Strefa przemarzania

Idzie zima. Przynajmniej sądząc po nosie i policzkach, które szczypią w trakcie spaceru z psem. Warto przy tej okazji przypomnieć o „świętych” zasadach wykonywania inwestycji w inżynierii środowiska. To bowiem zimą najczęściej zdarzają się awarie wodociągów i kanalizacji. Przy braku dbałości o zabezpieczenie przed zamarzaniem wystarczy mała infiltracja do gruntu i nieszczęście gotowe.

Pod wpływem ujemnych temperatur nasączony wodą grunt zamarza, a z fizyki wiadomo, że woda, zamarzając, zwiększa swoją objętość – i to w każdym „wolnym” kierunku. Towarzyszące temu siły działają na rurę jak potężne imadło i po prostu ją miażdżą.

Głębokość przemarzania gruntu

Stąd też warto przypomnieć, bo może przy obserwowanych zmianach klimatu młodsi inżynierowie i inwestorzy o tym zapominają, że grunt zimą przemarza, a głębokość od powierzchni gruntu, do której sięgają ujemne temperatury, określa się mianem głębokości przemarzania. Należy przy tym zauważyć, że od głębokości przemarzania gruntu zależy głębokość posadowienia fundamentów oraz układania sieci wodociągowej i kanalizacji zewnętrznej, przyłączy i części kanalizacji wewnętrznej pomiędzy ścianą budynku a studzienką łączeniową z przyłączem. Praktycznie dotyczy to również posadowienia zbiorników wodnych czy „ściekowych”.

Jako sieć kanalizacyjną należy przecież rozumieć wszelki uzbrojenie inżynieryjne tej kanalizacji, w tym zbiorniki przelewowe czy zagłębione zbiorniki retencyjne i inne. W przypadku ścieków mamy wprawdzie do czynienia z medium „surowym” o dodatniej temperaturze, jednak jest ono podatne na zaleganie (obecność elementów stałych – skratek i zawiesiny), a co za tym idzie – na błyskawiczne wychłodzenie i zamarzanie. Stąd zalecenie posadowienia zbiorników bezodpływowych („szamb”) czy reaktorów oczyszczalni przydomowych poniżej strefy przemarzania.

Fundamenty budowli i sieci inżynieryjne powinno się zagłębiać poniżej głębokości przemarzania dla danego terenu. Nieprzestrzeganie tych zasad grozi przemieszczeniem się fundamentu i sieci inżynieryjnych wraz z ich elementami, spowodowanym wysadzinami mrozowymi. Są one szczególnie groźne przy niekorzystnych warunkach gruntowych.

Wysadziny mrozowe sieci kanalizacyjnych grawitacyjnych są bardzo niebezpieczne, ponieważ zakłócają swobodny przepływ mediów, powodują naturalne zatory poprzez zmianę pierwotnego spadku i w konsekwencji całkowity zanik przepływu. W przypadku wszelkiego rodzaju zbiorników (oczywiście, szczelnych i zabezpieczonych przed infiltracją i eksfiltracją) następuje – w najlepszym przypadku – częściowe ich zamarzanie poprzez zamarznięcie wierzchniej warstwy medium i ich przepełnienie do wylewania się na zewnątrz mediów. W przypadku wysadzin mrozowych następuje również zakłócenie odpowiedniego wypoziomowania (posadowienia) kolektorów i zbiorników. W konsekwencji mamy do czynienia z wstrzymaniem przepływów bądź zaprojektowanych procesów techniczno-technologicznych danego zbiornika. W zbiornikach, w których wlot i wylot mediów mają istotne znaczenie, może nastąpić kompletne wstrzymanie planowanych procesów technologicznych i w rezultacie należy dany zbiornik całkowicie wykopać i posadowić na nowo, ale już w zgodzie z zasadami.

Strefy przemarzania gruntu

Zasady podziału Polski na strefy praktycznie znane są od chwili określenia granic w obecnym kształcie. Nasz kraj podzielony jest na cztery strefy przemarzania gruntu. W zależności od strefy, głębokość przemarzania waha się od 80 do 140 cm (rysunek). Najpłycej, bo tylko do 80 cm, grunt przemarza w zachodniej i północno-zachodniej Polsce. Przeważający obszar Polski, obejmujący jej część centralną oraz górzystą część południowo-zachodnią, jest położony w drugiej strefie przemarzania. Grunt na tym terenie przemarza do głębokości 1 m. Trzecia strefa przemarzania to południowo-wschodnia, górzysta część Polski, Góry Świętokrzyskie oraz pas północno-wschodni, z wyłączeniem części kraju znajdującej się w samym północno-wschodnim narożniku. W strefie tej grunt przemarza do 120 cm. Pozostała, niewielka część północno-wschodniej Polski znajduje się w czwartej strefie i mróz może tam sięgać do głębokości 140 cm.

Strefy przemarzania gruntu w Polsce. Źródło: GIG

Dopuszczenie do budowy zbiorników i przyłączy na głębokości objętej zimowym przemarzaniem może mieć także tę konsekwencję, że ścieki będą wyciekać z uszkodzonej sieci i skażą wody gruntowe lub w wyniku ekstrafiltracji z rur kanalizacyjnych, przez uszkodzone działaniem mrozu ściany zbiorników wodnych, zanieczyszczą je.

