Kraj Geotechnika
Znaczenie i błędy rozpoznania podłoża gruntowego przy
posadowieniach obiektów infrastruktury transportu lądowego
Z' dr inż. Jarosław Rybak, prof. dr hab. inż. Elżbieta Stilger-Szydło, Politechnika Wrocławska, Instytut Geotechniki
i Hydrotechniki
Posadowienia konstrukcji jezdni drogowych i autostradowych w złożonych warunkach geologiczno-inżynierskich (na gruntach słabono-
śnych, terenach osuwiskowych czy w zasięgu eksploatacji wpływów górniczych) są wykonywane często. Stąd potrzeba prawidłowego
rozpoznania podłoża gruntowego, projektowania i wykonania budowli ziemnej z zastosowaniem odpowiednich sposobów wzmocnienia
podłoża i zabezpieczenia samej budowli.
Skomplikowana budowa geologiczna odgrywa stopień złożoności warunków od głębokości położenia warstw gruntu
dolin rzecznych, głębokie rozmycia dna geologiczno-inżynierskich. w stosunku do niwelety drogi [15].
rzek, duże, skoncentrowane obciążenia 1.1. Badania podłoża pod projekto- Prace modernizacyjne związane
pionowe i poziome przekazywane przez wane nowe drogi oraz przy planowanej z przebudową istniejących dróg (posze-
podpory mostów na podłoże stwarzają ich modernizacji rzenie nawierzchni na skutek powiększe-
konieczność stosowania fundamentów Zalecane na etapie badań rozpoznaw- nia szerokości korony drogi, dobudowa
głębokich, specjalnych metod wzmacnia- czych analizy materiałów archiwalnych, nowej jezdni) wymagają zaprogramo-
nia podłoża oraz wprowadzania nowych wizje lokalne terenu czy też interpretacje wania identycznego zakresu badań pod-
technologii posadowień. zdjęć lotniczych lub satelitarnych (szcze- łoża, jak przy budowie nowych dróg.
W artykule zwrócono uwagę na spe- gólnie przy wyborze przebiegu trasy dróg Natomiast przy projektowaniu wzmoc-
cyfi
kę programowania i wykonywania klas I i II) można rozszerzyć na obszarach nienia istniejących nawierzchni, posze-
badań in situ rozpoznania podłoża grun- słabiej rozpoznanych o badania: kontrol- rzenia nawierzchni w obrębie istniejącej
towego przy realizacji posadowień obiek- ne ręcznymi sondami penetracyjnymi korony bądz modernizacji nawierzchni,
tów drogowych i mostowych. Szczególną do głębokości 3,05,0 m, sondami rdze- zakres badań polowych i laboratoryj-
uwagę zwrócono na błędy w rozpoznaniu niowymi do głębokości 10,0 m, obserwa- nych gruntów powinien uwzględniać
podłoża i ich konsekwencje w projekto- cyjne i pomiarowe dotyczące wód grun- zalecenia [15].
waniu i realizacji robót budowlanych. towych i powierzchniowych, badania 1.2. Wiercenia badawcze przy projek-
Przedstawiono przykłady takich błędów geofi towaniu obiektów mostowych
zyczne.
w odniesieniu do projektowania funda- Etap badań podstawowych pozwala Liczba i usytuowanie podstawowych
mentów palowych. na dokonanie wyboru trasy drogi oraz wierceń badawczych w warunkach geo-
lokalizacji obiektów mostowych i towa- logicznych prostych i złożonych zależy
1. Programowanie badań in situ pod- rzyszących, wybór rozwiązań technicz- od szerokości mostu i średniej rozpię-
łoża gruntowego budowli drogowych nych budowli i ocenę kosztu inwestycji, tości przęseł [11]. Przy skomplikowanej
i mostowych określenie parametrów geotechnicznych budowie geologicznej siatkę wierceń
Stosowanie nowych rozwiązań i tech- gruntu podłoża konstrukcji budowli dro- podstawowych zagęszcza się lub przewi-
nik posadowień obiektów infrastruktury gowej. duje wiercenia pomocnicze. Dotyczy to
transportu lądowego, bardzo często na Wyniki badań powinny stanowić kom- przede wszystkim stref zaburzeń glaci-
terenach o niekorzystnych warunkach pletną ocenę warunków geologiczno-in- tektonicznych, terenów osuwiskowych,
geotechnicznych, wytyczają kierunki żynierskich i hydrogeologicznych wzdłuż zjawisk krasowych i stref krawędziowych
rozwoju eksperymentalnej geotechniki. całej trasy projektowanej drogi, uwzględ- dolin rzecznych, występowania cienkich
Ostatnio w kraju i za granicą nastąpił niającą przede wszystkim rozpoznanie warstw gruntów o zmiennym układzie,
znaczny postęp w kierunku poznania podłoża na odcinkach: przewarstwień lub soczewek gruntów
zachowania się gruntów w złożonych ż wykopów (ocena trudności w odspaja- ściśliwych.
