Rybak J, Stilger-Szydło E - Znaczenie i błędy rozpoznania podłoża gruntowego.pdf

(542 KB) Pobierz

Kraj

Geotechnika

Znaczenie

i błędy rozpoznania podłoża

gruntowego

przy

posadowieniach obiektów infrastruktury

transportu lądowego

❚

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

dolin rzecznych, głębokie rozmycia dna

rzek, duże, skoncentrowane obciążenia

pionowe i poziome przekazywane przez

podpory mostów na podłoże stwarzają

konieczność stosowania fundamentów

głębokich, specjalnych metod wzmacnia-

nia podłoża oraz wprowadzania nowych

technologii posadowień.

W artykule zwrócono uwagę na spe-

cyﬁ kę programowania i wykonywania

badań

in situ

rozpoznania podłoża grun-

towego przy realizacji posadowień obiek-

tów drogowych i mostowych. Szczególną

uwagę zwrócono na błędy w rozpoznaniu

podłoża i ich konsekwencje w projekto-

waniu i realizacji robót budowlanych.

Przedstawiono przykłady takich błędów

w odniesieniu do projektowania funda-

mentów palowych.

1. Programowanie badań

in situ

pod-

łoża gruntowego budowli drogowych

i mostowych

Stosowanie nowych rozwiązań i tech-

nik posadowień obiektów infrastruktury

transportu lądowego, bardzo często na

terenach o niekorzystnych warunkach

geotechnicznych, wytyczają kierunki

rozwoju eksperymentalnej geotechniki.

Ostatnio w kraju i za granicą nastąpił

znaczny postęp w kierunku poznania

zachowania się gruntów w złożonych

sytuacjach projektowych. Jest on przede

wynikiem poszukiwania i wprowadze-

nia nowoczesnych badań

in situ,

umoż-

liwiających interpretację otrzymywanych

wyników w bardzo szerokim zakresie.

Z dotychczas stosowanych metod badań

in situ

podłoża gruntowego największe

zastosowanie praktyczne znalazły son-

dowania statyczne, dylatometryczne

i presjometryczne [9]. Wprowadzane są

również rozwiązania stanowiące połącze-

nie wyżej wymienionych metod badania

[8]. Istotną rolę przy ustaleniu katego-

rii geotechnicznej obiektu i określeniu

potrzebnego zakresu badań podłoża

odgrywa stopień złożoności warunków

geologiczno-inżynierskich.

1.1. Badania podłoża pod projekto-

wane nowe drogi oraz przy planowanej

ich modernizacji

Zalecane

na etapie badań rozpoznaw-

czych

analizy materiałów archiwalnych,

wizje lokalne terenu czy też interpretacje

zdjęć lotniczych lub satelitarnych (szcze-

gólnie przy wyborze przebiegu trasy dróg

klas I i II) można rozszerzyć na obszarach

słabiej rozpoznanych o badania: kontrol-

ne ręcznymi sondami penetracyjnymi

do głębokości 3,0÷5,0 m, sondami rdze-

niowymi do głębokości 10,0 m, obserwa-

cyjne i pomiarowe dotyczące wód grun-

towych i powierzchniowych, badania

geoﬁzyczne.

Etap badań podstawowych

pozwala

na dokonanie wyboru trasy drogi oraz

lokalizacji obiektów mostowych i towa-

rzyszących, wybór rozwiązań technicz-

nych budowli i ocenę kosztu inwestycji,

określenie parametrów geotechnicznych

gruntu podłoża konstrukcji budowli dro-

gowej.

Wyniki badań powinny stanowić kom-

pletną ocenę warunków geologiczno-in-

żynierskich i hydrogeologicznych wzdłuż

całej trasy projektowanej drogi, uwzględ-

niającą przede wszystkim rozpoznanie

podłoża na odcinkach:



wykopów (ocena trudności w odspaja-

niu gruntu, stateczności skarp, wyko-

rzystania gruntów do robót ziemnych);



nasypów (zwłaszcza posadowionych na

gruntach ściśliwych i słabonośnych);



występowania osuwisk i w streﬁe bez-

pośredniego oddziaływania obciążeń

nawierzchni drogowej).

Podstawowymi badaniami polowymi

są wyrobiska badawcze oraz badania

situ.

