Zbiorniki retencyjne o odpowiedniej pojemności odgrywają kluczową rolę w ochronie terenów zalewowych, stabilizacji gospodarki wodnej oraz zwiększaniu bezpieczeństwa powodziowego. W związku z obserwowanymi zmianami klimatu i coraz intensywniejszymi opadami, wiele istniejących obiektów nie spełnia już wymogów projektowych. Podwyższanie obwałowań staje się zatem koniecznym rozwiązaniem modernizacyjnym. W niniejszym artykule analizujemy wybrane technologie podwyższania brzegów zbiorników retencyjnych pod kątem ich efektywności oraz możliwości zastosowania.
2. Wymagania techniczne i funkcjonalne
Jednym z głównych zagrożeń wałów zbiorników pozostaje przelanie się wody przez obwałowania, spowodowane niedostatecznym wzniesieniem korony ponad maksymalne zwierciadło wody. Taka sytuacja może mieć miejsce w przypadku wystąpienia przepływów większych niż założono na etapie projektowania, co z kolei bywa konsekwencją rosnącej intensywności opadów oraz spadku retencyjności zlewni wynikającego z postępującej urbanizacji [1].
Zalanie terenu może wystąpić także w wyniku przesiąków przez korpus wału lub jego podłoże. Do takich zjawisk dochodzi najczęściej w przypadku obecności uprzywilejowanych dróg filtracji, nieodpowiednio zabezpieczonych przepustów, śluz czy instalacji, a także w wyniku obecności nor zwierząt lub zaniechań podczas budowy. Dodatkowe zagrożenia stanowią zjawiska sufozji i przebicia hydraulicznego, szczególnie w przypadku gruntów podatnych na wymywanie. Osłabieniu może ulec również stateczność skarp, zwłaszcza w wyniku erozji powierzchniowej, deformacji korpusu wału czy obecności spękań [2].
Podwyższanie wałów zbiorników retencyjnych musi uwzględniać:
nośność istniejącego korpusu obwałowania,
stan techniczny i szczelność obecnej konstrukcji,
warunki gruntowe podłoża,
ograniczenia przestrzenne (np. sąsiedztwo infrastruktury),
oddziaływania hydrodynamiczne w trakcie eksploatacji.
Dodatkowo rozwiązania powinny minimalizować ryzyko erozji wewnętrznej i powierzchniowej oraz być trwałe i łatwe w utrzymaniu.
3. Przegląd technologii
3.1. Podwyższanie tradycyjne – nasypy ziemne
Najbardziej klasyczną i powszechnie stosowaną metodą podwyższania obwałowań jest wykonanie nadbudowy z wykorzystaniem dostępnych gruntów, bez użycia materiałów konstrukcyjnych o charakterze nienośnym (np. geosyntetyków czy prefabrykatów). Technologia ta opiera się wyłącznie na zasadach mechaniki gruntów, z uwzględnieniem odpowiedniego uwarstwienia, zagęszczenia oraz kontroli parametrów geotechnicznych zastosowanego materiału. Kluczowe jest tu odpowiednie zagęszczenie warstw, zapewnienie stateczności zboczy oraz przeprowadzenie obliczeń filtracyjnych uwzględniających warunki przepływu nieustalonego i ustalonego po wykonaniu nadbudowy.
Wady: konieczność poszerzenia podstawy wału, wolna przestrzeń, która będzie wykorzystana do rozbudowy, ryzyko osiadania.
3.2. Zastosowanie geosyntetyków
Geosyntetyki, takie jak geosiatki, geomembrany, geowłókniny czy geokompozyty, mogą wspomagać konstrukcję nadbudowy, zwiększając jej stateczność, kontrolując filtrację i ograniczając przesiąkanie.
Stosowane w sytuacjach, gdzie brak jest możliwości rozbudowy w poziomie lub wymagana jest wysoka odporność mechaniczna (np. zbiorniki techniczne, przemysłowe).
Zalety: wysoka trwałość, niewielki ślad przestrzenny, możliwość szybkiego montażu prefabrykatów.
Wady: wysoki koszt, potencjalne trudności z dylatacjami i szczelnością połączeń.
3.4. Ścianki stalowe
Ścianki szczelne stalowe (grodzice stalowe) są powszechnie stosowaną technologią w inżynierii wodnej i hydrotechnicznej. Ich podstawową funkcją jest uszczelnienie korpusu nasypu oraz umożliwienie jego nadbudowy bez konieczności poszerzania podstawy.
Zalety: bardzo wysoka wytrzymałość mechaniczna, możliwość wykonania długich przesłon, odporność na duże obciążenia hydrodynamiczne.
Wady: konieczność użycia ciężkiego sprzętu, podatność na korozję.
3.5. Ścianki winylowe (PVC)
Winylowe ścianki szczelne to lekkie grodzice z tworzywa sztucznego główną funkcją których jest uszczelnienie i nadbudowa wału w warunkach ograniczonych obciążeń.
Zalety: odporność na korozję i promieniowanie UV, niska masa, łatwy montaż bez ciężkiego sprzętu, estetyczny wygląd.
Wady: ograniczona długość profili, niższa wytrzymałość mechaniczna, przy dłuższych profilach konieczność stosowania stalowej prowadnicy.
4. Analiza porównawcza
W niniejszym rozdziale przedstawiono porównanie wybranych technologii podwyższania obwałowań zbiorników retencyjnych w oparciu o cztery główne kryteria: koszt, trwałość, złożoność wykonania oraz wymaganą przestrzeń do realizacji prac, co może ułatwić dobór rozwiązania najlepiej dopasowanego do uwarunkowań lokalnych oraz budżetowych inwestycji.
Tradycyjna nadbudowa wału ziemnego cechuje się najniższym kosztem, lecz wymaga największej przestrzeni i jest najbardziej czasochłonna. Zastosowanie geosyntetyków oraz prefabrykowanych elementów pozwala znacząco skrócić czas wykonania i zmniejszyć wymagania terenowe, jednak kosztem większych nakładów finansowych. Ścianki stalowe wyróżniają się wysoką trwałością i nośnością, jednak w środowisku wodnym są szczególnie podatne na korozję, co może istotnie wpłynąć na ich żywotność i koszty utrzymania. Ścianki winylowe są odporne na korozję i UV, lecz można je stosować wyłącznie w projektach, gdzie nie występują duże siły parcia – ze względu na ograniczoną sztywność i nośność konstrukcji wykonanych z profili termoplastycznych.
