Zabezpieczenia wykopów – przepisy prawa

Wymagania w zakresie zabezpieczeń wykopów są określone przede wszystkim w przepisach BHP oraz normach technicznych. Wytyczne mają na celu ochronę zdrowia i życia pracowników oraz zapobieganie osuwaniu się gruntu. Wśród obowiązujących podstaw prawnych można wskazać m.in.:

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 lutego 2003 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy podczas wykonywania robót budowlanych;
• Kodeks pracy;
• Normę PN-B-10736:1999 – Roboty ziemne. Wymagania w zakresie bezpieczeństwa.

Zawarte w aktach główne wymagania w zakresie zabezpieczeń wykopów odnoszą się przede wszystkim do:

• zabezpieczenia ścian wykopów;
• odległości materiałów i sprzętu od krawędzi wykopu;
• zejść do wykopu;
• oświetlenia i widoczności;
• zabezpieczeń przed opadami i wodą gruntową;
• ogrodzenia i oznakowania wykopu;
• kontroli i nadzoru;
• szkolenia pracowników.

Rozwiązania w zakresie zabezpieczeń wykopów

Głównym celem stosowania zabezpieczeń wykopów jest ochrona ścian wykopu przed osuwaniem się gruntu oraz minimalizacja wpływu robót na otoczenie. Wybór odpowiedniego systemu zabezpieczeń zależy m.in. od warunków gruntowo-wodnych, głębokości wykopu, czasu trwania prac oraz sąsiedniej infrastruktury. 

Obudowy wykopów – ochrona mechaniczna przed osuwaniem się gruntu

Jednym z podstawowych rozwiązań w zakresie zabezpieczania ścian wykopów przed utratą stateczności są obudowy. Ich typ zależy m.in. od głębokości wykopu, rodzaju gruntu, obecności i poziomu wód gruntowych, planowanego czasu prowadzenia prac ziemnych, a także odległości wykopu od istniejących budynków, instalacji podziemnych czy innych elementów infrastruktury. Wskazane parametry wpływają na sposób projektowania i wykonania obudowy w celu zapewnienia wymaganego poziomu bezpieczeństwa pracowników oraz stabilności skarp w trakcie robót.

Wśród podstawowych rodzajów obudów wykopów można wskazać:

• palisady z pali CFA – zabezpieczenie wykonywane z zastosowaniem technologii wiercenia świdrem ciągłym bez uprzedniego otwarcia wykopu, czyli Pale CFA https://www.budokop.pl/cfa-pale-wiercone-swidrem-ciaglym/. Takie podejście minimalizuje ryzyko destabilizacji gruntu. W trakcie podciągania świdra podawany jest beton, który formuje trzon pala. W razie potrzeby do świeżego betonu wprowadza się zbrojenie. Palisada z pali CFA może mieć formę ciągłej lub niemal ciągłej linii zabezpieczającej, która przenosi parcie gruntu oraz pełni funkcję tymczasowej lub stałej obudowy wykopu;

• przesłony przeciwfiltracyjna z kolumn DSM – zabezpieczenie wykonane poprzez pogrążenie w gruncie mieszadeł, których kształt powoduje odspojenie gruntu i wymieszanie go z odpowiednio dobranym zaczynem cementowym lub innym spoiwem, przybierając formę tzw. cementogruntu: https://www.budokop.pl/dsm-wzmocnienia-podloza/. Wiercenie odbywa się bez wstrząsów. W razie konieczności po wykonaniu kolumny DSM można wprowadzić zbrojenie. Przesłona przeciwfiltracyjna ma charakter tymczasowy, mająca na celu ograniczenie napływu wody gruntowej do wykopu i zabezpieczenie wykopu; 
• obudowy berlińskie – klasyczne rozwiązanie inżynierskie, które mimo upływu czasu zachowuje pełną przydatność w różnych warunkach realizacyjnych. Jego popularność wynika przede wszystkim z nieskomplikowanej technologii wykonania, powszechnej dostępności materiałów oraz możliwości adaptacji do zmiennych warunków gruntowych. Obudowa tego typu składa się z pionowych kształtowników stalowych (najczęściej dwuteowników), które są wprowadzane w grunt metodą wbijania, wciskania lub wiercenia. Przestrzeń między kształtownikami wypełniana jest stopniowo w trakcie pogłębiania wykopu przy użyciu krawędziaków drewnianych;

• ścianki szczelne stalowe (Larsena) – wbijane lub wciskane w grunt profile stalowe zapewniające szczelność oraz odporność na parcie gruntu oraz napór wody gruntowej. Grodzice mogą mieć także formę winylową (PVC). Elementy tworzywowe znajdują zastosowanie głównie przy mniejszych głębokościach;

Podstawowe zalety obudów wykopów to:

• zabezpieczenie ścian wykopu przed osunięciem się gruntu;
• ograniczenie oddziaływania robót ziemnych na sąsiednią zabudowę;
• optymalizacja czasu realizacji robót ziemnych;
• zapewnienie pełnej przestrzeni roboczej w wykopie;
• zapewnienie wymaganego poziomu bezpieczeństwa realizacji robót.