sytuacjach projektowych. Jest on przede niu gruntu, stateczności skarp, wyko- Potrzebna głębokość wierceń badaw-
wynikiem poszukiwania i wprowadze- rzystania gruntów do robót ziemnych); czych zależna jest od rodzaju budowli
nia nowoczesnych badań in situ, umoż- ż nasypów (zwłaszcza posadowionych na i wartości obciążeń przekazywanych na
liwiających interpretację otrzymywanych gruntach ściśliwych i słabonośnych); podłoże oraz od warunków gruntowych.
wyników w bardzo szerokim zakresie. ż występowania osuwisk i w strefie bez- 1. Fundamenty bezpośrednie mostów
Z dotychczas stosowanych metod badań pośredniego oddziaływania obciążeń głębokość otworów podstawowych nie
in situ podłoża gruntowego największe nawierzchni drogowej). powinna być mniejsza od 5,0 m poniżej
zastosowanie praktyczne znalazły son- Podstawowymi badaniami polowymi przewidywanego spodu fundamentu
dowania statyczne, dylatometryczne są wyrobiska badawcze oraz badania in (orientacyjnie 6,08,0 m poniżej poziomu
i presjometryczne [9]. Wprowadzane są situ. Wyrobiska badawcze obejmują wier- terenu). Możliwe jest płytsze zakończenie
również rozwiązania stanowiące połącze- cenia i sondy penetracyjne, doły próbne, otworów, lecz co najmniej 2,0 m poniżej
nie wyżej wymienionych metod badania wykopy badawcze. Potrzebna liczba i roz- stropu warstwy nośnej. Wiercenia po-
[8]. Istotną rolę przy ustaleniu katego- staw wyrobisk zależy od stopnia złożo- mocnicze doprowadza się do głębokości
rii geotechnicznej obiektu i określeniu ności budowy podłoża oraz od klasy równej 1,02,0 m poniżej spągu gruntu
potrzebnego zakresu badań podłoża drogi. Rodzaj i zakres badań zależny jest o małej nośności.
60 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Lipiec Sierpień 2010
Geotechnika Kraj
2. Fundamenty głębokie mostów po- w gruncie. Graficzną interpretacją badań pod wpływem działającego ciśnienia
trzebną głębokość wierceń można przyj- jest krzywa presjometryczna, dająca kom- gazu. Na danej głębokości dokonywane
mować jako równą zagłębieniu pali, pleksowy obraz zachowania się gruntu są pomiary: ciśnienia gazu potrzebnego
powiększonemu o co najmniej 3,0 m pod wpływem obciążenia (ryc. 2). Na jej w początkowej fazie ruchu do uzyskania
(orientacyjnie 10,025,0 m poniżej po- podstawie można wyznaczyć następujące kontaktu membrany z otaczającym grun-
ziomu terenu), a studni lub kesonów charakterystyczne parametry: naprężenie tem (p0); ciśnienia gazu potrzebnego do
o 5,0 m (15,030,0 m od powierzchni graniczne (pgr), naprężenie pełzania pf , odkształcenia środka membrany o ok.
terenu). Otwory powinny jednak być zagłę- moduł presjometryczny EM. Presjometr 1 mm w stronę gruntu (p1); ciśnienia gazu
bione co najmniej 6,0 m w warstwę gruntu znajduje zastosowanie w większości ana- po kontrolowanym powrocie membrany
nośnego. Głębokości te można zmniejszyć, liz związanych z problematyką funda- do pozycji uzyskanej w pomiarze pierw-
jeśli wiercenia przeprowadza się w war- mentowania. Prowadzenie nim badań jest szym (p2).