5. Podsumowanie
W artykule dokonano przeglądu i analizy porównawczej wybranych technologii stosowanych do podwyższania obwałowań zbiorników. Omówiono zarówno metody tradycyjne, jak i nowoczesne – w tym zastosowanie geosyntetyków, prefabrykatów betonowych, a także ścianek szczelnych stalowych i winylowych. Przeprowadzona analiza uwzględniała cztery kluczowe kryteria: koszt, trwałość, złożoność wykonania oraz wymaganą przestrzeń.
Najbardziej korzystnym cenowo, lecz przestrzennie wymagającym rozwiązaniem pozostaje nadbudowa wału gruntem. Geosyntetyki i prefabrykaty zapewniają wyższą trwałość i szybsze wykonanie, ale kosztem wyższych nakładów finansowych. Ścianki stalowe cechują się dużą wytrzymałością, jednak są podatne na korozję w środowisku wodnym. Alternatywę stanowią ścianki winylowe, odporne na korozję i łatwe w montażu, lecz są mniej odporne na duże obciążenia.
Dobór technologii powinien być każdorazowo poprzedzony analizą lokalnych warunków technicznych, przestrzennych i ekonomicznych, z naciskiem na zapewnienie trwałości, szczelności oraz bezpieczeństwa konstrukcji w długim okresie eksploatacji.
6. Bibliografia
Hurtland Sp. z o.o. (2018). Modernizacja wałów przeciwpowodziowych – zastosowanie maty bentonitowej Bentomat. [online] https://hurtland.eu/wp-content/uploads/2018/09/Modernizacja_walow_walow_przeciwpowodziowych_bentomat_mata-bentonitowa.pdf [dostęp: 29.07.2025].
Grodzice winylowe zyskały na popularności w różnych projektach budowlanych ze względu na ich trwałość, wszechstronność i korzyści dla środowiska. Jednakże, wraz z końcem cyklu życia profili winylowych pojawia się pytanie o recykling. W tym artykule, odnosząc się do produkowanych przez Grupę Pietrucha grodzic, omawiamy możliwości i ograniczenia recyklingu grodzic winylowych, poruszamy kwestię ich oddziaływania na środowisko, jak również analizujemy wyzwania techniczne i wskazujemy potencjalne kierunki rozwoju procesu recyklingu. Warto podkreślić, że patrzymy na ten temat z perspektywy producenta wytwarzającego swoje grodzice winylowe na terytorium Unii Europejskiej.
Wraz z rosnącą świadomością związku pomiędzy działalnością człowieka a tempem postępowania zmian klimatu, w branży budowlanej coraz więcej wagi poświęca się stosowaniu zrównoważonych praktyk, co skłania do ponownej oceny materiałów używanych w różnych projektach. Grodzice winylowe, znane ze swojej odporności na korozję, długiej żywotności i niskich wymaganiach konserwacyjnych, stają się tutaj naturalnym i coraz bardziej popularnym wyborem. W rezultacie, wraz z coraz szerszym wykorzystywaniem przez sektor budowlany praktyk przyjaznych dla środowiska, zrozumienie możliwości recyklingu grodzic winylowych stało się ważną kwestią.
Aby promować gospodarkę o obiegu zamkniętym w branży budowlanej, niezbędne jest bowiem zrozumienie wpływu na środowisko, wyzwań technicznych i potencjalnych kierunków rozwoju w recyklingu profili wykonanych z polichlorku winylu.
Technologia produkcji
Aby lepiej zrozumieć potencjał recyklingu grodzic winylowych i związane z nim wyzwania, kluczowe jest zrozumienie technologii i procesów produkcyjnych związanych z wytwarzaniem tego typu profili. Taka wiedza może dostarczyć cennych informacji na temat tego, jakie środki można podjąć w celu poprawy ich możliwości recyklingu.
Grodzice winylowe są zwykle wykonane z polichlorku winylu (PVC) lub podobnych polimerów syntetycznych, które w porównaniu do stali, często mają bardziej przyjazny dla środowiska proces produkcji [1]. PVC jest pozyskiwany z gazu ziemnego lub ropy naftowej w procesie chemicznym. Dodatkowo, w celu poprawy określonych właściwości, takich jak elastyczność, trwałość i odporność na czynniki środowiskowe, można dodać różne dodatki, takie jak plastyfikatory, stabilizatory i modyfikatory udarności. Jeżeli spojrzymy na proces wytwarzania grodzic winylowych Pietrucha, możemy go podzielić na następujące etapy:
Mieszanie – wybrany PVC i dodatki są łączone w celu zapewnienia równomiernego rozподіlu dodatków w całej żywicy PVC, tworząc spójny i dobrze zdefiniowany skład materiału,
Ekstruzja – zmieszany PVC jest następnie poddawany ekstruzji, w której jest topiony i formowany w ciągły profil o pożądanym kształcie i rozmiarze,
Chłodzenie i cięcie – płyty winylowe są chłodzone w celu utwardzenia materiału. Następnie są cięte na wymagane długości. Proces chłodzenia jest kluczowy dla utrzymania integralności strukturalnej grodzic winylowych,
Kontrola jakości – w całym procesie produkcji wdrażane są różne środki w celu zapewnienia zgodności grodzic winylowych z wymaganymi specyfikacjami. Może to obejmować testy wymiarów, właściwości mechanicznych i innych kryteriów wydajności.
