Renowacja Arkad Kubickiego

Czasy Królestwa Kongresowego były dla Warszawy okresem zmian urbanistycznych. Po roku 1815, kiedy Zamek Królewski odzyskał rangę reprezentacyjnej budowli państwa, rozpoczęto realizowanie planów przebudowy Zamku i zmiany jego otoczenia. Ówczesny architekt zamkowy i Generalny Inspektor Gmachów Królewskich - Jakub Kubicki, zaprojektował dla zamku dwa ogrody: górny na skarpie i dolny na terenie Podzamcza, ciągnący się aż do Wisły.

Historia obiektu  
Akcentem zamykającym skarpę od strony północnej miał być równoległy do Biblioteki Królewskiej budynek przeznaczony na ogród zimowy. Z wielkich planów przebudowy Zamku i nowego ukształtowania otoczenia zrealizowano tylko ogród na Podzamczu, a w 1818 r. u stóp Zamku Królewskiego, od strony Wisły, rozpoczęto budowę klasycystycznych arkad.
Przy budowie tego obiektu Jakub Kubicki wykorzystał istniejące u podnóża skarpy mury wcześniejszych budowli: XVII-wiecznego muru oporowego z czasów króla Zygmunta III Wazy i XVIII-wiecznej Wielkiej Oficyny Saskiej. Obiekt składa się z ciągu 17 arkad i przylegających do nich od strony skarpy 30 nisz, będących pozostałością dawnej Wielkiej Oficyny Saskiej. Nisze Kubicki kazał zasypać - prawdopodobnie po to, aby ustabilizować i dociążyć skarpę. Budynek Arkad jest kompozycyjnie związany z ogrodami zamkowymi. Jego podłużna, zachodnia ściana przylega do skarpy, a nad sklepieniami znajdują się tarasy ogrodowe. W części centralnej do elewacji od strony Wisły przylegają dwa ciągi schodów, łączących ogrody górny i dolny. Różnica poziomów wynosi około 8 m. Od strony wschodniej oparto je na filarach, ustawionych na palach drewnianych. W części centralnej usytuowano także studnię kanalizacyjną oraz wylot historycznego tunelu. Łączył on Zamek z Arkadami, pełnił funkcję ewakuacyjną, ale przede wszystkim odprowadzał wody opadowe i sanitarne z zamku. Ściana od strony skarpy oparta jest na półce muru wazowskiego. Arkady są równoległe do skrzydła Zamku i mają długość około 200 m.


Konstrukcja  
Jest to konstrukcja całkowicie murowana. Zewnętrzne ściany konstrukcyjne mają grubość 3,3 m i wykonano je z pełnej cegły ceramicznej. Szerokość jednej arkady między ścianami nośnymi wynosi 8 m, przy wysokości 6 m. Łączna powierzchnia użytkowa arkad liczy około 2000 m². Sklepienia krzyżowe są dwuwarstwowe, wentylowane, oparte na ścianach konstrukcyjnych za pośrednictwem łukowych żeber ceglanych. Obiekt nie ma dylatacji. Arkady spełniały podwójną funkcję. Były budowlą oporową wzmacniającą skarpę zamkową, a jednocześnie rodzajem tarasu widokowego łączącego ogrody królewskie: górny i dolny. Arkady umożliwiały swobodne zejście na brzeg rzeki i dodatkowo oddzielały ogrody zamkowe od biegnącej u podnóża skarpy drogi użytkowanej przez mieszkańców Warszawy.
Krótko po powstaniu listopadowym, Arkady zaczęto użytkować niezgodnie z ich pierwotnym przeznaczeniem. Początkowo przeznaczono je na koszary, następnie na stajnie i magazyny. Podczas ostatniej wojny Zamek został zniszczony, ale Arkady ocalały. W czasie odbudowy Zamku, mimo że były budowlą bardzo ważną dla skarpy i dla zamku, nie zostały wyremontowane. Były wykorzystywane jako magazyny materiałów używanych przy odbudowie, a ich stan techniczny pogarszał się z roku na rok, tym bardziej że ich usytuowanie w stosunku do skarpy było bardzo niekorzystne.
Główną przyczyną niszczenia ceglanych murów była i jest nadal infiltracja wód opadowych i gruntowych spływających ze skarpy. Budowla nie miała bowiem izolacji ani drenażu. Wiosną 1995 roku nastąpiła katastrofa budowlana. Obsunęła się część frontowa Arkad w pobliżu schodów. Dopiero wtedy zaczęto interesować się budowlą i w tym samym roku podjęto ostateczną decyzję o zabezpieczeniu i remoncie obiektu.


