Masuri de siguranta pentru excavatiile adanci din apropierea cladirilor existente

CERINTE SPECIFICE IMPUSE DE PREZENTA CLADIRILOR IN APROPIEREA EXCAVATIEI

Dezvoltarea actuala a constructiilor in zone urbane conduce la necesitatea executiei unor imobile cu mai multe subsoluri in amplasamente cu vecinatati construite.

Realizarea unor astfel de structuri cu adancimi de min. 3 m (1 subsol) presupune executia unor excavatii adanci, de cele mai multe ori cu baza sub nivelul apei subterane si in imediata vecinatate a unor constructii existente (imobile de locuinte sau birouri etc.).

Influenta noilor constructii asupra vecinatatilor se poate resimti atat in faza de executie, cat si in cea de exploatare. Aceasta influenta poate fi redusa prin solu­tiile proiectate si cele tehnologice adoptate. Etapa cu efecte imediate asupra vecinatatilor este cea de realizare a excavatiei, solicitarile crescand cu patratul adancimii acesteia (fig. 1).

Pentru diminuarea, in cat mai mare masura, a influentelor negative ale excavatiilor este necesar ca inca din faza de conceptie sa fie prevazute solutii tehnice si masuri tehnologice adecvate. Cerinta tehnica principala este aceea ca terenul de fundare in zona activa a vecinatatii sa nu fie practic deranjat, respectiv sa nu fie modificata starea de indesare si umiditate a terenului si implicit starea de eforturi si deformatii. Aceasta presupune sa fie asigurata stabilitatea peretilor excavatiei prin solutii de sprijinire care sa induca eforturi si deformatii cat mai reduse in terenul adiacent; sa nu se modifice radical regimul hidraulic al apei subterane; sa fie aplicate tehnologii care sa nu conduca la eforturi si vibratii deranjante pentru structura vecinatatilor si sa se asigurare stabilitatea generala a incintei de lucru si constructiilor din interior.

Pentru verificarea solutiilor proiectate este necesara monitoriza­rea lucrarilor, respectiv cunoasterea in orice moment a comportarii elementelor incintei, a noii constructii si a constructiilor invecinate.

PREVEDERI ALE NORMELOR TEHNICE ACTUALE

In cadrul normelor tehnice romanesti exista un normativ tehnic specific pentru proiectarea si executia excavatiilor adanci in zone urbane, NP 120/2006.

Totodata, exista normative cu caracter general ale caror prevederi trebuie avute in vedere si aplicate in functie de caracteristicile si necesitatile fiecarui amplasament.

Astfel, referitor la executia peretilor incintei se pot enumera:

• STAS 2561; SR EN 1536; SREN 1269 – pentru piloti;

• NP 115-04; SR EN 1538, P 106-85 – pentru pereti ingropati, pereti mulati si barete;

• SR EN 1537 – pentru ancoraje in teren;

• NP 112 – 2006 pentru deformatiile admisibile ale constructiilor.

• Legea nr. 50/1991 privind autorizarea lucrarilor de constructii si respectiv Metodologia de aplicare, prevad expertizarea lucrarilor de sustinere a excavatiilor si a infrastructurii la constructiile care necesita executarea de excavatii cu adancime mai mare de 6,0 m, de catre un expert tehnic pentru ce­rinta de calitate A_f (rezistenta si stabilitatea terenurilor de fundare a constructiilor si a masivelor de pamant).

Elemente de proiectare specifice pentru ca influenta Asupra constructiilor invecinate sa fie cat mai redusa

Pe baza proiectarii si executiei unor incinte pentru realizarea unor constructii noi in zone urbane au fost sintetizate unele aspecte specifice.

Alegerea solutiei tehnologice pentru peretii incintei

Peretii incintei pot avea caracter provizoriu sau defi­nitiv, in functie de tipul structurii care se va realiza, in ultima perioada constatandu-se tendinta de a utiliza acesti pereti pentru alcatuirea imobilului.

In functie de conditiile geotehnice si hidrogeologice, atunci cand excavatiile nu coboara sub nivelul apei subte­rane, peretii au rol de rezistenta, iar daca acestea se executa sub nivelul apei subterane, peretii au si rol de etansare sau pot permite drenajul controlat al apei infiltrate.

Pornind de la aceste considerente pentru ecran, se pot alege solutiile tehnologice care, in practica actuala din Romania, sunt in general pereti din piloti (distantati, tangenti, secanti) sau pereti din panouri de beton armat. Nu vor fi executati pereti din palplanse, a caror batere poate produce solicitari exagerate in cladirile adiacente.

Definitivarea solutiei de executie trebuie sa aiba in vedere vecinatatile, tipul lor (cota si solutia de fundare), precum si varsta acestora, care vor conditiona practic zona de influenta a incintei.