Rysunek 1: Ekstruzja grodzic winylowych Pietrucha
W rezultacie uzyskuje się profil o wymaganej konfiguracji, o zaprojektowanym przekroju poprzecznym i stałych właściwościach. Kształt grodzic wykonanych z tworzywa sztucznego ma wpływ na ilość energii i wody zużywanej podczas produkcji [2]. Okresowo pojawiają się odpady z produkcji profili, szczególnie w początkowych etapach wytłaczania nowego profilu. W takich okolicznościach, takie pozostałości są systematycznie ponownie włączane do cyklu produkcyjnego, co jest strategicznym środkiem ograniczającym gromadzenie się odpadów. Proces produkcji takiego profilu odbywa się w hali produkcyjnej, takiej jak przedstawiona na rysunku 1.
Rysunek 2: Grodzice ekstrudowane i koekstrudowane
Warto tutaj zaznaczyć, że niektórzy producenci grodzic produkują je w procesie współwytłaczania, czyli koekstruzji, gdzie zewnętrzna warstwa grodzic jest pokryta PVC wyższej jakości, a środek jest wypełniony PVC o znacznie niższej jakości, który łatwo ulega erozji. Może to przede wszystkim powodować emisję mikrodrobin plastiku podczas użytkowania, ale również znacznie ogranicza możliwości ponownego recyklingu takich koekstrudowanych grodzic.
Proces produkcji grodzic winylowych może stanowić wyzwanie dla możliwości recyklingu tych materiałów, ponieważ obecność dodatków i stabilizatorów w wyprodukowanych profilach może utrudnić wydajne oddzielanie i przetwarzanie PVC podczas recyklingu. Pomimo tych wyzwań podejmowane są działania w celu poprawy możliwości recyklingu PVC, a badania nad nowymi technologiami recyklingu są w toku [3]. Niektóre inicjatywy koncentrują się na opracowywaniu bardziej przyjaznych dla środowiska dodatków lub alternatywnych formulacji, które ułatwiają proces recyklingu i zmniejszają wpływ na środowisko.
Warto zauważyć, że infrastruktura i możliwości recyklingu różnią się w zależności od regionu, a możliwość recyklingu grodzic winylowych może zależeć od lokalnych obiektów i przepisów. W obszarach, w których istnieją solidne programy recyklingu, mogą istnieć możliwości bardziej efektywnego recyklingu materiałów PVC.
Trwałość i długowieczność
Trwałość i wytrzymałość grodzic winylowych pozwala na rzadsze wymiany, potencjalnie minimalizując ogólny wpływ na środowisko, zapewniając jednocześnie działanie przez ponad 50 lat [4]. Odporność winylu na korozję eliminuje potrzebę powłok lub dodatkowych środków ochronnych. Stosowane w budownictwie grodzice winylowe wytrzymują próbę czasu, zapewniając długotrwałe wsparcie konstrukcyjne w zastosowaniach, takich jak ściany oporowe i bariery przeciwpowodziowe. Wydłużona żywotność produktu bezpośrednio przekłada się na zmniejszone zapotrzebowanie na surowce i niższe zużycie energii związane z produkcją. To nie tylko oszczędza zasoby naturalne, ale także zmniejsza ślad węglowy związany z procesami produkcyjnymi.
Jako przykład trwałości i długowieczności takiego rozwiązania można przytoczyć porównanie stosowania grodzic stalowych i grodzic winylowych do ochrony brzegu przed erozją, opisane w publikacji pt. „An Assessment of Vinyl Sheet Piles For Long Term Applications” autorstwa Piyusha K. Dutty i Udaya K. Vaidya [4]. Publikacja zawiera analizę porównawczą grodzic stalowych, jak i wykonanych z PVC, zainstalowanych około sześć lat temu. Na rysunku 3 pokazano, że grodzica z PVC nie wykazuje żadnych widocznych oznak degradacji.
Rysunek 3. Wyraźna przewaga PVC nad stalą pod względem trwałości. Oba zostały zainstalowane sześć lat temu przy 228 Esquinance Street w Mandeville, LA. Grodzice stalowe po prawej stronie wykazują zaawansowaną korozję.
Źródło: [4].
Wybierając materiały o wydłużonej żywotności, projekty budowlane przyczyniają się do zmniejszenia częstotliwości wymian i związanej z tym produkcji odpadów. Dlatego warto badać nowe technologie i upewnić się, które z nich lepiej nadają się do konkretnego projektu niż inne.
Jednym z godnych uwagi aspektów grodzic winylowych jest ich potencjał do ponownego użycia. Po spełnieniu swojej pierwotnej funkcji, te plastikowe grodzice mogą zostać usunięte z placów budowy. Przy odpowiednim czyszczeniu i konserwacji materiał może zostać ponownie wykorzystany w nowych projektach, ponownie wykorzystany do tego samego zastosowania (wydłużając jego cykl życia), lub po prostu poddany recyklingowi w celu ponownego wykorzystania w produkcji.
Innowacje w recyklingu grodzic winylowych
Jedną z głównych metod recyklingu grodzic winylowych jest odzysk i ponowne wykorzystanie materiału. Profile winylowe można po zakończeniu użytkowania usunąć, oczyścić i wykorzystać do produkcji nowych grodzic winylowych.
To podejście nie tylko zmniejsza zapotrzebowanie na surowiec, ale także minimalizuje wpływ na środowisko związany z jego produkcją i logistyką. Opracowywane są metody wykorzystania zaawansowanych technologii sortowania, takich jak spektroskopia bliskiej podczerwieni, w celu poprawy separacji PVC od innych materiałów, co może pomóc w podniesieniu jakości produktów wykonanych z materiałów pochodzących z recyklingu.
Recykling mechaniczny polega na rozdrobnieniu grodzic winylowych na mniejsze kawałki, które następnie są przetwarzane termicznie i formowane w nowe produkty. Proces ten pomaga zachować właściwości materiału i ogranicza ogólny ślad środowiskowy. Większość niezmieszanych odpadów PVC trafia bezpośrednio do ponownej produkcji. Branża PVC wdrożyła szereg uznanych na rynku inicjatyw na rzecz odzyskiwania odpadów pochodzących od konsumentów [5].
