Błędy w rozpoznaniu podłoża gruntowego

Większość budynków wznoszonych w dużych miastach jest wyposażonych w dwa lub więcej poziomów garaży podziemnych. Jeszcze do niedawna, gdy wykonywano budynki z jedną kondygnacją podziemną, fundamenty były posadowiane na głębokości ok. 3,50 m p.p.t. Wówczas wystarczające było rozpoznanie budowy geologicznej podłoża do głębokości 8 ÷ 10,00 m p.p.t. Obecnie, gdy poziom posadowienia wypada na głębokości 8,00 m p.p.t., konieczne staje się rozpoznanie gruntu do głębokości co najmniej 15,0 m, a gdy poszukiwana jest warstwa odcinająca dopływ wody do wykopu, jeszcze głębiej. W przypadku czterech poziomów garaży rozpoznanie gruntu sięga 50 m.

Na podstawie różnych dokumentacji geotechnicznej stwierdzam, że często mylnie interpretowane są parametry geotechniczne warstw gruntów spoistych leżących na większej głębokości. Dotyczy to szczególnie gruntów mało spoistych zalegających poniżej poziomu zwierciadła wody gruntowej.

W artykule przeanalizuję trzy dokumentacje geotechniczne terenów położonych w dzielnicy Wola w Warszawie.

Przykłady

Na potrzeby projektu budynku biurowego z garażami podziemnymi i płytą fundamentową posadowioną na głębokości 10 m p.p.t. wykonano dwadzieścia otworów badawczych o głębokości 15,0 m. W podłożu obok zagęszczonych piasków pylastych i drobnych stwierdzono występowanie twardoplastycznych i półzwartych gruntów spoistych oraz warstw w stanie plastycznym, o stopniu plastyczności IL = 0,35. Warstwy plastyczne występowały także na większej głębokości, a ich miąższość przekraczała lokalnie 4 m. Zalegały one poniżej projektowanego poziomu posadowienia płyty fundamentowej. W dokumentacji odnotowano, że warstwę tworzą pyły, a także gliny pylaste z przewarstwieniami pyłów i piasków pylastych.

Sondowanie CPT
Sondowanie CPT

W celu weryfikacji przedstawionych w dokumentacji danych wykonano sondowania statyczne CPTu i CPT. Wynikało z nich, że stopnie plastyczności gruntu zostały określone błędnie. Okazało się, że w podłożu nie zalegają aż tak słabe warstwy. Badanie sondą statyczną wykazało, że poniżej poziomu posadowienia nie występują warstwy gruntów spoistych w stanie plastycznym. Precyzyjne badania określiły stopień plastyczności gruntów w przedziale IL = 0,00 ÷ 0,25. W takich warunkach możliwe było bezpośrednie posadowienie budynku na płycie fundamentowej.

Warunki gruntowe: a) przed wykonaniem sondowań CPT; b) po wykonaniu sondowań CPT
Warunki gruntowe: a) przed wykonaniem sondowań CPT; b) po wykonaniu sondowań CPT

W niedalekim sąsiedztwie opisanej działki zaprojektowano budowę budynku mieszkalnego wysokości dziewięciu kondygnacji z poziomem posadowienia płyty fundamentowej na głębokości 4,50 m p.p.t. Rozpoznanie podłoża przeprowadzono do głębokości 15,0 m. W podłożu obok średnio zagęszczonych i zagęszczonych piasków występowały pyły i piaski gliniaste, a lokalnie gliny pylaste. Jak wykazały przeprowadzone wiercenia, znaczna część gruntów spoistych była w stanie plastycznym IL = 0,30. W celu sprawdzenia pozyskiwanych informacji wykonano osiem sondowań CPT do głębokości 12 ÷ 15,5 m. Na działce wykonano także dziewiętnaście otworów badawczych o podobnej głębokości. Badania CPT wykazały, że w podłożu nie występują grunty plastyczne, a stopień plastyczności jest nie większy niż IL = 0,10.

Kolejny przykład to działka przy ul. Wolskiej w Warszawie, w przypadku której pierwsza dokumentacja terenu została opracowana na podstawie danych z otworów badawczych o głębokości 12 ÷ 20 m. Na działce zaplanowano budowę budynków mieszkalno-usługowych o wysokości do dziewięciu kondygnacji z dwoma poziomami garaży podziemnych. Zaprojektowano posadowienie obiektu na płycie fundamentowej na głębokości ok. 7,40 m poniżej poziomu „0” budynku. Budowa geologiczna terenu na działce była zróżnicowana. Oprócz gruntów nośnych występowały grunty organiczne, torfy, namuły i gytie. Słabe grunty zalegały do głębokości kilkunastu metrów.

W późniejszym czasie na działce przeprowadzone zostały badania uzupełniające. Ze względu na zróżnicowaną budowę podłoża i występowanie słabych gruntów przeprowadzono dziewiętnaście sondowań statycznych o głębokości do 20 m. Dodatkowe badania pozwoliły bardziej precyzyjnie określić przebieg poszczególnych warstw. Sondowania wykazały, że grunty spoiste zalegające w podłożu charakteryzują się znacznie mniejszym stopniem plastyczności, niż określono to w pierwszej dokumentacji. Zdaniem autorów wcześniejszego rozpoznania wartość stopnia plastyczności pyłów wynosiła IL = 0,00 ÷ 0,66. Po sondowaniach CPTu warstwom gruntów spoistych przypisano stopień plastyczności IL = 0,00 ÷ 0,40. Warstwa plastycznych glin pylastych i zwięzłych glin pylastych o miąższości 7 m i stopniu plastyczności IL = 0,33 w badaniach statycznych została określona jako twardoplastyczna o stopniu plastyczności IL = 0,10, a lokalnie IL = 0,20.

Wnioski

Przedstawione przykłady wykazały, że podczas prac wiertniczych następuje naruszenie stanu warstw spoistych występujących w podłożu, które następnie się uplastyczniają. Dzieje się tak szczególnie w przypadku, gdy prowadzone są badania gruntów mało spoistych poniżej poziomu zwierciadła wody gruntowej. Podczas badań in situ stopień plastyczności można określić poprawnie jedynie za pomocą sondowań statycznych. Istotne jest, aby w przypadku, gdy w podłożu przeważają grunty spoiste liczba sondowań nie była mniejsza niż 50% liczby wierceń badawczych. Jeżeli więc planujemy wykonać dziesięć otworów badawczych, to należy przeprowadzić co najmniej 5 sondowań statycznych. Na terenach, na których zalegają głównie piaski, sondowania statyczne można zastąpić sondowaniami dynamicznymi.

W przedstawionych przykładach stopień zagęszczenia gruntu został poprawnie określony już na etapie pierwszych badań. Wykonanie sondowań CPTu czy CPT obok otworów wiertniczych zwiększa koszty wykonania dokumentacji geotechnicznych, ale pozwala bardziej precyzyjnie określić parametry gruntu, co przekłada się na oszczędności w projektowaniu i wykonawstwie, a jednocześnie zmniejsza ryzyko. W celu jeszcze bardziej dokładnego określenia parametrów gruntu zalecane są wymagane przez Eurokod badania wytrzymałościowe prowadzone na próbach NNS pobranych w czasie prac terenowych.

Tekst pochodzi z czasopisma Materiały Budowlane, nr 568, 12/2019