O konieczności profesjonalnego wykonywania badań geotechnicznych
Ograniczenia powierzchni działek oraz względy klimatyczne i ekonomiczne powodują, że często w piwnicach budynku jednorodzinnego są budowane baseny. W artykule opisano przykład budowy basenu w piwnicy przedwojennej willi zlokalizowanej na warszawskim Żoliborzu. Willa (posesja nr 7 na rys. 1) o trzech kondygnacjach nadziemnych i jednej podziemnej przylegała ścianą do budynku sąsiada i była posadowiona na szerokich ławach fundamentowych.
Wykonano ekspertyzę techniczną stanu budynku oraz dokumentację geotechniczną na podstawie kilku otworów badawczych głębokości 4 m p.p.t. Ostatecznie zdecydowano się wyburzyć istniejący budynek nr 7, zabezpieczyć domy sąsiednie (nr 9 i 5) oraz wybudować nowy budynek z pogłębioną kondygnacją podziemną mieszczącą basen oraz garaż.
Po wyburzeniu budynku nr 7 przystąpiono do realizacji kolejnych założeń projektowych. Zarówno projekt, jak i prace zabezpieczeniowe wykonano prawidłowo. Fundamenty budynku nr 9 zostały wzmocnione przez wykonanie iniekcji strumieniowej (jet grouting), natomiast wzdłuż granicy z posesją nr 5 wykonano palisadę do głębokości 6 m p.p.t. z pali wierconych wzmocnionych stalowymi dwuteownikami. Wykonawca podzielił wykonywanie wykopu na 4 etapy. Problemy na budowie pojawiły się dopiero w momencie osiągnięcia dna wykopu fundamentowego na jednej z działek roboczych. W trakcie odbioru podłoża gruntowego stwierdzono występowanie gruntów słabonośnych poniżej poziomu posadowienia. Geolog wstrzymał dalsze prace i nie wydał zgody na układanie warstwy betonu podkładowego (rys. 2).
Okazało się, że budowany obiekt leży w obrębie tzw. rynny żoliborsko-szczęśliwickiej, wypełnionej gruntami słabonośnymi.
Rynna „żoliborska” w znacznej części Warszawy (Ochota – Wola – Żoliborz) wymusza posadowienie obiektów budowlanych na przykład na palach fundamentowych. Opisywana budowa jest zlokalizowana w północnej krawędzi tej jednostki geologicznej, o czym zapewne wiedzieli przedwojenni budowniczowie willi, posadawiając ją na masywnych i szerokich ławach fundamentowych.
Po oględzinach wykopu oraz wykonaniu dodatkowych wierceń i sondowań statycznych CPT stwierdzono, że w podłożu, w niewielkiej odległości od dna wykonanego wykopu, zalegają do głębokości 14 m p.p.t. torfy, namuły oraz gytie w stanie plastycznym, charakteryzujące się małymi wartościami modułów ściśliwości (rys. 3,4). Wodę gruntową nawiercono na głębokości 3,8 m p.p.t., a więc 3 m powyżej poziomu przyjętego pierwotnie do projektowania.
Ze względu na małą nośność podłoża ostatecznie zdecydowano się na znaczne wypłacenie kondygnacji podziemnej budynku i posadowienie obiektu na płycie fundamentowej. Zasypano wykonany wykop piaskiem stabilizowanym cementem, zagęszczonym za pomocą ręcznych ubijaków widocznych (na rys. 5) (ze względu na brak możliwości użycia mechanicznego sprzętu generującego wibracje). Różnoziarnisty piasek zmieszany z cementem wbudowano warstwami grubości 10÷15 cm – do uzyskania wskaźnika zagęszczenia Is ≥ 0,95, co potwierdzano badaniami sprawdzającymi lekką płytą dynamiczną.
W takiej sytuacji wykonana palisada mogła być znacznie krótsza, a wzmocnienie fundamentów budynku nr 9 nie byłoby w ogóle konieczne. W rzeczywistości zrealizowane „wzmocnienie” spowodowało przeniesienie obciążenia od budynku bezpośrednio na warstwę słabonośnych gruntów organicznych, co jest niekorzystne.
Z powyższego wynika, że przed opracowaniem projektu rozbudowy należało wykonać badania gruntowe dostatecznie głęboko (4÷5 m poniżej projektowanego poziomu posadowienia i 2 m poniżej spodu palisady). Firma wykonująca badania geotechniczne pochodziła spoza Warszawy i zapewne nie przeanalizowała map geologicznych w rejonie prowadzonych badań i nie znała specyfiki gruntów warszawskich, a także nie zwrócono uwagi na posadowienie przedwojennej willi na bardzo szerokich prawie 2-metrowych ławach fundamentowych (rys. 6). Również specjalistyczna firma wykonująca palisadę nie podjęła żadnych działań, obserwując pojawiające się torfy i namuły w urobku podczas wiercenia pali.
Po analizach projektant ostatecznie zaproponował posadowienie budynku na płycie fundamentowej, wykonanej na poduszce piaskowej grubości ułożonej co najmniej 1,5 m nad gruntami organicznymi. Obiekt przeprojektowano tak, aby obciążenia całkowite od nowo projektowanej konstrukcji nie były większe od obciążeń od wcześniej istniejącego budynku, który nie wykazywał uszkodzeń przez kilkadziesiąt lat. Zaprojektowane rozwiązanie nie daje jednak pewności, że za klika lub kilkanaście lat w budynku nie pojawią się rysy na skutek prawdopodobnych naturalnych zmian stosunków wodnych (podnoszenia się i obniżania zwierciadła wody gruntowej) i sztucznych, wywołanych np. odwodnieniem w sąsiedztwie lub awarią sieci wodociągowej bądź kanalizacyjnej. Jednak sprawa kosztów i decyzja inwestora zdecydowały o posadowieniu budynku bez użycia pali fundamentowych.
Poniesione koszty niepotrzebnie wykonanych prac (jet grouting, palisada, zasypanie wykopu, dodatkowe badania geotechniczne i projekt zamienny), a także opóźnienia budowy były wynikiem niedostatecznego rozpoznania warunków wodno-gruntowych. Trzeba nadmienić, że wybór na podstawie kryterium najniższej ceny firmy wykonującej opinię i badania geotechniczne zazwyczaj jest jednocześnie wyborem najniższej jakości wykonanej usługi. Warto o tym pamiętać.
Należy podkreślić, że zarówno biuro projektowe, jak i firma wykonująca ścianę oporową należą do renomowanych firm z doświadczeniem, jednak rutyna oraz zawierzenie opinii niekoniecznie kompetentnego sąsiada odnośnie warunków wodnych, niemalże doprowadziły do katastrofy budowlanej. Budowniczowie i projektanci sprzed wojny okazali się bardziej kompetentni w tej kwestii.
Artykuł publikowany w nr 11/2013 Inzynierii i Budownictwa