Podziemny zbiornik przeciwpożarowy – ocena i naprawa

Artykuł opisuje konstrukcję budynku w rejonie zbiornika, przyczyny obserwowanych nieszczelności oraz zakres i technologia zaleconych napraw.

Krótki opis zbiornika

W południowo-zachodniej części reprezentacyjnego obiektu biurowo-hotelowego, poza obrysem głównej bryły budynku, zlokalizowano ślimak wjazdowy do trzech podziemnych kondygnacji parkingowych. Z uwagi na znaczne zagłębienie obiektu w stosunkowo słabym gruncie (dawne tereny zalewowe) ślimak obudowano ścianą szczelinową wspólną z główną bryłą obiektu.

Zastosowane rozwiązanie spowodowało powstanie pomiędzy ścianą szczelinową i wschodnią częścią ściany zewnętrznej ślimaka wolnej przestrzeni o wysokości ok. 10 m. Przestrzeń tę, po podzieleniu ścianą poprzeczną, wykorzystano jako dwa zbiorniki wody magazynowanej do celów przeciwpożarowych – północny (przyległy do przestrzeni parkingowej) o objętości 190 m³ i południowy o objętości 110 m³. Dodatkowo, w przestrzeni wewnętrznego trzonu ślimaka, w obrębie dwóch dolnych kondygnacji wbudowano zbiornik o objętości 43 m³. Układ zbiorników przedstawiono na rys. 1.

Północny zbiornik o objętości 190 m³ wydzielają następujące przegrody żelbetowe (rys. 1):

• od dołu: płyta fundamentowa budynku,
• od góry: strop w poziomie –0,15 m,
• od strony wschodniej: ściana szczelinowa (0,80 m),
• od strony południowej: wewnętrzna ściana między zbiornikami (0,40 m),
• od strony zachodniej: obwodowa ściana zewnętrzna ślimaka (0,40 m),
• od strony północnej: ściana przylegająca do trzech kondygnacji parkingowych (0,40 m).

W poziomie –5,00 m wbudowano wewnątrz zbiornika strop pośredni o grubości 0,35 m, z pozostawieniem w północno-zachodniej części otworu technologicznego. Zbrojenie wszystkich przegród konstrukcyjnych zaprojektowano i wykonano jako dwukierunkowe, usytuowane przy obydwu powierzchniach elementów.

Konstrukcję zbiornika wykonano w kilku etapach, zaczynając od ściany szczelinowej i płyty fundamentowej, dalej betonując ścianę ślimaka i ścianę północną (przy parkingu) wraz ze stropami. Tym samym konieczne było zmonolityzowanie nowej i starej części konstrukcji. Dotyczyło to styku północnej ściany zbiornika (przy parkingu) ze ścianą szczelinową (północno-wschodnie naroże zbiornika) oraz z płytą fundamentową.

W obydwu wypadkach zastosowano wkładki zbrojeniowe wklejone w nawierconych w ścianie lub fundamencie otworach. W styku pionowym zabetonowano wąż iniekcyjny w celu doszczelnienia połączenia nowego i starego betonu żywicą epoksydową.

W celu uszczelnienia wnętrza zbiornika zaprojektowano wyklejenie styków elementów konstrukcyjnych taśmą uszczelniającą, a następnie pokrycie całej powierzchni betonu elastyczną cienkowarstwową zaprawą uszczelniającą. W przypadku ściany szczelinowej przed wykonaniem uszczelnień zalecono nałożenie warstwy betonu natryskowego o grubości 0,08 m. Podstawowe szczegóły uszczelnień przedstawiono na rys. 2.

Stan techniczny konstrukcji i problemy z jej użytkowaniem

Podczas pierwszych oględzin ścian dostępnych od strony parkingu stwierdzono w ich obrębie wiele zarysowań z różną intensywnością transmitujących wodę ze zbiornika do pomieszczeń użytkowych – najmocniej w poziomie dolnej kondygnacji parkingu (fot. 1 na górze).