Legat de vibratiile induse in procesul tehnologic, s-a constatat ca utilizarea echipamentelor hidraulice si nu a celor mecanice este recomandata cand exista veci­natati la calcan.

De asemenea, vor fi prevazute masuri de siguranta suplimentare prin care panourile vor avea dimensiuni limitate la deschiderea unei cupe (2÷2,5 m); executia in sah a peretilor; elementele de rost sa fie extrase fara vibratii etc.

Rolul grinzilor de ghidaj

In cazul unor fundatii superficiale ale constructiilor invecinate (D_f < 1,5 m) va fi adoptata o inaltime a grinzilor de ghidaj care sa depaseasca nivelul de fundare. Grinda dinspre cladirea existenta va avea astfel rolul de consolidare a fundatiei existente, ramanand inglobata in lucrare (fig. 2). Daca este necesar, mai intai se face o subzidire a fundatiei existente.

Asigurarea rigiditatii peretilor

Deplasarea peretelui influenteaza tasarea suprafetei terenului adiacent, intre acestea existand o relatie de proportionalitate.

Cu cat se asigura o rigiditate mai mare a peretilor, deformatia orizontala este mai redusa. Sprijinirea se poate obtine prin solutia adoptata pentru perete sau prin sprijinirea judicioasa a acestuia la diverse nivele. In interior aceasta se poate face prin spraituri, eventual precomprimate, iar in exterior prin ancoraje.

O alta metoda eficienta in acest caz este aceea in care se prevede executia de sus in jos („top-down“) a planseelor din beton armat care joaca rolul unor spraituri continue (fig. 3).

Rolul noroiului bentonitic

Noroiul bentonitic este utilizat pentru excavarea transeei panoului sau forajului pilotului. Densitatea care trebuie asigurata in intreaga masa de fluid, inainte de betonare, va fi de 1,15 g/ml. De aceea, in cazul unor intarzieri se impune reciclarea noroiului. In caz contrar, prin depunerile care se produc, densitatea scade iar peretii excavatiei se pot prabusi. De asemenea, daca nu se asigura in permanenta calitatea prescrisa a noroiului bentonitic se produc depuneri, care afecteaza negativ turnarea betonului si realizarea rosturilor (fig. 4).

Efectul apei subterane

Daca nivelul inferior al excavatiei se afla sub cel al apei subterane, sunt necesare epuismente pentru coborarea nivelului apei infiltrate.

In cazul in care curba de depresionare se extinde in afara in­cintei, vor aparea tasari ale terenului, intrucat creste greutatea volumica a pamantului. De aceea, trebuie analizat acest aspect care poate conduce la prelungirea ecranului pana se incastreaza intr-un teren cu permeabilitate redusa.

Daca exista un „radier de roca“ cu permeabilitate mica si suficient de gros (G), pentru a nu fi strapuns de subpresiune (S) nu va fi necesara executia de puturi pentru depresionare, colectarea si evacuarea eventualelor infiltratii facandu-se prin santuri si base (fig. 5a). Poate fi analizata si solutia turnarii sub apa a unui „dop“ de etansare, cu rol de bariera orizontala (fig. 5b).

Se va urmari ca forajele executate in incinta pentru studiile geotehnice sa fie obturate. In caz contrar, ele devin o sursa activa pentru infiltratii.

Rolul etanseitatii peretelui

In cazul in care nivelul apei subterane se afla deasupra fundului excavatiei, este deosebit de important ca ecranul sa fie etans. In acest mod se evita antrenarea de material fin din exterior cu efect negativ asupra tasarii constructiilor adiacente. Alcatuirea rostului depinde de rolul ecranului. Daca ecranul constituie un perete al subsolului, se recomanda prevederea la rost a unei benzi din material plastic (fig. 6), iar daca nu, este suficient un tub de rost.

Mentinerea excavatiei pe o durata minima

Avand in vedere rolul provizoriu al incintei, se va urmari ca aceasta sa fie mentinuta numai pe durata mi­nima necesara tehnologic. Se va incerca realizarea, intr-un termen cat mai scurt, a radierului care, constituind un reazem rigid pentru ecran, contribuie esential la redu­cerea deformatiilor.

Consolidarea cladirilor adiacente

In cazul in care cladirile din apropiere sunt foarte „sensibile“ se poate recurge la subzidiri, la consolidarea prealabila a terenului de fundare sau chiar a cladirii.

MONITORIZAREA

Din cauza numerosilor factori care intervin, este dificil de a prognoza cu precizie tasarile cladirilor invecinate. De aceea, este obligatorie actiunea de monitorizare atat pentru imobilele invecinate, cat si pentru ecranul incintei.

