«

»

Incinta din pereti mulati pentru o excavatie adanca in zona urbana

Share

Executia excavatiilor adanci in zone urbane conduce la riscuri privind integritatea vecinatatilor construite. Din acest motiv, solutia tehnica trebuie stabilita astfel incat sa se asigure o minimiza­re a acestor riscuri, pentru a pune in siguranta constructiile adiacente, riscurile asociate acestora trebuind a fi analizate conform NP 120-2014.

Articolul de fata prezinta o astfel de lucrare situata in municipiul Bucuresti. Adan­cimea de excavare este de circa 11 m, situandu-se, deci, la aproape 4 m sub nivelul apei subterane. Excavatia este invecinata pe toate laturile, la diferite distante cu constructii existente. Suprafata in plan mare si vecinatatile diferite au condus la solutii tehnice diferite pe fiecare latura, in ceea ce priveste cota superioara a peretilor mulati si a sprijinirilor acestora: contrabanchete, spraituri sau perete autoportant. Calculele au fost efectuate, pentru fiecare situatie in parte, cu respectarea normelor in vigoare si a Eurocodului 7. 

Excavatia pentru o cladire cu regim de inalti­me 3S+P+11E cu destinatie de birouri are o forma trapezoidala, cu un perimetru de cca 392 m si o suprafata totala de cca 9.000 mp. Amplasamentul se invecineaza cu diferite constructii pe trei dintre laturile sale, iar pe cea de-a patra, cu un bulevard intens circulat. 

AMPLASAMENT SI CONDITII GEOTEHNICE

Amplasamentul si forma excavatiei sunt puse in evidenta in figura 1. Vecinatatile de pe fiecare latura sunt urmatoarele:

– pe latura de Sud-Vest incinta este invecinata cu un bulevard. Limita de proprietate se afla la
circa 16 m fata de incinta;

– pe latura de Nord-Est se afla, partial, o constructie 2S+P+6E la circa 5,5 m distanta. Pe restul
laturii limita de proprietate este la circa 20 m distanta fata de incinta;

– pe latura de Sud-Est, exista trei constructii S+P+1E+M aflate la circa 6,0 m distanta. Limita de
proprietate este la circa 2 – 3 m distanta fata de incinta. Spre capatul de nord al laturii, limita de proprietate se indeparteaza la peste 6 m;

– pe latura de Nord-Vest incinta se invecineaza, partial, cu o cladire cu regim de inaltime 3S+P+2E, cu destinatie de centru comercial. Pe restul laturii (zona in diagonala), incinta se invecineaza cu o curte. Limita de proprietate pe aceasta latura este la limita incintei.

In cadrul studiului geotehnic au fost executate pe teren 4 foraje geotehnice, cu adancimi cuprinse intre 14 m si 35 m. Suplimentar forajelor s-au facut si doua incercari de penetrare statica cu con (CPT), cu adancimi de 25 m.

In Tabelul 1 este indicata stratificatia terenului folosita in calculul peretilor de sustinere, precum si valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici aferenti fiecarui strat. Nivelul hidrostatic a fost intalnit la adancimea de circa -7,40 m fata de suprafata terenului natural. Suprafata terenului este plana, amplasamentul cercetat nefiind afectat de fenomene geologice care sa puna in pericol stabilitatea si exploatarea in siguranta a acestuia.

 

SOLUTIA TEHNICA PENTRU STRUCTURA DE SUSTINERE

Pentru executarea imobilului cu 3 niveluri de subsol este necesara o excavatie adanca de peste 11 m, avand cota bazei la -11,30 m (respectiv -11,50 in zona centrala), situandu-se astfel sub nivelului apei subterane cu aproape 4,0 m.

Amplasarea lucrarilor in apropierea unor imobile invecinate si a unei artere de circulatie publica necesita asigurarea stabilitatii si integritatii constructiilor invecinate, prin realizarea incintei de lucru pentru infrastructura la adapostul unor pereti verticali cu rol de rezistenta si etansare. Astfel, pentru sustinerea excavatiei este prevazuta executarea unui perete ingropat din pereti mulati cu grosimea de 60 cm. Cota de executie pentru lucrarile aferente incintei (cota platformei), este variabila in functie de latura. In aceste conditii, sunt prevazute trei cote diferite la partea superioara a peretilor de sustinere: -0,70 m (sectiunile S1 si S2), -4,25 m (sectiunea S3) si -6,70 m (sectiunea S4). Cotele sunt indicate fata de cota ±0,00 m a constructiei egala cu +84,00 m in cote absolute. Cota inferioara a peretelui mulat este -19,70 m pe toate laturile incintei. Aceasta cota a fost aleasa, pe de o parte, pentru a asigura conditiile de stabilitate ale peretilor, iar pe de alta, pentru ca peretii sa patrunda in stratul impermeabil de argila, in vederea asigurarii etansarii incintei la partea inferioara. Panourile mulate sunt solidarizate la partea superioara printr-o grinda din beton armat cu o sectiune de 60 cm x 80 cm.

