiednimi uszczelkami.
Więcej informacji na temat doboru i montażu poszczególnych systemów zabezpieczenia wykopu znajdziesz na stronie Przedsiębiorstwa Budowlano-Melioracyjnego Tolos.
Grafika, źródło: zasoby własne
Materiał zewnętrzny
