Wiele os\u00f3b wykonuje odwierty geotechniczne tu\u017c przed budow\u0105. Ka\u017cdy ma ju\u017c w tym czasie mniej wi\u0119cej okre\u015blon\u0105 koncepcj\u0119 zabudowy. Dochodzi do bada\u0144 gruntu, a tu klops. Grunty s\u0142abono\u015bne lub organiczne w obr\u0119bie oddzia\u0142ywania budynku na grunt. Co w takim przypadku? Zrezygnowa\u0107 z budowania? Takie przypadki w Polsce si\u0119 do\u015b\u0107 cz\u0119sto zdarzaj\u0105. \u017byjemy w kraju o bogatej sieci rzecznej – tej dzisiejszej oraz historycznej. Przecie\u017c to, \u017ce dzi\u015b moja dzia\u0142ka jest poro\u015bni\u0119ta traw\u0105 nie oznacza, \u017ce kilka milion\u00f3w lat temu nie znajdowa\u0142o si\u0119 tam koryto rzeki, a takie rejony predysponowane s\u0105 do powstawania grunt\u00f3w organicznych. Taka sytuacja jest w samym centrum Katowic. Do tego mog\u0105 doj\u015b\u0107 wysokie zwierciad\u0142a w\u00f3d gruntowych, uplastycznione grunty, lu\u017ane piaski, lessy, zwa\u0142owiska odpad\u00f3w antropogenicznych, torfy, namu\u0142y, g\u00f3rnictwo oraz warunki sejsmiczne, parasejsmiczne itd.\u00a0 Oczywi\u015bcie odwierty geotechniczne najlepiej wykona\u0107 przed zakupem dzia\u0142ki – wtedy mo\u017cna wycofa\u0107 si\u0119 z zakupu lub okaza\u0107 sprzedawcy opini\u0119 geotechniczn\u0105 i spr\u00f3bowa\u0107 targowa\u0107 cen\u0119, kt\u00f3ra zrefunduje cho\u0107 troch\u0119 koszty wzmacniania pod\u0142o\u017ca. Co jednak w przypadku, gdy ju\u017c kupili\u015bmy dzia\u0142k\u0119 i zostali\u015bmy postawieni przed faktem dokonanym?<\/p>\n
Geotechniczne badania pod\u0142o\u017ca gruntowego s\u0105 jednym z najistotniejszych element\u00f3w ka\u017cdego projektu i inwestycji budowlanej i nale\u017cy im po\u015bwi\u0119ci\u0107 odpowiedni\u0105 uwag\u0119 w zale\u017cno\u015bci od kategorii geotechnicznej budynku. Dla obiekt\u00f3w II i III kategorii geotechnicznej zaleca si\u0119 sta\u0142\u0105 konsultacj\u0119 geotechnika z projektantem. O przyj\u0119ciu danego sposobu posadowienia decyduje wielko\u015b\u0107 obci\u0105\u017ce\u0144 przekazywanych na pod\u0142o\u017ce gruntowe.<\/p>\n
Najbardziej klasycznym podzia\u0142em na rodzaj posadowienia jest\u00a0posadowienie bezpo\u015brednie\u00a0<\/strong>oraz\u00a0po\u015brednie (g\u0142\u0119bokie). <\/strong>W przypadku, gdy na naszej dzia\u0142ce wyst\u0119puj\u0105 korzystne warunki gruntowo-wodne projektuje si\u0119 posadowienie bezpo\u015brednie czyli \u0142awy, stopy, p\u0142yt\u0119 lub ruszty fundamentowe. Jednak gdy warunki nie pozwalaj\u0105 na wyb\u00f3r powy\u017cszych metod, projektuje si\u0119 fundamenty po\u015brednie lub wzmocnienie gruntu. Fundamentami po\u015brednimi s\u0105 pale, kesony, \u015bciany szczelinowe, kolumny, s\u0142upy oraz studnie fundamentowe. Dynamiczny rozw\u00f3j geotechniki i geoin\u017cynierii w zakresie technik posadowienia da\u0142y mo\u017cliwo\u015b\u0107 wykorzystania bezpo\u015bredniego posadowienia budynk\u00f3w na pod\u0142o\u017cu wzmocnionym, przy czym wzmacniane s\u0105 s\u0142abono\u015bne grunty rodzime i antropogeniczne. Zwykle, dla ma\u0142ych obiekt\u00f3w, opcja ta cenowo znajduje si\u0119 pomi\u0119dzy bezpo\u015brednim posadowieniem, a posadowieniem g\u0142\u0119bokim.<\/p>\n Wymiana gruntu jest bardzo popularnym sposobem, kt\u00f3ry stosowany jest od bardzo dawna. Grunty s\u0142abono\u015bne podlegaj\u0105 w tym przypadku cz\u0119\u015bciowej lub ca\u0142kowitej wymianie na nasyp budowlany. Istnieje kilka rodzaj\u00f3w wymiany gruntu: cz\u0119\u015bciowa pod fundamentami, cz\u0119\u015bciowa na ca\u0142ym obszarze planowanej inwestycji, pe\u0142na wymiana gruntu „na sucho” (powy\u017cej zwierciad\u0142a w\u00f3d gruntowch) oraz pe\u0142na wymiana gruntu „na mokro” (wykonywana metod\u0105 wypierania lub bagrowania).<\/p>\n Wzmocnienie grunt\u00f3w przez poprawienie parametr\u00f3w bez stosowania innych materia\u0142\u00f3w polega na konsolidacji gruntu (poprzez przy\u0142o\u017cenie obci\u0105\u017cenia zewn\u0119trznego). W pierwszym etapie obci\u0105\u017cenie powoduje wzrost ci\u015bnienia porowego w gruncie. Dalej nast\u0119puje zmniejszenie porowato\u015bci gruntu poprzez wyci\u015bni\u0119cie wody z por\u00f3w a\u017c do ca\u0142kowitej likwidacji nadci\u015bnienia porowego. Konsolidacja powoduje wzrost wytrzyma\u0142o\u015bci na \u015bcinanie, a tak\u017ce k\u0105ta tarcia wewn\u0119trznego oraz zwi\u0119kszenie modu\u0142u \u015bci\u015bliwo\u015bci. Konsolidacj\u0119 mo\u017cna przeprowadzi\u0107 na kilka sposob\u00f3w. Na przyk\u0142ad nasypem przeci\u0105\u017caj\u0105cym (dla grunt\u00f3w s\u0142abono\u015bnych o niewielkiej mi\u0105\u017cszo\u015bci), przy wspomaganiu drenami lub przez odwodnienie i konsolidacj\u0119 pr\u00f3\u017cniow\u0105. Do wzmocnie\u0144 gruntu bez stosowania innych kruszyw zalicza si\u0119 tak\u017ce zag\u0119szczanie dynamiczne gruntu lub dynamiczna wymiana gruntu (w miejsce powsta\u0142ego krateru po ubijniu wsypuje si\u0119 kruszywo), zag\u0119szczanie wybuchami lub wibroflotacja.<\/p>\n Do wzmocnie\u0144 gruntu przy zastosowaniu spoiw lub kruszyw zalicza si\u0119 wibrowymiana, kolumny \u017cwirowe, kolumny scementowane lub betonowe, wg\u0142\u0119bna stabilizacja, iniekcja strumieniowa (jet-grouting), zastrzyki, powierzchniowa stabilizacja. Jedn\u0105 z najbardziej nowoczesnych powy\u017cszych metod jest jet grouting polegaj\u0105ca na wysokoci\u015bnieniowej iniekcji strumieniowej o ci\u015bnieniu przekraczaj\u0105cej niekiedy nawet 400 atmosfer. Technologia ta umo\u017cliwia zniszczenie pierwotnej struktury o\u015brodka i penetracj\u0119 zaczynu cementowego na znaczne odleg\u0142o\u015bci od \u017cerdzi. \u015arednice kolumn jet-grouting formowane mog\u0105 by\u0107 we wszystkich gruntach. \u015arednia wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 takiego kompozytu waha si\u0119 od 2,5 MPa (w obr\u0119bie grunt\u00f3w organicznych) do 20,0 MPa (w piaskach i \u017cwirach). Kolumny te stanowi\u0105 elementy palopodobne, tworz\u0105ce palisady lub ekrany wodoszczelne i mog\u0105 by\u0107 zbrojone.