stwach jednorodnych o dużej miąższości zalecane przy projektowaniu posadowień Dylatometr można stosować do okre-
(iły plioceńskie, iły krakowieckie itp.). wszystkich rodzajów fundamentów na ślenia rodzaju i stanu gruntu, ustalenia
3. Konstrukcje oporowe głębokość zróżnicowanym podłożu [14]. Wyniki profilu podłoża i historii naprężenia
wierceń powinna przekraczać możliwą badań wykorzystuje się m.in. przy obli- w gruncie, oszacowania wartości para-
powierzchnię poślizgu oraz osiągać głę- czaniu granicznej nośności i osiadań fun- metrów geotechnicznych (wytrzymałości
bokość poniżej spodu fundamentu równą damentów bezpośrednich oraz nośności na ścinanie bez odpływu, współczyn-
co najmniej wysokości ściany lub uskoku i przemieszczeń bocznych fundamentów nika spoczynkowego parcia bocznego
terenu. palowych [13, 16]. K0 w gruntach niespoistych i spoistych,
naprężenia prekonsolidacji, modułów od-
2. Badania odkształcalności gruntów kształcenia). Na podstawie pomierzonych
2.1. Badania presjometryczne wartości ciśnienia p0, p1, p2 oraz oszaco-
Badanie presjometryczne jest próbnym wanych wartości efektywnego naprężenia
obciążeniem gruntu na żądanej głęboko- pionowego i ciśnienia porowego in
v0
ści, w otworze, za pomocą sondy o kształ- situ u0, na głębokości badania wyznacza
cie cylindra, rozszerzanej radialnie. Od się następujące dylatometryczne wskaz-
czasu skonstruowania pierwszego presjo- niki gruntu: wskaznik materiałowy (ID),
metru przez Louisa MŁnarda w 1956 r. [7] pozwalający na określenie rodzaju i kąta
powstało wiele jego wersji i udoskonaleń. tarcia wewnętrznego gruntu niespo-
Stosowane obecnie elektroniczne urzą- istego; wskaznik naprężenia poziomego
dzenia pomiarowe w konstrukcji presjo- KD, wykorzystywany do wyznaczenia
metru, sprzężone z mikrokomputerem, współczynnika parcia spoczynkowego
pozwalają na dokładny pomiar wartości K0, współczynnika prekonsolidacji OCR
odkształceń w gruncie i ich postaci oraz Ryc. 2. Klasyczny przebieg krzywej presjometrycznej i wytrzymałości na ścinanie w warun-
na bieżące przetwarzanie otrzymanych kach bez odpływu; moduł dylatome-
danych i dostarczanie wyników badań. 2.2. Badania dylatometryczne tryczny ED, na podstawie którego można
Opracowano nowe konstrukcje końcówek Jednym z najpopularniejszych badań obliczyć wartości modułu ściśliwości
sond, dostosowane do różnych sposobów in situ podłoża gruntowego jest tzw. M i modułu odkształcenia E; wskaznik
umieszczania ich w gruncie (ryc. 1). test dylatometryczny DMT (Marchetti DMT (charakteryzujący warunki prze-
Dilatometr Test). Metodę tę opracował pływu wody w gruncie). Wymienione
i opatentował we Włoszech Marchetti [6], parametry, określone w profi
lu piono-
zaś istotny wkład do jej rozwoju, wraz wym z zależności empirycznych, powinny
z próbą usystematyzowania procedury być punktowo zweryfi
kowane poprzez
wyznaczania parametrów gruntowych na badania laboratoryjne. Dylatometryczne
podstawie wyników testu DMT, wniósł wskazniki gruntu umożliwiają ocenę no-
Schmertmann [10]. Badania dylatome- śności i osiadań fundamentów bezpośred-
tryczne mogą być stosowane do obiektów nich oraz nośności osiowej i bocznej pali.
kategorii geotechnicznej II i III, zwłaszcza
do posadowień mostów, ścian oporowych 3. Metody badań nośności podłoża
i obudowy głębokich wykopów. Zaleca obiektów w inżynierii transportowej
Ryc. 1. Typy sond presjometrycznych [13]: a) presjometr się stosować je razem z sondą wciskaną. Wśród badań in situ określających
MŁnarda trójkomorowy; b) sonda jednokomorowa typu Dylatometr Marchettiego (DMT) parametry odkształcalności podłoża
Texam; c) sonda jednokomorowa typu OYO; d) sonda składa się z płaskiej, stalowej płytki pe- dominują testy obciążenia podłoża pły-
wprowadzana bezpośrednio w grunt z rurą szczelinową netrometru, która jest wyposażona w ela- tami pomiarowymi, w których bada się
i butem stożkowym; e) sonda wciskana w dno otworu styczną, kołową membranę umieszczoną przemieszczenia płyt. W zależności od
wiertniczego butem cylindrycznym; f) samowiercąca na jej powierzchni. Dylatometr jest połą- charakteru ich obciążenia możemy mó-
sonda presjometryczna czony z jednostką kontrolno-pomiarową wić o statycznych, udarowych czy wibra-
przewodem pneumatycznym, służącym cyjnych metodach określania parametrów
Standardowe badanie presjometryczne do przekazywania ciśnienia gazu na odkształcalności podłoża. W metodach
polega na rejestracji zmian średnicy membranę. Badanie polega na wciska- tych obciążenia na płytę przykładane są
otworu i analizie zależności między niu w grunt płytowej sondy w kształcie odpowiednio: w sposób statyczny, uda-
stanem naprężenia a odkształceniami ostrza, której membrana odkształca się rowo za pomocą impulsów pochodzą-
Lipiec Sierpień 2010 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 61
Kraj Geotechnika
cych od spadającego ciężaru bądz za po- lekka sonda dynamiczna ZFG 02 (Light s średnia wartość obciążenia pod
mocą wzbudników drgań, wywołujących Drop-Weight Tester ZFG 02). Część me- płytą [0,1 MN/m2]
w podłożu drgania o różnej częstotliwości chaniczna lekkiego ugięciomierza dyna- s amplituda osiadania [mm]
(dokonuje się tu pomiarów prędkości roz- micznego składa się z ruchomego ciężarka r promień siły obciążającej [150
chodzenia się fal). osadzonego na prowadnicy oraz okrągłej mm].
