Polskie drogi
Dla potrzeb budowy przeszło dwudziestokilometrowego odcinka autostrady budowanej na południu Polski, na zlecenie GDBDPiA wykonana została dokumentacja geologiczno-inżynierska. Dokumentacja sporządzona została w oparciu o zatwierdzony "Projekt prac geologicznych". Dokumentacja geologiczno-inżynierska została przyjęta przez Ministra Środowiska bez zastrzeżeń, co oznacza, że program prac przedstawiony w projekcie został zrealizowany. W programie przewidziano wykonanie otworów badawczych w rozstawie około 100 metrów, sondowań statycznych CPT oraz badań laboratoryjnych. Wszystkie te prace zostały wykonane.
Do dokumentacji geologiczno-inżynierskiej załączona została mapa warunków geologiczno-inżynierskich z określonym zasięgiem występowania poszczególnych grup nośności podłoża. Cała trasa przebiegu autostrady została zaliczona do grupy od G1 do G4. Jedynie mało istotne niewielkie odcinki występowania przypowierzchniowych warstw gruntów organicznych zakwalifikowano do wymiany na grunty piaszczyste.
Zwycięzca przetargu na budowę opisanego odcinka autostrady zlecił wykonanie uzupełniających badań geotechnicznych. Badania te miały na celu uszczegółowienie przedstawionych w dokumentacji geologiczno-inżynierskiej warunków wodno-gruntowych. W dokumentacji wątpliwości budził podział na warstwy geotechniczne. Zgodnie z obowiązującymi przepisami za warstwę geotechniczną przyjmuje się grupę gruntów charakteryzująca się zbliżonymi parametrami geotechnicznymi. W dokumentacji wyodrębniono cztery warstwy gruntów spoistych pochodzenia rzecznego. Przedstawiały się one w następujący sposób:
- I-IL=0,00-0,04
- II-IL=0,05-0,24
- III-IL=0,25-0,49
- IV-IL=0,50-1,00
Podział taki nie odpowiada postulatom normy [PN81/B03020]. Zgodnie z ta normą za parametr wiodący przy podziale na warstwy geotechniczne przyjmuje się stopień zagęszczenia dla gruntów piaszczystych i stopień plastyczności dla gruntów spoistych. Wyodrębniona warstwa geotechniczna charakteryzuje się jedną średnią wartością stopnia zagęszczenia ID lub stopnia plastyczności IL, której współczynnik zmienności nie jest większy od 0,20 dla gruntów sypkich lub 0,25 dla gruntów spoistych. Podział przyjęty w dokumentacji geologiczno-inżynierskiej w rzeczywistości jest podziałem na pakiety geotechniczne. Sposób wydzielenia warstw jest wystarczający do wydzielenia grup nośności podłoża, jest natomiast niewłaściwy dla wszystkich obiektów inżynierskich.
Przy wydzielaniu grup nośności podłoża nawierzchni brano pod uwagę tylko wysadzinowości gruntów. Trzeba podkreślić, że grupy nośności G3 i G4 obejmują grunty spoiste o IL =0,25. Dla celów drogowych parametry geotechniczne gruntów spoistych o IL>0,25 należy ustalać indywidualnie tzn. badaniami bezpośrednimi. W dokumentacji geologiczno-inżynierskiej wyniki badań CPT przedstawiono w formie załączników graficznych. Zamieszczone wykresy sondowań są bardzo mało czytelne i nie pozwalają na dokładne odczytanie pomierzonych w trakcie badań parametrów, szczególnie oporu gruntu na stożku qc. Zastosowana skala uniemożliwia odczytanie wartości qc, gdyż na jeden centymetr bieżący wykresu przypada 50 pomiarów. Przy opracowywaniu wyników sondowań zastosowano formuły dla glin zwałowych nieskorelowane z warunkami lokalnymi. Przyjęcie takiej metody całkowicie zafałszowało wyniki sondowań w zakresie interpretacji konsystencji gruntów. Potwierdza to porównanie wyników badań laboratoryjnych prób gruntu (granic konsystencji i stopnia plastyczności) z wykresami interpretacyjnymi sondowań.
Dla określenia stopnia zagęszczenia przyjęto przykładową formułę prezentowaną w normie PN-B-04452;2002 Geotechnika Badania Polowe. Zastosowanie tych formuł doprowadzało do błędnej charakterystyki podłoża. W tabeli zestawiającej parametry geotechniczne dla poszczególnych warstw geotechnicznych nie uwzględniono w ogóle wyników sondowań CPT. Dla gruntów organicznych, z występowaniem których związana jest największe ryzyko geotechniczne nie przedstawiono żadnych wartości parametrów wytrzymałościowych i odkształceniowych. Nie przeprowadzono także badań tych parametrów dla spoistych gruntów miękkoplastycznych i luźnych.
Przeprowadzone badania uzupełniające wykazały, że zakres występowania gruntów organicznych i miękkoplastycznych oraz plastycznych jest znacznie większy niż ilustrowała to dokumentacja geologiczno-inżynierska. Konieczne stało się zaprojektowanie wymiany gruntów organicznych, wzmocnienie podłoża lub podstawy projektowanych nasypów, wzmocnienie wytrzymałości gruntów w korpusie nasypów.
Niektóre otwory zlokalizowano w gruntach nienośnych nie określając strefy ich zalegania.
W celu zredukowania dużych osiadań podłoża oraz zwiększenia stateczności nasypu zaprojektowano kolumny żwirowe, zastosowano dodatkowe metody konsolidacji podłoża i wzmocniono nasyp w technologii gruntu zbrojonego.
Stwierdzone istotne różnice w budowie geologicznej powodują:
- zwiększenie osiadań podłoża pod nasypami;
- zwiększenie odcinków wymagających dodatkowego wzmocnienia podłoża;
- wydłużenie czasu wykonania nasypów ze względu na czas niezbędny do skonsolidowania podłoża;
- zwiększenie kubatury robót ziemnych (obniżenie poziomu "0" robót ziemnych z uwagi na osiadanie podłoża);
- zwiększenie ilości materiałów niezbędnych do wykonania nasypów;
- konieczności wykonania nieprzewidzianych wzmocnień podłoża, takich jak kolumny żwirowe, geodreny, kolumny żwirowo-cementowe;
- konieczności wykonania tymczasowych nasypów przeciążeniowych w rejonie obiektów mostowych;
Umowę na budowę opisanego odcinka autostrady podpisano w listopadzie 2009 roku. Droga miała być gotowa pod koniec kwietnia 2012 roku. W chwili obecnej oddanie autostrady do użytku nie jest znane. Jedną z przyczyn wydłużenia pracy przy realizacji inwestycji były niedoskonałości w wykonanych badaniach podłoża gruntowego.
Opisany przypadek nie jest odosobniony. Odpowiedź na pytanie, dlaczego tak się dzieje jest prosta. Podstawowym i jedynym kryterium wybrania wykonawcy jest najniższa zaoferowana cena. Firma wygrywająca przetarg na wykonanie badań geotechnicznych ogranicza do minimum koszty badań szukając wszędzie oszczędności, żeby choć w niewielkim stopniu osiągnąć zysk. Takie rozwiązanie przynosi kolosalne straty dla gospodarki. Jak temu zapobiec? Sprawa wydaje się prosta. Dokumentacja geologiczno-inżynierska będzie wykonana prawidłowo jeżeli projekt robót geologicznych będzie precyzyjnie opisywał jakie badania muszą być przeprowadzone i w jaki sposób należy przedstawić ich wyniki. Dla ważnych dla kraju inwestycji, a autostrady niewątpliwie do takich należą, projekt powinien być napisany przez fachowców, bądź powinien być zweryfikowany przez niezależną grupę konsultantów.
W przypadku projektowania badań geologicznych nie można zakładać „w ciemno” wykonywanie punktów badawczych co 100 m zgodnie z wytycznymi normy (Rys 1). Przed przystąpieniem do sporządzania „Projektu robót geologicznych” (przed nowelizacją prawa Geologicznego i Górniczego w czerwcu 2011 „Projektu prac geologicznych”) należy przeprowadzić wizję terenową i dopasować lokalizacje wierceń i sondowań m.in. do budowy morfologicznej terenu, należy także przeanalizować mapy warunków geologiczno-inżynierskich i archiwa dokumentacji geologicznych dla danego obszaru.
Zarówno lokalizacja jak i głębokość punktów badawczych mogą być zmienione w trakcie wykonywania badań. W przypadku rozpoznania gruntów słabonośnych, przyjęło się nie kończyć badania przed osiągnięciem spągu warstwy gruntów nośnych (Rys. 2). Bardzo często obszary gruntów słabonośnych wymagają wykonania wzmocnienia, którego zaprojektowanie i wycenienie nie może opierać się na otworach zakończonych w gruntach słabonośnych.
W niektórych krajach rozpatrując przesłane oferty z założenia odrzuca się tę z najniższa ceną. Jak wiadomo każdy kij ma dwa końce. Firmy składające ofertę na budowę autostrady, drogi szybkiego ruchu czy innej inwestycji tworząc kosztorys z góry zakładają, że uzyskają dodatkowe zyski przedstawiając konieczności wykonania nieprzewidzianych prac wynikających z napotkanych odmiennych niż to przedstawiono m.in. w dokumentacji geologiczno-inżynierskiej warunków gruntowych. Rzeczywiście stworzona przez naturę budowa geologiczna jest niezmiernie zróżnicowana. Gdy 2 otwory o średnicy około 100mm wykonane są na odcinku 100m to procentowo mamy rozpoznanie 0,2% trasy. Opisywany odcinek autostrady ma długość 22 km.
Dr inż. Krzysztof Traczyński
Zakład Badań Geotechnicznych Geotest, Politechnika Warszawska.