Posadowienie budynku na trudnych podłożach. Nośność podłoża gruntowego
Coraz częściej inwestorzy stają przed wyzwaniem posadowienia budynku na trudnym podłożu, bo bezproblemowych terenów pod inwestycje mieszkaniowe jest coraz mniej. Jak poradzić sobie z terenami, na których warunki geotechniczne nie pozwalają na bezpośrednie posadowienie obiektów?
Spis treści
- Nośność podłoża gruntowego a cena działki
- Badanie nośności podłoża gruntowego
- Technologie wzmacniania gruntu
Nośność podłoża gruntowego a cena działki
W okolicy Warszawy, szczególnie w miejscowościach takich jak Marki, Kobyłka czy Radzymin, dostępnych jest wiele terenów, na których w przeszłości pozyskiwano glinę do produkcji cegieł, stanowiących obecnie działki budowlane. Wyrobiska gliny przez lata były likwidowane w niekontrolowany sposób i zasypywane gruntem często o losowym pochodzeniu. W efekcie powstały tereny z warunkami geotechnicznymi, które nie pozwalają na bezpośrednie posadowienie obiektów.
Jak wynika z powyższego rysunku, miąższość warstwy nasypów antropogenicznych (kolor szary) w zależności od rejonu wynosi od kilku do nawet kilkunastu metrów. Poniżej nich występują grunty rodzime o różnej nośności (kolor niebieski i żółty). Ujawnienie na działce takich niekorzystnych warunków geotechnicznych często odstrasza potencjalnych inwestorów od jej zakupu i wykorzystania pod zabudowę. Jeżeli nie dysponują oni odpowiednią wiedzą dotyczącą realnych kosztów przystosowania takiego terenu pod zabudowę, niejednokrotnie błędnie przyjmują, że będą one zbyt wysokie i w efekcie rezygnują z zakupu działki, decydując się na inwestycję w innej lokalizacji.
Warto wspomnieć, że ceny działek, na których warunki gruntowe są niekorzystne, często są znacząco niższe w stosunku do terenów cechujących się dobrymi warunkami geologicznymi. Inwestor powinien mieć świadomość, że zakup tańszej nieruchomości w dobrej lokalizacji zsumowany z ceną ewentualnego wzmocnienia podłoża może być nawet niższy niż działki z prostymi warunkami gruntowymi, co w efekcie pozwala zoptymalizować koszt całej inwestycji.
Zobacz także:
- Fasada budynku wielorodzinnego. Jakie materiały elewacyjne można wykorzystać? Przykłady realizacji
- Prefabrykaty. Jak projektuje się i buduje domy z prefabrykatów? Przykłady realizacji
| Tab. 1. Zestawienie parametrów geotechnicznych (nie uwzględniono w nim gruntów słabych) | ||||||||
|
numer warstwy geotech-nicznej |
symbol gruntu według PN-86/B-02480 |
nazwa gruntu | stan gruntu ID/ IL |
gęstość objętoś-ciowa ρ [Mg/m3] |
spójność Cu [kPa] |
kąt tarcia wew-nętrznego Φu [°] |
moduł ściśliwości pierwotnej M0 [MPa] |
moduł ściśliwości wtórnej M [MPa] |
| I a | nN | nasyp | – | grunty nienośne, przeznaczone do usunięcia | ||||
| I b | Nm, T | namuł, torf | ||||||
| II a | Pd | piasek drobny | 0,5–0,6 | 1,75 | – | 30 | 62 | 77 |
| II b | Ps | piasek średni | 1,85 | 33 | 95 | 105 | ||
Badanie nośności podłoża gruntowego
Każdy grunt charakteryzuje pewna nośność. Sztuką inżynierską jest takie zaprojektowanie posadowienia obiektu budowlanego, by maksymalnie wykorzystać udział istniejącego gruntu w przenoszeniu obciążeń, a co za tym idzie – zminimalizować koszty tego przedsięwzięcia. Zgodnie z nowelizacją ustawy Prawo budowlane (Dz.U. z 2010 nr 243, poz. 1623, z późn. zm.), każda budowa wymaga sporządzenia opinii geotechnicznej, której zakres opisany jest w rozporządzeniu (Dz.U. z 2012 r., poz. 463). Aby zaprojektować wzmocnienie w sposób optymalny, istotne jest uprzednie dokładne wykonanie badań geologicznych. Z punktu widzenia wysokości pozostałych wydatków (nabycie działki, dokumentacja projektowa, materiały i roboty budowlane) ich rzetelne przeprowadzenie to marginalny koszt realizacji inwestycji. Oszczędzanie na badaniach geologicznych gruntu powoduje przeszacowania rozwiązań projektowych i niesie za sobą wzrost ceny posadowienia obiektu budowlanego, znacznie przekraczający koszt związany z samą diagnostyką.