Wyrobiska badawcze obejmują wier-

cenia i sondy penetracyjne, doły próbne,

wykopy badawcze. Potrzebna liczba i roz-

staw wyrobisk zależy od stopnia złożo-

ności budowy podłoża oraz od klasy

drogi. Rodzaj i zakres badań zależny jest

Lipiec – Sierpień 2010

od głębokości położenia warstw gruntu

w stosunku do niwelety drogi [15].

Prace modernizacyjne związane

z przebudową istniejących dróg (posze-

rzenie nawierzchni na skutek powiększe-

nia szerokości korony drogi, dobudowa

nowej jezdni) wymagają zaprogramo-

wania identycznego zakresu badań pod-

łoża, jak przy budowie nowych dróg.

Natomiast przy projektowaniu wzmoc-

nienia istniejących nawierzchni, posze-

rzenia nawierzchni w obrębie istniejącej

korony bądź modernizacji nawierzchni,

zakres badań polowych i laboratoryj-

nych gruntów powinien uwzględniać

zalecenia [15].

1.2. Wiercenia badawcze przy projek-

towaniu obiektów mostowych

Liczba i usytuowanie podstawowych

wierceń badawczych w warunkach geo-

logicznych prostych i złożonych zależy

od szerokości mostu i średniej rozpię-

tości przęseł [11]. Przy skomplikowanej

budowie geologicznej siatkę wierceń

podstawowych zagęszcza się lub przewi-

duje wiercenia pomocnicze. Dotyczy to

przede wszystkim stref zaburzeń glaci-

tektonicznych, terenów osuwiskowych,

zjawisk krasowych i stref krawędziowych

dolin rzecznych, występowania cienkich

warstw gruntów o zmiennym układzie,

przewarstwień lub soczewek gruntów

ściśliwych.

Potrzebna głębokość wierceń badaw-

czych zależna jest od rodzaju budowli

i wartości obciążeń przekazywanych na

podłoże oraz od warunków gruntowych.

1. Fundamenty bezpośrednie mostów

– głębokość otworów podstawowych nie

powinna być mniejsza od 5,0 m poniżej

przewidywanego spodu fundamentu

(orientacyjnie 6,0÷8,0 m poniżej poziomu

terenu). Możliwe jest płytsze zakończenie

otworów, lecz co najmniej 2,0 m poniżej

stropu warstwy nośnej. Wiercenia po-

mocnicze doprowadza się do głębokości

równej 1,0÷2,0 m poniżej spągu gruntu

o małej nośności.

Nowoczesne

Budownictwo

Inżynieryjne

Geotechnika

2. Fundamenty głębokie mostów – po-

trzebną głębokość wierceń można przyj-

mować jako równą zagłębieniu pali,

powiększonemu o co najmniej 3,0 m

(orientacyjnie 10,0÷25,0 m poniżej po-

ziomu terenu), a studni lub kesonów

– o 5,0 m (15,0÷30,0 m od powierzchni

terenu). Otwory powinny jednak być zagłę-

bione co najmniej 6,0 m w warstwę gruntu

nośnego. Głębokości te można zmniejszyć,

jeśli wiercenia przeprowadza się w war-

stwach jednorodnych o dużej miąższości

(iły plioceńskie, iły krakowieckie itp.).

3. Konstrukcje oporowe – głębokość

wierceń powinna przekraczać możliwą

powierzchnię poślizgu oraz osiągać głę-

bokość poniżej spodu fundamentu równą

co najmniej wysokości ściany lub uskoku

terenu.

2. Badania odkształcalności gruntów

2.1. Badania presjometryczne

Badanie presjometryczne jest próbnym

obciążeniem gruntu na żądanej głęboko-

ści, w otworze, za pomocą sondy o kształ-

cie cylindra, rozszerzanej radialnie. Od

czasu skonstruowania pierwszego presjo-

metru przez Louisa Mènarda w 1956 r. [7]

powstało wiele jego wersji i udoskonaleń.

Stosowane obecnie elektroniczne urzą-

dzenia pomiarowe w konstrukcji presjo-

metru, sprzężone z mikrokomputerem,

pozwalają na dokładny pomiar wartości

odkształceń w gruncie i ich postaci oraz

na bieżące przetwarzanie otrzymanych

danych i dostarczanie wyników badań.