Kolejną rozwijającą się metodą jest recykling chemiczny, czyli nowo powstająca technologia wykorzystująca procesy chemiczne do rozkładania cząsteczek winylu na ich pierwotne składniki. Metoda ta stwarza możliwość odzyskania wysokiej jakości surowców do produkcji nowych wyrobów winylowych. W miarę postępu badań i rozwoju w dziedzinie recyklingu chemicznego, metoda recyklingu chemicznego może stać się kluczowym elementem zrównoważonej gospodarki grodzicami winylowymi, umożliwiając produkcję wysokiej jakości materiałów, które w 100% będą wykonane z materiałów pochodzących z recyklingu.
Najważniejsze jednak w tym momencie jest, aby zwrócić uwagę na eko-projektowanie, które znacząco przyczynia się do optymalizacji efektywności działania łańcucha dostaw i procesó· recyklingu. Producenci skupiający się na eko-projektowaniu uwzględniają kwestie recyklingu w procesie projektowania wyrobów z PVC, kładąc nacisk na poprawę możliwości recyklingu po zakończeniu ich cyklu życia [6].
Wnioski
Recykling grodzic winylowych stwarza możliwości i ograniczenia, które wymagają starannej analizy. Chociaż korzyści dla środowiska są oczywiste, należy rozwiązać kwestie techniczne, takie jak zanieczyszczenie i obawy dotyczące jakości.
Innowacje w zakresie technologii sortowania i procesów recyklingu chemicznego dają nadzieję na pokonanie tych wyzwań i uczynienie recyklingu grodzic winylowych bardziej opłacalną i zrównoważoną opcją.
Wraz z ciągłym zaangażowaniem branży budowlanej w zrównoważony rozwój, wszyscy zainteresowani muszą współpracować w celu opracowania i wdrożenia skutecznych strategii recyklingu.
Dzięki podjęciu wyzwań i wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań, recykling grodzic winylowych może znacząco przyczynić się do gospodarki o obiegu zamkniętym, minimalizując wpływ na środowisko i promując bardziej ekologiczną przyszłość projektów budowlanych.
Ważne jest, aby inwestorzy podejmowali świadome decyzje przy wyborze grodzic winylowych. Zwracając uwagę na technologię produkcji i jakość użytego materiału, mogą zapewnić pożądane rezultaty i długą żywotność produktu. Przed zainwestowaniem w grodzice winylowe warto sprawdzić, że produkt jest wysokiej jakości i odporny na utlenianie. Dzięki temu mamy pewność, że inwestujemy w produkt, który nie tylko przetrwa lata, lecz przede wszystkim będzie maksymalnie neutralny dla środowiska i zdrowia przyszłych pokoleń.
Bibliografia:
Analiza porównawcza wpływu na środowisko grodzic winylowych i grodzic stalowych: ocena cyklu życia produktu. A. Marcinkowski1, J. Gralewski.
SUSTAINABILITY ASSESSMENT OF PLASTIC SHEET PILING, A. Al-Ashaab, B. Varro, D. Coley, M. I. Luna, J.Madrigal, S. Prokhorov, J. Roszak, P. Tola.
Mechanical Recycling of PVC Wastes. Study for DG XI of the European Commission in co-operation with: Plastic Consult (Italy), COWI (Denmark).
An Assessment of Vinyl Sheet Piles For Long Term Applications, Piyush K. Dutta; Uday K. Vaidya.
Analizy i doświadczenia z ostatnich lat wskazują, że kombinacja zmieniających się warunków klimatycznych i postępującej lokalnej zabudowy oraz nie nadążającej za tymi zmianami infrastruktury hydraulicznej może prowadzić do wzrostu ryzyka powodziowego. Intensywne lecz krótkotrwałe opady i gwałtowne anomalie pogodowe wywołane zmianami klimatu, niezrównoważona urbanizacja – to jedne z istotniejszych czynników jakie sprzyjają powodziom, które przeanalizowaliśmy w artykule poświęconym osiedlu Złocień w Krakowie, będącym częścią historycznej dzielnicy Bieżanów. Przy okazji zakończenia kolejnego etapu prac budowlanych, w kolejnej odsłonie tego projektu, opisujemy dalszy ciąg historii i rozwiązania, które zapewni ochronę przeciwpowodziową mieszkańcom Bieżanowa.
Rys. 1 Kładka piesza na rzece Serafa podczas wezbrania 25 maja 2019 r.
Niewielka rzeka Serafa przepływająca przez Bieżanów dawała się we znaki mieszkańcom tej spokojnej i pełnej uroku dzielnicy Krakowa, która, podobnie jak wiele innych tego typu atrakcyjnych obszarów podmiejskich ulegała gwałtownej urbanizacji. Od wielkich powodzi w 1997 i 2010 roku, kiedy koryto rzeki uległo znaczącej degradacji, w sezonie od wiosny do jesieni tereny wokół tego potoku były narażone na zalanie w wyniku nagłych wezbrań spowodowanych ulewnymi deszczami.
W 2016 roku w Krakowie oddano do użytku zbiornik retencyjny Bieżanów, będący częścią kompleksowego projektu, w ramach którego powstanie kaskada pięciu zbiorników przeciwpowodziowych w dolinie rzeki Serafy. Ta inicjatywa będąca nadal w fazie realizacji, pomimo swojej złożoności, jest niezwykle ważna dla ochrony przeciwpowodziowej Krakowa i Wieliczki.
Niestety, nawet pomimo istnienia zbiornika Bieżanów, gwałtowne opady w 2019 i 2021 roku spowodowały większe straty niż te odnotowane w 1997 i 2010 roku.
„Czarny piątek” 6 sierpnia 2021
6 sierpnia 2021 roku opady deszczu były tak intensywne, że spowodowały powódź lub lokalne podtopienia w Starym Bieżanowie. Pomiary geodezyjne i analiza hydrauliczna wykazały, że przepływ kulminacyjny w rejonie osiedla Złocień wynosił około 22 m3/s. Przepływ ten był większy niż szacowany przepływ o prawdopodobieństwie 1%.
Tak duże przepływy, w połączeniu z nadal niewystarczającymi środkami ochrony przeciwpowodziowej, doprowadziły do ogromnych zniszczeń w infrastrukturze i budynkach mieszkalnych. Wezbranie spowodowało przelanie wód opadowych przez zabezpieczenia powyżej zbiornika Bieżanów. W wyniku cofki ze zbiornika i spiętrzenia wód na moście w ciągu ul. Rakuś, w obliczu opisanych ogromnych przepływów i niewystarczającej infrastruktury przeciwpowodziowej zalane zostały zarówno ulice, mosty jak i tereny mieszkalne.
