GEOTECHNIKA

Interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki dotycząca zachowania się i badań podłoża gruntowego oraz materiałów gruntowych do celów projektowania, wykonawstwa i kontroli budowli ziemnych i podziemnych, fundamentów konstrukcji budowlanych, nawierzchni drogowych, linii kolejowych, lotnisk, itp.

DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA

Dokumentacja powstała na podstawie zespołu czynności badawczych, wykonywanych w celu określenia rodzaju, właściwości, cech wytrzymałościowych i odkształcalności gruntów, ich zmienności, poziomu wody gruntowej oraz stateczności wykopów i nasypów Badania geotechniczne obejmują roboty terenowe nie wywołujące negatywnych zmian środowiska naturalnego, jak małośrednicowe wiercenia geotechniczne , sondowania statyczne i dynamiczne, badania presjometrem i dylatometrem, geofizyczne (bez użycia materiałów wybuchowych), odkrywki fundamentów, wykopy badawcze oraz laboratoryjne określanie cech fizycznych, mechanicznych i chemicznych gruntów i wód gruntowych itp.

KATEGORIA GEOTECHNICZNA

Kategoria zagrożenia bezpieczeństwa obiektu wynikająca ze stopnia skomplikowania projektowanej konstrukcji, jej fundamentów i oddziaływań oraz warunków geotechnicznych, mająca wpływ na zaprogramowanie rodzaju i zakresu badań geotechnicznych, obliczeń projektowych i kontroli konstrukcji.

USTALANIE KATEGORII GEOTECHNICZNYCH

Opracowanie programu badań geotechnicznych zależy od ustalenia kategorii geotechnicznej. Program opracowuje się na podstawie materiałów archiwalnych, wizji lokalnych oraz danych o budowli.

W trakcie badań terenowych powinno się potwierdzić ustaloną w programie badań kategorię geotechniczną lub wprowadzić zmiany do programu. W uzasadnionych przypadkach rozpoznanie można wykonywać w kategorii wyższej.

Przy ustalaniu kategorii geotechnicznej należy uwzględnić:

• stopień złożoności warunków gruntowych,
• wielkość budowli i jej koszt,
• rozkład i sposób przekazywania obciążeń na podłoże,
• możliwość występowania różnic osiadań,
• oddziaływanie podłoża na budowlę w zależności od jej sztywności i podatności podłoża, z uwzględnieniem zmian w trakcie budowy,
• warunki dodatkowe, jak np. agresywne oddziaływanie środowiska na budowlę lub budowli na środowisko, wrażliwość podłoża na odsłonięcie, np. pęcznienie, wysychanie.

Stopnie złożoności warunków geotechnicznych

Proste warunki gruntowe

• jednorodne, genetyczne i litologiczne równoległe warstwy gruntów dobrej nośności
• poziom wody gruntowej poniżej projektowanego poziomu posadowienia
• brak niekorzystnych zjawisk geologicznych

Złożone warunki gruntowe

• niejednorodne, nieciągłe warstwy zmienne wykształcenie genetyczne i litologiczne
• występowanie warstw gruntów słabych w tym organicznych i nasypów niekontrolowanych
• poziom wody gruntowej w poziomie posadowienia lub powyżej
• brak niekorzystnych zjawisk geologicznych (czynnych procesów geologicznych)

Skomplikowane warunki gruntowe

• występowanie niekorzystnych zjawisk geologicznych (zjawiska i formy krasowe, osuwiskowe, sufozyjne)
• szkody górnicze
• obszary delt

KATEGORIE GEOTECHNICZNE

Kategoria I

Obejmuje proste konstrukcje w niewielkich obiektach budowlanych i prostych warunkach gruntowych, dla których wystarcza jakościowe określenie właściwości gruntów. Badania kategorii I można stosować jedynie przy wstępnie rozpoznanych warunkach gruntowych, niewielkich obiektach i gdy zagrożenie życia i mienia jest małe.

Stosowanie kategorii I jest możliwe tylko w przypadkach zwykłych konstrukcji, gdy występują proste warunki gruntowe, przy czym uwzględniać należy doświadczenia uzyskane z obserwacji sąsiednich budowli.

Przykłady konstrukcji, które mogą być zaliczone do kategorii I:

• jedno- lub dwukondygnacyjne budynki o prostej konstrukcji i budynki rolnicze przy maksymalnym obciążeniu obliczeniowym na słup równym 250 kN, a na ściany 100 kN/m, na fundamentach bezpośrednich, palowych lub na studniach,
• ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów, gdy różnica poziomów nie przekracza 2 m,
• płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody i niewielkie nasypy do wysokości 3 m.

Liczba punktów badawczych przy badaniach podłoża w kategorii I, w zależności od powierzchni projektowanej zabudowy

Liczba punktów dla powierzchni zabudowy w m2
do 600	od 600 do 1 500	od 1 500 do 5 000	od 5 000 do 20 000	więcej niż 20 000
od 3 do 5	od 5 do 8	od 8 do 12	od 12 do 18	od 5 do 7 na każdy następny ha

Kategoria II

Obejmuje konstrukcje i fundamenty nie podlegające szczególnemu zagrożeniu, w prostych lub złożonych warunkach gruntowych przy mało skomplikowanych przypadkach obciążenia. Konstrukcje te są przeważnie projektowane i wykonywane z zastosowaniem powszechnie stosowanych metod.

Przykłady konstrukcji, które mogą być zaliczone do kategorii II:

• powszechnie spotykane konstrukcje posadowione bezpośrednio, a także na fundamentach płytowych lub palowych,
• ściany oporowe wyższe niż w kategorii I lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę,
• przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża,
• nasypy i budowle ziemne, poza kategorią I,
• nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej konstrukcji,
• kotwy gruntowe i inne konstrukcje kotwiące,
• tunele w twardych niespękanych skałach, nie wymagające pełnej szczelności lub spełnienia innych specjalnych warunków.

Kategoria III

Obejmuje obiekty bardzo duże czy rzadko występujące, wrażliwe na osiadania, konstrukcje w skomplikowanych warunkach gruntowych lub konstrukcje obarczone nadzwyczajnym ryzykiem nawet w prostych lub z łożonych warunkach, obiekty na obszarach działania czynnych procesów geologicznych, czynnych szkód górniczych, konstrukcje zagrażające środowisku.

Konstrukcje, które mogą być zaliczone do kategorii III, nawet w przypadku prostych warunków gruntowych, to:

• budowle o szczególnie dużych obciążeniach, budynki wysokie,
• budynki z wielokondygnacjowymi podziemiami,
• zapory i inne konstrukcje działające w warunkach dużych różnic ciśnienia wody,
• przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu,
• duże mosty, wiadukty, estakady,
• fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym,
• skomplikowane konstrukcje nabrzeżne,
• obiekty zakładów stosujących niebezpieczne substancje chemiczne,
• głębokie wykopy wykonywane w pobliżu budowli,
• konstrukcje osłonowe reaktorów jądrowych itp.,
• tunele w skałach miękkich i spękanych obciążone wodami naporowymi lub wymagające szczelności.

NADBUDOWY I PRZEBUDOWY

W przypadku nadbudowy, przebudowy, rekonstrukcji, remontu kapitalnego, modernizacji budowli itp., gdy brak jest dokumentacji projektowej wyjaśniającej sposób posadowienia, należy wykonać odkrywki fundamentów pod elementami nośnymi konstrukcji, w takiej liczbie i do takiej głębokości, aby można było wystarczająco dokładnie określić sposób i głębokość posadowienia.

Poza tym do nadbudów i przebudów stosuje się identyczne zasady jak do nowo wznoszonych budowli, podobnie ustalając kategorię geotechniczną i wynikające z niej wymagania.

WIERCENIA

Wiercenia małośrednicowe wykonuje się w celu szczegółowego rozpoznania warunków geotechnicznych w pod łożu gruntowym.

Wiercenia małośrednicowe są otworami o głębokości do 30 m i średnicy otworów do 200 mm. Zasadą jest, że ich wykonanie nie powinno naruszać naturalnych stosunków wodnych ani uruchamiać procesów geologicznych w podłożu.

Wiercenia należy wykonywać w celu:

• ustalenia profilu przewiercanych warstw jako podstawy do rozpoznania przestrzennej budowy (geometrii) warstw gruntów,
• ustalenia poziomów występowania i stabilizacji wody gruntowej oraz miąższości warstw wodonośnych,
• wykonania badań makroskopowych gruntu,
• pobrania próbek gruntu i wody do badań laboratoryjnych,
• wykonania sondowań w dnie otworu,
• wykonania badań presjometrycznych,
• ułatwienia sondowań przez wykonanie podwiertów.

Wiercenia umożliwiają również wykonanie badań uzupełniających, takich jak:

• oznaczenie prędkości przepływu wody za pomocą np. próbnego pompowania,
• instalacja piezometrów w celu obserwacji dynamiki waha ń zwierciadła wody, kierunku przepływu i zmian chemizmu wody,
• przeprowadzenie badań geofizycznych.

Warunkiem wiarygodności wyników wierceń oraz wyników badań pobranych próbek gruntów jest dobór właściwej metody wykonywania wiercenia i opróbowania w danych warunkach oraz przestrzeganie zasad ogólnych wykonywania wierceń i zasad ustalonych dla wybranej metody.

Dobór metod wiercenia do kategorii geotechnicznej

Kategoria geotechniczna	Głębokość m	Średnica mm	Możliwość sondowania	Typ wiercenia
I	do 6	do 120	nie wymagana	obrotowe
II i III	do 12	do 150	tak	obrotowe
III i II	do 30	do 200	tak	obrotowe/ obrotowo- udarowe