Opracowano nowe konstrukcje końcówek

sond, dostosowane do różnych sposobów

umieszczania ich w gruncie (ryc. 1).

w gruncie. Graﬁczną interpretacją badań

jest krzywa presjometryczna, dająca kom-

pleksowy obraz zachowania się gruntu

pod wpływem obciążenia (ryc. 2). Na jej

podstawie można wyznaczyć następujące

charakterystyczne parametry: naprężenie

graniczne (p

), naprężenie pełzania

moduł presjometryczny

. Presjometr

znajduje zastosowanie w większości ana-

liz związanych z problematyką funda-

mentowania. Prowadzenie nim badań jest

zalecane przy projektowaniu posadowień

wszystkich rodzajów fundamentów na

zróżnicowanym podłożu [14]. Wyniki

badań wykorzystuje się m.in. przy obli-

czaniu granicznej nośności i osiadań fun-

damentów bezpośrednich oraz nośności

i przemieszczeń bocznych fundamentów

palowych [13, 16].

Kraj

Ryc. 2. Klasyczny przebieg krzywej presjometrycznej

Ryc. 1. Typy sond presjometrycznych [13]: a) presjometr

Mènarda trójkomorowy; b) sonda jednokomorowa typu

Texam; c) sonda jednokomorowa typu OYO; d) sonda

wprowadzana bezpośrednio w grunt z rurą szczelinową

i butem stożkowym; e) sonda wciskana w dno otworu

wiertniczego butem cylindrycznym; f) samowiercąca

sonda presjometryczna

Standardowe badanie presjometryczne

polega na rejestracji zmian średnicy

otworu i analizie zależności między

stanem naprężenia a odkształceniami

2.2. Badania dylatometryczne

Jednym z najpopularniejszych badań

in situ

podłoża gruntowego jest tzw.

test dylatometryczny DMT (Marchetti

Dilatometr Test).

Metodę tę opracował

i opatentował we Włoszech Marchetti [6],

zaś istotny wkład do jej rozwoju, wraz

z próbą usystematyzowania procedury

wyznaczania parametrów gruntowych na

podstawie wyników testu DMT, wniósł

Schmertmann [10]. Badania dylatome-

tryczne mogą być stosowane do obiektów

kategorii geotechnicznej II i III, zwłaszcza

do posadowień mostów, ścian oporowych

i obudowy głębokich wykopów. Zaleca

się stosować je razem z sondą wciskaną.

Dylatometr Marchettiego (DMT)

składa się z płaskiej, stalowej płytki pe-

netrometru, która jest wyposażona w ela-

styczną, kołową membranę umieszczoną

na jej powierzchni. Dylatometr jest połą-

czony z jednostką kontrolno-pomiarową

przewodem pneumatycznym, służącym

do przekazywania ciśnienia gazu na

membranę. Badanie polega na wciska-

niu w grunt płytowej sondy w kształcie

ostrza, której membrana odkształca się

Lipiec – Sierpień 2010

pod wpływem działającego ciśnienia

gazu. Na danej głębokości dokonywane

są pomiary: ciśnienia gazu potrzebnego

w początkowej fazie ruchu do uzyskania

kontaktu membrany z otaczającym grun-

tem (p

); ciśnienia gazu potrzebnego do

odkształcenia środka membrany o ok.