Zarysowania te były wcześniej przez różnych wykonawców kilkakrotnie iniektowane żywicami poliuretanowymi (przy pełnym zbiorniku), co jednak nie doprowadziło do zauważalnego ograniczenia przecieków (fot. 2). Zalecono odpompowanie wody i udostępnienie wnętrza zbiornika do oględzin i badań. 

Szczegółowe oględziny ujawniły wiele błędów wykonawczych, popełnionych zarówno na etapie wznoszenia konstrukcji, jak i podczas wykonywania powłok uszczelniających.

Jedną z podstawowych wad pierwotnych było niestaranne wykonanie pionowego styku segmentów ściany szczelinowej stanowiącej wschodnią ścianę zbiornika. W miejscu przerwy roboczej, gdzie z założenia zbrojenie poziome jest nieciągłe, doszło do silnego zanieczyszczenia betonu rodzimym gruntem, a w efekcie do powstania pionowego pasma o niewłaściwej strukturze materiału, a przez to o niedostatecznej szczelności. W paśmie tym dochodziło do silnych przecieków wody, których kierunek uzależniony był od chwilowo panujących warunków zewnętrznych.

W przypadku całkowicie wypełnionego zbiornika i niskiego poziomu wód gruntowych woda wyciekała ze zbiornika, natomiast w znacznie częstszej sytuacji wysokiego poziomu wody gruntowej (obiekt zlokalizowany jest w pobliżu rzeki, na dawnym terenie zalewowym) przesączała się ona w sposób ciągły do wnętrza zbiornika (fot. 3). Wada ta pozornie nie powinna mieć wpływu na obserwowane od strony parkingu przecieki, okazała się jednak i w tym aspekcie znacząca.

Jak wspomniano wcześniej, technologia wewnętrznego uszczelnienia zbiornika zakładała oczyszczenie powierzchni ściany szczelinowej i nałożenie warstwy betonu natryskowego o grubości 0,08 m, a dalej wykonanie cienkowarstwowego mineralnego uszczelnienia wszystkich przegród. Stan uszczelnień mineralnych na powierzchni ściany północnej, gdzie zbiornik graniczy z parkingiem, był poprawny – nie stwierdzono zarysowań zaprawy uszczelniającej, natomiast w liniach rys w ścianie (widocznych wyłącznie od strony parkingu) była ona lokalnie odspojona. Pojawiło się zatem pytanie: którędy woda przedostaje się ze zbiornika do wnętrza rys?

Kluczowe były tutaj oględziny i badania betonu natryskowego nałożonego na całej powierzchni ściany szczelinowej. Okazało się, że jest on bardzo porowaty i praktycznie bez przeszkód transmituje wodę już pod niewielkim ciśnieniem. Problemem okazała się opisana wyżej lokalna nieszczelność ściany szczelinowej, pozwalająca na swobodne przenikanie wody z gruntu wokół obiektu do warstwy betonu natryskowego.

Woda ta, migrując przez porowaty materiał wzdłuż ściany szczelinowej, dochodziła do styku z zarysowaną ścianą pomiędzy zbiornikiem i parkingiem, skąd – przez zarysowania – przenikała do pomieszczeń. Ciśnienie wody w szczelinach prowadziło do lokalnych odspojeń zaprawy uszczelniającej, co pozwalało na migrację wzdłuż ściany do kolejnych rys. Schemat przepływu wody przedstawiono na rys. 3.

Oczywistą wadą konstrukcji było zaprojektowanie ściany pomiędzy zbiornikiem i parkingiem jako niedostatecznie sztywnej, wskutek czego powstały w niej opisane rysy. Na błędy projektowe nałożyło się tutaj niestaranne wykonawstwo ściany, zwłaszcza w pionowym paśmie styku z narożem ściany szczelinowej.

