Drenaż poziomy ustroju niosącego obiektu mostowego

W niniejszym artykule chciałbym skupić się na analizie rozwiązań projektowych zastosowanych na różnych obiektach mostowych realizowanych w Polsce, a dotyczących drenażu – jednego z elementów wchodzących w skład systemu odwodnienia ustrojów niosących obiektów mostowych.^[1]
 

Drenaż poziomy wykonywany na obiektach mostowych (ale także na innych obiektach, np. parkingach wielopoziomowych) ma za zadanie odprowadzenie z poziomu hydroizolacji wody pojawiającej się pod warstwami nawierzchniowymi, zarówno pod nawierzchnią jezdni jak i kapami chodnikowymi. Jak wiemy, mostowe nawierzchnie bitumiczne nie są warstwami szczelnymi dla wody. Mimo istniejących w nawierzchni spadków poprzecznych i podłużnych, dzięki którym zdecydowaną większość wody spadającej na powierzchnię obiektu w postaci opadu udaje się szybko sprowadzić do ścieków przykrawężnikowych i do umieszczonych tam wpustów mostowych, to jednak część tej wody przenika przez warstwy nawierzchniowe i dociera do poziomu hydroizolacji wykonanej na płycie ustroju nośnego. Woda ta - podobnie jak po nawierzchni - spływa po izolacji do linii cieków znajdujących się w płycie ukształtowanej tak samo jak górna płaszczyzna nawierzchni. Na poziomie izolacji w linii cieku wbudowywane są specjalne wpusty zwane sączkami, które odprowadzają wodę pod konstrukcję płyty. Sączki instalowane są w zależności od pochylenia niwelety w rozstawie co 3 ÷ 5 m.
 

Standardowy sączek stosowany obecnie w Polsce składa się z trzech zasadniczych części:

• niskiego lejka z tworzywa sztucznego osadzonego w górnej płaszczyźnie płyty i wprowadzonego do rurki; lejek powinien posiadać od spodu specjalne pionowe żebra umożliwiające oparcie go i zastabilizowanie na zbrojeniu oraz płaski kołnierz ułatwiający szczelne połączenie z powłoką hydroizolacyjną;
• sitka osadzonego zatrzaskowo w zagłębieniu w środkowej części lejka nad otworem wlotowym do rurki i posiadającego otwory umożliwiające wprowadzenie tam końcówek drenu;
• rurki z tworzywa sztucznego o średnicy min. 50 mm przenikającej pionowo przez konstrukcję ustroju niosącego.

Spotykane też są inne konstrukcje pełniące rolę sączków, np. ze stali czy żeliwa, ale nie zyskały one szerszej aprobaty i praktycznie obecnie się ich już nie stosuje.
 

Warstwa izolacji układana na płycie musi być dokładnie przyklejona do wewnętrznej powierzchni lejka, aby zapewnić szczelność całej powłoki. Z tym bywają spore problemy, które skutkują obserwowanymi często zaciekami na betonie spodu płyty wokół wylotu sączka.
Głównymi przyczynami powstawania takich usterek są:

• niestarannie wykonane nacięcia w papie termozgrzewalnej przy wklejaniu jej w lejek sączka – nacięcia są zbyt rzadko wykonane i są za długie;
• niedokładne przyklejenie papy na styku betonu i krawędzi lejka nieposiadającego płaskiego kołnierza – z powodu utrudnionego dostępu z palnikiem potrzebnym do prawidłowego przetopu bitumu;
• niewłaściwe oczyszczenie powierzchni lejka zabrudzonego mleczkiem cementowym w trakcie betonowania płyty, jeżeli nie został on właściwie i skutecznie osłonięty;
• nieprecyzyjne usytuowanie wysokościowe lejka w stosunku do powierzchni płyty z powodu braku odpowiednio ukształtowanych żeber;
• niewłaściwa technologia wykonywania tej operacji.

Podobne problemy występują przy wbudowywaniu wpustów mostowych, a w zasadzie ich dolnej części – talerzy osadzanych w płycie w trakcie betonowania. Ale tu sytuacja wygląda trochę lepiej. Talerz wpustu posiada płaski duży kołnierz, do którego łatwiej prawidłowo dokleić papę na całym obwodzie. Zazwyczaj operacja ta wykonywana jest staranniej niż w przypadku mniejszych i występujących w większej ilości sączków.
 

Usterki te rzadziej spotykane są przy stosowaniu hydroizolacji powłokowych – łatwiej jest bowiem w tym przypadku zachować ciągłość powłoki izolacyjnej w strefie styku z sączkiem. Skutki występowania tych z pozoru błahych usterek mogą być nieobliczalne dla trwałości obiektu mostowego.
 

Dla ułatwienia szybszego dotarcia wody do sączków, jak i do specjalnych szczelin w dolnych częściach wpustów mostowych, na izolacji między nimi wykonuje się drenaż podłużny. Najczęściej jest on projektowany w postaci pasków ze specjalnej geowłókniny obsypanych warstwą filtracyjną z grysu otoczonego żywicą. Może też być wykonany z zastosowaniem prefabrykowanych konstrukcji kompozytowych.
Zaleca się również wykonywanie drenażu wzdłuż zewnętrznej strony krawężnika pod betonem kapy chodnikowej, wyprowadzając końcówki odcinków drenu do kolejnych sączków lub wpustów poprzez specjalnie pozostawione w tych miejscach przerwy w podbudowie betonowej krawężników. Dren wykonany z paska włókniny (jak i gotowy prefabrykowany) ułożony za krawężnikiem należy przed betonowaniem zabezpieczyć przed zamuleniem mleczkiem cementowym wysysanym przez niego z betonu. Wystarczy w tym celu przynajmniej 3-4 godziny wcześniej osłonić go warstwą wilgotnego, lekko ubitego betonu piaskowego.
Dodatkowo należy wykonać też drenaż prostopadle do osi obiektu przed każdym urządzeniem dylatacyjnym, na całej jego długości od strony napływu wody po izolacji.
 

Prefabrykowany geokompozyt drenażowy wykonany z zastosowaniem geowłókniny poliestrowej odporny jest na działanie temperatury do 220°C, w jakiej znajdzie się on przez kilkadziesiąt minut w czasie układania pierwszej warstwy nawierzchni bitumicznej. Można więc bezpośrednio na nim układać masę bez konieczności stosowania obsypki z grysu otaczanego żywicą.
Jednakże w przypadku zastosowania na warstwę wiążącą asfaltu lanego, należy w niej na linii cieku pozostawić wąską bruzdę szerokości 8÷10 cm, którą należy wypełnić grysem dopiero po ułożeniu na izolacji paska drenu.

Przykrycie drenażu ciągłą warstwą asfaltu lanego jest rozwiązaniem błędnym!

Podczas wykonywania licznych kontroli i przeglądów obiektów mostowych na terenie Polski na drogach krajowych (zarówno obiektów istniejących, jak i będących w trakcie remontów czy budowy) zaobserwowałem różne rozwiązania techniczne, które stały się przyczynkiem do podjęcia próby dokonania ich analizy i oceny.
 

I tak, najczęściej spotykane przykłady niewłaściwego wykonania czy złego funkcjonowania drenażu oraz ich skutków to:

1. zacieki na spodzie płyty konstrukcji niosącej wokół wylotu rurek sączków i wpustów mostowych, które po pewnym czasie doprowadzają do korozji betonu i zbrojenia w tej strefie (fot. 1,2,3,4), których przyczyny to –

fot. 1.	fot. 2.

fot. 3.	fot. 4.

2. zacieki na pionowych powierzchniach konstrukcji niosącej lub na ich dolnych półkach (fot. 5,6), a także często na poziomych powierzchniach przyczółków i oczepów filarów – powstałe w wyniku –

fot. 5.	fot. 6.

3. całkowite zablokowanie przekroju wylotu sączka produktami krystalizacji składników odsączanej wody – powstałe z powodu zbyt małej średnicy rurki;
 

4. brak objawów działania drenażu, będący skutkiem np. –

5. całkowity brak drenażu; na wielu starszych obiektach w ogóle nie stwierdzono jego istnienia (ale analiza skutków jego braku to oddzielny temat);
 

6. nieprawidłowe wykonanie podłączenia rurki sączka do kolektora, o zbyt małym, a nawet o ujemnym spadku przewodu, tworzącym rodzaj syfonu (fot. 7,8).

fot. 7.	fot. 8.

Ale czy podłączenie wszystkich sączków do kolektora jest właściwym rozwiązaniem? Twierdzę, że nie.
 

Jaki będzie efekt, gdy np. zostanie zablokowany odpływ z kolektora na skutek zamulenia studzienki rewizyjnej zlokalizowanej pod mostem po przejściu „wysokiej wody”? - a takie przypadki stwierdzono!! - szczelne podłączenie sączków spowoduje „nawodnienie” nawierzchni wodą stojącą w całej instalacji.
Jak ocenić funkcjonowanie drenażu, jeżeli nie widzimy wylotu rurek sączków?
Czy osadzanie się na dnie kolektora w miejscu włączenia sączka zanieczyszczeń będących efektem krystalizacji związków chemicznych nanoszonych z kapiącą wodą nie spowoduje z czasem utrudnienia w swobodnym spływie wody?
 

Obowiązujące przepisy prawne mówią tylko, że nie należy instalować sączków w strefie nad jezdniami, chodnikami dla pieszych czy torami kolejowymi przebiegającymi pod obiektami mostowymi. Zagrożeniem są spadające sople lodu tworzące się zimą na wylotach rurek sączków. W większości przypadków problem ten można rozwiązać zastępując w tych miejscach sączki dodatkowymi wpustami mostowymi odpowiednio je rozmieszczając. Poza tymi strefami z sączków woda może swobodnie kapać pod obiekt. Przepisy o ochronie środowiska tego też nie zabraniają.
 

Doświadczenia własne z realizacji obiektów, dokonywanie przeglądów i ocen stanu technicznego istniejących obiektów, analiza uszkodzeń i ich przyczyn, ukazują mi jak ważną sprawą jest właściwie zaprojektowanie i prawidłowe wykonanie systemu odwodnienia płyty pomostu obiektu mostowego, a w szczególności drenażu. A prawidłowo i niezawodnie działający system odwodnienia ma niebagatelny wpływ na trwałość elementów wyposażenia mostu, a tym samym na trwałość całego obiektu. Nie wszyscy jeszcze jesteśmy świadomi, że największym wrogiem konstrukcji mostowych jest właśnie woda. Ta woda, której w odpowiednio krótkim czasie nie umożliwimy swobodnego i całkowitego odpływu ze wszystkich elementów mostu.

 

Warszawa, 22 marca 2019 r.

^[1] Wszystkie elementy wchodzące w skład systemu odwodnienia ustrojów niosących obiektów mostowych scharakteryzowałem pokrótce w artykule opublikowanym w miesięczniku Materiały Budowlane nr 4/2007. Każdy z nich ma swój udział w skutecznym i niezawodnym działaniu całego systemu, a jednocześnie w różnym stopniu decyduje o trwałości poszczególnych części konstrukcji obiektu.