Sea Towers - Jak to jest zrobione?

Dedykowane entuzjastom wieżowców z www.skyscrapercity.com

Inwestycja ta poprzedzona była kilkuletnim okresem przygotowań, podczas którego przeprowadzono szereg badań geologicznych (wiercenia, badania laboratoryjne próbek gruntu, sondowanie), hydrologicznych (ze względu na bliskość morza i wysokie wody podskórne), a nawet - badań wiatrów.  Tak liczne i kosztowne badania i ekspertyzy nie byłyby potrzebne w przypadku zwykłej inwestycji, na przykład kilkupiętrowej kamienicy, jednak w przypadku tak ogromnej, ciężkiej, a przede wszystkim wysokiej bryły należało je wykonać ze szczególną starannością.

Geolodzy, którzy każdorazowo badają grunty w kontekście historii ich powstawania przed milionami lat, tym razem musieli odwołać się do historii najnowszej. Szczegółowa analiza map i zdjęć z okresu budowy portu i okresu poprzedzającego budowę Nabrzeża Prezydenta dała jednoznaczną odpowiedź - grunt w tym miejscu został nasypany przez człowieka. Tam, gdzie stoi teraz bryła Sea Towers, jeszcze 80 lat temu było morze. Widać to na załączonej pocztówce Gdyni z lat 20-tych.

W latach 1928-1929 w ramach budowy basenu portowego w Gdyni powstało Nabrzeże Prezydenta. Zbudowano je, zatapiając w morzu, kilkadziesiąt metrów od linii brzegu, żelbetowe skrzynie o wysokości 9,5 m, które następnie wypełniono piaskiem. Teren miedzy linią nowego, umocnionego nabrzeża a naturalnym brzegiem morza został wypełniony tysiącami metrów sześciennych piasku, uzyskanego z pogłębiania basenu portowego. Po osiemdziesięciu latach, dokładnie na obszarze "zabranym morzu" jest budowany najwyższy budynek mieszkalny w Polsce północnej.

Dane o właściwościach gruntu na terenie planowanej inwestycji, uzyskiwane dzięki badaniom geologicznym, prowadzonym na głębokości nawet sześćdziesięciu metrów, były szczegółowo analizowane przez zespół ekspertów z różnych dyscyplin.

W miarę uzyskiwania nowych informacji (stanowiących często bodziec do następnych badań, analiz i ekspertyz) rodziły się liczne pytania. Jak ma wyglądać fundament? Jeśli ma być płyta fundamentowa, to jakiej grubości? Czy płytę fundamentową należy oprzeć na palach, czy głębokich ścianach fundamentowych, tzw. ścianach szczelinowych? Jak zachowa się grunt pod tak dużym ciężarem? Czy należy wzmacniać grunt czy nie? Jeśli wzmacniać, to w jakim zakresie i jakimi metodami? Czy wzmocnić grunt przez zastrzyki cementowe, kolumny żwirowe, a może zastosować zagęszczenie gruntu metodą wybuchów (z powodzeniem zastosowaną na budowie elektrowni jądrowej w Żarnowcu)?

Ostatecznie wybrano zagęszczenie gruntu metodą wibroflotacji, metodę bardzo skuteczną, a jednocześnie bezpieczną dla istniejących w pobliżu budynków.

W naszym przypadku grunt został zagęszczony na całej działce, w ponad 1100 punktach.

Przedmiotem wielu specjalistycznych badań była prognoza osiadania budynku. Jest to zjawisko naturalne przy każdej budowie, jednak w przypadku mniejszych budynków nikt się tym nie zajmuje. W przypadku Sea Towers o łącznej wadze ponad 140 tysięcy ton i dużej powierzchni wystawionej na działanie wiatrów był to problem bardzo ważny.

Prognozy, przygotowane przez kilka niezależnych zespołów, wskazywały, że budynek może osiąść do 10,5 cm. Gdy bryła osiągnęła już około 90% swojej masy,  budynek osiadł o 4,4 cm, a do końca budowy spodziewamy się, że wielkość ta osiągnie około 6 cm. Badania osiadań prowadzone są na bieżąco, a raport w tej sprawie co miesiąc składany jest do Urzędu Miejskiego w Gdyni.

Proszę spojrzeć na ciekawy rysunek płyty fundamentowej Sea Towers "od spodu" - tak wyglądają fundamenty pod obiema wieżami i fundament od strony morza. Różne kolory rysunku odzwierciedlają głębokość osiadania budynku w poszczególnych miejscach płyty fundamentowej.

Kolejnym, bardzo ważnym wyzwaniem dla zespołu ekspertów i projektantów były warunki wodne - przecież Sea Towers są zbudowane w odległości tylko 12 m od nabrzeża. Wprawdzie projekt architektoniczny obiektu nie przewidywał wielokondygnacyjnych garaży podziemnych (garaże w Sea Towers usytuowane są w części nadziemnej), ale płyta fundamentowa i przyjęte na tym etapie rozważań, fundamentowe ściany szczelinowe musiały być posadowione na głębokość 16 metrów w gruncie. Jaki wpływ na fundamenty będzie miała woda gruntowa? Jaki jest jej poziom? Według badań i pomiarów z ostatnich 50 lat, udostępnionych przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni, poziom wody w basenie portowym ulega okresowym, ponadmetrowym wahaniom. Jak ustrzec się przed zalaniem wykopu pod fundament?

A jak na wybudowany już fundament będzie oddziaływać słona woda gruntowa?

Odpowiedź na te pytania mogły dać tylko kolejne specjalistyczne badania hydrogeologiczne. Badano skład chemiczny wód podziemnych oraz kierunki, z których one napływają. Okazało się, że na terenie, gdzie stoją Sea Towers woda gruntowa jest słodka i spływa nieprzerwanie od wzgórz morenowych ku morzu. Natomiast wpływ wody morskiej na skład chemiczny wody gruntowej jest minimalny. Lustro wody gruntowej położone jest średnio 2 metry pod poziomem terenu i obniża się w kierunku morza do poziomu 0,6 m powyżej poziomu wody w basenie portowym.

Następnym, nietypowym problemem było oszacowanie wpływu wiatrów na budynek, ponieważ to miejsce jest jednym z najbardziej wietrznych w Polsce. Tak duże budynki pracują jak żagiel na wietrze, a ten właśnie "żagiel" ma powierzchnię ponad 10 tys. metrów kwadratowych - prawie pięciokrotnie więcej niż wszystkie żagle Daru Pomorza. Poproszono więc naukowców z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej o sporządzenie ekspertyzy o sile i kierunkach wiatrów, wiejących w Gdyni w ostatnich dziesięcioleciach. Rezultaty tych ekspertyz miały wpływ na określenie niezbędnej sztywności trzonów wież, które są "masztami", utrzymującymi budynki w pionie.

Co ciekawe, w odróżnieniu od mniejszych, "typowych" budowli, przy budowie takich obiektów jak Sea Towers, analizuje się nie tylko opisany wyżej wpływ zastanych warunków na przyszły budynek, ale i wpływ ukończonej inwestycji na otoczenie. W tym przypadku również wykonano szereg ekspertyz, w tym m.in. analizę oddziaływania obiektu na sąsiednie budynki i budowle, w tym skrzyniowe Nabrzeże Prezydenta. Na życzenie władz Gdyni zrobiono dodatkowe badania hydrologiczne o ewentualnym wpływie inwestycji na stosunki wodne w okolicy.

Rezultatem badań, ekspertyz i obliczeń był model konstrukcyjny przyjęty ostatecznie do realizacji, przedstawiony na rysunku. Budynek ma konstrukcję żelbetową, fundamentem jest płyta o objętości 10 tys. m3, o zmiennej grubości (w najgrubszym miejscu 2,4 m), oparta na żelbetowych ścianach fundamentowych o głębokości 16 metrów. Ściany i płyta fundamentowa zbudowane są z betonu wodoszczelnego, dodatkowo pod płytą fundamentową znajduje się izolacja przeciwwodna.

Przy takim przedsięwzięciu nie można było niczego pominąć i zaniedbać. Przyjęto zasadę, że na każdym etapie obliczeń przyjmowano do dalszych rozważań warianty z bardzo dużym marginesem bezpieczeństwa, zakładając zawsze możliwość występowania bardziej niekorzystnych warunków niż te, które wynikały z badań. Normą była wielokrotna weryfikacja wyników badań przez niezależne i nie wiedzące nawzajem o sobie zespoły ekspertów, a także przyjmowanie założeń dużo ostrzejszych niż zalecane.

Napisano tu dużo o problemach technicznych, związanych z tą inwestycją i ich przezwyciężaniu. Ale w budowie tego budynku było przede wszystkim wiele radości i piękna tworzenia. Wybudować w Gdyni, którą do lat 20-tych XX wieku uważano za przedmieście Oksywia, budynek o wysokości piramidy Cheopsa była dla nas, rodowitych gdynian, ogromną satysfakcją.