Przed się bior stwo Bu dow la ne „RO B UD” Sp. z oo - Śląska Izba ...
Przed się bior stwo Bu dow la ne „RO B UD” Sp. z oo - Śląska Izba ...
Przed się bior stwo Bu dow la ne „RO B UD” Sp. z oo - Śląska Izba ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
GEO IN ży NIE RIA<br />
– szan są na za go spo da ro wa nie te re nów<br />
nie przy dat nych pod za bu do wę<br />
1. Wpro wa dze nie<br />
Problemy z właściwym posa<strong>dow</strong>ieniem obiektów bu<strong>dow</strong><strong>la</strong>nych<br />
i inżynierskich od stuleci związa<strong>ne</strong> były m.in.<br />
z gruntami słabymi, których obecności nie doceniono<br />
lub niewłaściwie je oceniono (np. świątynia Artemidy<br />
w Efezie, krzywa wieża w Pizie). Współcześnie obecność<br />
gruntów słabych stwarza jeszcze większe zagrożenie,<br />
głównie z powodu kurczenia <strong>się</strong> terenów o korzyst<strong>ne</strong>j<br />
charakterystyce geotechnicz<strong>ne</strong>j. W obszarze<br />
zainteresowań potencjalnych inwestorów są bowiem<br />
coraz częściej te obszary, których zagospodarowania<br />
starano <strong>się</strong> dotychczas unikać.<br />
O słabości podłoża decyduje zwykle obecność gruntów<br />
organicznych, p<strong>la</strong>stycznych i miękkop<strong>la</strong>stycznych<br />
gruntów spoistych a także luźnych piasków. Również<br />
grunty sztucz<strong>ne</strong>, antropogenicz<strong>ne</strong>, powstałe przy współudziale<br />
człowieka mogą być uzna<strong>ne</strong> za takie. Te ostatnie<br />
budują róż<strong>ne</strong>go rodzaju wysypiska. Potrzeba pozyskania<br />
terenów pod bu<strong>dow</strong>nictwo mieszkaniowe<br />
i przemysłowe a także rozwijające <strong>się</strong> dynamicznie drogownictwo<br />
jak również ich atrakcyj<strong>ne</strong> położenie, to poważ<strong>ne</strong><br />
argumenty za poszukiwaniem rozwiązań,<br />
zmierzających do ulepszenia gruntów słabych.<br />
Realną szansę na zagospodarowanie wspomnianych<br />
obszarów daje geoinżynieria, dyscyplina bardzo intensywnie<br />
ostatnio rozwijana. Jej zadaniem jest poznawanie,<br />
rozwijanie i praktycz<strong>ne</strong> wdrażanie różnorodnych<br />
zabiegów i metod ulepszających grunty słabe.<br />
W artykule przybliżono współczes<strong>ne</strong> koncepcje posa<strong>dow</strong>ienia<br />
obiektów, mechanizmy wzmocnienia<br />
gruntów słabych i stosowa<strong>ne</strong> metody ulepszania<br />
gruntów słabych, a także wskazano na rolę geoinżynierii<br />
w zagospodarowaniu terenów dotychczas nieprzydatnych<br />
pod zabu<strong>dow</strong>ę i jej miejsce w realizowa<strong>ne</strong>j<br />
w kraju działalności bu<strong>dow</strong><strong>la</strong><strong>ne</strong>j.<br />
2. Współ cze s<strong>ne</strong> kon cep cje po sa do wie nia obiek -<br />
tów bu <strong>dow</strong> <strong>la</strong> nych i in ży nier skich<br />
Popraw<strong>ne</strong> posa<strong>dow</strong>ienie obiektów bu<strong>dow</strong><strong>la</strong>nych i inżynierskich<br />
powinno spełniać warunki stanów granicznych,<br />
a także warunki konstrukcyj<strong>ne</strong>, ekonomicz<strong>ne</strong> i estetycz<strong>ne</strong>.<br />