Excavatiile in incinta s-au executat taluzat, astfel incat stabilitatea peretilor mulati sa fie asigurata prin pastrarea unor contrabanchete ranforsate cu tinte metalice si plasa cu torcret la suprafata, cu pante maxime de 1:1. Doar in zona peretilor, avand cota superioara -6,70 m, excavatia se executa pana la perete, acesta fiind autoportant.

Dupa realizarea subsolului in zona centrala excavata la cota finala, peretii se sprijina temporar cu spraituri fixate in planseele subsolului, astfel incat contrabanchetele sa poata fi si ele excavate.

Sprijinirea peretilor mulati de sustinere este diferita in functie de latura:

– pentru laturile cu cota superioara -0,70 m peretii sunt sprijiniti prin doua randuri de spraituri la
cotele planseelor -3,95 m si -7,10 m (sectiunile S1 si S2);

– pentru laturile cu cota superioara -4,25 m peretii sunt sprijiniti printr-un rand de spraituri la
cota planseului de la -4,25 m (sectiunea S3);

– pentru laturile cu cota superioara -6,70 m peretii sunt autoportanti (sectiunea S4).

In figura 2 este prezentat planul sapaturii in care sunt indicate pozitiile sectiunilor diferite ale peretelui de sustinere.

  • Sectiunile caracteristice S1 si S2 – cota superioara perete mulat -0,70 m

Aceste sectiuni corespund laturilor de-a lungul carora peretele este adiacent limitei de proprietate si nu este posibila coborarea cotei platformei de executie printr-o sapatura taluzata. In aceste conditii, platforma de lucru a peretelui de sustinere si implicit, cota superioara a acestuia, se realizeaza aproximativ la cota terenului natural, diferentele de nivel fiind de maximum 30 – 40 cm.

Aceste sectiuni corezpund laturilor de Nord-Vest, respectiv Sud-Est ale incintei (fig. 1). Diferenta dintre cele doua sectiuni S1 si S2 este data doar de panta contrabanchetei, dupa cum se poate observa in figura 3.

  • Sectiunea caracteristica S3 – cota superioara perete mulat -4,25 m

Aceasta sectiune corespunde laturii paralele cu bulevardul (Sud-Vest – fig. 1), unde trebuie amenajata platforma de lucru si organizarea de santier. Pe aceasta zona a fost considerata o incarcare provenita din operatiunile de sapare si depozitare temporara a pamantului. De asemenea, pe o portiune din aceasta latura exista un canal Radet, care nu trebuie deranjat, iar sectiunea se modifica in aceasta zona (a se vedea fig. 7 – etape tehnologice corespunzatoare S3).

  • Sectiunea caracteristica S4 – cota superioara perete mulat -6,70 m

Aceasta sectiune corespunde laturii de Nord-Est, in care limita de proprietate este la o distanta mare de peretele mulat (peste 20 m). Aceeasi cota superioara a peretelui poate fi utilizata si in vecinatatea centrului comercial de pe latura de Nord-Vest. Prin coborarea cotei superioare a peretelui la -6,70 m, acesta poate fi proiectat ca autoportant, renuntandu-se total la sprijinirea suplimentara cu contrabanchete sau spraituri (fig. 5).

 

FAZELE TEHNOLOGICE DE EXECUTIE

Fazele tehnologice de executie a lucrarilor de excavare, respectiv ale celor de construire a infrastructurii, difera pentru fiecare sectiune, dupa cum urmeaza:

  • Sectiunile caracteristice S1 si S2 – cota superioara perete mulat -0.70 m

Faze de excavare:

Etapa 1: Executarea peretilor mulati si a grinzilor de solidarizare avand cota superioara -0.70 m
si cota inferioara -19,70 m.

Etapa 2: Executia lucrarilor de epuizment (coborarea nivelului apei subterane in interiorul incintei la cota de circa -12,50 m). Realizarea excavatiei in zona centrala, pastrandu-se o contrabancheta ranforsata adiacenta peretelui mulat, care sa asigure stabilitatea acestuia. Executarea subsolului constructiei pana la cota ±0,00 in zona centrala excavata. Subsolul astfel
construit va servi la sprijinirea ulterioara prin spraituri a peretilor de sustinere.