Prin monitorizarea proiectata se urmareste tasarea cladirilor invecinate; deschiderea rosturilor si fisurilor acestora, daca exista; tasarea, deplasarea si deformatia orizontala a ecranului; deformatia orizontala a terenului; debitele de apa evacuate; suspensiile din apa evacuata; nivelul apei in exteriorul incintei.

Se recomanda ca: masuratorile sa fie executate saptamanal pe perioada de executie a excavatiei si radierului, lunar in timpul executiei structurii cladirii pana la cota terenului si trimestrial pana la receptia finala.

Pentru urmarirea in adancime a deplasarilor verticale ale terenului si peretilor ecranului, daca este cazul, se va executa o masuratoare pe luna si/sau corespunzator etapelor de executie a infrastructurii (excavare, betonare radier).

Valorile de referinta vor fi considerate cele corespunzatoare inceperii masuratorilor. Daca se observa o ten­dinta de crestere continua a deplasarilor, lucrarile vor fi intrerupte si vor fi luate masurile care se impun.

Elementele constitutive ale peretilor vor fi monito­rizate prin observatii vizuale, pe masura dezgolirii si curatarii lor in incinta, iar posibilele defecte vor fi semnalate de urgenta pentru a fi remediate inca din faza de excavatie.

De asemenea, se recomanda controlul apei colectate si eva­cuate, urmarindu-se atat marimea debitului cat si antrenarea de material.

Urmarirea nivelului hidrostatic se va face in piezometre executate in exteriorul incintei, in apropierea cladirilor existente.

Rezultatele masu­ratorilor vor fi prezentate beneficiarului si eventual proiectantului, care vor stabili in 24 de ore modul de continuare a lucrarilor.

OBSERVATII LA LUCRARILE EXECUTATE

Prin realizarea unor lucrari au putut fi facute unele observatii si au fost remarcate unele aspecte, redate in continuare:

• evolutia tasarilor vecinatatilor: initial se vor produce tasari din cauza activitatii de santier, unde se folosesc utilaje grele ce cantaresc 500-1.000 KN, utilaje care fac manevre, iar viteza de circulatie este de 5-10 km/h. Urmeaza apoi, practic stagnarea tasarilor. Astfel, in cazul unor incinte din Bucuresti, avand pe toate laturile vecinatati construite de diferite varste, sisteme si adancimi de fundare, se remarca valorile tasarilor masurate care sunt diferite la fiecare constructie.

Din graficele de evolutie a tasarilor se observa ca, dupa etapa de deschidere a santierului, cand s-au inre­gistrat primele tasari, ritmul acestora a diminuat in etapele de executie a peretilor mulati si incepere a excavatiilor, procesul fiind practic oprit in etapele de montare a spraiturilor si turnare a radierului, in final existand chiar o tendinta de revenire a terenului (fig. 7).

• evolutia fisurilor: este asemanatoare cu cea a tasarilor.

• deformatii orizontale: sunt inevitabile si depind esential de modul de sprijinire al ecranului (fig. 8).

• deplasari in plan ale coronamentului ecranului: vor fi, de asemenea, in functie de modul de rezemare adoptat.

• debitul de apa evacuat: este de cca 5 l/s/put.

• depunerile de aluviuni in apa evacuata: valorile maxime admise sunt de cca. 10 mg/l.

Urmare calculelor efectuate si observatiilor obtinute la lucrari realizate, au putut fi concluzionate urmatoarele:

• pentru ca influenta excavatiei asupra cladirilor adiacente sa fie mai redusa, se pot lua o serie de masuri care sa conduca la deformatii reduse ale terenului;

• monitorizarea este obligatorie, atat pentru cladirile adiacente, cat si pentru ecran;

• incintele adanci pot fi realizate langa cladirile existente, urmarind ca solutia adoptata pentru incinta sa conduca la o influenta cat mai redusa, compatibila cu structurile adiacente.

BIBLIOGRAFIE

1. Marcu A., s.a.: „Impactul realizarii constructiilor in excavatii adanci asupra cladirilor invecinate“;

2. NP 120-2006: „Normativ privind cerintele de proiectare si executie a excavatiilor adanci in zone urbane“;

3. Incinte realizate: str. 11 Iunie, str. Filipescu, str. Platinium, str. Dr. Felix, str. Glucozei, str. Moxa, Complex Unirea (Bucuresti), Galati, Constanta.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 57 – martie 2010, pag. 42

Autori:
prof. dr. ing. Romeo Ciortan, membru corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice – S.C. IPTANA S.A., Bucuresti
prof. dr. ing. Sanda MANEA – Universitatea Tehnica de Constructii, Bucuresti