Rys. 2 Podtopienia w Starym Bieżanowie w wyniku opadów deszczu 6 sierpnia 2021r.
Działania na rzecz poprawy bezpieczeństwa mieszkańców Bieżanowa
Wydarzenia z 6 sierpnia zwróciły uwagę na konieczność dalszych pilnych działań w celu poprawy bezpieczeństwa mieszkańców tego obszaru.
W ramach zadania „Poprawa bezpieczeństwa powodziowego w zlewni rzeki Serafy na obszarze dzielnicy XII Bieżanów-Prokocim w Krakowie” inwestor czyli Polskie Wody zdecydował się zrealizować projekt budowy dodatkowej infrastruktury przeciwpowodziowej, w ramach którego wykorzystano nasze grodzice winylowe.
W projekcie w Bieżanowie, podobnie jak na osiedlu Złocień wykorzystano grodzice winylowe o profilu GW-610/9, wyposażone w specjalną uszczelkę, która zapewnia szczelność połączeń zamków na całej długości grodzicy już w momencie ich zainstalowania.
Zadaniem grodzic winylowych w tym projekcie było podwyższenie maksymalnego poziomu piętrzenia wody w korycie rzeki Serafa, ale również wydłużenie drogi filtracji w gruncie. Do całego projektu wykorzystano łącznie 3818 metrów kwadratowych grodzic o długości 1,5-2,0m.
Rys. 3 Jeden z przekrojów typowych uwzględniających modernizację grobli za pomocą grodzic EcoLock
Grodzice były wprowadzane w grunt po jednej, a odcinkowo po dwóch stronach koryta rzeki, zgodnie z zapotrzebowaniem oszacowanym w drodze analiz geotechnicznych. Z dbałością o estetyczny wygląd budowli, konstrukcję z grodzic zwieńczono systemowym oczepem winylowym, również produkowanym przez Grupę Pietrucha.
Czy wybór nieoczywistej technologii był opłacalny?
Inwestor mógł również rutynowo zastosować najbardziej popularną technologię w tym przypadku, czyli grodzice stalowe. Przyjrzyjmy się zatem kwestii porównania kosztów obydwu rozwiązań i odpowiedzmy na pytanie: Czy niestandardowe podejście do rozwiązania problemu powodziowego za pomocą innowacyjnego materiału przyniosło korzyści finansowe?
Nie ma co ukrywać, że ten projekt nie był wymagający pod względem pracy strukturalnej konstrukcji ścianek, więc czysto hipotetycznie możemy powiedzieć, że w przypadku tej inwestycji można by było zastosować ścianki szczelne o jednej z mniejszych grubości ścianek, powiedzmy 7mm. Zapewne największe ryzyko wpływające na konstrukcję wynikało z korozji, która wystąpiłaby w przeciągu wielu lat, niż w wyniku okresowych parć wody na tą konstrukcję. W związku z czym ścianka musiałaby być zabezpieczona antykorozyjnie. Grodzica stalowa tego typu ważyłaby około 77kg/m2, w związku z czym cena metra kwadratowego tego profilu wynosiła w tym czasie około 500 PLN. Dodajmy do tego średni koszt zabezpieczenia antykorozyjnego ścianki po dwóch stronach, ostatecznie otrzymujemy wartość ~600 PLN. Szybka i prosta kalkulacja pozwala nam oszacować, że całkowity koszt 3 818m2 stalowych ścianek szczelnych dla tego projektu wyniósłby 2 290 800 PLN.
W przypadku grodzic winylowych o modelu GW-610/9 z uszczelką, których cena na metr kwadratowy wyniosła 295 PLN, koszt dla całego projektu wyniósł 1 126 310 PLN, czyli tylko 50% w stosunku do grodzic stalowych! Dodajmy do tego oszczędności wynikające z bardziej wydajnego transportu, lżejszego sprzętu instalacyjnego i mniejszych kosztach konserwacji i na końcu otrzymujemy sumę znacznie przekraczającą 1,2mln PLN. Wszystko to na stosunkowo małym projekcie o niezwykle dużej ważności dla lokalnej społeczności.
Wartość dodana wynikająca z zastosowania grodzic winylowych w tym projekcie
Instalacja grodzic winylowych była znacznie mniej kosztowna i mniej czasochłonna niż tradycyjne metody. Oprócz niższej ceny w porównaniu z innymi dostępnymi technologiami, grodzice winylowe są lekkie, przyjazne w transporcie i całkowicie odporne na korozję. Dzięki tym czynnikom pozwalają generować oszczędności nie tylko w momencie zakupu lecz również podczas montażu i późniejszej eksploatacji.
W tym projekcie grodzice były instalowane z wykorzystaniem najpopularniejszej metody montażu, czyli za pomocą wibromłota. Warto jednak podkreślić, że odcinkowo montaż przebiegał na terenie o bardzo gęstej zabudowie. W związku z tym, w niektórych miejscach o ograniczonym dostępie, grodzice osadzano w wykopie wąskoprzestrzennym.
Dzięki zastosowaniu technologii grodzic winylowych i ich licznych przewag, gęsto zabudowane tereny wzdłuż rzeki Serafy zostały skutecznie i szybko zabezpieczone przed powodzią.
Rys. 4 Grodzice winylowe EcoLock podczas montażu- proces formowania grobli
Odważne decyzje i nieoczywista technologia, która zasłużyła na status rozwiązania pierwszego wyboru
Podsumowując projekt należy zwrócić uwagę, że grodzice winylowe Pietrucha odegrały przełomową rolę w walce z powodziami w tej części Krakowa. Mieszkańcy dzielnicy Bieżanów-Prokocim oraz Złocienia mogą spać spokojnie, nie martwiąc się o swoje domy. Zastosowanie grodzic winylowych nie tylko umożliwiło realizację projektu w najkrótszym możliwym czasie i zmniejszyło ryzyko powodzi, ale także przyczyniło się do wygenerowania znacznych oszczędności inwestycyjnych.