1 mm w stronę gruntu (p

); ciśnienia gazu

po kontrolowanym powrocie membrany

do pozycji uzyskanej w pomiarze pierw-

szym (p

Dylatometr można stosować do okre-

ślenia rodzaju i stanu gruntu, ustalenia

proﬁ lu podłoża i historii naprężenia

w gruncie, oszacowania wartości para-

metrów geotechnicznych (wytrzymałości

na ścinanie bez odpływu, współczyn-

nika spoczynkowego parcia bocznego

w gruntach niespoistych i spoistych,

naprężenia prekonsolidacji, modułów od-

kształcenia). Na podstawie pomierzonych

wartości ciśnienia

, p

oraz oszaco-

wanych wartości efektywnego naprężenia

pionowego

i ciśnienia porowego

situ

–

, na głębokości badania wyznacza

się następujące dylatometryczne wskaź-

niki gruntu: wskaźnik materiałowy (I

pozwalający na określenie rodzaju i kąta

tarcia wewnętrznego gruntu niespo-

istego; wskaźnik naprężenia poziomego

, wykorzystywany do wyznaczenia

współczynnika parcia spoczynkowego

, współczynnika prekonsolidacji

OCR

i wytrzymałości na ścinanie w warun-

kach bez odpływu; moduł dylatome-

tryczny

, na podstawie którego można

obliczyć wartości modułu ściśliwości

i modułu odkształcenia

wskaźnik

DMT

(charakteryzujący warunki prze-

pływu wody w gruncie). Wymienione

parametry, określone w proﬁ lu piono-

wym z zależności empirycznych, powinny

być punktowo zweryﬁ kowane poprzez

badania laboratoryjne. Dylatometryczne

wskaźniki gruntu umożliwiają ocenę no-

śności i osiadań fundamentów bezpośred-

nich oraz nośności osiowej i bocznej pali.

3. Metody badań nośności podłoża

obiektów w inżynierii transportowej

Wśród badań

in situ

określających

parametry odkształcalności podłoża

dominują testy obciążenia podłoża pły-

tami pomiarowymi, w których bada się

przemieszczenia płyt. W zależności od

charakteru ich obciążenia możemy mó-

wić o statycznych, udarowych czy wibra-

cyjnych metodach określania parametrów

odkształcalności podłoża. W metodach

tych obciążenia na płytę przykładane są

odpowiednio: w sposób statyczny, uda-

rowo za pomocą impulsów pochodzą-

Nowoczesne

Budownictwo

Inżynieryjne

Kraj

Geotechnika

lekka sonda dynamiczna ZFG 02 (Light

Drop-Weight Tester ZFG 02).

Część me-

chaniczna lekkiego ugięciomierza dyna-

micznego składa się z ruchomego ciężarka

osadzonego na prowadnicy oraz okrągłej

płyty obciążeniowej (ryc. 3). Płyta przy-

rządu, wykonana ze stali ocynkowanej

i zaopatrzona w dwa uchwyty, ma śred-

nicę 300 mm oraz masę 15,0 kg. Masa

ciężarka opadającego na płytę wynosi

10,0 kg, a maksymalne obciążenie uda-

rowe – 7,07 kN. Czas działania obciążenia

na płytę (t

) wynosi 16÷20 ms, a średnia

wartość obciążenia wywołanego pod

płytą – 0,1 MN/m

Zasada działania tego urządzenia po-

lega na wywołaniu udarowego obciąże-

nia gruntu poprzez opuszczenie rucho-

mego obciążnika wzdłuż prowadnicy.

Przyspieszenie płyty mierzone jest przez

wbudowany w nią czujnik przemieszczeń.

Podczas badania dokonywany jest pomiar

maksymalnych przemieszczeń w środku

płyty, wywołanych spadającym ciężarem

na płytę pomiarową. Przemieszczenia

rejestrowane są automatycznie przez

urządzenie rejestrujące i przeliczane na

moduły. Każda seria badań w danym

punkcie pomiarowym składa się z trzech

kolejnych uderzeń. Po przełączeniu przy-

rządu w tryb kalibracji istnieje możliwość

odczytu maksymalnej prędkości osiada-

nia płyty obciążeniowej (v) i sprawdzenia

działania czujnika przemieszczeń. Na

podstawie pionowej amplitudy osiadania

płyty dynamicznej

zmierzonej podczas

działania obciążenia udarowego, oblicza

się tzw. dynamiczny moduł odkształcenia

– średnia wartość obciążenia pod

płytą [0,1 MN/m

]

– amplituda osiadania [mm]

– promień siły obciążającej [150

mm].

Wykorzystuje się przybliżoną zależność

wtórnego modułu odkształcenia

modułu dynamicznego

(4.2)

Przyjmując stałość obciążenia pod

płytą, można określić zależność między

dynamicznym modułem odkształcenia

oraz amplitudą osiadania (ryc. 4).

cych od spadającego ciężaru bądź za po-

mocą wzbudników drgań, wywołujących

w podłożu drgania o różnej częstotliwości

(dokonuje się tu pomiarów prędkości roz-

chodzenia się fal).