Jak trudny jest to problem, nawet współcześnie,<br />
świadczą licz<strong>ne</strong> awarie i katastrofy bu<strong>dow</strong><strong>la</strong><strong>ne</strong>, związa<strong>ne</strong><br />
w ok. 25% z szeroko rozumianą geotechniką.<br />
W przypadku, gdy obciążenia z obiektu są przekazywa<strong>ne</strong><br />
przez podstawy fundamentów wprost na podłoże<br />
mówimy o posa<strong>dow</strong>ieniu bezpośrednim a gdy<br />
na jego głębsze warstwy o posa<strong>dow</strong>ieniu pośrednim.<br />
To jeszcze do niedawna dwie zasadnicze koncepcje<br />
posa<strong>dow</strong>ienia obiektów bu<strong>dow</strong><strong>la</strong>nych i inżynierskich.<br />
Na przestrzeni ostatnich kilkudzie<strong>się</strong>ciu <strong>la</strong>t pojawiło<br />
<strong>się</strong> szereg rozwiązań, umożliwiających posa<strong>dow</strong>ienie<br />
obiektów na terenach o niekorzyst<strong>ne</strong>j charakterystyce<br />
geotechnicz<strong>ne</strong>j bez konieczności uciekania <strong>się</strong><br />
do posa<strong>dow</strong>ień pośrednich. Rozwiązaniami tymi zajmuje<br />
<strong>się</strong> geoinżynieria [1]. Część spośród metod proponowanych<br />
przez geoinżynierię (np. zagęszczenie<br />
wybuchami) sprowadza <strong>się</strong> do wzmocnienia podłoża,<br />
umożliwiając bezpośrednie posa<strong>dow</strong>ienie obiektów. In<strong>ne</strong><br />
sprowadzają <strong>się</strong> natomiast do zbrojenia podłoża (np.<br />
kolumny, zbrojenie). Stąd też współcześnie można<br />
mówić o czterech koncepcjach posa<strong>dow</strong>ienia<br />
obiektów bu<strong>dow</strong><strong>la</strong>nych [2].<br />
3. Me cha ni zmy wzmoc nie nia i ogól na cha rak te -<br />
ry sty ka me tod ulep sza nia grun tów sła bych<br />
Zasadniczym celem zabiegów ulepszających grunty<br />
słabe jest zwiększenie ich nośności i sztywności, po-<br />
przez podwyższenie wartości tych parametrów gruntów,<br />
które o tym współdecydują (spójność, kąt tarcia<br />
wewnętrz<strong>ne</strong>go, ściśliwość). Dzieje <strong>się</strong> tak dzięki następującym<br />
mechanizmom:<br />
• zagęszczenie,<br />
• wymiana gruntów,<br />
• konsolidacja,<br />
• zmiana charakteru wiązań,<br />
• zbrojenie.<br />
W pierwszym chodzi o lepsze „upakowanie” ziarn<br />
i cząstek budujących grunt pod wpływem obciążenia<br />
statycz<strong>ne</strong>go bądź dynamicz<strong>ne</strong>go, przyłożo<strong>ne</strong>go do powierzchni<br />
gruntu ulepsza<strong>ne</strong>go. W mechanizmie wymiany<br />
materiał słabszy zastępujemy mocniejszym,<br />
w kontrolowanym procesie technologicznym. Z kolei<br />
w mechanizmie konsolidacji poprawa parametrów geotechnicznych<br />
ma miejsce w następstwie wstęp<strong>ne</strong>go<br />
obciążenia słabego gruntu, przy jednoczes<strong>ne</strong>j możliwości<br />
rozproszenia nadwyżki ciśnienia porowego. Mechanizm<br />
określony jako zmiana charakteru wiązań<br />
sprowadza <strong>się</strong> do wytworzenie w ulepszanym gruncie<br />
trwałych wiązań, dzięki wprowadzeniu m.in.<br />
do niego różnorodnych mediów. Istotą mechanizmu<br />
ostatniego jest natomiast wciągnięcie do współpracy<br />
gruntu z zabu<strong>dow</strong>anymi w nim elementami zbrojącymi,<br />
zasadniczo metalowymi lub z tworzyw sztucznych.<br />
Liczbę metod ulepszających słabe podłoże gruntowe<br />
ocenia <strong>się</strong> na ponad 50 [1].<br />
Przykłady wykorzystania różnych metod ulepszania<br />
gruntów słabych zna<strong>ne</strong> są od dawna. Wymiana<br />
gruntu, jego zbrojenie elementami roślinnymi lub<br />
drew<strong>ne</strong>m, dogęszczenie lub doziarnienie a także<br />
wstęp<strong>ne</strong> przeciążenie, stosowano w różnym czasie<br />
iwróżnych krajach [4]. To jednak osiągnięcia techniki<br />
w ostatnich kilkudzie<strong>się</strong>ciu <strong>la</strong>tach zdecy<strong>dow</strong>ały<br />
o tak dynamicznym rozwoju geoinżynierii. W Polsce<br />
miało to miejsce na przełomie <strong>la</strong>t 70 i 80 XX wieku.<br />
Przesądził o tym w głów<strong>ne</strong>j mierze dostęp do nowych<br />
technologii także wspomniany wcześniej odczuwalny<br />
brak terenów pod zabu<strong>dow</strong>ę. Możliwości, jakie dają<br />
poszczegól<strong>ne</strong> metody są ogrom<strong>ne</strong>, co sprzyja podejmowaniu<br />
<strong>się</strong> realizacji poważnych inwestycji, niemożliwych<br />
bez ich udziału lub niezwykle kosztownych<br />
przy rozwiązaniu tradycyjnym (np. wysokie nasypy,<br />
ulepszenie podłoża pod istniejącymi obiektami itp.).<br />
Charakterystycznymi metodami ulepszania gruntów<br />
słabych, w których dominującym jest kolejny z wymienionych<br />
mechanizmów są:<br />
• wybuchy, ciężkie ubijanie, wibroflotacja, zagęszczenie<br />
statycz<strong>ne</strong> i wibracyj<strong>ne</strong>,<br />
• poduszki i warstwy wzmacniające,<br />
• wstęp<strong>ne</strong> obciążenie, elektr<strong>oo</strong>smoza,<br />
• iniekcje k<strong>la</strong>sycz<strong>ne</strong>, iniekcja strumieniowa, silikatyzacja,<br />
stabilizacje powierzchniowe,<br />
• geotekstylia, zbrojenie szkieletowe, gwoździe, kotwy,<br />
mikropale.<br />
Każda z istniejących metod ma swoją historię, zalety<br />
i wady oraz zakres praktycznych zastosowań. Metody<br />
te różnią <strong>się</strong> także pod względem rozpoznania<br />
teoretycz<strong>ne</strong>go. Stąd też wybór metody ulepszenia gruntu<br />
słabego w konkretnym przypadku jest trudny i wymaga<br />
szczegółowej analizy problemu.<br />
4. Ulep sza nie grun tów sła bych w Pol sce<br />
Geoinżynieria jest najbardziej współcześnie rozwijaną<br />
częścią geotechniki, do której zaliczamy również:<br />
geologię inżynierską, gruntoznaw<strong>stwo</strong>, geomechani-<br />
NAUkA<br />
Jerzy Sękowski, dr hab. inż. prof. Pol. Śl.<br />
Katedra Geotechniki, Politechnika <strong>Śląska</strong>, Gliwice<br />
kę i fundamentowanie. Niektóre z metod ulepszania<br />
gruntów słabych były stosowa<strong>ne</strong> w Polsce co prawda<br />
od dawna (np. stabilizacja cementem w <strong>la</strong>tach<br />
50 XX wieku), niemniej jednak to dopiero<br />
na przełomie <strong>la</strong>t 70 i 80 XX wieku nastąpiło bardzo wyraź<strong>ne</strong><br />
zainteresowanie innymi metodami i ich szersze<br />
wejście na ry<strong>ne</strong>k krajowy. Coraz więcej udanych przed<strong>się</strong>wzięć<br />
inżynierskich przełamywało, zwłaszcza<br />
wśród starszego pokolenia inżynierów, barierę psychologiczną.<br />
Z obserwacji i doświadczeń autora wynika,<br />
że praktycznie wszystkie współcześnie zna<strong>ne</strong> metody<br />
ulepszania gruntów słabych stosowa<strong>ne</strong> są w Polsce<br />
lub też zna<strong>la</strong>zły ich odpowiedniki. <strong>Sp</strong>rzyja temu<br />
obecność na rynku krajowym wielu firm specjalistycznych,<br />
dysponujących dobrej i bardzo dobrej jakości<br />
sprzętem (np. GEOREM, GEOCARBON, PRIN-<br />
ZBUD-5, MENARD POLSKA, POLBUD, CHROBOK<br />
itd.). Firmy te posiadają coraz większe doświadczenie,<br />
nie unikając przy tym współpracy z różnymi ośrodkami<br />
naukowymi, w tym z Politechniką Śląską. Potwierdzeniem<br />
ciągłego rozwoju geoiżynierii są licz<strong>ne</strong> publikacje<br />
na temat zrealizowanych przed<strong>się</strong>wzięć, specjalistycz<strong>ne</strong><br />
konferencje poświeco<strong>ne</strong> tym zagadnieniom<br />
a także branżowe czasopisma i stowarzyszenia specjalistycznych<br />
firm wykonawczych. Na uwagę zasługuje<br />
również udział polskich firm i naukowców w rozwoju<br />
niektórych metod ulepszania gruntów słabych (np.<br />
wybuchy, poduszki wzmacniające, wbija<strong>ne</strong> kolumny<br />
kamien<strong>ne</strong>) a także kształcenie przez uczelnie wyższe<br />
specjalistów z zakresu szeroko pojętej geotechniki,<br />
a więc i geoinżynierii.<br />
Na zakończenie warto wskazać na ogromną liczbę<br />
zastosowań praktycznych, skutkujących zagospodarowanie<br />
terenów uznawanych dotychczas za nieprzydat<strong>ne</strong><br />
do tych celów, w tym także na Śląsku. Szczególnie<br />
widocz<strong>ne</strong> jest to przy realizacji dróg i autostrad<br />
(np. [3]). Wszystko to świadczy o docenianiu roli geoinżynierii<br />
we współczesnym bu<strong>dow</strong>nictwie a także dużej<br />
aktywności polskiego śro<strong>dow</strong>iska bu<strong>dow</strong><strong>la</strong><strong>ne</strong>go<br />
w praktycznym wdrażaniu jej osiągnięć.<br />
[1] Gryczmański M.: Współczes<strong>ne</strong> kierunki rozwoju geotechniki<br />
w Polsce. Inżynieria i <strong>Bu</strong><strong>dow</strong>nictwo. 8, 1994, ss. 339-347.<br />
[2] Sękowski J.: Współczes<strong>ne</strong> koncepcje posa<strong>dow</strong>ienia<br />
obiektów bu<strong>dow</strong><strong>la</strong>nych. Pro ble my Pro jek to we <strong>Bu</strong> <strong>dow</strong> -<br />
nic twa i Prze my słu. 1, 2000, ss. 25-26.<br />
[3] Sękowski J.: Wykorzystanie metod geoinżynierii przy realizacji<br />
drogowej trasy średnicowej. Geoinżynieria, drogi,<br />
mosty, tu<strong>ne</strong>le. 1, 2008, ss. 32-36.<br />
[4] <strong>Sp</strong>rague de Camp L.: Wielcy i mali twórcy cywilizacji. Wiedza<br />
Powszechna, Warszawa, 1973.<br />
Forum <strong>Bu</strong><strong>dow</strong>nictwa Śląskiego - 4 (30) 2009 39
Change language