Wzmacnianie fundamentów istniejącego budynku często trzeba przeprowadzić bez możliwości wykorzystania dużych maszyn budowlanych. Szczególnie wymagające są roboty wykonywane w piwnicach, garażach podziemnych, halach oraz pomieszczeniach o niewielkiej wysokości. W takich warunkach rozwiązaniem mogą być mikropale wiercone w piwnicy.
Technologia pozwala przekazywać obciążenia istniejącej konstrukcji na głębsze, bardziej nośne warstwy gruntu. Dzięki zastosowaniu kompaktowych urządzeń wiertniczych roboty mogą być realizowane wewnątrz obiektu, bez konieczności wprowadzania typowej palownicy wykorzystywanej przy dużych inwestycjach.
Wykonanie mikropali w pomieszczeniu zamkniętym wymaga jednak odpowiedniego przygotowania projektu, rozpoznania warunków gruntowych oraz dokładnego zaplanowania organizacji robót. Więcej informacji dotyczących samej technologii można znaleźć na stronie mikropale wiercone.
Dlaczego mikropale wykonuje się wewnątrz piwnicy?
W wielu istniejących budynkach dostęp do fundamentów od zewnętrznej strony jest utrudniony albo całkowicie niemożliwy. Przeszkodę mogą stanowić sąsiednie obiekty, instalacje, drogi, zagospodarowanie terenu lub zwarta zabudowa miejska.
W takich sytuacjach wykonanie mikropali wewnątrz budynku umożliwia przeprowadzenie prac bez rozbierania znacznej części otoczenia obiektu. Wiertnicę można wprowadzić do piwnicy, garażu albo pomieszczenia technicznego, a następnie wykonać mikropale bezpośrednio przy istniejących fundamentach.
Rozwiązanie stosuje się między innymi wtedy, gdy:
- budynek nierównomiernie osiada,
- na ścianach pojawiają się pęknięcia,
- planowana jest nadbudowa kolejnej kondygnacji,
- zmienia się sposób użytkowania obiektu,
- zwiększają się obciążenia działające na fundamenty,
- istniejące fundamenty mają niewystarczającą nośność,
- pod budynkiem występują słabonośne warstwy gruntu,
- dostęp do fundamentów możliwy jest wyłącznie od strony piwnicy.
Czym są mikropale wiercone?
Mikropale wiercone to smukłe elementy konstrukcyjne wykonywane w gruncie za pomocą specjalistycznych urządzeń wiertniczych. W otworze umieszcza się stalowy element nośny, a przestrzeń wokół niego wypełnia się zaczynem cementowym.
Zadaniem mikropala jest przekazanie obciążeń z istniejącego fundamentu na warstwy gruntu znajdujące się głębiej. Obciążenie może być przekazywane przez pobocznicę mikropala, jego podstawę albo przez współpracę obu tych mechanizmów.
Mikropale mają stosunkowo niewielką średnicę, lecz mogą uzyskiwać znaczną nośność. Ich parametry zależą między innymi od:
- długości elementu,
- średnicy odwiertu,
- rodzaju stalowego zbrojenia,
- parametrów zaczynu cementowego,
- sposobu wykonywania iniekcji,
- rodzaju i układu warstw gruntu,
- sposobu połączenia mikropala z fundamentem.
Ogólny zakres zastosowania tej technologii opisano również na stronie mikropale.
Czy mikropale można wykonać w każdej piwnicy?
Nie każda piwnica automatycznie nadaje się do prowadzenia robót wiertniczych. Przed rozpoczęciem prac należy sprawdzić warunki przestrzenne, konstrukcyjne i organizacyjne.
Najważniejsze znaczenie mają:
- wysokość pomieszczenia,
- szerokość przejść i otworów drzwiowych,
- możliwość transportu urządzenia wiertniczego,
- nośność posadzki,
- dostęp do istniejących fundamentów,
- przebieg instalacji podposadzkowych,
- możliwość usuwania urobku,
- zapewnienie wentylacji i bezpiecznych warunków pracy,
- dostęp do energii, wody i zaplecza technicznego.
W przypadku bardzo niskich pomieszczeń stosuje się urządzenia o ograniczonej wysokości roboczej oraz krótsze odcinki żerdzi wiertniczych. Wiercenie odbywa się wtedy etapami, a kolejne elementy przewodu są łączone w miarę zagłębiania otworu.
