Błędy w dokumentacji podłoża i konsekwencje – cz. I

Problematyka geotechnicznych badań podłoży gruntowych oraz fundamentowania jest jednym z podstawowych elementów każdego procesu inwestycyjnego, gdyż każda inwestycja wiąże się z posadowieniem na gruncie. Jest to, jak niektórzy trafnie zauważają, mankament wynikający z istnienia grawitacji na naszej planecie.

Stąd też dokładne określenie warunków gruntowych stanowi bardzo istotne działanie wpływające na bezpieczeństwo konstrukcji oraz koszty związane z realizacją inwestycji.

Obecnie, w praktyce inżynierskiej, po wprowadzeniu wielu aktów prawnych i normalizacji dokonuje się swoista rewolucja. Dotyczy to szczególnie zmiany sposobów badań podłoża gruntowego, projektowania, w tym także geotechnicznego, pomiarów parametrów, monitoringu obiektów wznoszonych, a przede wszystkim zmiany mentalności stron procesów inwestycyjnych.

Ogólnie zakres badań powinien umożliwiać określenie i wydzielenie na ich podstawie warstw geotechnicznych z dokładnością odpowiadającą wymaganiom obliczeń nośności i stateczności budowli. Rozpoznanie podłoża powinno być zrealizowane do głębokości strefy aktywnej oddziaływania budowli i zakończyć się w warstwie gruntów nośnych.

Rys. 1. Przepisy prawa w zależności od rodzaju dokumentowania

Cechy podłoża należy ustalać każdorazowo na podstawie wierceń lub wykopów badawczych, sondowań i innych badań polowych, badań makroskopowych oraz szczegółowych badań laboratoryjnych. Badania polowe i laboratoryjne powinny objąć swoim zakresem przede wszystkim właściwości fizykomechaniczne warstw określanych zwykle ogólnikowo w różnego typu opracowaniach jako „nienośne” lub „słabonośne”.

Należy pamiętać, że:

• Rozpoznanie geotechniczne należy planować w taki sposób, żeby istotne informacje oraz dane geotechniczne były dostępne na każdym etapie projektowania. Informacje geotechniczne należy dostosować do wymagań obiektu i przewidzianego ryzyka. Na etapie projektu budowlanego i wykonawczego informacje te i dane powinny zapewnić uniknięcie ryzyka wypadków, opóźnień i szkód.
• Celem badań geotechnicznych jest ustalenie warunków geotechnicznych (gruntów, skał i wody gruntowej), aby określić właściwości gruntów i skał i aby zebrać dodatkową istotną wiedzę o danym terenie.
• Należy dokładnie zebrać, zapisać i zinterpretować informację geotechniczną. Informacja ta zależnie od potrzeb powinna obejmować warunki występujące w podłożu, charakterystykę geologiczną, geomorfologiczną, aktywność sejsmiczną oraz warunki wodne. Należy uwzględnić zmienność warunków podłoża.
• Warunki występujące w podłożu, które mogą mieć wpływ na wybór kategorii geotechnicznej, powinny zostać określone w pierwszym etapie badań podłoża.

Badania podłoża budowli mają pierwszoplanowe znaczenie, ich wyniki decydują o poprawności obliczeń nośności i stateczności konstrukcji i powinny dać odpowiedź na pytanie, czy wzmacnianie podłoża jest w ogóle potrzebne. Na podstawie tych obliczeń podejmuje się też decyzje o zakresie wzmocnień i wyborze technologii.

Z kolei, przy określaniu deformacji podłoża gruntowego, trudno wyobrazić sobie pracę projektanta bez znajomości parametrów wytrzymałościowych podłoża, takich jak:

wytrzymałość gruntu na ścinanie (τ_f), edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (M_o), edometryczny moduł ściśliwości wtórnej (M), pierwotny moduł odkształcenia (E₁), wtórny moduł odkształcenia (E₂), efektywny kąt tarcia wewnętrznego (Ø’), efektywna spójność (c’).

Rys. 2. Schemat odkształcenia słabego podłoża pod nasypem

Tym samym dokładne określenie parametrów fizykomechanicznych gruntów podłoża, szczególnie na próbkach klasy jakości A1, wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne. Szczególnym przypadkiem są grunty organiczne. Budowie nasypu na gruntach organicznych zawsze towarzyszy intensywne osiadanie, niespotykane przy gruntach mineralnych.