Z zapisów kilku norm (BN-83/8836-02, PN-81/B-03020 i inne) wynika, że głębokość ułożenia rurociągu i zbiorników powinna być taka, aby jego przykrycie od zewnętrznej krawędzi (górnej krawędzi) rury (zbiornika) do rzędnej terenu było zwiększone niż głębokość przemarzania o 20 cm (tabela).

Wartość przykrycia rur kanalizacyjnych z PVC w zależności od głębokości przemarzania gruntu

Oznacza to, że na terenie danej gminy obowiązuje zasada posadowienia fundamentów, górnej granicy kanalizacji, przyłączy i zbiorników na głębokości minimum 100 cm pod poziomem terenu (dla porównania Wyrok Wojewódzkiego Sądu Administracyjnego w Gdańsku z 20 maja 2010 r., sygn. akt II SA/Gd 226/10).

Nie ulega wątpliwości że odcinek rury pomiędzy ścianą budynku a zbiornikiem (gnilnym, bezodpływowym czy reaktorem oczyszczalni) jest przyłączem (stanowisko Departamentu Rozwoju Obszarów Wiejskich w Mininisterstwie Rolnictwa i Rozwoju Wsi nr ROW wds-ar-053-13/13(1955) z 7 maja 2013 r.) lub przyłączeniem (wg Programu Budowy Przydomowych Oczyszczalni Ścieków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej). W związku z powyższym można mówić o obowiązkowym stosowaniu zasady posadowienia kanalizacji (jako całości) poniżej strefy przemarzania.

Normy i wytyczne dotyczące strefy przemarzania

Aktualnie obowiązująca norma PN EN 752:2008 (która zastąpiła w konsekwencji normy z lat 80. XX w.) mówi wyłącznie o zabezpieczeniu przed zamarzaniem, nie precyzując szczegółów, stąd w planowaniu konieczne jest odniesienie do starych, „niesłusznie zapomnianych” norm i granic tych stref.

W sierpniu 2003 r. COBR TI INSTAL opublikował „Warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnej”, zalecane do stosowania przez ówczesne Ministerstwo Infrastruktury. Zasada ta nie została cofnięta i obowiązuje w dokumentach Ministerstwa Infrastruktury i Rozwoju.

Zasady posadowienia wodociągów, kanalizacji i zbiorników znalazły swoje miejsce w olbrzymiej liczbie publikacji i nawet początkującym projektantom i wykonawcom powinny być znane. Po raz pierwszy opisano je w tzw. elementarzu instalatora z 1906 r. („Taschenbuch der Stadtenwäßerung” von Karl und Klaus R. Imhoff), który doczekał się przedruku w języku polskim. W kolejnych wydaniach tego podręcznika prezentowaną w nim wiedzę aktualizowano i poszerzano także o cały szereg norm, w tym ATV, które w tej chwili, zgodnie z przepisami unijnymi, muszą być w Polsce stosowane jako „normy posiłkowe”.

Wszystkim, chcącym negować konieczność stosowania np. niemieckich wytycznych technicznych warto przypomnieć, że od 1 maja 2004 r. Polska jest członkiem Unii Europejskiej, w której najwyższą rangę prawną posiadają rozporządzenia Parlamentu Europejskiego, przyjmowane wyłącznie jednogłośnie. W unijnym obiegu prawnym funkcjonuje Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 764/2008/WE z 9 lipca 2008 r., ustanawiające procedury dotyczące stosowania niektórych krajowych przepisów technicznych do produktów wprowadzonych legalnie do obrotu w innym państwie członkowskim oraz uchylające decyzję nr 3052/95/WE. Na tej podstawie obowiązują w Polsce m.in. skandynawskie i niemieckie normy dotyczące zasad posadowienia kanalizacji i zbiorników poniżej stref przemarzania.

Często w przetargach zamawiający posługują się „posiłkowo” warunkami gruntowymi. Na ich podstawie projektant winien w opracowanej dokumentacji bardzo wyraźnie te sprawy powiązać m.in. ze strefą przemarzania. Pominięcie zastrzeżenia posadowienia przyłącza i zbiorników poniżej głębokości zamarzania jest błędem projektowym! Brak sprawdzenia głębokości przemarzania gruntu na danym terenie jest poważnym naruszeniem elementarnych zasad projektowych, narażających zamawiającego i eksploatatora na poważne konsekwencje finansowe. W przypadku zaistnienia sytuacji awaryjnej w skutek pominięcia tego elementu na etapie projektowania uzasadnione jest żądanie pokrycia przez projektanta wszelkich kosztów wynikających z konieczności doprowadzenia instalacji do pożądanego stanu.

To w kompetencjach i interesie zamawiającego i nadzoru inspekcji budowlanej leży kategoryczne wstrzymanie inwestycji wykonywanej niezgodnie ze standardami budowlanymi. Przedsiębiorstwo wodociągowo-kanalizacyjne winno w każdej inwestycji związanej z siecią wodociągową bądź kanalizacyjną bezwzględnie wymagać przestrzegania tych zasad – zarówno w projektach, jak i w pracach budowlanych.