Niestety, większość opinii geotechnicznych czy dokumentacji badań podłoża gruntowego nie podaje parametrów antropogenicznych gruntów nasypowych, uznając je za warstwy nienośne przeznaczone do usunięcia (tab. 1). Dla projektanta posadowienia takie opracowania niewiele wnoszą. Informują jedynie o występowaniu gruntów nasypowych w danym rejonie oraz o ich miąższości, nie ma natomiast informacji o stanie, w jakim te grunty się znajdują, czy o parametrach geotechnicznych.
Projektant konstrukcji, mając w ręku tak pobieżnie sporządzoną dokumentację geologiczną, najczęściej wybierze jedną z dwóch możliwości: zaleci wymianę istniejących gruntów nasypowych na nośne bądź zaprojektuje posadowienie budynku w sposób pośredni – na palach lub studniach. Wymiana gruntu poza aspektami ekonomicznymi i technologicznymi wymaga uwzględnienia kwestii ekologicznych i prawnych (powstawanie odpadów).
W większości przypadków (pomijając bardzo płytkie zaleganie gruntów słabonośnych pod fundamentami), oba rozwiązania generują znaczne koszty, których można by uniknąć, wykonując rzetelną dokumentację badań podłoża gruntowego z uwzględnieniem polowych i laboratoryjnych badań gruntów. Warto pamiętać, żeby rozpoznanie tradycyjnymi odwiertami uzupełnić o sondowania pozwalające na bezpośrednie określenie parametrów geotechnicznych (CPTu, DMT, PMT). Projektant konstrukcji, otrzymując tak wykonaną dokumentację, ma trzecią, najbardziej ekonomicznie korzystną możliwość, a mianowicie – wzmocnienie podłoża gruntowego. Jest szereg technologii (CFA, ISR, JG, DSM, SC, VF, DC, RIC, DR, MCC, VD, MCC, MMB,CMC, BMC, MSC) pozwalających wzmocnić każde podłoże gruntowe i jednocześnie będących – pod względem ekonomicznym oraz technicznym – alternatywą dla klasycznej wymiany gruntów słabych, jak i posadowienia pośredniego.
Technologie wzmacniania gruntu
W opisanych powyżej warunkach gruntowych bardzo dobrze sprawdzi się technologia betonowych kolumn przemieszczeniowych CMC oraz żwirowych SC. Pierwsza z metod polega na stworzeniu kompozytu gruntu i kolumn betonowych – specjalnie zaprojektowany świder przemieszczeniowy rozpycha istniejący grunt i tworzy przestrzeń do wykonania kolumny. Jest to uniwersalna i ekonomiczna technologia wzmacniania podłoża gruntowego, która może być stosowana niemal w każdych warunkach gruntowych, uwzględniając w tym grunty nasypowe i organiczne (torfy, namuły).
Technologia kolumn żwirowych SC polega natomiast na pogrążaniu wibratora przelotowego w gruncie, a następnie wprowadzaniu mieszanki kruszywa i zagęszczeniu jej pod wpływem wibracji. Stosuje się ją często na gruntach nasypowych, gdzie zaprojektowane zostały nasypy drogowe, budynki mieszkalne lub przemysłowe. Kontrola wykonywania kolumn obejmuje zapis na rejestratorze parametrów jej formowania oraz ilości zużytego kruszywa. Projektowana długość kolumny weryfikowana jest na podstawie obserwacji poboru energii przez wibrator w czasie penetracji w podłoże nośne. System monitoringu pozwala na śledzenie wszystkich niezbędnych parametrów formowania kolumny, co daje pełną gwarancję jakości jej wykonania.
