Badania podłoża gruntowego są nieodzowne dla zapewnienia solidności i trwałości konstrukcji, minimalizowania ryzyka powstawania uszkodzeń oraz optymalizacji projektów inżynierskich. Spośród wielu badań podłoża gruntowego badania terenowe wykonywane w miejscu inwestycji powinny zaczynać rozpoznanie i decydować o skali oraz rodzaju kolejnych koniecznych testów uszczegóławiających. W artykule przedstawiono syntetyczny przegląd powszechnie stosowanych metod badań terenowych gruntów oraz skał.
Właściwe określenie parametrów gruntu pozwala na odpowiednie zaprojektowanie bezpiecznego sposobu posadowienia obiektu inżynierskiego oraz wpływa na jego koszty [1]. Istnieją różne metody badań gruntów. Generalnie możemy podzielić je na dwa rodzaje:
- badania terenowe (in situ) wykonywane w miejscu inwestycji – należą do nich: otwory wiertnicze lub wykopy badawcze, sondowania, badania hydrogeologiczne oraz badania geofizyczne;
- badania laboratoryjne (wiele różnych metod określających rodzaj, stan oraz własności fizyczne i mechaniczne gruntów) – muszą być zawsze poprzedzone badaniami terenowymi i wymagają pobrania próbek gruntu o określonej jakości.
Badania gruntu muszą być poprzedzone analizą materiałów archiwalnych oraz obserwacjami wstępnymi. Należy zapoznać się z mapami i przekrojami geologicznymi, danymi hydrologicznymi i hydrogeologicznymi oraz dokumentacjami wcześniej wybudowanych obiektów znajdujących się w sąsiedztwie. Warto poznać historię badanego terenu na podstawie literatury oraz rozmów z mieszkańcami, a także dokonać obserwacji rodzaju roślinności zasiedlającej projektowane miejsce budowy. Dzięki takim prostym zabiegom można uniknąć kosztownych przestojów oraz okresowego zalewania miejsca budowy wodą opadową. Wstępne prace rozpoznawcze pomagają również przewidzieć występowanie potencjalnie niebezpiecznych zjawisk geodynamicznych, takich jak uskoki, kras, sufozja, osuwiska, i są niezbędne dla wyznaczenia rodzaju, rozmieszczenia oraz głębokości badań wgłębnych i miejsc pobrania prób do dalszych badań laboratoryjnych.
Fot. Drążenie tuneli na drodze S1, obejście Węgierskiej Górki. Fot. stock.adobe.com Marcin Mucharski.
>>> Diagnostyka podłoża budowlanego – dobre praktyki vs. złe nawyki
>>> Rozpoznanie warunków geotechnicznych i wykonanie dokumentacji
>>> Badania dynamiczne w aspekcie optymalizacji fundamentów palowych
Badania podłoża gruntowego – rozstaw i lokalizacja punktów badawczych
Głębokość rozpoznania podłoża oraz rozstaw punktów badawczych muszą wynikać z zasięgu oddziaływania projektowanego obiektu inżynierskiego. Niedopuszczalne jest ekstrapolowanie wyników takiego rozpoznania poza obszar objęty badaniami (zarówno w poziomie, jak i pionie) [1–3]. Niestety, w praktyce inżynierskiej nadal można spotkać przypadki, w których np. projektowana jest instalacja kanalizacyjna na głębokości 5 m p.p.t. na podstawie badań wykonanych do głębokości 4 m p.p.t. Jest to zwyczaj bardzo niebezpieczny i absolutnie niedopuszczalny!
>>> Kategorie i opinie geotechniczne oraz warunki geotechniczne posadowienia obiektów – przepisy
>>> Klasyfikacje i jakość gruntów wg norm ISO
>>> Platformy robocze do prowadzenia robót geotechnicznych
Przy typowych obiektach budowlanych przyjmuje się, że głębokość oddziaływania obiektu jest równa głębokości jego posadowienia + 2 x B (gdzie B to długość krótszego boku fundamentu: stopy, ławy, płyty).
Eurokod 7 definiuje minimalną głębokość rozpoznania podłoża:
- 2 m poniżej najniższego punktu fundamentu, konstrukcji lub dna wykopu dla terenu o korzystnej budowie geologicznej;
- 5 m poniżej najniższego punktu fundamentu, jeżeli budowa geologiczna danego obszaru nie jest znana;
- jeżeli w miejscu budowy występują grunty słabe, należy określić głębokość ich zalegania oraz rodzaj i właściwości gruntów podścielających.
Lokalizacja punktów badawczych nie może być przypadkowa. Powinny być one rozmieszczone w taki sposób, aby można było określić układ warstw na całym obszarze inwestycji. Zwykle lokalizuje się je na narożnikach obszaru posadowienia budowli, na linii środkowej, także w przypadku obiektów liniowych, a gdy projektujemy obiekt znajdujący się na zboczu/skarpie lub w sąsiedztwie uskoku, obszar rozpoznania powinien być rozszerzony tak, aby można było oszacować stateczność skarpy czy możliwość odświeżenia uskoku.
Zalecany przez normy rozstaw punktów badawczych wynosi 15–200 m (z wyjątkiem obiektów specjalnych) w zależności od rodzaju projektowanego obiektu (typowy, wysoki, liniowy, wielkopowierzchniowy, hydrotechniczny, tunel) oraz rodzaju fundamentu (typowy, płytowy, palowy). Pierwotnie projektowany rozstaw punktów badawczych może wymagać zagęszczenia lub rozszerzenia o dodatkowe metody badawcze w przypadku napotkania nietypowych albo potencjalnie niebezpiecznych warunków gruntowych.
W trakcie wykonywania badań terenowych zwykle pobierane są próbki do badań laboratoryjnych gruntów.
Badania podłoża gruntowego. W dalszej części artykułu:
Badania geofizyczne
Odsłonięcia naturalne, odkrywki, szybiki i wykopy badawcze
Wiercenia
Badania hydrogeologiczne
Sondowania
Cały artykuł dostępny jest w numerze 12/2024 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr inż. Iwona Dudko
Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa, Katedra Geotechniki i Dróg
Literatura
1. M. Kowalska, Geologia inżynierska dla praktyków budownictwa. Tom II. Terenowe, laboratoryjne i kameralne prace geologiczno-inżynierskie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2020.
2. I. Dudko-Pawłowska, Geologia inżynierska dla praktyków budownictwa. Część I: Podstawowe
informacje o minerałach, skałach, gruntach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2020.
3. Stanowisko Polskiego Komitetu Geotechniki w sprawie różnych interpretacji przepisów Rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz.U. z 2012 r., poz. 463), http://www.geotechnika. org.pl/wp-content/uploads/2015/01/Stanowisko-PKG-ws-Rozp-MTBiGM.pdf (dostęp: 5.06.2024 r.).