3.1. Badania odkształcalności podłoża

nawierzchni drogowych

Obciążenia powierzchniowej warstwy

podłoża płytą wykonuje się w ramach

badań kontrolnych robót ziemnych. Ba-

dania

in situ

za pomocą aparatury VSS

– stalowej płyty o średnicy 0,30 m [11],

obejmują określenie pierwotnego modułu

odkształcenia

i wtórnego modułu od-

kształcenia

(zwanego również mo-

dułem odkształcenia sprężystego) oraz

wskaźnika odkształcenia

(stosunku

). Realizuje się dwa cykle obciążenia

płyty. Wstępnego obciążenia podłoża

dokonuje się naciskiem 0,02 MPa, bez

pomiaru osiadań. Następnie zwiększa się

nacisk do 0,05 MPa, a później stopniami

po 0,05 MPa do wymaganej wartości koń-

cowej, utrzymując je do umownej stabili-

zacji osiadań. W następnej kolejności re-

alizuje się całkowite odciążenie stopniami

po 0,10 MPa i ponowne obciążenie do 0,05

MPa, postępując w sposób analogiczny

do poprzedniego, lecz doprowadzając ob-

ciążenie do nacisku o stopień mniejszego

niż w pierwotnym obciążeniu. Stopnie

obciążenia (co 0,05 MPa) realizowane

są do 0,25 MPa na podłożu gruntowym

lub nasypie oraz do 0,35 MPa na podłożu

ulepszonym. Moduły odkształcenia okre-

śla się z zależności

(4.1)

gdzie:

– pierwotny moduł odkształcenia

[MPa]

– wtórny moduł odkształcenia

[MPa]

Δp

1,2

– różnica obciążeń w pierw-

szym i drugim cyklu obciążenia

w zakresie 0,05÷0,15 MPa w przy-

padku podłoża gruntowego oraz

w zakresie 0,15÷0,25 MPa przy

podłożu ulepszonym

Δs

1,2

– przyrost przemieszczeń od-

powiednio w 1 i 2 cyklu obciążenia,

odpowiadający podanemu zakre-

sowi obciążeń

– średnica płyty pomiarowej.

3.2. Badania płytą obciążaną dyna-

micznie

Badanie to stanowi alternatywę bądź

uzupełnienie badania statycznego przy-

rządem VSS. W Polsce stosowana jest

Ryc. 4. Wyznaczenie zależności pomiędzy dynamicznym

modułem odkształcenia a amplitudą osiadania

Ed = Ed (s)

Ryc. 3. Widok lekkiego ugięciomierza dynamicznego

(4.1)

gdzie:

– dynamiczny moduł odkształ-

cenia [MPa]

Lipiec – Sierpień 2010

Lekka sonda dynamiczna ZFG-02

umożliwia szybki pomiar nośności

gruntu, może być stosowana do kontroli

procesu zagęszczania niezwiązanych

warstw nośnych i szybkiej lokalizacji

słabszych miejsc tych warstw.

3.3. Ocena nośności podłoża i na-

wierzchni konstrukcji jezdni drogo-

wych za pomocą aparatury FWD

Ugięciomierz typu FWD (Falling

We-

ight Deﬂectometer)

służy do pomiarów

ugięć nawierzchni utwardzonej i nie-

utwardzonej. Urządzenie wywołuje

impuls siłowy za pomocą spadającego

ciężaru na płytę pomiarową poprzez

specjalnie zaprojektowany układ sprę-

żyn. W skład aparatury wchodzi ugię-

ciomierz dynamiczny, program do zbie-

rania i sterowania wynikami badań oraz

programy służące do analizy zebranych

danych. Urządzenie FWD, zamontowane

na jednoosiowej przyczepie, jest wyposa-

żone w system jednomasowego ciężaru

oraz buforu, który bezpośrednio przesyła

pełną energię jednomasowego ciężaru do

płyty obciążającej. Zakres generowanych

obciążeń wynosi od 7 do min. 120 kN.

Podczas impulsu obciążenia mierzone

są przemieszczenia nawierzchni w osi

obciążenia oraz w dowolnych odległo-

Nowoczesne

Budownictwo

Inżynieryjne

Geotechnika

ściach od osi obciążenia. Zbiór takich

przemieszczeń wyznaczony na danym

stanowisku pomiarowym tworzy tzw.