Kotwy gruntowe – zwiększenie nośności i stateczności obudowy

Kotwy gruntowe to elementy konstrukcyjne, które przekazują oddziaływania z konstrukcji obudowy na nośne warstwy podłoża gruntowego poza strefą wpływu wykopu: https://www.budokop.pl/kotwy-gruntowe/ . Stosowane są przede wszystkim w celu zwiększenia stateczności ścian obudowy oraz ograniczenia przemieszczeń konstrukcji oporowej. Typowa kotwa składa się z odcinka zakotwienia (części roboczej), odcinka swobodnego oraz głowicy. 

Zastosowanie kotew gruntowych znacząco zmniejsza parcie gruntu na ściany wykopu, co przekłada się na redukcję wymiarów i kosztów elementów konstrukcyjnych. Odpowiednio zaprojektowany system kotwienia może ograniczyć siły wewnętrzne działające na konstrukcję ściany o ponad 40%, w zależności od warunków gruntowych i głębokości wykopu. Kotwy pozwalają także na zachowanie wolnej przestrzeni roboczej wewnątrz wykopu.

Z technologicznego punktu widzenia, wyróżnia się kotwy tymczasowe i stałe. 

Najważniejsze zalety systemów kotwiących to:

• efektywna redukcja sił wewnętrznych w ścianach obudowy;
• możliwość głębokiego zakotwienia w nośnym podłożu,
• zapewnienie pełnej przestrzeni roboczej wykopu;
• wysoka trwałość i niezawodność (zwłaszcza przy kontroli naprężeń wstępnych).

Rozpory – klasyczna metoda stabilizacji ścian wykopu

Rozpory są jedną z najstarszych, najprostszych i zarazem najbardziej rozpowszechnionych metod zabezpieczania wykopów, stosowaną przede wszystkim w projektach tymczasowych lub w sytuacjach, gdy zastosowanie kotew gruntowych jest niemożliwe – na przykład z powodu ograniczonej przestrzeni za ścianą wykopu, bliskości istniejącej zabudowy, infrastruktury podziemnej lub konieczności zachowania bezpiecznej strefy ochronnej. Rozwiązania rozporowe polegają na zastosowaniu systemu poziomych lub ukośnych elementów (najczęściej stalowych rur lub kształtowników), które przenoszą parcie gruntu z jednej ściany wykopu na drugą, zapewniając stabilność konstrukcji obudowy.

Systemy rozpór są szczególnie skuteczne przy wykopach o szerokości od kilku do kilkunastu metrów, gdzie rozstaw między ścianami umożliwia zastosowanie bezpośredniego rozparcia. W takich przypadkach możliwe jest zachowanie stabilności nawet przy znacznych głębokościach, rzędu 6–8 m, pod warunkiem odpowiedniego doboru rozstawu i przekrojów elementów rozporowych. Systemy rozporowe charakteryzują się dużą sztywnością i relatywnie małymi przemieszczeniami ścian obudowy.

Wśród podstawowych zalet rozpór można wskazać:

• relatywnie prostą konstrukcję i szybki montaż;
• skuteczność w wykopach o nieregularnym kształcie;
• możliwość adaptacji w systemach modułowych.

Podsumowanie

Skuteczne zabezpieczenie wykopów to konieczność w celu prowadzenia robót ziemnych w sposób bezpieczny i zgodny z obowiązującymi przepisami prawa. Optymalna technologia zabezpieczenia powinna zostać dobrana w odniesieniu do rodzaju i głębokości wykopu, warunków gruntowo-wodnych oraz specyfiki otoczenia. Każde z dostępnych rozwiązań wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa, ograniczenie przemieszczeń gruntu oraz sprawną realizację prac. Wszystkie powszechne systemy zabezpieczeń są kompleksowo projektowane i wykonywane przez BUDOKOP.