Przebieg, charakter i zakres odkształceń zależą od stanu i układu warstw gruntów słabych w podłożu, od wielkości i rozkładu obciążeń przekazywanych przez nasyp, jego kształtu oraz intensywności ich przyrostu.

Samo określenie słaby grunt lub podłoże jest pojęciem względnym. W opracowanych wielu wytycznych słabe podłoże definiowane jest jako warstwy gruntu nie- spełniające wymagań wynikających z warunków nośności lub stateczności albo warunków przydatności do użytkowania w odniesieniu oczywiście do rozpatrywanego obiektu lub elementu konstrukcji.

W Polsce dość powszechnie pokutuje błędna praktyka, że dla potrzeb budowlanych należy wykonać badania geologiczne, które zgodnie z Prawem geologicznym i górniczym wykonuje geolog. Bezpodstawnie są one też utożsamiane z badaniami geotechnicznymi – co stanowi dziś anachronizm.

Przedstawienie tych nieprawidłowości wymaga przybliżenia związanych z tym pojęć:

• Geologia – dziedzina nauki zajmująca się historią i budową Ziemi, a szczególnie jej zewnętrznych warstw.
• Geologia inżynierska – dział geologii zajmujący się wpływem działalności technicznej człowieka na przypowierzchniową część skorupy ziemskiej oraz wpływem budowy geologicznej i procesów geologicznych na tę działalność.
• Dokumentacja geologiczno-inżynierska – dodatkowa dokumentacja geologiczna zawierająca rozpoznanie budowy geologicznej podłoża gruntowego oraz prognozę zjawisk i procesów geologicznych i związanych z tym badań gruntów i wód. Zjawiska i procesy geologiczne to np. uskoki tektoniczne, trzęsienia ziemi, makroosuwiska, tąpnięcia czy procesy krasowe.

W żadnym z tych pojęć nie zawiera się zatem działalność mająca na celu określanie skomplikowanych parametrów technicznych gruntów do potrzeb budowlanych, badanych specjalistycznym sprzętem geotechnicznym, co przede wszystkim wymaga bardzo dobrej znajomości mechaniki gruntów. Zajmującą się tym dyscypliną, będącą obecnie specjalizacją uprawnień konstrukcyjno-budowlanych, jest geotechnika – interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki dotycząca badań podłoża gruntowego do celów projektowania, wykonywania i kontroli: budowli ziemnych i podziemnych, fundamentowania konstrukcji budowlanych, dróg, linii kolejowych, lotnisk itp., a powiązana z tym inżynieria geotechniczna zajmuje się projektowaniem i realizacją konstrukcji geotechnicznych.

Rys. 3 Schemat synergii nauk przyrodniczo-technicznych i budownictwa

Natomiast dokumentacja geotechniczna to dokumentacja zawierająca szczegółowe wyniki badań geotechnicznych gruntu z określeniem obliczeniowych parametrów geotechnicznych, analizą i obliczeniami oraz ustaleniem geotechnicznych
warunków posadowienia obiektów budowlanych we wszystkich kategoriach geotechnicznych i na mocy art. 3 pkt 7 jest wyłączona z przepisów ustawy – Prawo geologiczne i górnicze.

Zagadnienia te są tak bardzo obszerne i istotne, że poświecono im dwa tomy jednej z dziesięciu ogólnoeuropejskich norm Eurokodu 7 Projektowanie geotechniczne.

Rolą dokumentacji geologiczno-inżynierskiej, wykonywanej dodatkowo w koniecznych przypadkach, jest uzupełnienie dokumentacji geotechnicznej, jeśli wystąpi potrzeba określania zjawisk i zagrożeń podanych w definicji.

Podłoże gruntowe jest częścią przestrzeni znajdującą się w zasięgu oddziaływania budowli, która wraz z fundamentem stanowi integralną całość, a w której rządzą prawa mechaniki, wytrzymałości materiałów i hydrauliki.

Określane w badaniach właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów mają zatem bezpośredni wpływ zarówno na stateczność obiektu, jak i jego osiadania czy warunki realizacji. Zasięg tej strefy w każdym przypadku może być inny, ale generalnie dla obiektów naziemnych głębokość ta jest nie mniejsza niż 5 m i na ogół nie przekracza 30 m. Dlatego grunty tej strefy stanowią materiał budowlany, który musi być badany w podobny sposób jak inne materiały. Jednak w odróżnieniu od materiałów wytworzonych przez człowieka są one wytworem przyrody, przez co mają szczególnie złożone i skomplikowane właściwości, jakich się nie da ująć w tabelach, wykresach czy aprobatach.

Truizmem jest podkreślanie, że geotechniczna ocena warunków posadowienia powinna stanowić integralną część projektu budowlanego, służącą do właściwego i bezpiecznego zaprojektowania obiektu na podstawie przeprowadzonego rozpoznania podłoża na podstawie dobrze zaplanowanych wierceń i sondowań in situ z poborem próbek klasy jakości A1. Należy podkreślić, że ustawa – Prawo budowlane w art. 34 ust. 3 pkt 4 już wcześniej definiowała zawartość projektu budowlanego, wprowadzając pojęcie geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych jako integralnej części projektu architektoniczno-budowlanego.

Tab. Rodzaje potrzebnych dokumentów w poszczególnych kategoriach geotechnicznych i warunkach gruntowych

Obecnie ocena geotechnicznych warunków posadowienia wymaga, w zależności od przyjętej kategorii geotechnicznej i warunków podłoża, opracowania:

• opinii geotechnicznej,
• dokumentacji geotechnicznych warunków posadowienia,
• projektu geotechnicznego oraz
• dodatkowo dokumentacji geologiczno-inżynierskiej.

Bez sprawdzenia I i II stanu granicznego lub STR i GEO wg Eurokodu 7 żaden projekt nie powinien być opatrzony oświadczeniem projektantów:

Na podstawie art. 20 ust. 4 ustawy Prawo budowlane z dnia 7 lipca 1994 r. jako projektant oświadczam, iż niniejszy projekt budowlany sporządzony został zgodnie z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej i jest w stanie kompletnym z punktu widzenia celu, któremu ma służyć.

Praktycznie większość realizowanych obiektów nie posiada prawidłowych wyników z badań podłoża. Po pierwsze jest to niezgodne zarówno z literą prawa, szczególnie z rozporządzeniem dotyczącym ustalania geotechnicznych warunków posadawiania, jak i dbałością o odporność projektowanych i budowanych obiektów. Naruszenie warunków prawnych dyskwalifikuje dany projekt i naraża na odmowę wydania decyzji o pozwoleniu na budowę lub realizacji obiektu. Natomiast zaistnienie awarii lub uszkodzenia naraża uczestników procesu budowlanego na odpowiedzialność prawną i zawodową oraz z tytułu gwarancji i rękojmi.

Wśród ubezpieczycieli obecnie zauważa się trend do odchodzenia od udzielonej gwarancji z powodu „winy umyślnej”. Winą umyślną jest właśnie podpisanie oświadczenia bez należytego i wadliwie sporządzonego projektu budowlanego. Dokumentacje geotechniczne wykonane bez znajomości obowiązującego prawa w tym zakresie, a będące częścią składową projektów budowlanych mogą być zalążkiem dużych problemów – z kasacją decyzji administracyjnej włącznie, i to nawet w trakcie realizacji robót budowlanych. Niekompletność dokumentacji projektowej często sankcjonowana przez podpisanie oświadczenia (art. 20 ust. 4 Prawa budowlanego) przez projektantów i sprawdzających jest wynikiem absolutnej ich ignorancji i nieznajomości prawa z odpowiedzialnością cywilno-prawną i zawodową na nich spoczywającą. Przykładem tego typu zachowań zarówno uprawnionych geologów, jak i projektantów są podane opracowania zaczerpnięte z wybranych projektów.

Przykłady niekompletnego i wadliwego zestawienia właściwości fizykomechanicznych z wybranych dokumentacji przedstawiono na rys. 4 (a, b, c, d). Patrząc na nie, tajemnicą poliszynela pozostaje kwestia, na jakiej podstawie projektant dokonał stosownych obliczeń, np. stanów granicznych – nośności i użytkowania, nie mając do dyspozycji żadnych parametrów wyprowadzonych, lecz jedynie stwierdzenie „grunt słabonośny”, „grunty z zawartością części organicznych” i do tego puste pola lub kreskę.

Rys. 4. Przykłady z dokumentacji z niekompletnym i wadliwym zestawieniem właściwości fizykomechanicznych gruntów

Piotr Jermołowicz

Inżynieria Środowiska, Szczecin

Uwaga: Zobacz internetową encyklopedię prezentowaną przez autora artykułu na: http://www.inzynieriasrodowiska.com.pl/encyklopedia