3.1. Badania odkształcalności podłoża płyty obciążeniowej (ryc. 3). Płyta przy- Wykorzystuje się przybliżoną zależność
nawierzchni drogowych rządu, wykonana ze stali ocynkowanej wtórnego modułu odkształcenia E2 od
Obciążenia powierzchniowej warstwy i zaopatrzona w dwa uchwyty, ma śred- modułu dynamicznego Ed
podłoża płytą wykonuje się w ramach nicę 300 mm oraz masę 15,0 kg. Masa
(4.2)
badań kontrolnych robót ziemnych. Ba- ciężarka opadającego na płytę wynosi
dania in situ za pomocą aparatury VSS 10,0 kg, a maksymalne obciążenie uda-
stalowej płyty o średnicy 0,30 m [11], rowe 7,07 kN. Czas działania obciążenia Przyjmując stałość obciążenia pod
obejmują określenie pierwotnego modułu na płytę (t ) wynosi 1620 ms, a średnia płytą, można określić zależność między
s
odkształcenia E1 i wtórnego modułu od- wartość obciążenia wywołanego pod dynamicznym modułem odkształcenia
kształcenia E2 (zwanego również mo- płytą 0,1 MN/m2. oraz amplitudą osiadania (ryc. 4).
dułem odkształcenia sprężystego) oraz Zasada działania tego urządzenia po-
wskaznika odkształcenia I0 (stosunku E2/ lega na wywołaniu udarowego obciąże-
E1). Realizuje się dwa cykle obciążenia nia gruntu poprzez opuszczenie rucho-
płyty. Wstępnego obciążenia podłoża mego obciążnika wzdłuż prowadnicy.
dokonuje się naciskiem 0,02 MPa, bez Przyspieszenie płyty mierzone jest przez
pomiaru osiadań. Następnie zwiększa się wbudowany w nią czujnik przemieszczeń.
nacisk do 0,05 MPa, a pózniej stopniami Podczas badania dokonywany jest pomiar
po 0,05 MPa do wymaganej wartości koń- maksymalnych przemieszczeń w środku
cowej, utrzymując je do umownej stabili- płyty, wywołanych spadającym ciężarem
zacji osiadań. W następnej kolejności re- na płytę pomiarową. Przemieszczenia
alizuje się całkowite odciążenie stopniami rejestrowane są automatycznie przez
po 0,10 MPa i ponowne obciążenie do 0,05 urządzenie rejestrujące i przeliczane na
MPa, postępując w sposób analogiczny moduły. Każda seria badań w danym
do poprzedniego, lecz doprowadzając ob- punkcie pomiarowym składa się z trzech Ryc. 4. Wyznaczenie zależności pomiędzy dynamicznym
ciążenie do nacisku o stopień mniejszego kolejnych uderzeń. Po przełączeniu przy- modułem odkształcenia a amplitudą osiadania
niż w pierwotnym obciążeniu. Stopnie rządu w tryb kalibracji istnieje możliwość Ed = Ed (s)
obciążenia (co 0,05 MPa) realizowane odczytu maksymalnej prędkości osiada-
są do 0,25 MPa na podłożu gruntowym nia płyty obciążeniowej (v) i sprawdzenia Lekka sonda dynamiczna ZFG-02
lub nasypie oraz do 0,35 MPa na podłożu działania czujnika przemieszczeń. Na umożliwia szybki pomiar nośności
ulepszonym. Moduły odkształcenia okre- podstawie pionowej amplitudy osiadania gruntu, może być stosowana do kontroli
śla się z zależności płyty dynamicznej s, zmierzonej podczas procesu zagęszczania niezwiązanych
działania obciążenia udarowego, oblicza warstw nośnych i szybkiej lokalizacji
się tzw. dynamiczny moduł odkształcenia słabszych miejsc tych warstw.
(4.1)
3.3. Ocena nośności podłoża i na-
wierzchni konstrukcji jezdni drogo-
gdzie: wych za pomocą aparatury FWD
E1 pierwotny moduł odkształcenia Ugięciomierz typu FWD (Falling We-
[MPa] ight Deflectometer) służy do pomiarów
E2 wtórny moduł odkształcenia ugięć nawierzchni utwardzonej i nie-
[MPa] utwardzonej. Urządzenie wywołuje
"p1,2 różnica obciążeń w pierw- impuls siłowy za pomocą spadającego
szym i drugim cyklu obciążenia ciężaru na płytę pomiarową poprzez
w zakresie 0,050,15 MPa w przy- specjalnie zaprojektowany układ sprę-
padku podłoża gruntowego oraz żyn. W skład aparatury wchodzi ugię-
w zakresie 0,150,25 MPa przy ciomierz dynamiczny, program do zbie-
podłożu ulepszonym rania i sterowania wynikami badań oraz
"s1,2 przyrost przemieszczeń od- programy służące do analizy zebranych
powiednio w 1 i 2 cyklu obciążenia, danych. Urządzenie FWD, zamontowane
odpowiadający podanemu zakre- na jednoosiowej przyczepie, jest wyposa-
sowi obciążeń żone w system jednomasowego ciężaru
D średnica płyty pomiarowej. Ryc. 3. Widok lekkiego ugięciomierza dynamicznego oraz buforu, który bezpośrednio przesyła
pełną energię jednomasowego ciężaru do
3.2. Badania płytą obciążaną dyna- płyty obciążającej. Zakres generowanych
(4.1)
micznie obciążeń wynosi od 7 do min. 120 kN.
Badanie to stanowi alternatywę bądz gdzie: Podczas impulsu obciążenia mierzone
uzupełnienie badania statycznego przy- Ed dynamiczny moduł odkształ- są przemieszczenia nawierzchni w osi
rządem VSS. W Polsce stosowana jest cenia [MPa] obciążenia oraz w dowolnych odległo-
62 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Lipiec Sierpień 2010
Geotechnika Kraj
ściach od osi obciążenia. Zbiór takich oraz minimalnych odległości od stropu Błędy powstałe na etapie badań labora-
przemieszczeń wyznaczony na danym i spągu warstwy, w której pal jest zakoń- toryjnych i prac kameralnych wynikają z:
stanowisku pomiarowym tworzy tzw. czony. ż wykonywania badań laboratoryjnych,
czaszę przemieszczeń (ryc. 5), która Ustalenie pełnego zakresu rozpoznania które nie odpowiadają potrzebom
może być wykorzystana do identyfikacji nie jest możliwe bez wyboru technologii norm,
modułów warstw i podłoża konstrukcji palowej i wstępnego obliczenia długości ż niewykonywania badań granicy skur-
nawierzchni oraz oceny stanu napręże- pali. Dlatego też prace związane z rozpo- czalności w gruntach w stanie półzwar-
nia i odkształcenia w konstrukcji, a na tej znaniem podłoża prowadzi się etapowo. tym, co uniemożliwia właściwe projek-
podstawie do oceny jej nośności. Badania wstępne mają na celu określenie towanie według normy [18],
W wyniku identyfi
kacji [12] uzyskuje sposobu posadowienia. Gdy konieczne ż pomijania wyznaczania cech gruntów
się wartości modułów (Ei) poszczególnych jest posadowienie pośrednie, należy okre- nienośnych (nasypów, namułów, tor-
warstw o grubości przyjętych na podsta- ślić długości pali (choćby ekstrapolując fów), co uniemożliwia projektowanie
wie identyfi
kacji wgłębnej (odwiertów) wyniki badań w głąb). Kluczowe są ba- ich wzmacniania oraz obliczanie parć
oraz podłoża gruntowego. Przyjęty do dania szczegółowe do zaprojektowania przy projektowaniu zabezpieczeń wy-
obliczeń identyfi
kacyjnych model obli- posadowienia konstrukcji obiektu i jego kopów,
czeniowy konstrukcji nawierzchni składa realizacji. Warto też zwrócić uwagę na ż niestosowania zaawansowanych metod
się z warstw zidentyfi
kowanych w kon- badania podłoża gruntowego i formowa- badawczych,
strukcji podczas odwiertów. nych nasypów w trakcie budowy (moni- ż braku możliwości bezpośredniego wy-
toring geotechniczny). korzystania wyników badań dylatome-
4.1. Problemy z dokumentacjam trycznych, presjometrycznych i badań
Zasadnicze mankamenty wielu doku- sondą statyczną CPT (np. przy projek-
mentacji geotechnicznych wynikają z błę- towaniu fundamentów palowych),
dów popełnianych już na etapie progra- ż unikania nowoczesnych metod badań
mowania badań oraz przy ich realizacji. podłoża na rzecz stosowania zależności
Niewłaściwie zaprogramowane badania korelacyjnych;
prowadzą do: ż niewłaściwego pobierania i ogranicza-
ż ograniczenia do minimum zakresu nia liczby próbek do badań laborato-
prac terenowych, co skutkuje nadinter- ryjnych.
Ryc. 5. Schemat badania ugięć za pomocą ugięciomierza pretacją uzyskanych informacji i prze- 4.2. Konsekwencje złych badań
FWD oczeniami geotechnicznymi, Poniżej przestawiono przykłady sytu-
ż wykonywania dużej liczby płytkich acji, w których zle wykonana dokumenta-
otworów (np. pod fundamenty palowe), cja geotechniczna mogła doprowadzić do
4. Badania podłoża przy projektowaniu ż rozplanowania otworów na rzucie istotnych komplikacji w projektowaniu
fundamentów palowych projektowanych podpór (pominięcie oraz w wykonawstwie.
Obszerny komentarz do wagi i znacze- w badaniach terenu poza obrysem fun- Przeoczenia geotechniczne gruntów
nia prac geotechnicznych podano w pracy damentu miejsc ewentualnych podpór słabych lub mocnych
[2]. Tryb zlecania rozpoznania podłoża tymczasowych), W przypadku posadowień obiektów
gruntowego (z reguły przez inwestora, ż pomijania w badaniach gruntów nie- inżynierskich rozpoznaniu powinno
architekta lub biuro konstrukcyjne w ra- nośnych, bez podania szczegółowego podlegać podłoże każdej podpory. Ogra-
mach opracowywanego projektu) niesie opisu i nieustalenia ich parametrów niczanie zakresu badań prowadzi do in-
niebezpieczeństwo wyboru najtańszego geotechnicznych. terpolowania wyników badań podłoża
wykonawcy badań. Należy podkreślić, Błędy w realizacji badań terenowych między odległymi otworami. Jest to szcze-
że (poza konstruktorem) osoba zleca- dotyczą: gólnie niebezpieczne w przypadku posa-
jąca badanie nie ma wiedzy pozwalają- ż niewłaściwego sposobu wykonania dowienia mostów w sąsiedztwie cieków
cej na poprawne zdefiniowanie zamó- otworów badawczych, wykonywania wodnych, gdzie zmienność podłoża w pla-
wienia. Zakres badań uwarunkowany wierceń bez orurowania, co daje za- nie jest znaczna. Schemat podpór palo-
możliwościami najtańszego wykonawcy fałszowany obraz stosunków wodnych wych obwodnicy Międzyzdrojów (ryc. 6)
(sprzęt do wierceń i badań in situ, baza i stanu gruntów (zwłaszcza spoistych), uwzględnia pale o maksymalnej długości
laboratoryjna) nie odpowiada wtedy po- ż kurczowego trzymania się ustalonego 15 m. Rzeczywiste warunki geotechniczne
trzebom rozwiązywanych problemów umową zakresu robót, co często ogra- w rejonie podpór 2 do 4 (występowanie
geotechnicznych. Szczegółowość badań nicza możliwość precyzyjnego określe- miękkoplastycznych pyłów do głęboko-
geotechnicznych powinna wynikać z ce- nia zasięgu gruntów słabych (w planie ści ok. 40 m poniżej terenu) wymusiły
lów, jakim mają służyć. Zakres rozpozna- i z głębokością), przedłużenie pali (pale segmentowe ze
nia regulowało rozporządzenie MSWiA ż kończenia wierceń w gruntach nieno- złączami stalowymi) do ponad 42 m.
(1998) wprowadzające pojęcie kategorii śnych, co czyni badania nieprzydat- Odmienny problem napotkano przy
geotechnicznej. W obiektach mostowych nymi do projektowania, bądz prowa- budowie autostrady A2. Pale, zaprojek-
jest to najczęściej kategoria II. Zakres dzi do znacznego przewymiarowania towane jako 12-metrowe, po pogrążeniu
badań podłoża determinuje norma [18], elementów posadowienia, na ok. 7 m poniżej terenu napotykały na
stawiając wymagania odnośnie do po- ż kończenia wierceń na głębokościach, podłoże skalne. Podpory miały oczy-
grążenia podstawy pala w grunty nośne, które pozwalają na obliczenie nośności wiście wymaganą nośność, ale obcięto
pogrążenia podstawy pala w warstwie, pojedynczego pala, a nie pozwalają na blisko połowę długości z zakontraktowa-
w której wyznaczono nośność podstawy, obliczenie osiadań grup palowych. nych pali.