Jaka wysokość jest potrzebna do wykonania mikropali?
Nie istnieje jedna minimalna wysokość odpowiednia dla wszystkich realizacji. Wymagania zależą od rodzaju urządzenia, długości stosowanych żerdzi, projektowanej średnicy mikropala oraz technologii wiercenia.
Mikropale przy ograniczonej wysokości wykonuje się za pomocą kompaktowych wiertnic przeznaczonych do pracy wewnątrz obiektów. Przed doborem sprzętu wykonawca powinien przeprowadzić wizję lokalną i sprawdzić:
- rzeczywistą wysokość od posadzki do stropu,
- występowanie belek, instalacji i przewodów,
- możliwość ustawienia masztu w osi projektowanego mikropala,
- przestrzeń potrzebną do obsługi urządzenia,
- możliwość wykonania mikropala pionowego lub ukośnego.
W niektórych przypadkach konieczne jest wykonanie lokalnych otworów w stropie, posadzce albo ścianie. Takie rozwiązanie musi jednak zostać wcześniej przeanalizowane przez projektanta konstrukcji.
Jak wygląda wykonanie mikropali w piwnicy?
Realizacja mikropali w piwnicy przebiega inaczej niż typowe palowanie prowadzone na otwartym placu budowy. Szczególnego znaczenia nabierają logistyka, zabezpieczenie istniejącej konstrukcji i kontrola każdego etapu robót.
1. Ocena stanu istniejącego budynku
Przed rozpoczęciem projektowania należy rozpoznać stan techniczny fundamentów, ścian, słupów oraz innych elementów konstrukcyjnych. Analizuje się rodzaj uszkodzeń, układ pęknięć, deformacje oraz możliwe przyczyny osiadania.
W razie potrzeby wykonuje się odkrywki fundamentów, pomiary geodezyjne, monitoring rys oraz dodatkowe badania konstrukcji.
2. Badania podłoża gruntowego
Projekt mikropali musi uwzględniać rzeczywiste warunki geotechniczne. Badania pozwalają określić, na jakiej głębokości występują warstwy zdolne do przejęcia obciążeń budynku.
Szczególnej analizy wymagają:
- nasypy niekontrolowane,
- grunty organiczne,
- luźne piaski,
- grunty spoiste o niskiej wytrzymałości,
- wysoki poziom wody gruntowej,
- warstwy o zmiennej miąższości,
- przeszkody znajdujące się w podłożu.
3. Projekt wzmocnienia fundamentów
Projektant określa liczbę, długość, średnicę i rozmieszczenie mikropali. Dobiera również ich pochylenie, rodzaj zbrojenia oraz sposób połączenia z istniejącym fundamentem.
Projekt powinien uwzględniać kolejność prowadzenia robót, aby podczas wykonywania wzmocnienia nie doszło do niekontrolowanego przemieszczenia konstrukcji.
4. Przygotowanie stanowiska pracy
Przed wprowadzeniem wiertnicy zabezpiecza się pomieszczenie, instalacje i elementy wyposażenia. W razie potrzeby wykonuje się lokalne rozbiórki posadzki oraz odkrywki umożliwiające dostęp do fundamentu.
Należy również zaplanować:
- transport urządzenia do piwnicy,
- miejsce składowania żerdzi i zbrojenia,
- odprowadzenie wody technologicznej,
- usuwanie urobku,
- podawanie zaczynu cementowego,
- wentylację pomieszczenia,
- ochronę istniejących instalacji.
5. Wiercenie otworu
Otwór wykonuje się przez posadzkę i warstwy gruntu do projektowanej głębokości. Technologia wiercenia dobierana jest do rodzaju podłoża, poziomu wody oraz warunków pracy.
W zależności od sytuacji stosuje się wiercenie pionowe albo ukośne. Mikropale ukośne mogą być potrzebne, gdy oś pionowa koliduje z fundamentem, instalacją lub elementem konstrukcyjnym.
6. Montaż elementu nośnego
Do otworu wprowadza się stalowy pręt, rurę albo inny element przewidziany w projekcie. Zbrojenie może składać się z odcinków łączonych wewnątrz pomieszczenia, co ułatwia jego montaż przy ograniczonej wysokości.
7. Wypełnienie otworu zaczynem cementowym
Przestrzeń wokół stalowego elementu wypełnia się zaczynem cementowym. W wybranych technologiach przeprowadza się również dodatkową iniekcję, której celem jest poprawa współpracy mikropala z otaczającym gruntem.
8. Połączenie mikropala z fundamentem
Sam mikropal nie wzmocni konstrukcji, jeżeli nie zostanie prawidłowo połączony z istniejącym fundamentem. Sposób zespolenia zależy od rodzaju fundamentu, jego stanu oraz obciążeń.
Stosuje się między innymi:
- żelbetowe oczepy,
- belki rozdzielcze,
- stalowe konstrukcje wsporcze,
- lokalne pogrubienia fundamentu,
- połączenia kotwione do istniejącego betonu.
Roboty te mogą stanowić element szerszego procesu podbijania fundamentów.
Jak mikropal łączy się z istniejącym fundamentem?
Sposób połączenia zależy od geometrii fundamentu, jego materiału, jakości betonu oraz możliwości wykonania lokalnych odkrywek. Projektant musi zapewnić skuteczne przekazanie obciążeń z budynku na wykonany mikropal.
Najczęściej konieczne jest:
- oczyszczenie istniejącej powierzchni fundamentu,
- wykonanie otworów pod kotwy lub pręty łączące,
- montaż dodatkowego zbrojenia,
- wykonanie żelbetowego oczepu,
- zespolenie nowego betonu z istniejącą konstrukcją,
- kontrolowane przejęcie obciążeń przez nowe elementy.
W przypadku osłabionych fundamentów konieczne może być wcześniejsze wykonanie ich naprawy, zszycia albo lokalnego wzmocnienia. Powiązane rozwiązania przedstawiono na stronie wzmacnianie i zszywanie konstrukcji budowlanej.
Czy podczas wykonywania mikropali budynek może być użytkowany?
Możliwość użytkowania obiektu podczas robót zależy od zakresu prac, stanu konstrukcji i sposobu organizacji budowy. W niektórych realizacjach prace mogą być prowadzone etapami bez całkowitego wyłączania budynku.
Należy jednak uwzględnić:
- hałas powstający podczas wiercenia,
- czasowe wyłączenie części pomieszczeń,
- transport materiałów i urobku,
- konieczność zabezpieczenia stref roboczych,
- obecność instalacji technologicznych,
- warunki ochrony przeciwpożarowej,
- wymagania dotyczące ewakuacji.
W obiektach przemysłowych roboty mogą być dzielone na odcinki albo prowadzone poza godzinami pracy zakładu. Każdy taki przypadek wymaga indywidualnego harmonogramu.
Czy wiercenie mikropali powoduje drgania?
Mikropale wykonuje się metodą wiercenia, dlatego oddziaływania dynamiczne są zazwyczaj ograniczone w porównaniu z technologiami wymagającymi wbijania elementów.
Nie oznacza to jednak całkowitego braku wpływu robót na otoczenie. Podczas pracy mogą występować:
- hałas urządzenia wiertniczego,
- lokalne drgania związane z pracą narzędzia,
- ruch sprzętu i transport materiałów,
- czasowe obciążenia działające na posadzkę,
- zmiany warunków wodnych w pobliżu odwiertu.
Przy obiektach zabytkowych, uszkodzonych lub szczególnie wrażliwych można stosować monitoring geodezyjny, czujniki drgań oraz pomiary rozwartości rys.
Mikropale pionowe czy ukośne w piwnicy?
Najprostszym rozwiązaniem są mikropale pionowe, jednak ich wykonanie nie zawsze jest możliwe. Pod istniejącym fundamentem mogą znajdować się instalacje, przeszkody, stare elementy konstrukcyjne albo inne fundamenty.
W takich przypadkach projektant może zastosować mikropale ukośne. Pozwalają one ominąć przeszkodę, dotrzeć do warstwy nośnej oraz dopasować lokalizację głowicy mikropala do istniejącego układu konstrukcji.
Mikropale ukośne mogą również uczestniczyć w przenoszeniu obciążeń poziomych. Ich dobór wymaga jednak dokładnych obliczeń oraz uwzględnienia przestrzeni potrzebnej do ustawienia wiertnicy.
W jakich budynkach wykonuje się mikropale od strony piwnicy?
Wzmacnianie fundamentów od strony piwnicy może być stosowane w różnych rodzajach obiektów, między innymi w:
- kamienicach i budynkach zabytkowych,
- budynkach mieszkalnych wielorodzinnych,
- domach jednorodzinnych,
- halach produkcyjnych,
- magazynach,
- biurowcach,
- hotelach,
- szpitalach,
- obiektach handlowych,
- garażach podziemnych,
- obiektach infrastrukturalnych.
Technologia jest szczególnie przydatna w zwartej zabudowie, gdzie prowadzenie robót od zewnętrznej strony fundamentów mogłoby wymagać zajęcia pasa drogowego, rozbiórki nawierzchni lub ingerencji w sąsiednie nieruchomości.
Mikropale w piwnicy a tradycyjne podbijanie fundamentów
Tradycyjne podbijanie fundamentów polega często na etapowym wykonywaniu nowych odcinków fundamentu poniżej istniejącej konstrukcji. Metoda może być skuteczna, ale wymaga prowadzenia wykopów bezpośrednio pod budynkiem.
W przypadku słabych gruntów, znacznych obciążeń albo dużej głębokości warstwy nośnej wykonanie klasycznego podbicia może być trudne lub nieuzasadnione.
Podbijanie fundamentów mikropalami w piwnicy pozwala ograniczyć zakres wykopów i przekazać obciążenia znacznie głębiej. Nie oznacza to jednak, że mikropale są zawsze lepsze. Dobór rozwiązania powinien wynikać z analizy technicznej.
Mikropale w piwnicy a pale CFA
Pale CFA są bardzo wydajnym rozwiązaniem wykorzystywanym głównie przy nowych inwestycjach. Ich wykonanie wymaga jednak dużej palownicy, odpowiedniej wysokości oraz stabilnej platformy roboczej.
W typowej piwnicy nie ma możliwości ustawienia sprzętu CFA. Dlatego przy wzmacnianiu istniejących fundamentów znacznie częściej wykorzystuje się mikropale wykonywane kompaktowymi urządzeniami.
Obie technologie służą do przekazywania obciążeń na głębsze warstwy gruntu, ale odpowiadają na inne wymagania wykonawcze.
Co może utrudnić wykonanie mikropali w piwnicy?
Do najczęściej spotykanych utrudnień należą:
- bardzo mała wysokość pomieszczenia,
- wąskie ciągi komunikacyjne,
- brak możliwości transportu urządzenia,
- niezinwentaryzowane instalacje pod posadzką,
- gruba płyta fundamentowa,
- stare fundamenty kamienne lub ceglane,
- wysoki poziom wody gruntowej,
- przeszkody w podłożu,
- ograniczona możliwość usuwania urobku,
- czynne instalacje technologiczne,
- konieczność utrzymania użytkowania budynku.
Z tego powodu przed przygotowaniem oferty potrzebne są informacje dotyczące nie tylko liczby mikropali, ale również rzeczywistych warunków panujących wewnątrz obiektu.
Od czego zależy cena mikropali wykonywanych w piwnicy?
Cena mikropali w piwnicy zależy od większej liczby czynników niż koszt standardowego wiercenia prowadzonego na otwartym terenie. Znaczenie mają zarówno parametry konstrukcyjne, jak i ograniczenia logistyczne.
Na koszt realizacji wpływają między innymi:
- liczba mikropali,
- ich długość i średnica,
- rodzaj zbrojenia,
- technologia wiercenia,
- warunki gruntowo-wodne,
- wysokość pomieszczenia,
- możliwość transportu sprzętu,
- konieczność rozebrania posadzki,
- sposób połączenia z fundamentem,
- ilość powstającego urobku,
- zakres zabezpieczenia pomieszczeń,
- konieczność prowadzenia robót etapami,
- zakres badań i kontroli jakości.
Rzetelna wycena wymaga zazwyczaj analizy dokumentacji oraz wizji lokalnej. Sama cena jednego metra mikropala nie przedstawia pełnego kosztu wzmocnienia konstrukcji.
Jakie dokumenty są potrzebne do wyceny?
Aby przygotować dobór technologii i wstępną wycenę, warto zgromadzić:
- rzuty i przekroje budynku,
- dokumentację istniejących fundamentów,
- badania geotechniczne,
- projekt planowanej przebudowy lub nadbudowy,
- informacje o obciążeniach,
- zdjęcia piwnicy i dojścia do pomieszczenia,
- wymiary otworów drzwiowych i komunikacyjnych,
- wysokość pomieszczenia,
- lokalizację instalacji podziemnych,
- opis zauważonych uszkodzeń budynku.
