Studzienka kanalizacyjna rewizyjna – warunki posadowienia

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna to podstawowy element sieci kanalizacyjnej. Jej awaria może być spowodowana błędnym rozpoznaniem warunków posadowienia.

Błędy rozpoznania warunków posadowienia należą do głównych przyczyn awarii kanalizacji, w tym kanalizacyjnych studzienek rewizyjnych. Mogą być one bardzo różne, przy czym dość często mamy do czynienia z sytuacją, gdy niewłaściwe wykonanie badań w okresie suchym prowadzi do błędnego określenia położenia zwierciadła wody gruntowej.

Wymiary i głębokość posadowienia

Kanalizacja jest najtrudniejszym w aspekcie posadowienia elementem infrastruktury miejskiej. Decydują o tym zarówno relatywnie duże wymiary, jak też największe głębokości posadowienia. Powinny być one określone w dokumentacji fazy projektu budowlanego. W części opisowej projektu należy uwzględnić m.in.:

  • rozwiązania budowlane i techniczno-instalacyjne nawiązujące do warunków terenu występujących wzdłuż jego trasy oraz rozwiązania techniczno-budowlane w miejscach charakterystycznych (lub o szczególnym znaczeniu) dla funkcjonowania obiektu albo istotne ze względów bezpieczeństwa z uwzględnieniem stref ochronnych;
  • rozwiązania zasadniczych elementów wyposażenia budowlano-instalacyjnego zapewniające użytkowanie obiektu budowlanego zgodnie z jego przeznaczeniem, w szczególności instalacji urządzeń budowlanych wodociągowych i kanalizacyjnych.

Dodatkowe komplikacje wynikają z różnorodności stosowanych materiałów i rozwiązań technicznych. W praktyce projektowej konieczna jest akceptacja występowania unikatowych cech poszczególnych wyrobów.

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna- sztywność

  • Przyczyną wielu problemów jest sztywność w rozumieniu normowym wielu rur oraz większości złączy stosowanych do budowy kanalizacji szczególnie wrażliwych na zmiany w podłożu, przy czym wiele z nich jest „lekka” w aspekcie zrównoważenia sił wyporu nawodnionego podłoża. Wprawdzie blokowanie złączy, względnie użycie połączeń elastycznych (w rozumieniu normy), pozwala rozwiązać niektóre problemy, jednak odstępstwa w zakresie przygotowania podłoża wymagają:
  • bardzo dokładnego poznania podłoża budowlanego,
  • sporządzenia prognozy osiadań,
  • doboru rozwiązania materiałowego o odpowiednich cechach wytrzymałościowych.

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna – warunki posadowienia

Podstawą określenia warunków posadowienia powinny być badania podłoża, w tym wykonanie odwiertów wzdłuż trasy kanałów. Jako standardową głębokość badań podłoża dla kanalizacji grawitacyjnej należy traktować 6 m, przy czym na ogół rzeczywista głębokość prac budowlanych na kanalizacji grawitacyjnej jest o ok. 1 m większa w stosunku do głębokości projektowej.

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna – wymagania

Formalne wymagania w stosunku do dokumentacji posadowienia określone są w rozporządzeniu z dnia 25 kwietnia 2012 r. . (Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych Dz. U. 2012 r. poz. 463) będącym konsekwencją przystąpienia Polski do CEN i wprowadzenia eurokodów (PN-EN 1997 – 1 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne i PN-EN 1997 – 2 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego).

Praktycznie na trasach przewodów kanalizacyjnych do czynienia mamy z co najmniej warunkami złożonymi. Na szczególną uwagę zasługują, ze względu na częstość występowania, grunty ekspansywne (rys. 1), a dla budowy kanalizacji bardzo ważne jest ich pasmo środkowe. Równocześnie nierzadko występują warunki skomplikowane – charakterystyczne, gdy pojawiają się niekorzystne zjawiska geologiczne.

Występowanie gruntów ekspansywnych w Polsce

Rys. 1. Występowanie gruntów ekspansywnych w Polsce, za A. Gorączko („Fundamenty na gruntach ekspansywnych”, „IB” 1/2017).

Kanalizację trzeba zaliczać do drugiej (obejmuje obiekty budowlane posadawiane w prostych i złożonych warunkach gruntowych, wymagające ilościowej i jakościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy) lub trzeciej kategorii geotechnicznej (obiekty budowlane posadawiane w skomplikowanych warunkach gruntowych, względnie nietypowe obiekty budowlane).

Zgodnie z wymaganiami określonymi w powyższym rozporządzeniu zakres badań geotechnicznych powinien być dostosowany do przewidywanego stopnia skomplikowania warunków gruntowych oraz specyfiki i charakteru obiektu budowlanego. Dla obiektów budowlanych zaliczanych do trzeciej kategorii konieczne jest wykonanie dodatkowych badań dla przeprowadzenia obliczeń analitycznych i numerycznych dla przyjętego modelu geotechnicznego podłoża.