Lipiec Sierpień 2010 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 63
Kraj Geotechnika
Ryc. 6. Obwodnica Międzyzdrojów schemat podpór palowych i przekrój geotechniczny
Zaniżone parametry gruntu pro-
blemy wykonawcze
Odrębnym problemem jest wykazywa-
nie gruntów znacząco słabszych niż ma
to miejsce w rzeczywistości. Zaprojek-
towane pale charakteryzują się wówczas
zbyt dużą nośnością, co samo w sobie
nie jest problemem, ale może prowadzić
do utrudnień wykonawstwa, zwłaszcza
w przypadku zastosowania pali prze-
mieszczeniowych (np. prefabrykowanych
wbijanych). Poniżej przedstawiono przy-
kład grupy palowej (ryc. 7) na budowie
Ryc. 7. Trudności z pogrążaniem pali autostrady A1 (wiadukt WA-51), gdzie
przerwano wbijanie części pali po osią-
gnięciu oporów wbijania przekraczają-
cych znacznie wymagane nośności.
Pale przemieszczeniowe dają możli-
wość szacowania ich nośności na podsta-
wie oporów pogrążania (wbijania), więc
teoretycznie takie pale ( niedobite lub
skrócone) można zaakceptować bez ry-
zyka niedostatecznej nośności na wciska-
nie. Gdy jednak układ palowy wymaga
pogrążenia na określoną głębokość ze
względu na siły poziome lub wyciągające,
to konieczne jest wstępne rozwiercanie
otworów (ryc. 8). Taki zabieg komplikuje
Ryc. 8. Wstępne rozwiercanie otworów jednak znacznie roboty palowe.
64 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Lipiec Sierpień 2010
Geotechnika Kraj
Kolejnym problemem w aspekcie roz- Projektowanie pali i zakotwień grun- suremeter Testing. Proc. of the Third
poznania podłoża jest możliwość wbicia towych przez ekstrapolację warunków Int. Symp. on Pressuremeters. British
dużych grup palowych (ryc. 9), szczegól- gruntowych prowadzi do: Geotechnical Society, Oxford Univer-
nie gdy przestrzeń gruntowa wokół pali ż nawiercenia nawodnionych warstw sity, 1990.
wygrodzona jest ścianką szczelną (ryc. lub soczewek i rozluznienia gruntu 5. Gambin M., Frank R.A.: The Present
10). Każde niedoszacowanie parametrów w otoczeniu pala (w przypadku pali Design Rules for Foundation Based
na korzyść bezpieczeństwa może wtedy wierconych), on Mnard PMT Eesults. Proc. 4th Int.
utrudnić bądz wręcz uniemożliwić wyko- ż braku możliwości wbicia na projekto- Symposium on Pressuremeter. Sher-
nanie robót palowych w zakresie przewi- wana głębokość bądz nieuzyskania wy- brooke 1995.
dzianym projektem. maganej projektem nośności (w przy- 6. Marchetti S.: In Situ Test by Flat Dila-
padku pali prefabrykowanych), tometer. Journal of the Geotech. Eng
ż nieuzyskania wymaganej nośności 1980, Vol. 106, No. GT3, pp. 299 321.
(w przypadku zakotwień gruntowych). 7. Mnard L., Rousseau J.: L`Evaluation
des tassements, tendances nouvelles.
5. Podsumowanie Sols-Soils 1962, No. 1.
Przedsiębiorstwa geotechniczne i geo- 8. Młynarek Z., Niedzielski A., Gogolik
logiczne dysponują aktualnie nowocze- S.: Przykład wykorzystania metody
snym sprzętem badawczym, nieodbie- CPTU do zaprojektowania posadow-
gającym od standardów światowych. ienia fundamentu na słabym podłożu.
Można również zaobserwować stały W: Problemy geotechniczne obszarów
Ryc. 9. Grupa palowa postęp w kształceniu kadr i jakości wy- przymorskich. Mat. XII KKMGiF, Cz.
konywanych badań. Problemem jest jed- I b. Szczecin Międzyzdroje 2000, s.
nak komunikacja między zamawiającym 109 115.
badania (najczęściej projektantem) a wy- 9. Robertson P.K., Lunne T.: Geo-enenvi-
konawcą badań podłoża. ronmental Applications of Penetration
Konieczność wykonywania dodat- Testing. Proc. of the Inter. Conf. on
kowych badań kontrolnych, przed i w Geotechnical Site Characterization.
trakcie realizacji budowy, traktowana jest Balkema 1998.
niestety przez inwestorów jako próba na- 10. Schmertmann J.H.: Suggested Method
ciągania na dodatkowe koszty lub próba for Performing the Flat Dilatometer
Ryc. 10. Pale w ograniczonej przestrzeni uzasadnienia opóznienia w cyklu projek- Test. Geotechnical Testing Journal
towania lub realizacji budowy. Projektant 1986, Vol. 9.
Zbyt płytkie otwory projektowanie konstrukcji nie ma jednak innej możliwo- 11. Stilger-Szydło E.: Posadowienia bu-
przez ekstrapolację ści (a często wystarczających kwalifi
kacji) dowli infrastruktury transportu lądo-
Przykładem projektowania przez eks- do weryfikacji dostarczonych badań. wego. Teoria Projektowanie Reali-
trapolację jest projekt przyczółka mostu Paradoksalnie, ciężar wykonywania zacja. Wrocław 2005.
(ryc. 11). Podstawy pali zaprojektowano uzupełniających badań geotechnicz- 12. Szydło A.: Statyczna identyfikacja
o kilka metrów głębiej niż wykonane nych przejmują dziś wykonawcy robót parametrów modeli nawierzchni lot-
wiercenia badawcze. Pechowo, w podłożu budowlanych, zwłaszcza palowych. Wy- niskowych. Monografia nr 17, Instytut
zamiast pyłów zalegały iły, a w głębszych daje się, że przynajmniej w odniesieniu Inżynierii Lądowej Politechniki Wro-
warstwach soczewki nawodnionych pia- do robót palowych, coraz większą rolę cławskiej. Wrocław 1995.
sków (woda naporowa). Po dowierceniu odgrywać będzie automatyczna rejestra- 13. Tejchman A., Krasiński A.: Zasto-
się do tych niezinwentaryzowanych so- cja wykonywanych prac. Metryki pali sowanie presjometru w badaniach
czewek nastąpiło wdarcie się wody wraz (przede wszystkim pali przemieszczenio- gruntu i projektowaniu fundamentów.
z gruntem do rury, rozluznienie gruntu wych) stanowią podstawową informację Inżynieria Morska i Geotechnika
w obrębie projektowanej podstawy i w o zgodności warunków geotechnicznych 1992, t. 4, s. 163 170.
konsekwencji konieczność przedłużania z założonymi w projekcie, a w szczegól- 14. Pr EN 1997-1:2002 Eurocode 7: Geo-
pali o kilka metrów. ności o szacowanej na podstawie oporów technical design Part 1: General
pogrążania nośności odnoszonej do wy- rules.
magań projektu. 15. Instrukcja badań podłoża gruntowego
budowli drogowych i mostowych. Cz.
Literatura 1, 2. GDDP, Warszawa 1998.
1. Baguelin F., Jzquel J.F., Shields D.H.: 16. Instrukcja ITB 231/1980 Wytyczne
Badania presjometryczne a funda- badań presjometrycznych. Warszawa
mentowanie. Warszawa 1984. 1980.
2. Brzosko R., Janusz D.: Budowa tak do- 17. ZTVT-StB 95. Zustzliche technische
bra jak jej fundamenty. Geoinżynieria Vertragsbedingungen und Richtlinien
i Tunelowanie 2004, nr 2. fr Tragschichten im Strassenbau.
3. Clarke B.G.: Pressuremeters in Geo- Ausgabe 1995.
technical Design. Glasgow 1995. 18. PN-83/B-02482 Fundamenty budowli.
4. Clough G.W., Briaud J.L., Hughes Nośność pali i fundamentów palowych.
Ryc. 11. Posadowienie pośrednie przyczółka mostowego J.M.O.: The Development of Pres- 19. Archiwum AARSLEFF Sp. z o.o.
Lipiec Sierpień 2010 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 65
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Właściwe rozpoznanie podłoża gruntowego podstawą ekonomicznego projektowania i realizowania budowy aDzik, Sahajada Techniczne i ekonomiczne konsekwencje rozpoznania podłoża gruntowego7 Osiadanie i konsolidacja podłoża gruntowegoNośność podłoża gruntowego11 Wzmacnianie podłoża gruntowego27 Ulepszanie podłoża gruntowego, metody wykonawstwa, zastosowania, technologieWzmocnienie podłoża gruntowego w celu usunięcia awarii filarów w kablobetonowym mościewzmacnianie podłoża gruntowego metoda iniekcji cisnieniowej pond nasypy drogowe i ob inz A4Wzmocnienia podłoża gruntowego głównych szlaków komunikacyjnych(1)Nośność podłoża gruntowego pod fundamentemDOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA PODŁOŻA GRUNTOWEGO Sprawozdanie z praktyk geotechnicznych 2010 201115 Ulepszone podłoże gruntowe w nawierzchni drogowejPodciśnieniowa konsolidacja podłoża gruntowegorozpoznanie i leczenie objawow ocznych w przebiegu chorób tarczycy o podlozu autoimunologicznymwięcej podobnych podstron