<\/p>\n S\u0142abono\u015bne pod\u0142o\u017ce budowlane mo\u017cna wzmocni\u0107 przy pomoce geosyntetyk\u00f3w. Zale\u017cnie od zastosowanych materia\u0142\u00f3w oraz w\u0142a\u015bciwo\u015bci wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 pi\u0119\u0107 podstawowych kategorii geosyntetyk\u00f3w:<\/p>\n Geow\u0142\u00f3kniny s\u0105 wyrobami tekstylnymi, najcz\u0119\u015bciej ig\u0142owane, polipropylenowe. Stosowane s\u0105 przy wzmocnieniu pod\u0142o\u017ca wykorzystuj\u0105c ich w\u0142a\u015bciwo\u015bci separacyjne, filtracyjne i ochronne.<\/p>\n Geosiatki s\u0105 tak\u017ce wyrobem tekstylnym, maj\u0105 wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na rozci\u0105ganie i stosunkowo niewielk\u0105 odkszta\u0142calno\u015b\u0107. Stosowane s\u0105 przy konstrukcjach ziemnych.<\/p>\n Geotkaniny s\u0105 tkanymi materia\u0142ami syntetycznymi. Cechuj\u0105 j\u0105 wysoka wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na rozci\u0105ganie. Stosowane s\u0105 podobnie jak geow\u0142\u00f3kniny.<\/p>\n Geomembrany s\u0105 nieprzepuszczalnymi geosyntetykami, stosuje si\u0119 je najcz\u0119\u015bciej do uszczalniania sk\u0142adowisk odpad\u00f3w, dna sztucznych zbiornik\u00f3w wodnych i magazyn\u00f3w \u015brodk\u00f3w chemicznych np. stacji paliw.<\/p>\n Geokompozyty stanowi\u0105 po\u0142\u0105czenie dw\u00f3ch lub trzech rodzaj\u00f3w geosyntetyk\u00f3w.<\/p>\n W przypadku posadowienia na palach obci\u0105\u017cenia generowane przez budynek s\u0105 przenoszone z fundament\u00f3w poprzez pale w g\u0142\u0119bsze warstwy pod\u0142o\u017ca gruntowego. Pale wykonywane s\u0105 z r\u00f3\u017cnych materia\u0142\u00f3w i stosowane s\u0105 zwykle jako elementy podp\u00f3r zapewniaj\u0105c stateczno\u015b\u0107 budowli w przypadku:<\/p>\n Fundamentowanie na studniach polega na zag\u0142\u0119bieniu w grunt studni \u017celbetowych lub betonowych przy wykorzystaniu ci\u0119\u017caru studni. Po zag\u0142\u0119bieniu studni do projektowanej g\u0142\u0119boko\u015bci zamyka si\u0119 dno za pomoc\u0105 tzw korka. Posadowienie obiekt\u00f3w na studniach jest u\u017cyteczne w przypadkach obiekt\u00f3w o znacznych obci\u0105\u017ceniach pionowych-skupionych. Zastosowanie tego rodzaju posadowienia jest uzasadnione w przypadkach gdy wykonanie wymiany gruntu jest nieop\u0142acalne, grunty zalegaj\u0105ce nad warstw\u0105 no\u015bn\u0105 s\u0105 s\u0142abe lub bardzo s\u0142abe i tarcie na pobocznicy jest niewielkie, brak jest mo\u017cliwo\u015bci bezpo\u015bredniego fundamentowania, w bezpo\u015brednim s\u0105siedztwie studni nie ma obiekt\u00f3w posadowionych p\u0142ycej (narusza si\u0119 w ten spos\u00f3b struktur\u0119 gruntu w wyniku wybierania z wn\u0119trza studni co mo\u017ce mie\u0107 niekorzystny wp\u0142yw na s\u0105siednie budynki).<\/p>\n S\u0105 to otwarte od do\u0142u skrzynie o szczelnych \u015bcianach i stropie, do kt\u00f3rej wn\u0119trza doprowadza si\u0119 spr\u0119\u017cone powietrze. Wybieranie gruntu poni\u017cej zwierciad\u0142a wody odbywa si\u0119 w komorze roboczej. Ci\u015bnienie doprowadzanego powietrza musi by\u0107 tak du\u017ce, aby mog\u0142o wyprze\u0107 wod\u0119 gruntow\u0105 z wn\u0119trza. Kesony stosowane s\u0105 przy posadawianiu ci\u0119\u017ckich i zwartych w planie konstrukcji in\u017cynierskich oraz przy budowie obiekt\u00f3w podziemnych, gdy warstwa gruntu no\u015bnego znajduje si\u0119 na g\u0142\u0119boko\u015bci nie przekraczaj\u0105cej 35 m od poziomu zwierciad\u0142a wody gruntowej lub powierzchniowej, fundamentowanie na studniach jest niemo\u017cliwe, nap\u0142yw wody jest tak du\u017cy, \u017ce nie ma mo\u017cliwo\u015bci pompowania jej z dna wykopu.<\/p>\n A teraz troch\u0119 o konkretach w kontek\u015bcie cenowym. W przypadku hali produkcyjnej, posadowionej w obr\u0119bie 12 st\u00f3p (ka\u017cda ze st\u00f3p oparta na 3 palach co daje 36 pali), w rejonie kt\u00f3rej wst\u0119puje 0,8 m nasypu,\u00a0 0,5 m gliny pylastej, 3,2 m namu\u0142u, 1,6 m torfu oraz blisko 9 m piask\u00f3w obliczono kosztorys wykonania iniekcji „jet-grouting”, pali CFA oraz pali typu Franki. Koszty szacuje si\u0119 kolejno na 828 939,44 z\u0142, 496 914,27 z\u0142 oraz 268 362,29 z\u0142 [1].<\/p>\n Ceny o wiele ni\u017csze, lecz nadal s\u0105 to bardzo wysokie kwoty kszta\u0142tuj\u0105 si\u0119 w przypadku posadowienia po\u015bredniego domu jednorodzinnego (~260 m2), gdzie np. posadowienie domu na 39 palach wierconych o \u015brednicy 40 cm do g\u0142\u0119boko\u015bci 7 m, w przypadku agresywnej wody w stosunku do betonu, wynosi oko\u0142o 80 000 z\u0142 netto. Koszty wymiany grunt\u00f3w si\u0119gaj\u0105 nawet kilkunastu tysi\u0119cy z\u0142otych.<\/p>\n Na podstawie powy\u017cszego artyku\u0142u mo\u017cna wysun\u0105\u0107 3 podstawowe wnioski:<\/p>\n \u0179r\u00f3d\u0142a:<\/p>\n [1] Posadowienie po\u015brednie obiekt\u00f3w budowlanych<\/a><\/p>\nKlasyfikacja metod wzmacniania gruntu<\/h3>\n
\n
Wymiana grunt\u00f3w na nasyp budowlany<\/h4>\n
Wzmocnienie poprzez popraw\u0119 parametr\u00f3w bez stosowania innych materia\u0142\u00f3w<\/h4>\n
Wzmocnienie pod\u0142o\u017ca przy zastosowaniu domieszek.<\/h4>\n
Wzmocnienie przy pomocy geosyntetyk\u00f3w<\/h4>\n
\n
Posadowienie po\u015brednie<\/h4>\n
Posadowienie na palach<\/h5>\n
\n
Posadowienie na studniach<\/h5>\n
Kesony<\/h5>\n
Podsumowanie<\/h4>\n
\n