Kotwy gruntowe wykorzystuje się tam, gdzie konstrukcja musi przenieść siły rozciągające do nośnej strefy podłoża. Ich zastosowanie zależy od geometrii wykopu, warunków gruntowo-wodnych oraz obciążeń działających na ścianę lub skarpę. Dobór rozwiązania powinien wynikać z obliczeń geotechnicznych i sposobu prowadzenia robót. Wyjaśniamy, w jakich sytuacjach sięga się po tę technologię. 

---

W jakich wykopach stosuje się kotwy gruntowe?

Rozwiązanie kotwione wykorzystuje się w głębokich wykopach pod garaże podziemne, piwnice, stacje metra, tunele wykonywane metodą odkrywkową i komory techniczne. Wraz z wybieraniem ziemi rośnie wysokość obudowy odsłoniętej od strony zagłębienia, a grunt znajdujący się za nią wywiera parcie. Jeśli sztywność konstrukcji i jej zagłębienie poniżej dna nie wystarczają do przejęcia tych sił, projekt przewiduje dodatkowe podparcie. Kotwy gruntowe stosowane w pracach Keller.com.pl na budowie przekazują obciążenia ze ściany szczelinowej, palisady z pali albo obudowy berlińskiej do nośnej strefy podłoża poza klinem odłamu. Ich wstępne sprężenie ogranicza odkształcenia konstrukcji w trakcie wybierania kolejnych warstw ziemi. Taki układ pozostawia wolne wnętrze wykopu potrzebne do wykonania części podziemnej obiektu. 

Dlaczego kotwy gruntowe stosuje się w ścisłej zabudowie miejskiej?

Podczas budowy 14-kondygnacyjnego biurowca kotwy gruntowe przy realizacji MidPoint 71 we Wrocławiu wykorzystano do podparcia obudowy wykopu prowadzonego wzdłuż alei z czynnymi instalacjami podziemnymi oraz obok istniejących garaży. Ściany szczelinowe o głębokości około 12 m podparto tymczasowymi kotwami gruntowymi i stalowym rozparciem. Warunki tej realizacji pokazują, że o sposobie podparcia obudowy decydują również sąsiednie obiekty oraz infrastruktura podziemna. Jej ugięcie grozi przemieszczeniem ziemi i osiadaniem terenu pod pobliskimi budynkami. Rozstaw, długość oraz nachylenie zakotwień dobiera się do obciążeń przekazywanych przez otoczenie i dopuszczalnych odkształceń konstrukcji. Kierunek odwiertów trzeba uzgodnić z rozmieszczeniem sieci oraz posadowieniem okolicznych obiektów. Jeżeli zakotwienie wykracza poza granicę nieruchomości, inwestor musi uzyskać zgodę właściciela sąsiedniego gruntu.

Czy kotwy gruntowe służą do stabilizacji skarp podczas budowy dróg?

Na trasach drogowych kotwy gruntowe stosuje się na skarpach wykopów, wysokich nasypach i odcinkach przebiegających przez tereny osuwiskowe. Siły działające w podłożu mogą przesuwać masy ziemne w kierunku jezdni, pobocza albo podstawy nasypu. Zakotwienie sięga do warstwy gruntu położonej poza przewidywaną powierzchnią poślizgu, dzięki czemu wzmacnia układ utrzymujący skarpę i ogranicza jej zsuwanie. Takie rozwiązanie sprawdza się na odcinkach, gdzie poszerzenie podstawy nasypu albo łagodniejsze ukształtowanie zbocza kolidowałoby z przebiegiem drogi, działkami lub istniejącą infrastrukturą. W przypadku osuwiska kotwy współpracują z palami i oczepem żelbetowym, tworząc układ przejmujący siły od przemieszczającej się masy ziemnej. Ich zastosowanie może ograniczyć deformację nawierzchni, uszkodzenia pobocza oraz dalsze przesuwanie się podłoża. Zakres prac ustala się na podstawie rozpoznania geologicznego i analizy powierzchni poślizgu, ponieważ od tych danych zależą rozmieszczenie oraz nośność całego układu.

Po co stosuje się kotwy przy budowie ścian oporowych i nabrzeży?

Ściany oporowe i nabrzeża pracują pod obciążeniem gruntu znajdującego się za konstrukcją. W przypadku nabrzeży dochodzi do tego napór wody, ciężar składowanych materiałów oraz obciążenia od pojazdów i urządzeń poruszających się na zapleczu. Kotwy gruntowe przejmują część sił, które mogłyby przesunąć ścianę w stronę niższego poziomu albo obrócić ją wokół podstawy. Dzięki temu konstrukcja zachowuje położenie przewidziane w projekcie, a podłoże za nią jest mniej narażone na odkształcenia. Rozwiązanie stosuje się podczas przebudowy nabrzeży, zabezpieczania różnic poziomów terenu oraz budowy obiektów wymagających stałego podparcia. Konstrukcje pracujące przez cały okres eksploatacji wyposaża się w zakotwienia stałe z ochroną antykorozyjną dobraną do warunków gruntowo-wodnych. O rodzaju rozwiązania, liczbie punktów podparcia i wymaganej sile decydują obciążenia, wysokość ściany oraz warunki podłoża.

Kotwy gruntowe stosuje się więc wtedy, gdy obudowa wykopu, skarpa albo konstrukcja oporowa musi przekazać siły do nośnego gruntu poza strefą możliwego przemieszczenia. O wyborze rozwiązania decydują warunki gruntowe, geometria obiektu, sąsiednia zabudowa i czas pracy zakotwienia. Dobrze przygotowany projekt wskazuje również położenie części aktywnej, poziom sprężenia oraz zakres badań odbiorczych.