Remont cz.I  
Ogłoszono przetarg na wykonanie remontu budowlanego Arkad. Po rozważeniu wielu propozycji wybrano rozwiązanie zaproponowane przez firmę Stabilator.
W kolejnych fazach remontu przewidziano wykonanie: nadbudowy nad dawną Oficyną Saską na całej długości Arkad; izolacji pionowej ścian Stancji, nadbudowy i Arkad od strony skarpy i na stropie nad Arkadami; modernizacji istniejącej kanalizacji Zamku od strony skarpy; zabezpieczenia i remontu kanału historycznego łączącego Arkady z Zamkiem. Przewiduje się również wykonanie wentylacji obiektu poprzez zamontowanie wywietrzników oraz całkowite otwarcie Arkad. Impregnacja murów Stancji z zastosowaniem poziomych przegród przeciw kapilarnemu podciąganiu wilgoci najprawdopodobniej będzie zbędna.

Zabezpieczenia
Przed przystąpieniem do rzeczywistego remontu z wnętrza Arkad i Stancji Saskich usunięto gruz i wszystkie ściany działowe, a całą budowlę podparto drewnianymi krążynami. Następnym krokiem było odsłonięcie tylnej ściany Arkad i stropu Stancji. Ze względu na głębokość wykopu, sięgającego około 8 m poniżej rzędnej terenu, konieczne było wykonanie ściany oporowej, zabezpieczającej skarpę. W tym celu wykonano ścianę z grodzic Larsena, a w miejscach, które szczególnie należało chronić - obudowęberlińską drewnianą. W miejscach, gdzie natrafiono na ostrogi muru wazowskiego, sznurem diamentowym wycięto ich fragmenty, umożliwiając w ten sposób pełne zagłębienie ściany oporowej i posadowienie planowanej nadbudowy Stancji.

Dreny
Zastosowanie szczelnej ściany spowodowałoby zatrzymanie wody w skarpie, co z kolei zburzyłoby równowagę wodną między częściami skarpy po obu stronach ściany oporowej. Wykonano więc ścianę perforowaną i zastosowano dreny kiszkowe, odchodzące od ściany w głąb skarpy na 1,5-2 m i umożliwiające swobodne przenikanie wody przez ścianę. Początkowo dreny miały formę rękawów z geowłókniny wypełnionych kruszywem. Jednak w trakcie budowy zmieniono technologię, zastępując je rurami z PVC średnicy 110 mm, w których nawiercono otwory. Rury są owinięte siatką winylową i geowłókniną. Poziom wody przy ścianie oporowej od strony Zamku sprawdza się w piezometrach długości 20,5 m z perforacją na długości 10 m. Rury piezometrów, średnicy 89 mm, na długości 15,5 m owinięte są filtrem i otoczone obsypką filtracyjną.

Efekt
Ściana oporowa odciąża osłabione ceglane ściany Stancji i Arkad oraz sklepienia Stancji od parcia gruntu, a także przerywa dopływ wód ze skarpy, zmniejszając tym samym zawilgocenie murów. Wody te są przejmowane przez drenaż. Ponieważ założono, że konstrukcja oporowa pozostanie na stałe, ściana i podtrzymujące ją kotwy zostały zabezpieczone przed korozją. Trwałość elementów wyliczono na 50 lat, co jest minimalnym okresem wymaganym przy obiektach zabytkowych o wyjątkowej wartości kulturowej. W rzeczywistości przewiduje się, że trwałość tych elementów będzie wielokrotnie dłuższa.


Remont cz.II  

Konstrukcja oporowa
Konstrukcję oporową zaprojektowano na długości około 180 m i usytuowano w odległości zaledwie około 13 m od krawędzi tarasu Zamku. Do tego celu wybrano ściankę z profili stalowych. Zapuszczanie jej elementów w grunt jest najmniej szkodliwe dla otoczenia. Ponadto przy takiej konstrukcji nie ma potrzeby wprowadzania dużej ilości betonu i wody w skarpę, nie jest też wymagane użycie ciężkiego sprzętu. Rozważano możliwość formowania ścianek z pali wielkich średnic, jednak ta metoda groziła pojawieniem się kraterów, mogących spowodować osuwisko. Zastosowano 13 m długości profile Larsen IIIn zwiększonej grubości, aby zapobiec skutkom spowodowanym powstaniem około 2 mm warstwy korozji spodziewanej po 50 latach.

Wstrząsy
Aby nie dopuścić do wystąpienia wstrząsów, ścianę zapuszczano w grunt przy użyciu kafara-palownicy z wibratorem o dużej częstotliwości. Małe wymiary i niewielki ciężar maszyny (18 ton plus osprzęt) umożliwiły pracę w wąskiej przestrzeni, tuż przy ścianie oporowej, nie obciążając jednocześnie stropów Stancji i Arkad. Praca wibratora nie oddziaływała szkodliwie na sąsiednie budynki - poziom wibracji kontrolowano pięcioma czujnikami trójkierunkowymi i nie zanotowano niebezpiecznych drgań. Maksymalna prędkość drgań podczas osadzania mogła wynosić 5 mm/s, ale ze względu na historyczny tunel zdecydowano się przyjąć jej dopuszczalną wartość na poziomie 2 mm/s. Znacznie większe wibracje - dochodzące nawet do 11 mm/s - w sąsiadujących obiektach wywołuje ruch na przebiegającej obok Trasie W-Z.

Ściana oporowa
Ścianę oporową zakotwiono na dwóch poziomach, a w miejscach wykopów pod studnie kanalizacyjne i drenażowe - na trzech. Przyjęto obciążenie robocze (sprężające) kotwi 400 kN, a obciążenie próbne - 480 kN. Zastosowano kotwy prętowe GWS (Stabilo) średnicy 32 mm ze stali sprężającej, z podwójnym zabezpieczeniem antykorozyjnym. Długość części nośnej wynosi średnio około 8 m. Każda kotew jest zakończona płytą kotwiącą o wymiarach 35x300x300 mm. Kotwy podtrzymują ścianę oporową za pośrednictwem oczepów z belek stalowych 2xUNP 260, zabezpieczonych betonem klasy B35.


Nadbudowa  

Aby wyrównać skomplikowany kształt stropu Stancji Saskich (czyli fragmentów dawnej Wielkiej Oficyny Saskiej), który utrudniał prawidłowe zabezpieczenie przeciwwilgociowe budowli, zdecydowano nadbudować dodatkowy strop. Pomiędzy nim a starym sklepieniem mają także przebiegać kanały instalacji klimatyzacyjnej Zamku, a także urządzenia i instalacje innych mediów. Nadbudowę zaprojektowano jako ramową konstrukcję żelbetową, opartą na stropie Stancji i na gruncie za pośrednictwem słupów oraz ław żelbetowych. Podłoże pod izolację stanowi krzyżowo zbrojona płyta stropowa grubości 20 cm. Wylot tunelu łączącego Zamek z Arkadami oraz pozostałości wcześniejszej nadbudowy Stancji otoczono konstrukcją żelbetową. Konstrukcję nośną stanowi rama żelbetowa, sprężona nad stropem Stancji żerdziami stalowymi typu Tytan o średnicy 73/53 mm.


Izolacje  

Prawidłowe wykonanie izolacji wymagało dokładnego oczyszczenia ceglanych murów wodą pod ciśnieniem, uzupełnienia ubytków lub wymiany zniszczonych cegieł. W rysach o rozwartości 3-50 mm wykonywano iniekcje niskociśnieniowe z użyciem zaczynu wapiennego z wapna hydraulicznego typu Serponit. Do naprawy drobniejszych rys, o rozwartości 0,1-5 mm, stosowano iniekcje z hydroaktywnych poliuretanów. Dzięki bardzo niskiej lepkości lepiej niż zaczyny wapienne docierają one do drobnych spękań, a podczas pęcznienia dobrze je wypełniają. Oczyszczone powierzchnie muru wazowskiego, ław fundamentowych, a także fragmenty ściany oporowej (obudowy berlińskiej) zostały pokryte 60 mm warstwą betonu natryskowego. Wewnątrz tej warstwy, na klockach dystansowych, montowano siatkę zbrojeniową. Jej zadaniem jest przeciwdziałanie spękaniom skurczowym, przenoszenie naprężeń rozciągających oraz wzmocnienie ścian i stropów Stancji. Podłoże ceglane lub beton natryskowy (torkret) zagruntowano Primerem S1 (firmy Imperbel). Na tak przygotowane podłoże nałożono dwie warstwy papy termozgrzewalnej Derbigum GC4, wzmocnionej siatkami: poliestrową i z włókna szklanego. Nad Arkadami i nad nadbudową, na papie i na kleju Mastic S3 ułożona jest termoizolacja z płyt Eurothane BI-3 grubości 50 mm. Warstwa ocieplająca ma zapobiegać kondensacji pary wodnej, która mogłaby wystąpić na skutek różnicy temperatury po obu stronach sklepień Arkad. Bezpośrednio na termoizolacji ułożono wytłaczaną membranę Tefond Plus, a na niej polipropylenową geowłókninę charakteryzującą się dużą wodoprzepuszczalnością i wytrzymałością na rozerwanie. Na geowłókninie ułożone są płyty chodnikowe, a na nich 15 cm grubości warstwa drenująca z grysu 4/8 mm. Płyty chodnikowe mają zabezpieczyć izolację przed ewentualnym przebiciem czy zniszczeniem w trakcie późniejszej eksploatacji obiektu. Na grysie ułożona jest fizelina filtrująca, a na niej warstwa humusu. Flizelina ma zabezpieczać izolację przed penetracją korzeni. W pobliżu wywietrzników i kominków warstwą drenującą jest żwir frakcji 16/32 mm. Takie kruszywo zastosowano także wzdłuż ścian nadbudowy na całej ich wysokości. Ma ono ułatwić odprowadzenie wody opadowej do zbiorczej rury drenażowej.


Drenaż  
Układ drenarski stanowią materace gabionowe grubości 23 cm, układane ze spadkiem od ściany oporowej w stronę fundamentów Stancji. Zbierają one wodę z mas gruntowych pomiędzy tylną ścianą Stancji a ścianą oporową, w tym wodę przechodzącą przez nią drenami kiszkowymi. Woda spływa do rury zbiorczej średnicy 180 mm, położonej wzdłuż tylnej ściany Stancji w najniższym punkcie wykopu. Rura zbiorcza jest włączona do istniejącego systemu kanalizacyjnego. Obecnie zadaniem drenażu jest przede wszystkim obniżenie zwierciadła wody za ścianą oporową od strony skarpy, a tym samym przeciwdziałanie ewentualnemu piętrzeniu się wody. Docelowo drenaż ma zbierać wody opadowe, przenikające do gruntu pomiędzy ścianą a Stancjami i Arkadami, obniżać poziom wody za murem Stancji oraz zbierać wodę opadową znad stropów Arkad.


Prace dodatkowe  
W tylnym murze Stancji Saskich planowano wykonanie - metodą iniekcji hydrofobowej - przepony poziomej, której zadaniem będzie zabezpieczenie przed kapilarnym podciąganiem wody gruntowej. Przewidywano, że przegroda ta zostanie wykonana w dwóch rzędach o orientacyjnym rozstawie otworów 200-300 mm i odległości między rzędami 60-100 mm. Przewidziano wykonanie przegrody od strony zewnętrznej i wewnętrznej Stancji. Ponieważ obecny średni poziom wody w Wiśle nie jest wysoki i podciąganie wody jest minimalne, a także z uwagi na to, że iniekcja hydrofobowa jest metodą, która - ze względu na liczne otwory wiertnicze - wymagałaby dużej ingerencji w substancję zabytkową Arkad, nie podjęto ostatecznej decyzji o wykonaniu przepony. Prawdopodobnie zrezygnuje się z jej wykonania. W Arkadach Kubickiego przewiduje się alternatywnie zastosowanie urządzenia Rondom WE-10, które wspomagałoby osuszanie murów obiektu w trakcie prac renowacyjnych oraz już w czasie jego eksploatacji. Taki elektroniczny system osuszania polega na emisji fal elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości, które niszczą pole elektryczne powstające w zawilgoconym murze w wyniku ruchu wody w kapilarach, a tym samym likwidują kapilarne podciąganie.