Należy tutaj podkreślić rolę inwestora, który zdecydował o zastosowaniu grodzic winylowych w miejsce tradycyjnych materiałów, takich jak stal czy beton. Wybór grodzic winylowych okazał się strzałem w dziesiątkę, nie tylko ze względu na tempo prac i skuteczność tego nieoczywistego rozwiązania. Inwestycja ta stała się prawdziwym symbolem sukcesu w walce z powodziami, która pozwoliła zaoszczędzić setki tysięcy PLN w porównaniu do bardziej znanych metod.
Rys. 5 Koryto rzeki Serafa zabezpieczone grodzicami winylowymi EcoLock wraz z oczepem winylowym
Dzięki rozwiązaniom takim jak grodzice winylowe EcoLock, mieszkańcy Bieżanowa i Złocienia mogą cieszyć się bezpieczeństwem, które zapewnia im ta innowacyjna technologia. Przykład ten pokazuje, że zrównoważone rozwiązania budowlane mogą przynieść realne korzyści zarówno dla mieszkańców, jak i dla inwestorów. Bezpieczeństwo, oszczędności, i ochrona środowiska – to wszystko stało się możliwe dzięki grodzicom winylowym firmy Pietrucha.
Link do wcześniejszego artykułu, poświęconego osiedlu Złocień:
Erozja linii brzegowej to zjawisko, które z czasem może prowadzić do poważnych uszkodzeń terenu, osuwania się gruntu i stopniowej utraty stabilności brzegu. Problem ten dotyczy nie tylko dużych inwestycji hydrotechnicznych, ale również mniejszych zbiorników wodnych, kanałów, marin czy terenów rekreacyjnych położonych w sąsiedztwie wody. Tam, gdzie brzeg jest stale narażony na działanie fal, prądów lub zmiennego poziomu wód, potrzebne są rozwiązania, które skutecznie wzmacniają grunt i ograniczają jego wymywanie. Jednym z takich rozwiązań są grodzice winylowe.
Grodzice winylowe – na czym polega to rozwiązanie?
Grodzice winylowe to nowoczesny system zabezpieczania gruntu i linii brzegowej. System wykorzystuje specjalnie profilowane elementy z tworzywa sztucznego, które po połączeniu tworzą szczelną konstrukcję. Bariera wykonana z grodzic winylowych stabilizuje brzeg, ogranicza wypłukiwanie ziemi i pomaga chronić teren przed postępującą erozją.
W praktyce zastosowanie grodzic winylowych polega na wykonaniu ścianki, która przejmuje napór gruntu i oddziela go od wody. Dzięki temu brzeg nie osuwa się tak łatwo, a fale i ruch wody mają mniejszy wpływ na jego degradację. To szczególnie ważne wszędzie tam, gdzie poziom wody zmienia się sezonowo albo gdzie linia brzegowa jest stale narażona na podmywanie. Dużą zaletą grodzic winylowych jest ich odporność na działanie wilgoci, korozję i wiele czynników środowiskowych. W odróżnieniu od niektórych tradycyjnych materiałów nie wymagają intensywnej konserwacji i dobrze sprawdzają się w długoterminowych realizacjach. Są przy tym stosunkowo lekkie, co ułatwia transport, montaż i dopasowanie technologii do warunków konkretnej inwestycji.
W jaki sposób grodzice ograniczają podmywanie i osuwanie się gruntu?
Podmywanie brzegu zaczyna się wtedy, gdy woda stopniowo wypłukuje cząstki gruntu i osłabia jego naturalną strukturę. Z czasem prowadzi to do utraty stabilności, powstawania ubytków, a nawet osuwania się większych fragmentów skarpy czy nabrzeża. Grodzice winylowe pomagają zatrzymać ten proces, ponieważ po wbiciu w grunt tworzą trwałą przegrodę oddzielającą masę ziemi od bezpośredniego działania wody.
Grodzice ograniczają rozmywanie brzegu przez fale, ruch wody oraz zmienne poziomy lustra wody. Zamiast działać bezpośrednio na grunt, energia wody trafia na konstrukcję, która przejmuje obciążenia i stabilizuje linię brzegową. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko wypłukiwania drobnych frakcji gruntu, a brzeg zachowuje swój kształt i nośność przez dłuższy czas.
Grodzice winylowe są wykorzystywane wszędzie tam, gdzie liczy się trwałość, odporność na trudne warunki i niezawodność konstrukcji w długim okresie użytkowania. Nic więc dziwnego, że w praktyce projektowej często pojawia się pytanie, jak tego typu rozwiązania zachowują się przy bardzo wysokich i bardzo niskich temperaturach. Czy upały, silne nasłonecznienie albo mróz mogą wpływać na parametry materiału i bezpieczeństwo całej konstrukcji?
Czy ekstremalne temperatury wpływają na trwałość grodzic winylowych?
Ekstremalne temperatury to jeden z czynników, który warto brać pod uwagę przy projektowaniu zabezpieczeń brzegowych, konstrukcji hydrotechnicznych i systemów pracujących przez cały rok w środowisku zewnętrznym. W praktyce wiele zależy jednak od właściwości materiału oraz od tego, czy dane rozwiązanie zostało przystosowane do pracy w zmiennych warunkach atmosferycznych. W przypadku grodzic winylowych ich zastosowanie wynika właśnie z dobrej odporności na wilgoć, promieniowanie UV, korozję i obciążenia środowiskowe, które często towarzyszą zarówno wysokim, jak i niskim temperaturom.
Jak grodzice winylowe zachowują się podczas mrozów?
Podczas mrozów bardzo duże znaczenie ma to, jak materiał reaguje na kontakt z wilgocią i ujemnymi temperaturami. W przypadku grodzic winylowych istotną zaletą jest to, że nie nasiąkają wodą. Dzięki temu, gdy temperatury spadają poniżej zera, wewnątrz materiału nie dochodzi do zjawiska zamarzania zgromadzonej wilgoci, które mogłoby prowadzić do osłabienia struktury, pękania czy stopniowej degradacji.
To ważne, ponieważ woda podczas zamarzania zwiększa swoją objętość. W materiałach podatnych na nasiąkanie może to z czasem powodować uszkodzenia wynikające z cyklicznego zamarzania i rozmarzania. Grodzice winylowe nie podlegają temu mechanizmowi w takim zakresie, ponieważ ich struktura nie chłonie wilgoci. W praktyce oznacza to większą stabilność materiału w warunkach zimowych i mniejsze ryzyko pogorszenia jego właściwości pod wpływem mrozu.
Wysokie temperatury i silne nasłonecznienie – czy to problem dla grodzic?
Profile z PVC są odporne na promieniowanie UV, ekstremalne temperatury oraz działanie czynników atmosferycznych i biologicznych. W praktyce oznacza to, że silne słońce i wysokie temperatury nie stanowią przeszkody w stosowaniu grodzic w strefach brzegowych, hydrotechnice czy inwestycjach narażonych na długotrwałą ekspozycję zewnętrzną. Istotne jest również to, że materiał nie koroduje, dzięki czemu zachowuje swoje właściwości użytkowe także w wymagającym środowisku.
Budowa nabrzeża dla łodzi to inwestycja, w której liczy się nie tylko wygoda użytkowania, ale przede wszystkim trwałość całej konstrukcji i dobre zabezpieczenie linii brzegowej. Stały kontakt z wodą, zmienne poziomy lustra, fale czy ryzyko podmywania gruntu sprawiają, że budowa nabrzeża wymaga rozwiązań sprawdzających się w wymagającym środowisku. Jednym z nich są grodzice winylowe, które pomagają stabilizować brzeg, wzmacniać grunt i tworzyć trwałe obudowy nabrzeży. To rozwiązanie znajduje zastosowanie zarówno przy większych inwestycjach hydrotechnicznych, jak i przy mniejszych przystaniach, marinach czy prywatnych strefach cumowniczych.
Jaką rolę grodzice winylowe odgrywają podczas budowy nabrzeża dla łodzi? Dlaczego są chętnie wykorzystywane tam, gdzie ważna jest trwałość, odporność na warunki zewnętrzne i estetyczne wykończenie brzegu?
Jaką funkcję pełnią grodzice podczas budowy nabrzeża?
Podczas budowy nabrzeża grodzice pełnią przede wszystkim funkcję konstrukcyjną i zabezpieczającą. Tworzą trwałą obudowę brzegu, która oddziela grunt od wody i pozwala utrzymać stabilny kształt linii brzegowej. Dzięki temu możliwe jest przygotowanie bezpiecznej i uporządkowanej strefy do cumowania łodzi, poruszania się wzdłuż nabrzeża czy dalszego zagospodarowania terenu.
Grodzice odpowiadają również za stabilizację gruntu. W rejonie nabrzeża podłoże jest stale narażone na działanie wody, falowanie, zmienne poziomy lustra wody oraz wypłukiwanie drobnych frakcji gruntu. Grodzice ograniczają te zjawiska, ponieważ tworzą barierę, która przejmuje oddziaływania od strony wody i pomaga chronić brzeg przed osuwaniem się oraz podmywaniem.
Grodzice winylowe a zmienne poziomy wody, fale i podmywanie brzegu
Zmienne poziomy wody, falowanie i stałe oddziaływanie wilgoci to jedne z głównych czynników, które wpływają na stan brzegu w rejonie nabrzeża. W takich warunkach grunt jest regularnie obciążany, rozluźniany i stopniowo wypłukiwany, co z czasem może prowadzić do utraty stabilności całej krawędzi brzegowej. Przy budowie nabrzeża trzeba uwzględnić nie tylko samą konstrukcję użytkową, ale również to, jak zabezpieczyć teren przed procesami erozyjnymi.
Grodzice winylowe pomagają ograniczyć ten problem, ponieważ tworzą trwałą przegrodę oddzielającą grunt od bezpośredniego działania wody. Dzięki temu fale nie uderzają bezpośrednio w niezabezpieczony brzeg, a zmiany poziomu lustra wody nie wpływają tak intensywnie na wypłukiwanie ziemi i osłabianie podłoża. Konstrukcja przejmuje oddziaływania pojawiające się na styku wody i gruntu, stabilizując linię brzegową oraz ograniczając ryzyko deformacji nabrzeża.
Podmywanie drogi to problem, który może prowadzić nie tylko do uszkodzenia nawierzchni, ale przede wszystkim do osłabienia konstrukcji całej drogi i pobocza. Ryzyko pojawia się szczególnie tam, gdzie trasa przebiega w pobliżu rowów, cieków wodnych, skarp, nasypów lub terenów narażonych na okresowe zalewanie. Woda stopniowo wypłukuje grunt, narusza stabilność podłoża i może powodować powstawanie osunięć, pęknięć oraz deformacji nawierzchni. W takich sytuacjach duże znaczenie mają rozwiązania, które pozwalają skutecznie oddzielić grunt od oddziaływania wody i wzmocnić newralgiczne odcinki infrastruktury. Jednym z nich są grodzice.
Jak grodzice stabilizują grunt przy drodze?
Grodzice stabilizują grunt przy drodze przede wszystkim poprzez stworzenie trwałej przegrody, która wzmacnia podłoże i ogranicza jego przemieszczanie się pod wpływem wody, obciążeń oraz osłabienia struktury gruntu. W miejscach, gdzie droga przebiega w pobliżu skarpy, rowu, cieku wodnego lub nasypu, nawet częściowe wypłukanie ziemi może prowadzić do utraty stateczności pobocza i stopniowego uszkadzania konstrukcji drogi. Zastosowanie grodzic pozwala temu przeciwdziałać. Grodzice przejmują część oddziaływań działających na grunt i pomagają utrzymać jego właściwe położenie.
Po pogrążeniu w gruncie grodzice tworzą pionową barierę, która stanowi podparcie dla mas ziemnych. Dzięki temu ograniczają ryzyko osuwania się pobocza, rozluźniania nasypu czy deformacji skarpy znajdującej się w bezpośrednim sąsiedztwie jezdni. To szczególnie ważne tam, gdzie grunt jest stale narażony na zawilgocenie albo okresowo traci swoją nośność na skutek intensywnych opadów, roztopów czy podniesionego poziomu wody.
Grodzice a trwałość drogi
Grodzice pomagają wydłużyć trwałość drogi, ponieważ stabilizują grunt i ograniczają wpływ wody na konstrukcję znajdującą się w jej bezpośrednim sąsiedztwie. Tworzą barierę, która chroni podłoże przed rozmywaniem, a jednocześnie wzmacnia newralgiczne odcinki infrastruktury. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko powstawania pustek w gruncie, nierównomiernego osiadania oraz uszkodzeń, które z czasem mogłyby przenieść się na nawierzchnię drogową.
Z punktu widzenia eksploatacji oznacza to większą stabilność całego układu drogowego. Droga lepiej zachowuje swoje parametry użytkowe, a pobocza, skarpy i nasypy są mniej podatne na degradację pod wpływem opadów, roztopów czy wahań poziomu wody.
Stabilizacja skarp jest istotna w obszarach narażonych na erozję, osuwanie się gruntu lub oddziaływanie wody. Niewłaściwie zabezpieczone skarpy mogą prowadzić do degradacji terenu, uszkodzeń infrastruktury oraz zagrożeń dla bezpieczeństwa użytkowników. Z tego względu coraz częściej poszukuje się rozwiązań, które łączą trwałość konstrukcyjną z możliwością zastosowania w zróżnicowanych warunkach gruntowo-wodnych.
Jednym z materiałów wykorzystywanych w stabilizacji skarp są grodzice winylowe, które stanowią alternatywę dla tradycyjnych rozwiązań stalowych czy betonowych. Dzięki swoim właściwościom fizycznym i odporności na czynniki środowiskowe mogą być stosowane zarówno w projektach hydrotechnicznych, jak i przy zabezpieczaniu skarp drogowych, kolejowych czy brzegów cieków wodnych.
Właściwości grodzic winylowych a stabilizacja skarp
Grodzice winylowe wykazują właściwości, które predysponują je do zastosowania w pracach związanych ze stabilizacją skarp. To przede wszystkim:
• odporność na działanie wilgoci oraz czynników chemicznych, występujących w gruncie i wodzie – w przeciwieństwie do materiałów metalowych, grodzice winylowe nie ulegają korozji, co ma istotne znaczenie w środowiskach o podwyższonej wilgotności lub w bezpośrednim kontakcie z wodą.
• elastyczność materiału – pozwala grodzicom winylowym w pewnym stopniu kompensować niewielkie przemieszczenia gruntu, tym samym ograniczając ryzyko powstawania pęknięć czy lokalnych uszkodzeń, które mogłyby obniżyć skuteczność stabilizacji skarpy.
• relatywnie niska masa własna, co ułatwia ich transport oraz montaż w trudno dostępnych miejscach – mniejszy ciężar pozwala na prowadzenie prac stabilizacyjnych z ograniczonym użyciem ciężkiego sprzętu, co bywa istotne przy zabezpieczaniu skarp w terenach zurbanizowanych lub objętych ograniczeniami środowiskowymi.
Zastosowanie grodzic winylowych w stabilizacji skarp ziemnych
Grodzice winylowe umożliwiają kontrolę przemieszczeń gruntu oraz ograniczenie procesów erozyjnych. Ich zastosowanie znajduje uzasadnienie szczególnie w miejscach, gdzie naturalna struktura skarpy została osłabiona przez działanie wody, zmienne warunki atmosferyczne lub ingerencję człowieka, taką jak roboty ziemne czy zmiana ukształtowania terenu.
W praktyce grodzice winylowe stosuje się jako pionowe lub lekko nachylone elementy wzmacniające, wbijane lub wciskane w podłoże u podnóża skarpy albo w jej strefie środkowej. Taka lokalizacja pozwala na przejęcie części obciążeń wynikających z parcia gruntu oraz stabilizację newralgicznych stref, w których najczęściej dochodzi do utraty stateczności. Grodzice mogą tworzyć ciągłe ściany oporowe lub pracować jako elementy współdziałające z innymi systemami stabilizacji.
Stabilizacja skarp narażonych na działanie wody
Woda, zarówno powierzchniowa, jak i gruntowa, może prowadzić do wypłukiwania drobnych frakcji, wzrostu ciśnienia porowego oraz osłabienia parametrów wytrzymałościowych podłoża. W efekcie zwiększa się ryzyko erozji, osuwisk oraz deformacji skarpy. W takich warunkach grodzice winylowe są stosowane jako elementy ograniczające migrację gruntu i kontrolujące przepływ wody w strefie przywodnej. Umieszczone u podnóża skarpy lub w jej dolnych partiach, stanowią barierę chroniącą przed podmywaniem i rozmywaniem gruntu, co ma szczególne znaczenie w rejonach cieków wodnych, zbiorników retencyjnych czy kanałów melioracyjnych.
Potrzebujesz wsparcia przy projektowaniu konstrukcji lub doborze odpowiedniego rozwiązania?
Nasz zespół geotechników współpracuje z klientami przy doborze odpowiedniego rozwiązania i metody instalacji. W szczególnych przypadkach szkolimy ekipy montażowe i asystujemy na placu budowy.
Twoja wiadomość została pomyślnie przesłana. Skontaktujemy się z Tobą najszybciej, jak to możliwe.
Wsparcie dla projektantów
Designer 3.0 to autorska platforma obliczeniowa dla projektantów i inżynierów. Trzy narzędzia obliczeniowe, podręczniki, poradnik i studia przypadków poświęcone produktom oferowanym przez Grupę Pietrucha, dostępne w jednym miejscu. Designer 3.0 powstał z myślą o specjalistach z sektora inżynierii lądowej i wodnej, aby ułatwić projektowanie rozwiązań z zakresu stabilizacji i wzmacniania nośności gruntu, zabezpieczeń przeciwpowodziowych oraz budowy ścian oporowych i przeciwfiltacyjnych.