Poza standardową opinią geotechniczną dla obiektów zaliczanych do drugiej, do której zalicza się większość kanalizacji, i trzeciej kategorii geotechnicznej opracowuje się dodatkowo dokumentację badań podłoża gruntowego i projekt geotechniczny. Dla obiektów zaliczonych do trzeciej kategorii oraz w złożonych warunkach gruntowych przy drugiej kategorii wykonuje się dodatkowo dokumentację geologiczno-inżynierską zgodną z przepisami prawa górniczego (Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze. Dziennik Ustaw 163/2011). Trudno jednak być optymistą co do jakości przeciętnych analiz, zagadnienie komplikuje stosowanie równolegle z aktualnymi normami sprzecznych z nimi starych norm krajowych (PN-B).

Uprawnienia

Przy dokumentowaniu warunków geotechnicznych nie jest obecnie konieczne posiadanie uprawnień budowlanych. Jako potwierdzenie przygotowania zawodowego mogą służyć certyfikaty wydawane przez Polski Komitet Geotechniki, ale nie można ich traktować jako gwarancji. Kategorię geotechniczną całego obiektu lub jego poszczególnych części określa projektant obiektu budowlanego. Po stwierdzeniu innych niż w dokumentacji warunków geotechnicznych projektant obiektu budowlanego zmienia jego kategorię geotechniczną.

Obowiązkiem kierownika budowy, w przypadku stwierdzenia odstępstw od warunków posadowienia w stosunku do projektowego, jest natychmiastowe powiadomienie projektanta o zaistniałej sytuacji. Obowiązkiem projektanta jest dokonanie odpowiedniego zakwalifikowania podłoża wraz z wynikającymi z tego konsekwencjami.

Poszczególne wyroby tego samego typu, pochodzące od tego samego producenta oraz przynależące do tej samej grupy materiałowej, mogą mieć zasadniczo inne wymagania w stosunku do warunków posadowienia.

W przypadku występowania w podłożu torfów zagadnieniem pierwszorzędnym pozostaje zbadanie miąższości ich warstwy. Przy gruntach niepewnych potrzebne jest zagęszczenie otworów badawczych co ok. 25 m.

Szczególnej uwagi wymaga odwodnienie wykopów, którego nieodpowiednie prowadzenie może być przyczyną szeregu późniejszych problemów. W szczególności nie należy przerywać odwadniania wykopów bezpośrednio po ukończeniu realizacji studzienki, względnie innego zagłębionego obiektu.

Z kolei wszystkie elementy betonowe (żelbetowe) wykonywane w technologii „na mokro”, jak również stabilizowane cementem obsypki piaszczyste muszą uzyskać swoje parametry materiałowe jeszcze przed zaprzestaniem odwadniania. Ponadto zaprzestanie odwadniania nie jest operacją jednorazową, ale musi być prowadzone stopniowo, aby uniknąć efektu gwałtownej zmiany warunków w podłożu. Wtórne procesy w podłożu wbrew pozorom przebiegają bardzo szybko.

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna

Jedną z przyczyn awarii kanalizacyjnych studzienek rewizyjnych jest pomijanie specyfiki ich poszczególnych konstrukcji, w tym pomijanie specyfiki warunków ich pracy w konkretnych warunkach.

Kanalizacyjne studzienki rewizyjne powinny być rozmieszczane zgodnie z dokumentacją projektową. Zmiana lokalizacji, rozstawu, średnicy, rodzaju kinety, względnie konstrukcji studzienki (komory, w tym komory przepompowni ścieków itp.), bezwzględnie musi być uzgadniana z projektantem. Projektant jest zobowiązany do odpowiedniej aktualizacji dokumentacji projektowej (projekt budowlany). Warunki posadowienia powinny być określone w dokumentacji projektowej.

W aspekcie materiałowym obecnie na rynku dostępne są studzienki z:

  • betonu cementowego i żelbetu,
  • betonów chemicznych,
  • kamionki,
  • tworzyw termoplastycznych (PE i PP jako materiał jednolity względnie mieszany, PVC jako dodatek do innych materiałów),
  • tworzyw duroplastycznych (głównie GRP),
  • żeliwa sferoidalnego.

Ponadto wytwarzane są specjalne komory z blach stalowych powłokowanych, przeznaczone głównie dla przepompowni ścieków.

Konstrukcje kanalizacyjnych studzienek rewizyjnych można podzielić na:

  • segmentowe,
  • monolityczne – aktualnie w tradycyjnej postaci na placu budowy praktycznie nie są wytwarzane, natomiast występują wyroby o wybranych cechach monolitu:

– studzienki betonowe z monolityczną kinetą (z betonu samozagęszczalnego) – rys. 2,

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna betonowa - podstawowe rodzaje kinet

Rys. 2. Podstawowe rodzaje kinet studzienek betonowych: a – kineta obca, b – kineta monolityczna.

– studzienki z tworzyw z elementów połączonych w sposób trwały (zgrzewanie, skręcanie), których nie można rozebrać bez podjęcia specjalnych działań,

– studzienki wytwarzane na bazie polimerobetonów łączonych przez klejenie żywicami (producenci dopuszczają klejenie żywicami elementów tworzących obiekt, jednak wymaga to spełnienia odpowiednich warunków i musi być uzgadniane z producentem).

Długość standardowego elementu wykonanego w technologii monolitycznej nie może przekraczać 5÷6 m ze względu na dopuszczalną długość pociągu drogowego.

Studzienka kanalizacyjna rewizyjna – normy

Aktualne podstawowe normy odnoszące się do kanalizacyjnych studzienek rewizyjnych to:

  • PN-EN 206. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność;
  • PN-EN 1917: Studzienki włazowe i niewłazowe z betonu niezbrojonego, z betonu zbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe;
  • PN-EN13598: Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej. Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVCU), polipropylen (PP) i polietylen (PE). Część 1: Specyfikacje kształtek pomocniczych wraz z płytkimi studzienkami inspekcyjnymi i Część 2: Specyfikacje studzienek włazowych i niewłazowych instalowanych w obszarze ruchu kołowego głęboko pod ziemią.

Ponadto w szczególności do studzienek i rurociągów z tworzyw sztucznych odnosi się norma PN-ENV1046: Systemy z tworzyw sztucznych. Systemy do przesyłania wody i ścieków na zewnątrz konstrukcji budowli. Praktyczne zalecenia układania przewodów pod ziemią i nad ziemią. Normy tej nie można zawężać do wyrobów z tworzyw, jej zapisy są w dużym stopniu aktualne również w odniesieniu do wyrobów z innych materiałów.

W normie PN-EN 206 zdefiniowano 18 klas ekspozycji związanych z konkretnymi warunkami środowiskowymi. Do kanalizacji odnoszą się klasy ekspozycji przy agresji chemicznej, związane przede wszystkim z korozją siarczanową (pochodzącą od siarkowodoru wytrącającego się przy procesach gnilnych). Uwzględniono 3 klasy ekspozycji: środowisko chemicznie lekko agresywne (XA1), środowisko umiarkowanie agresywne (XA2) oraz silnie agresywne (XA3).

Odpowiednio wymagane są minimalne klasy wytrzymałości betonu: C30/37, C30/37, CC35/45 oraz wartości maksymalne stosunku woda/cement (w/c): 0,55, 0,50, 0,45. Zastrzeżono równocześnie, że przy ekspozycji XA2 i XA3 należy stosować cement odporny na siarczany (w praktyce – hutniczy). Wprawdzie w „średnich” warunkach agresywność ścieków sanitarnych nie jest zbyt duża, to jednak w dość częstych warunkach ich przetrzymania w systemie sytuacja zmienia się radykalnie.

Równocześnie studzienki i komory betonowe spełniające warunki normowe są odporne na agresję ze strony podłoża gruntowego. Aktualne pozostaje pytanie, po ilu godzinach rozpoczyna się gnicie ścieków pozostających w bezruchu, a ile godzin, dni itd. trwa przepływ ścieków w nadmiernie rozbudowanych instalacjach o minimalnym obciążeniu hydraulicznym, zwłaszcza na obszarach wiejskich.

Do szczególnie zagrożonych należą studzienki obsługujące kanalizację na terenach o niskiej intensywności zabudowy, przewody prowadzące z punktów zlewnych, studnie rozprężne na końcach przewodów ciśnieniowych, odcinki grawitacyjne za komorą rozprężną. Ponadto bezpośrednio zagrożone są komory przepompowni ścieków (wbrew dość popularnym opiniom rozwiązanie problemu odorów nie może być traktowane jako rozwiązanie zagrożenia korozyjnego).

Uzupełnieniem norm są specjalistyczne wydawnictwa, w tym: Janson L.-E.: „Rury z tworzyw sztucznych do zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków”, Borealis i Polskie Stowarzyszenie Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych, Toruń 2010; materiały Stowarzyszenia Producentów Elementów Betonowych dla Kanalizacji, Lublin; niemiecki zbiór reguł ATV – DVWK; wytyczna A127 P: „Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe kanałów i przewodów kanalizacyjnych”, ATV – DVWK Hennef (edycja polskojęzyczna, wyd. Seidel-Przywecki 2000).

W drugiej części omówione zostaną m.in. charakterystyczne obciążenia studzienki.

prof. dr hab. inż. Ziemowit Suligowski



Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij