Badania geologiczne gruntu – konieczność czy zbędny wydatek?
Przed przystąpieniem do projektowania fundamentów, jednym z pierwszych etapów jest dokładna analiza warunków gruntowych. Badania geologiczne gruntu są nie tylko standardową procedurą inżynierską, ale również prawnym wymogiem. Choć niektórzy inwestorzy mogą uważać je za zbędny wydatek, są one kluczowe dla identyfikacji potencjalnych zagrożeń na wczesnym etapie projektowania. Dzięki nim można nie tylko usprawnić proces budowy, ale również zredukować koszty do minimum.
Przeczytaj również: Budowa domu – Jakie formalności należy spełnić w 2023 roku przy budowie domu?
Znaczenie badań geologicznych gruntu – czy warto je wykonywać?
Lata rozwoju budownictwa dostarczyły nam ogromnej wiedzy technicznej, pozwalając uniknąć wielu typowych problemów na budowie. Obecność gruntów organicznych, nasypów niekontrolowanych, wysokiego poziomu wód gruntowych oraz gruntów wysoko plastycznych to tylko kilka przykładów, które mogą wpłynąć na stabilność, jakość oraz trwałość fundamentu. Wykonanie badań geologicznych umożliwia identyfikację tych zagrożeń na wczesnym etapie projektowania, co pozwala na wdrożenie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych.
Planujesz rozpoczęcie budowy w 2024 roku? Poznaj ceny materiałów budowlanych w 2024 roku.
Badania geologiczne gruntu – co obejmują i jak przebiegają?
Badanie geologiczne gruntu to kompleksowy proces badawczy, mający na celu dokładne zrozumienie jego składu oraz właściwości. Umożliwia to optymalne zaplanowanie prac oraz wykonanie robót zgodnie ze sztuką budowlaną, zapewniając stabilność i bezpieczeństwo użytkowania budynku.
Parametry badane w trakcie analizy geologicznej:
- Skład gruntu oraz głębokości poszczególnych warstw.
- Skład granulometryczny (uziarnienie): Stan rozdrobnienia gruntu.
- Parametry stanu i konsystencji: Pomiar skurczu liniowego oraz wilgotności gruntu, co pomaga określić jego podatność na odkształcenia.
- Zawartość części organicznych: Ilość materii organicznej w glebie, wpływająca na jej stabilność i właściwości mechaniczne.
- Porowatość: Objętość porów w gruncie, wpływająca na przepuszczalność i zdolność do zatrzymywania wody.
- Wilgotność optymalna i maksymalna gęstość szkieletu gruntowego: Określają najlepsze warunki zagęszczania gruntu.
- Gęstość właściwa i objętościowa: Masa jednostki objętości gruntu, kluczowa dla obliczeń obciążeń konstrukcyjnych.
- Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych: Miara konsolidacji gruntu niespoistego, kluczowa dla oceny jego nośności.
- Pojemność sorpcyjna: Zdolność gruntu do sorbowania substancji, wpływająca na jego interakcje z wodą i chemikaliami.
- Zawartość węglanu wapnia: Ilość węglanu wapnia w glebie, wpływająca na jej właściwości chemiczne i mechaniczne.
- Dyspersyjność gruntów: Stopień, w jakim grunt może być rozproszony w wodzie, mający znaczenie dla jego stabilności.
- Wskaźnik piaskowy: Proporcja piasku w gruncie, wpływająca na jego przepuszczalność i zdolność do przenoszenia obciążeń.
- Kapilarność bierna i czynna: Zdolność gruntu do podciągania wody kapilarnej, istotna dla jego wilgotności i stabilności.
Planujesz rozpoczęcie budowy w tym roku? Przeczytaj również: Organizacja placu budowy – jak zrobić to tanio, szybko i bezpiecznie?
Metody badania geotechnicznego gruntu
W zależności od celu, jaki chcemy osiągnąć, dostępne są różne typy badań geotechnicznych – od podstawowych po rozszerzone. Każda z metod ma swoje specyficzne zastosowanie i dostarcza unikalnych informacji na temat właściwości gruntu. Należą do nich:
- Odwierty: Podstawowa metoda polegająca na wierceniu otworów w ziemi w celu uzyskania próbek do analizy. Pozwala ocenić właściwości fizyczne i chemiczne gleby na różnych głębokościach.
- Sondowanie dynamiczne: Badanie polowe mierzące stopień zagęszczenia gruntu poprzez uderzenia w ziemię. Metoda ta jest szczególnie przydatna w ocenie sypkich, luźnych gleb.
- Sondowanie statyczne: Wykorzystuje specjalistyczne urządzenia, takie jak sondy CPT, do pomiaru właściwości mechanicznych gruntu, w tym jego wytrzymałości i odkształcalności.
- Wykopy badawcze: Wykonywane w celu bezpośredniej obserwacji i analizy warstw geologicznych, ich składu oraz struktury. Umożliwiają dokładne zbadanie układu warstw i identyfikację ewentualnych anomalii.
- Próbne obciążenia gruntów: Polegają na aplikowaniu obciążenia na grunt w celu oceny jego nośności i sztywności. Wyniki tych testów są kluczowe dla projektowania fundamentów i innych konstrukcji.
Może zainteresuje Cię również:
Fundamenty pod hale – ich rodzaje, zastosowanie oraz opis technologii
Kotwy fundamentowe: stałe kotwy fundamentowe czy kotwy chemiczne – która opcja jest lepsza?
Ile kosztuje wykonanie fundamentów? Poznaj cenę wykonania fundamentów
Typy gruntów i ich właściwości
Grunty, na których posadawiane są fundamenty, mogą mieć zróżnicowaną charakterystykę oraz właściwości. Podstawowy podział wyróżnia grunty niespoiste (piaszczyste, żwirowe) i spoiste (gliniane, ilaste). Każdy z tych typów posiada odrębne właściwości nośne, odkształcalność, plastyczność i podatność na osiadanie.
- Grunty niespoiste: Piaszczyste i żwirowe grunty charakteryzują się wysoką przepuszczalnością oraz niską plastycznością, co wpływa na ich właściwości nośne i odkształcalność.
- Grunty spoiste: Gliniane i ilaste grunty mają większą spoistość, plastyczność oraz mniejszą przepuszczalność, co wpływa na ich nośność i podatność na osiadanie.
Jaki typ badań gruntu należy wykonać?
Wybór odpowiedniego typu badań geologicznych określa ustawa (Dz.U. 2012 poz. 463) dotycząca ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych. Decyzję o rodzaju niezbędnych badań podejmuje projektant-konstruktor, opierając się na konkretnych właściwościach gruntu oraz odpowiednio dobranej kategorii geotechnicznej obiektu.
Należy również zwrócić uwagę, że wymagania dotyczące badań geologicznych mogą być określone w Miejscowym Planie Zagospodarowania Przestrzennego (MPZP).
Jeśli warunki gruntowe są proste, wystarczą podstawowe badania gruntu, których koszt może wynieść około 2000 zł. Jednak w przypadku, gdy warunki gruntowe są złożone i skomplikowane, konieczne jest przeprowadzenie rozszerzonych badań oraz opracowanie dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. Koszt takich badań może przekroczyć 15 000 zł, a czas opracowania i uzgodnienia dokumentacji może wynosić ponad 6 miesięcy.
Przeczytaj również: Budowa fundamentów – ile stali zbrojeniowej potrzeba do wykonania fundamentów?
Warunki gruntowe w zależności od stopnia ich skomplikowania
Warunki gruntowe można podzielić na trzy kategorie w zależności od stopnia ich skomplikowania:
1. Proste warunki gruntowe
Większość terenów w naszym kraju charakteryzuje się prostymi warunkami gruntowymi. Obejmują one:
- Warstwy gruntów jednorodnych, zalegających poziomo.
- Brak mineralnych gruntów słabonośnych.
- Brak gruntów organicznych i nasypów niekontrolowanych.
- Zwierciadło wody gruntowej poniżej projektowanego poziomu posadowienia fundamentów.
Czy wiesz, że pianka poliuretanowa charakteryzuje się znacznie mniejszą nasiąkliwością niż styropian EPS? Przeczytaj więcej na: Ocieplenie fundamentów pianą poliuretanową – czy to się opłaca? Charakterystyka oraz praktyczne porady
Przykład: Grunty piaszczyste, stabilne, z niskim poziomem wód gruntowych.
2. Złożone warunki gruntowe
Złożone warunki gruntowe charakteryzują się:
- Warstwami gruntów niejednorodnych, zmiennych genetycznie i litologicznie.
- Obecnością mineralnych gruntów słabonośnych, gruntów organicznych i nasypów niekontrolowanych.
- Zwierciadłem wód gruntowych na poziomie projektowanego posadowienia lub powyżej, ale bez występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych.
Przykład: Obszary z różnorodnymi typami gruntów, takimi jak ilaste z domieszką piasku, z wysokim poziomem wód gruntowych.
Planujesz budowę hali? Koniecznie przeczytaj: Fundamenty pod hale – jak wyglądają oraz od czego zależą ich wymiary?
3. Skomplikowane warunki gruntowe
Skomplikowane warunki gruntowe obejmują:
- Warstwy gruntów objęte występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, takich jak formy krasowe, osuwiskowe, sufozyjne, kurzawkowe, glacitektoniczne, grunty ekspansywne i zapadowe.
- Obszary szkód górniczych z możliwymi nieciągłymi deformacjami górotworu.
- Obszary dolin i delt rzek oraz obszary morskie.
Przykład: Obszary z osuwiskami, terenami górniczymi lub gruntami zapadowymi, gdzie występują ryzyka deformacji powierzchni ziemi.
Co w przypadku występowania gruntów skomplikowanych?
W sytuacji, gdy badania geotechniczne ujawnią obecność gruntów skomplikowanych, takich jak grunty nienośne, nasypy niekontrolowane, grunty organiczne, czy obszary objęte szkodami górniczymi, konieczne jest podjęcie dodatkowych działań. Odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne są niezbędne, aby zapewnić stabilność i trwałość budowli. Oto możliwe metody zaradcze:
- Wymiana gruntu Jedną z podstawowych metod radzenia sobie z gruntami nienośnymi jest ich wymiana. Proces ten polega na usunięciu nieodpowiedniego gruntu i zastąpieniu go materiałem o lepszych właściwościach nośnych, takich jak żwir, piasek lub kruszywo. Proces ten jest szczególnie skuteczny w przypadkach, gdy nienośny grunt zalega na niewielkiej głębokości.
Uwaga: Jeśli na terenie działki występują duże ilości nasypów dobrej jakości, warto zlecić dodatkowe badania jakości tego nasypu. Wykorzystanie nasypu o dobrych parametrach może przynieść znaczne oszczędności.
- Iniekcja gruntu Iniekcja gruntu polega na wtłaczaniu roztworów lub materiałów chemicznych do gruntu w celu poprawy jego nośności i wodoodporności. Stosuje się mieszanki cementowe, żywice lub inne specjalistyczne materiały, które po stężeniu zwiększają spoistość i wytrzymałość gruntu.
- Palowanie Palowanie polega na osadzaniu pali żelbetowych lub stalowych w gruncie, które przenoszą obciążenia konstrukcji na głębsze, bardziej nośne warstwy gruntu. Pali mogą być wbijane, wiercone lub wciskane w zależności od warunków gruntowych i wymagań konstrukcyjnych.
- Ściągi przekątniowe Ściągi przekątniowe są stosowane w celu usztywnienia konstrukcji fundamentów, zapobiegając ich deformacjom i przesunięciom. Są to stalowe lub żelbetowe elementy umieszczane pod kątem w fundamentach, które rozkładają obciążenia i stabilizują całą konstrukcję. Ściągi są szczególnie przydatne w obszarach o dużych obciążeniach dynamicznych, takich jak tereny sejsmiczne.
- Płyta fundamentowa Płyta fundamentowa to rozwiązanie polegające na wykonaniu solidnej, płaskiej płyty żelbetowej, która równomiernie rozkłada obciążenie na całą powierzchnię gruntu. Jest to skuteczna metoda w przypadku gruntów o niejednorodnej strukturze, gdzie tradycyjne fundamenty punktowe mogłyby prowadzić do nierównomiernych osiadań. Płyta fundamentowa zapewnia lepszą stabilność i może być stosowana zarówno dla budynków jednorodzinnych, jak i wielopiętrowych obiektów. Dodatkowym atutem płyty fundamentowej jest to, że jest ona znacznie wyżej posadowiona od klasycznego fundamentu na ławach, a co za tym idzie lepiej nadaje się w przypadku problemów z płytkim zwierciadłem wody gruntowej. Przeczytaj więcej na: Płyta fundamentowa czy fundament tradycyjny?
- Drenaże Drenaże są kluczowym elementem w zapobieganiu problemom związanym z wodami gruntowymi. Odpowiednio zaprojektowane systemy drenażowe skutecznie odprowadzają wodę spod fundamentów, zapobiegając ich osiadaniu i pęcznieniu. Drenaż może obejmować system rur perforowanych, studni drenażowych oraz warstwy filtracyjne z materiałów przepuszczalnych, takich jak żwir lub piasek.
Dlaczego wykonanie badań geologicznych gruntu jest aż tak ważne?
Przeprowadzenie rzetelnych badań geologicznych jest niezbędne do identyfikacji potencjalnych zagrożeń na wczesnym etapie projektowania. Pozwala to na wprowadzenie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych, co minimalizuje ryzyko problemów w przyszłości i zapewnia stabilność oraz trwałość budynków. Dokładna analiza gruntu to podstawa bezpiecznego i trwałego fundamentowania. Inwestowanie w profesjonalne badania geologiczne przekłada się na długofalowe oszczędności i bezpieczeństwo konstrukcji budowlanych.
Co może pójść nie tak?
Pomimo zastosowania powyższych metod, istnieje szereg potencjalnych problemów, które mogą pojawić się podczas realizacji prac fundamentowych na gruntach skomplikowanych. Do najczęstszych należą:
- Nieprzewidziane warunki gruntowe: Podczas realizacji robót mogą pojawić się nieprzewidziane warunki gruntowe, takie jak nieznane wcześniej przeszkody podziemne, które mogą wymagać zmiany planu działania. W takich przypadkach warto na budowę wezwać geologa, który w porozumieniu z kierownikiem budowy przeprowadzi konsultację i oceni potrzebne prace zaradcze.
- Niewłaściwa ocena warunków gruntowych: Niedokładne badania geotechniczne mogą prowadzić do błędnej oceny warunków gruntowych, co z kolei skutkuje wyborem niewłaściwych metod zaradczych.
- Błędy projektowe: Niewłaściwie zaprojektowane fundamenty mogą prowadzić do nierównomiernych osiadań, pęknięć i innych uszkodzeń strukturalnych.
- Błędy wykonawcze: Niezgodność z projektem, niskiej jakości materiały lub nieprawidłowe wykonanie robót budowlanych mogą znacząco obniżyć skuteczność zastosowanych metod zaradczych.
- Problemy z wodami gruntowymi: Niewystarczający drenaż lub nagłe zmiany poziomu wód gruntowych mogą prowadzić do problemów z fundamentami, takich jak podmakanie i osiadanie.
Dlatego tak ważne jest, aby każdy etap prac fundamentowych, od badań geotechnicznych po finalne wykonanie, był przeprowadzany z najwyższą starannością i zgodnie z najlepszymi praktykami inżynierskimi. W przypadku wystąpienia nieprzewidzianych warunków gruntowych warto wezwać na budowę geologa, który w porozumieniu z kierownikiem budowy zaproponuje najlepsze rozwiązania, zapewniając tym samym bezpieczeństwo i stabilność konstrukcji przez kolejne dziesięciolecia.
Opracowanie przygotowali Krzysztof Ostrowski oraz Przemysław Szalek.