W przypadku braku pełnej dokumentacji konieczne może być wykonanie odkrywek, dodatkowych pomiarów i badań.
Jak kontroluje się jakość mikropali?
Zakres kontroli zależy od projektu, znaczenia konstrukcji oraz wymagań inwestycji. Kontrola może obejmować:
- sprawdzenie lokalizacji i nachylenia mikropala,
- rejestrację głębokości wiercenia,
- kontrolę rodzaju zastosowanego zbrojenia,
- kontrolę ilości zaczynu cementowego,
- kontrolę parametrów iniekcji,
- pobieranie próbek zaczynu,
- badania nośności,
- próbne obciążenia,
- monitoring przemieszczeń konstrukcji.
Prawidłowa dokumentacja wykonawcza pozwala potwierdzić zgodność robót z projektem i przyjętą technologią.
Najczęściej zadawane pytania o mikropale wiercone w piwnicy
Czy mikropale można wykonać bez rozbierania całej posadzki?
Najczęściej nie trzeba usuwać całej posadzki. Wykonuje się lokalne otwory albo pasy robocze w miejscach wskazanych w projekcie. Zakres rozbiórki zależy od rozmieszczenia mikropali i sposobu ich połączenia z fundamentem.
Czy urządzenie wiertnicze zmieści się przez standardowe drzwi?
Zależy to od modelu urządzenia i szerokości przejścia. Kompaktowe wiertnice mogą być demontowane na mniejsze elementy i składane ponownie w pomieszczeniu. Przed realizacją konieczne jest wykonanie dokładnych pomiarów drogi transportowej.
Czy mikropale można wykonywać przy wysokim poziomie wody gruntowej?
Jest to możliwe, ale wymaga odpowiedniego doboru technologii wiercenia, zabezpieczenia otworu i sposobu podawania zaczynu. Warunki wodne muszą zostać uwzględnione w projekcie.
Czy mikropale zatrzymają pękanie ścian?
Mikropale mogą ograniczyć dalsze osiadanie, jeżeli przyczyną pęknięć jest niewystarczająca nośność fundamentów lub podłoża. Same rysy mogą jednak wymagać dodatkowej naprawy, a przed rozpoczęciem robót należy potwierdzić ich rzeczywistą przyczynę.
Czy mikropale można wykonać w użytkowanym budynku?
W wielu przypadkach tak, lecz konieczne może być czasowe wyłączenie części piwnicy albo pomieszczenia technicznego. Organizacja robót powinna uwzględniać bezpieczeństwo użytkowników, hałas, transport materiałów i ewakuację.
Ile trwa wykonanie mikropali w piwnicy?
Czas zależy od liczby i długości mikropali, warunków gruntowych, dostępności stanowisk oraz zakresu prac konstrukcyjnych. W pomieszczeniach o ograniczonej przestrzeni tempo może być niższe niż na otwartym placu budowy.
Czy mikropale mogą być wykonywane pod kątem?
Tak. Mikropale ukośne stosuje się między innymi wtedy, gdy konieczne jest ominięcie fundamentu, instalacji lub innej przeszkody. Kąt nachylenia i sposób połączenia muszą wynikać z projektu.
Mikropale wiercone w piwnicy – podsumowanie
Mikropale wiercone w piwnicy umożliwiają wzmacnianie istniejących fundamentów w miejscach, do których nie można wprowadzić dużego sprzętu palowego. Technologia znajduje zastosowanie przy osiadających budynkach, nadbudowach, zmianie sposobu użytkowania obiektów oraz pracach prowadzonych w zwartej zabudowie.
Największymi zaletami rozwiązania są możliwość pracy przy ograniczonej wysokości, stosunkowo niewielka ingerencja w otoczenie oraz przekazywanie obciążeń na głębsze warstwy gruntu. Skuteczność wzmocnienia zależy jednak od prawidłowego projektu, rozpoznania podłoża i odpowiedniego połączenia mikropali z istniejącą konstrukcją.
Zakres usług związanych z wykonywaniem mikropali przedstawiono na stronach mikropalowanie oraz wykonanie mikropali wierconych.
Przykłady wykonanych prac można zobaczyć w dziale referencje i realizacje.
Aby przesłać dokumentację, zdjęcia pomieszczenia lub zapytanie dotyczące wzmocnienia fundamentów, przejdź do strony kontakt z Interinject.