Etapa 3: Saparea contrabanchetei pana la cota -4,50 m. Montarea primului nivel de spraituri la
cota -4,05 m (in planseul peste subsolul 2). Spraiturile sunt fixate direct in planseu, iar la nivelul
peretilor intr-o filata metalica amplasata la aceeasi cota ca si planseul.

Etapa 4: Saparea contrabanchetei pana la cota -7,60 m. Montarea nivelului doi de spraituri la cota -7,20 m (in planseul peste subsolul 3). Identic ca si anterior, spraiturile sunt fixate direct in
planseu, iar la nivelul peretilor, intr-o filata metalica amplasata la aceeasi cota cu planseul.

Etapa 5: Saparea integrala a contrabanchetei pana la cota -11,30 m.

Faze de executare a subsolului:

Etapa 6: Executarea radierului constructiei (acesta devine reazem pentru peretele de sustinere).
Demontarea nivelului doi de spraituri de la cota -7,20 m.

Etapa 7: Executarea planseului peste subsolul 3 (acesta devine reazem pentru peretele de sustinere). Demontarea nivelului unu de spraituri de la cota -4,05 m.

Etapa 8: Executarea integrala a subsolului (pana la cota ±0,00 m). Oprirea epuizmentelor si inchiderea puturilor de epuizment.

In figura 6 este prezentata inlantuirea fazelor tehnologice corespunzatoare sectiunilor S1 si S2.

  • Sectiunea caracteristica S3 – cota superioara perete mulat -4,25 m

Faze de excavare:

Etapa 1: Executarea peretilor mulati si a grinzilor de solidarizare avand cota superioara -4,25 m
si cota inferioara -19,70 m.

Etapa 2: Idem ca si la sectiunile S1 si S2: realizarea epuizmentului, a excavatiei in zona centrala
si a subsolului in aceasta zona.

Etapa 3: Montarea unui singur nivel de spraituri la cota -4,60 m in grinda de solidarizare, respectiv la -4,35 m (in planseul peste subsolul 2).

Etapa 4: Saparea integrala a contrabanchetei pana la cota -11,30 m.

Faze de executare a subsolului:

Etapa 5: Executarea radierului constructiei (acesta devine reazem pentru peretele de sustinere).

Etapa 6: Executarea planseului peste subsolul 3 (acesta devine reazem pentru peretele de sustinere). Demontarea spraiturilor de la cota -4,60 m.

Etapa 7: Executarea integrala a subsolului (pana la cota ±0,00 m). Oprirea epuizmentelor si inchiderea puturilor de epuizment.

In figura 7 este prezentata etapizarea tehnologica corespunzatoare sectiunii S3.

  • Sectiunea caracteristica S4 – cota superioara perete mulat -6,70 m

Faze de excavare:

Etapa 1: Executarea peretilor mulati si a grinzilor de solidarizare avand cota superioara -6,70 m
si cota inferioara -19,70 m.

Etapa 2: Realizarea lucrarilor de epuizment (coborarea apei subterane la -12,50 m).

Etapa 3: Realizarea excavatiilor pana la cota finala -11,30 m.

Faze de executare a subsolului:

Etapa 4: Executarea integrala a subsolului (pana la cota ±0,00 m). Realizarea umpluturilor in jurul acestuia. Oprirea epuizmentelor si inchiderea puturilor de epuizment.

In figura 8 sunt indicate fazele tehnologice corespunzatoare sectiunii S4.

 

CALCULUL PERETELUI DE SUSTINERE

La modelarea peretelui de sustinere s-a tinut cont de prevederile normativului NP 124:2010, [2]. Astfel, calculele au fost efectuate conform abordarilor 1 si 3 ale SR EN 1997-1:2004 [3, 4]. Calculele la starea limita ultima au cuprins doua situatii accidentale: excavatie neplanificata suplimentara de maximum 0,50 m (calcul SLU1), respectiv incarcarea seismica (calcul SLU2). Aceste calcule corespund combinatiei A2+M2+R1 (abordarea 1 combinatia 2), conform SR EN 1997-1:2004.

Eforturile din perete obtinute prin calculul la starea limita de exploatare (SLE) au fost factorizate cu coeficientul partial egal cu 1,35 (aplicarea coeficientului partial efectelor actiunilor, corespunzator combinatiei A1+M1+R1 – SR EN 1997-1:2004). Valorile deplasarilor nu au fost factorizate.

  • Sectiunile caracteristice S1 si S2 – cota superioara perete mulat -0,70 m

In figura 9 sunt prezentate diagramele de moment incovoietor, forta taietoare si deplasare laterala a peretelui de sustinere corespunzatoare calculelor pentru sectiunile caracteristice S1 si S2.

Eforturile corespund calculelor la starea limita ultima pentru abordarile de calcul si situatiile de proiectare prezentate anterior, in timp ce deplasarile sunt determinate pentru starea limita de exploatare (starea limita de serviciu), in acest din urma caz coeficientii partiali sunt unitari.

In Tabelul 2 sunt prezentate valorile maxime ale reactiunilor in reazemele peretelui.

  • Sectiunea caracteristica S2 – cota superioara perete mulat -0.70 m

In figura 10 se regasesc diagramele de moment, forta taietoare si deplasari corespunzatoare calculelor pentru sectiunea caracteristica S2.

In Tabelul 3 sunt prezentate valorile maxime ale reactiunilor in reazemele peretelui.

  • Sectiunea caracteristica S3 – cota superioara perete mulat -4,25 m

Diagramele de moment, forta taietoare si deplasare corespunzatoare sectiunii caracteristice S3 se regasesc in figura 11.

In Tabelul 4 sunt prezentate valorile maxime ale reactiunilor in reazemele peretelui.

  • Sectiunea caracteristica S4 – cota superioara perete mulat -6,70 m

Figura 12 prezinta rezultatele corespunzatoare calculelor pentru sectiunea caracteristica S4 – perete autoportant.

Se poate observa ca, in acest caz, din cauza lipsei sprijinirilor suplimentare ale peretelui prin spraituri, deplasarile orizontale cresc fata de sectiunile anterioare. Avand in vedere insa lipsa vecinatatilor pe zonele corespunzatoare acestei sectiuni sau prezenta unei cladiri (mall) cu aceeasi cota de fundare ca excavatia, aceste deplasari nu pot provoca nicio dauna.

 

CONCLUZII

Pu­nerea in siguranta a constructiilor invecinate obliga tratarea cu multa atentie a acestor tipuri de lucrari de catre toti factorii implicati: beneficiar, proiectant, executant.

Proiectantul trebuie sa se asigure ca a depistat solutiile tehnologice care asigura, pe de o parte, cel mai inalt grad de siguranta, dar care, pe de alta parte, reprezinta si o solutie economica pentru beneficiar. Acest balans poate conduce, de cele mai multe ori, la solutii diferite pentru aceeasi incinta, atat din punct de vedere al peretelui propriu-zis (perete mulat sau/si perete din piloti forati, dimensiuni ale acestuia), cat si al sistemelor de rezemare tempo­rara (spraituri, ancoraje, contrabanchete).

in cazul prezentat, prin expertizarea proiectului conform NP 120-2014, au fost analizate toate sursele de risc asociate cu realizarea excavatiei adanci, respectiv cele generate de pozitia amplasa­mentului, de caracteristicile geometrice ale excavatiei, de terenul de fundare, de proiectarea si executia excavatiei, de actiunea cutremurelor ca si cele generate de mentinerea deschisa a excavatiei peste durata stabilita initial. In aceste conditii, in cazul incintei proiectate au rezultat riscuri reduse, astfel ca zona adiacenta incintei definita ca zona in limitele careia deplasarile verticale si orizontale in­duse de excavatia adanca pot afecta rezistenta si stabilitatea constructiilor din vecinatatea acesteia” nu se dezvolta in exteriorul incintei, deformatiile fiind total nesemnificative pentru constructiile in­vecinate aflate la distante de peste 5 m.

 

BIBLIOGRAFIE

  1. NP 120:2014, Normativ privind cerintele de proiectare si executie a excavatiilor adanci in zone urbane;
  2. NP 124:2010, Normativ privind proiectarea geotehnica a lucrarilor de sustinere;
  3. SR EN 1997-1:2004, Eurocod 7: Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale;
  4. SR EN 1997-1:2004 / NB:2007, Eurocod 7: Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale. Anexa nationala.

 

Autori:
Horatiu Popa,
Sanda Manea,
Loretta Batali,
Stefan Ardelean – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Hidrotehnica, Departamentul de Geotehnica si Fundatii 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 161 – august 2019, pag. 46

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2019/08/01/incinta-din-pereti-mulati-pentru-o-excavatie-adanca-in-zona-urbana/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.