Technologia naprawy

Opisany stan zbiornika praktycznie wykluczał możliwość doszczelnienia go metodą iniekcji rys w ścianie parkingu. Problem był znacznie bardziej złożony. Jako konieczne uznano usunięcie pierwotnych przyczyn transmisji wody do przegrody. W pierwszym etapie prac zalecono:

• dokładne oczyszczenie powierzchni wszystkich elementów obudowy zbiornika – od wnętrza,
• nawiercenie siatki otworów na wylot wzdłuż nieszczelnego pionowego pasma ściany szczelinowej i doszczelniającą iniekcję gruntu na wysokości ściany (fot. 4, 5),
• naprawę i doszczelnienie ściany szczelinowej metodami iniekcyjnymi w osłabionym paśmie (fot. 5) i w rozkuciach.

Otwory o średnicy 20 mm do iniekcji gruntu wykonano po obydwu stronach styku ściany szczelinowej, na całej jej wysokości i przez całą grubość. Do wykonania iniekcji doszczelniającej przewidziano zaczyn cementowo-bentonitowy lub żywicę poliuretanową, w zależności od typu gruntu. Jednocześnie z doszczelnieniem gruntu, skutkującym powstrzymaniem przecieków wody do wnętrza zbiornika, wykuto osłabione wtrąceniami gruntu pasmo betonu, osadzono pakery iniekcyjne i zreprofilowaną bruzdę materiałami typu PCC. Po związaniu wypełnienia przeprowadzono doszczelniającą iniekcję żywicami. Drugi etap prac sprowadzał się do wymiany wewnętrznych izolacji przy jednoczesnym doszczelnieniu zarysowań w ścianie wewnętrznej oddzielającej zbiornik od parkingu. Zalecono tutaj następujące zabiegi:

• skucie warstwy torkretu z powierzchni ściany szczelinowej (fot. 6),
• wypiaskowanie wszystkich przegród zbiornika od strony wewnętrznej,
• iniekcję zinwentaryzowanych zarysowań,
• wykonanie na powierzchni ściany szczelinowej warstwy betonu natryskowego o grubości 0,10 m, z dozbrojeniem kotwionymi w ścianie
• siatkami zbrojeniowymi (fot. 7); zastosowano tutaj gotową mieszankę, z zatarciem ostatniej warstwy na gładko,
• czyszczenie hydrodynamiczne wszystkich powierzchni betonowych,
• wklejenie taśm uszczelniających w narożach ścian i stropów,
• nałożenie na wszystkich powierzchniach pionowych i poziomych cienkościennej elastycznej izolacji mineralnej.

Całość zalecanych prac została wykonana przez firmę specjalizującą się w iniekcjach i izolacjach przeciwwodnych. Przeprowadzone próby szczelności wykazały istnienie nieznacznych przecieków, których źródłem były niewidoczne wcześniej rysy w linii styku ściany wewnętrznej z jednym ze stropów. Przecieki te zostały zablokowane od zewnątrz metodą iniekcji.

Podsumowanie

Przedstawiony zbiornik stanowi przykład konstrukcji, w której wskutek nałożenia się kilku niezależnych przyczyn doszło do pojawienia się przecieków, w dłuższym okresie zagrażających korozją zbrojenia nośnego, a w efekcie lokalną awarią ściany zbiornika.

Specyfiką przedstawionego przypadku jest to, że każda z trzech podstawowych wad (rysy w ścianie wewnętrznej, nieprawidłowy styk segmentów ściany szczelinowej, bardzo porowaty beton natryskowy) sama w sobie nie doprowadziłaby do powstania obserwowanych przecieków, ponieważ wewnętrzna izolacja ścian zbiornika wykonana była w zasadzie poprawnie. Jest to zatem jeden z licznych przykładów konstrukcji, gdzie dopiero szczegółowa analiza zachowania się obiektu jako całości prowadzi do poznania rzeczywistych przyczyn obserwowanych uszkodzeń lub wad. Tym samym dopiero ona pozwala na dokonanie skutecznej i trwałej naprawy.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!