„czaszę przemieszczeń” (ryc. 5), która

może być wykorzystana do identyﬁ kacji

modułów warstw i podłoża konstrukcji

nawierzchni oraz oceny stanu napręże-

nia i odkształcenia w konstrukcji, a na tej

podstawie do oceny jej nośności.

W wyniku identyﬁ kacji [12] uzyskuje

się wartości modułów (E

) poszczególnych

warstw o grubości przyjętych na podsta-

wie identyﬁ kacji wgłębnej (odwiertów)

oraz podłoża gruntowego. Przyjęty do

obliczeń identyﬁ kacyjnych model obli-

czeniowy konstrukcji nawierzchni składa

się z warstw zidentyﬁ kowanych w kon-

strukcji podczas odwiertów.

oraz minimalnych odległości od stropu

i spągu warstwy, w której pal jest zakoń-

czony.

Ustalenie pełnego zakresu rozpoznania

nie jest możliwe bez wyboru technologii

palowej i wstępnego obliczenia długości

pali. Dlatego też prace związane z rozpo-

znaniem podłoża prowadzi się etapowo.

Badania wstępne mają na celu określenie

sposobu posadowienia. Gdy konieczne

jest posadowienie pośrednie, należy okre-

ślić długości pali (choćby ekstrapolując

wyniki badań w głąb). Kluczowe są ba-

dania szczegółowe do zaprojektowania

posadowienia konstrukcji obiektu i jego

realizacji. Warto też zwrócić uwagę na

badania podłoża gruntowego i formowa-

nych nasypów w trakcie budowy (moni-

toring geotechniczny).

4.1. Problemy z dokumentacjam

Zasadnicze mankamenty wielu doku-

mentacji geotechnicznych wynikają z błę-

dów popełnianych już na etapie progra-

mowania badań oraz przy ich realizacji.

Niewłaściwie zaprogramowane badania

prowadzą do:



ograniczenia do minimum zakresu

prac terenowych, co skutkuje nadinter-

pretacją uzyskanych informacji i prze-

oczeniami geotechnicznymi,



wykonywania dużej liczby płytkich

otworów (np. pod fundamenty palowe),



rozplanowania otworów na rzucie

projektowanych podpór (pominięcie

w badaniach terenu poza obrysem fun-

damentu miejsc ewentualnych podpór

tymczasowych),



pomijania w badaniach gruntów nie-

nośnych, bez podania szczegółowego

opisu i nieustalenia ich parametrów

geotechnicznych.

Błędy w realizacji badań terenowych

dotyczą:



niewłaściwego sposobu wykonania

otworów badawczych, wykonywania

wierceń bez orurowania, co daje za-

fałszowany obraz stosunków wodnych

i stanu gruntów (zwłaszcza spoistych),



kurczowego trzymania się ustalonego

umową zakresu robót, co często ogra-

nicza możliwość precyzyjnego określe-

nia zasięgu gruntów słabych (w planie

i z głębokością),



kończenia wierceń w gruntach nieno-

śnych, co czyni badania nieprzydat-

nymi do projektowania, bądź prowa-

dzi do znacznego przewymiarowania

elementów posadowienia,



kończenia wierceń na głębokościach,

które pozwalają na obliczenie nośności

pojedynczego pala, a nie pozwalają na

obliczenie osiadań grup palowych.

Lipiec – Sierpień 2010

Kraj

Ryc. 5. Schemat badania ugięć za pomocą ugięciomierza

FWD

4. Badania podłoża przy projektowaniu

fundamentów palowych

Obszerny komentarz do wagi i znacze-

nia prac geotechnicznych podano w pracy

[2]. Tryb zlecania rozpoznania podłoża

gruntowego (z reguły przez inwestora,

architekta lub biuro konstrukcyjne w ra-

mach opracowywanego projektu) niesie

niebezpieczeństwo wyboru najtańszego

wykonawcy badań. Należy podkreślić,

że (poza konstruktorem) osoba zleca-

jąca badanie nie ma wiedzy pozwalają-

cej na poprawne zdeﬁ niowanie zamó-

wienia. Zakres badań uwarunkowany

możliwościami najtańszego wykonawcy

(sprzęt do wierceń i badań

in situ,

baza

laboratoryjna) nie odpowiada wtedy po-

trzebom rozwiązywanych problemów

geotechnicznych. Szczegółowość badań

geotechnicznych powinna wynikać z ce-

lów, jakim mają służyć. Zakres rozpozna-

nia regulowało rozporządzenie MSWiA

(1998) wprowadzające pojęcie kategorii

geotechnicznej. W obiektach mostowych

jest to najczęściej kategoria II. Zakres

badań podłoża determinuje norma [18],

stawiając wymagania odnośnie do po-

grążenia podstawy pala w grunty nośne,

pogrążenia podstawy pala w warstwie,

w której wyznaczono nośność podstawy,

Błędy powstałe na etapie badań labora-

toryjnych i prac kameralnych wynikają z:



wykonywania badań laboratoryjnych,

które nie odpowiadają potrzebom

norm,



niewykonywania badań granicy skur-

czalności w gruntach w stanie półzwar-

tym, co uniemożliwia właściwe projek-

towanie według normy [18],



pomijania wyznaczania cech gruntów

nienośnych (nasypów, namułów, tor-

fów), co uniemożliwia projektowanie

ich wzmacniania oraz obliczanie parć

przy projektowaniu zabezpieczeń wy-

kopów,



niestosowania zaawansowanych metod

badawczych,



braku możliwości bezpośredniego wy-

korzystania wyników badań dylatome-

trycznych, presjometrycznych i badań

sondą statyczną CPT (np. przy projek-

towaniu fundamentów palowych),



unikania nowoczesnych metod badań

podłoża na rzecz stosowania zależności

korelacyjnych;



niewłaściwego pobierania i ogranicza-

nia liczby próbek do badań laborato-

ryjnych.

4.2. Konsekwencje złych badań

Poniżej przestawiono przykłady sytu-

acji, w których źle wykonana dokumenta-

cja geotechniczna mogła doprowadzić do

istotnych komplikacji w projektowaniu

oraz w wykonawstwie.

Przeoczenia geotechniczne

gruntów

„słabych” lub „mocnych”

W przypadku posadowień obiektów

inżynierskich rozpoznaniu powinno

podlegać podłoże każdej podpory. Ogra-

niczanie zakresu badań prowadzi do in-

terpolowania wyników badań podłoża

między odległymi otworami. Jest to szcze-

gólnie niebezpieczne w przypadku posa-

dowienia mostów w sąsiedztwie cieków

wodnych, gdzie zmienność podłoża w pla-

nie jest znaczna. Schemat podpór palo-

wych obwodnicy Międzyzdrojów (ryc. 6)

uwzględnia pale o maksymalnej długości

15 m. Rzeczywiste warunki geotechniczne

w rejonie podpór 2 do 4 (występowanie

miękkoplastycznych pyłów do głęboko-

ści ok. 40 m poniżej terenu) wymusiły

przedłużenie pali (pale segmentowe ze

złączami stalowymi) do ponad 42 m.

Odmienny problem napotkano przy

budowie autostrady A2. Pale, zaprojek-

towane jako 12-metrowe, po pogrążeniu

na ok. 7 m poniżej terenu napotykały na

podłoże skalne. Podpory miały oczy-

wiście wymaganą nośność, ale obcięto

blisko połowę długości z zakontraktowa-

nych pali.

Nowoczesne

Budownictwo

Inżynieryjne

Kraj

Geotechnika

Ryc. 6. Obwodnica Międzyzdrojów – schemat podpór palowych i przekrój geotechniczny

Ryc. 7. Trudności z pogrążaniem pali

Ryc. 8. Wstępne rozwiercanie otworów

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

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

jednak znacznie roboty palowe.

Lipiec – Sierpień 2010

Nowoczesne

Budownictwo

Inżynieryjne

Plik z chomika:

s.o.n.y

Inne pliki z tego folderu:

Gwizdała K - Fundamentowanie. Pytania i odpowiedzi.pdf (6408 KB)
Brzozowski T - Badania dynamiczne nośności pali wierconych.pdf (886 KB)
Fundamenty na palach - cz. I,II,III.pdf (2020 KB)
Gwizdała K - Projektowanie fundamentów na palach.pdf (8133 KB)
Gwizdała K, Brzozowski T - Technologie pali.pdf (14738 KB)

Rybak J, Stilger-Szydło E - Znaczenie i błędy rozpoznania podłoża gruntowego.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: