WYSADZINY. NA JAKIM ETAPIE REALIZACJI ORAZ EKSPLOATACJI OBIEKTU BUDOWLANEGO MOŻEMY SIĘ ICH SPODZIEWAĆ.pdf

Dr inŜ. Jerzy SOBKOWIAK, jerzy.sobkowiak@put.poznan.pl

Mgr inŜ. Barbara FILIPOWICZ, barbara.filipowicz@wp.pl

Politechnika Poznańska

WYSADZINY – NA JAKIM ETAPIE REALIZACJI

ORAZ EKSPLOATACJI OBIEKTU BUDOWLANEGO

MO ś EMY SI Ę ICH SPODZIEWA Ć

FROST HEAVE - ON WHAT STAGE OF THE REALIZATION

AND THE EXPLOITATION OF THE BUILDER'S OBJECT

WE CAN EXPECT THEM.

Streszczenie Procesy wysadzinowe powodują wyraźne pogorszenie parametrów wytrzymałościowych podłoŜa

gruntowego. Skutkuje to powstaniem spękań i uszkodzeń obiektu budowlanego, a niekiedy nawet wystąpieniem

stanu awaryjnego. W niniejszym artykule opisane zostały przykłady wystąpienia zjawiska wysadzinowości,

powstałego w wyniku błędów na kaŜdym z etapów realizacji i eksploatacji obiektu budowlanego. W większości

przypadków odpowiednie rozpoznanie podłoŜa gruntowego, oraz znajomość procesu tworzenia się wysadzin jest

wystarczające, aby całkowicie zapobiec wystąpieniu tego zjawiska.

Abstract Frost heave processes cause the distinct worsening of endurance parameters of the ground basis. In

consequence, there is the rising of crackings and damages in the builder's object, and sometimes even the ap-

pearance of the damage state. In that article there were described examples of appearing of the frost heave occur-

ence as a result of errors on every stage of realization and exploitation of the builder's object. In the most cases

the suitable diagnosis of the ground basis, and the acquaintance of the process of the creation of frost heave is

sufficient, to avoid appearing of this occurrence.

1. Wst ę p

Bardzo często moŜemy spotkać się z błędnym stwierdzeniem, iŜ wysadziny dotyczą wy-

łącznie obiektów posadowionych powyŜej granicy przemarzania. Twierdzenie to jest tylko

częściowo prawdziwe, poniewaŜ głębokość posadowienia jest warunkiem koniecznym, który

naleŜy uwzględnić na etapie projektowania. Obiekt budowlany realizuje się na etapie projek-

towania, wykonawstwa oraz eksploatacji i na kaŜdym z tych etapów mogą zaistnieć warunki

skutkujące moŜliwością powstania procesów wysadzinowych. PoniŜej przedstawione zostaną

przykłady wystąpienia procesów wysadzinowych powstałych w wyniku błędów na kaŜdym z

etapów powstawania i eksploatacji obiektu budowlanego. W niniejszym artykule ograniczyli-

śmy się do opisu wystąpienia procesów wysadzinowych wyłącznie w obrębie obiektów kuba-

turowych, poniewaŜ dla tego rodzaju budownictwa zagadnienia wysadzin są niezauwaŜane.

489

2. Wysadziny i warunki ich powstawania

Wysadziny naleŜą do geodynamicznych procesów egzogenicznych, czyli takich, których

powstanie zaleŜy od czynników zewnętrznych. Powstają one wskutek tworzenia się w zama-

rzającym gruncie soczewek lodu, które zwiększają swoją objętość w wyniku podsiąkania ka-

pilarnego wody ze strefy bardziej zawilgoconej lub warstwy wodonośnej podłoŜa. Wysadziny

powstają tylko wtedy, gdy w podłoŜu występuje grunt wysadzinowy, ma miejsce stałe zawil-

gocenie podłoŜa, oraz przez długi czas utrzymują się ujemne temperatury. W podłoŜu grun-

towym, które uległo procesowi wysadzinowości następuje znaczny wzrost porowatości za-

równo intergranularnej jak i szczelinowej. Na skutek wzrostu porowatości ośrodek gruntowy

ulega znacznemu zawilgoceniu, a poniewaŜ dotyczy to gruntów spoistych to równieŜ upla-

stycznieniu. Skutkuje to wyraźnym pogorszeniem parametrów wytrzymałościowych podłoŜa

gruntowego, takich jak spójność „ c ” oraz kąt tarcia wewnętrznego „

3. Etap projektowania obiektu budowlanego

Na etapie projektowania musimy mieć dostateczną wiedzę o moŜliwości zaistnienia wa-

runków powodujących powstanie wysadzin. Ocenę podłoŜa gruntowego pod względem wy-

sadzinowości, stwierdzenie poziomu wody gruntowej i jej wahania, oraz zasięg działania

mrozu potrafimy bez trudu ustalić. Niestety dość powszechna jest praktyka (w ramach

oszczędności) rezygnowania przez Inwestora z badań geotechnicznych. W sytuacji, kiedy

mogą zaistnieć jednocześnie powyŜsze warunki, to juŜ na etapie projektowania moŜna całko-

wicie zabezpieczyć obiekt budowlany przed negatywnymi skutkami wysadzin. Błąd na tym

etapie realizacji obiektu całkowicie obciąŜa projektanta, dowodząc brak jego kompetencji

zawodowych.

4. Etap wykonywania obiektu budowlanego

W procesie inwestycyjnym, na etapie wykonawstwa istnieje wiele moŜliwości zaistnienia

procesów wysadzinowych, które przez Inwestora lub Wykonawcę są bardzo często ignorowa-

ne. Taki stan wynika zwykle z braku rozpoznania geotechnicznego podłoŜa gruntowego.

Kardynalnym błędem jest wykonanie wykopu fundamentowego w gruntach wysadzino-

wych w okresie jesiennym i pozostawienie go przez okres zimowy. Innym zaś jest wykonanie

fundamentów i zostawienie ich na okres zimowy bez zabezpieczenia. PoniŜej przykład ilu-

strujący powyŜszą tezę.

4.1. Przykład: Sala gimnastyczna [2]

Sala gimnastyczna zlokalizowana jest na działce, której powierzchnia terenu wyraźnie

opada w kierunku NE (rys. 1).

490

”, a przede wszystkim

parametrów odkształceniowych jak moduł liniowego odkształcenia „ E ”, czy edometryczny

moduł ściśliwości „ M ”. Obiekt dostosowując się do nowych (gorszych) warunków geotech-

nicznych podłoŜa, wywołuje wzrost napręŜeń wewnętrznych w swojej konstrukcji. Wywołany

nowy stan napręŜeń wewnętrznych w konstrukcji musi spowodować spękania i uszkodzenia,

które prowadzą nawet do osiągnięcia stanu awaryjnego.

Sala gimnastyczna wybudowana została w 2000 r. bez podpiwniczenia i posadowiona na

ławach Ŝelbetowych. Konstrukcja ścian jest tradycyjna, natomiast konstrukcję dachu stanowią

wiązary stalowe o rozpiętości 12,0 m.

Rys. 1. Mapa sytuacyjno – wysokościowa rozmieszczenia wykonanych otworów badawczych i odkrywek

fundamentowych zlokalizowanych w pobliŜu sali gimnastycznej.

Rys. 2. Przekrój geotechniczny II – II.

491

Budowę geologiczną terenu w rejonie sali gimnastycznej scharakteryzowano następująco.

Pod warstwą nasypów niebudowlanych o miąŜszości ok. 1,0 m i gleby występują średnio za-

gęszczone piaski pylaste. Zalegają one na stropie osadów warwowych i warwopodobnych

wykształconych jako przewarstwione gliny, gliny pylaste, gliny pylaste zwięzłe, iły pylaste,

pyły oraz pyły piaszczyste w stanie plastycznym i twardoplastycznym. Poziom zwierciadła

wody gruntowej w czasie prowadzonych badań terenowych stwierdzono na głębokości 2,20m

w otworach numer 1 i 4, wykonanych przy północno - zachodniej ścianie budynku, czyli na

stropie gruntów spoistych (rys. 2).

Rys. 3. Spękania ściany zewnętrznej sali gimnastycznej.

Rys. 4. Uszkodzeniu uległy równieŜ fundamenty. Widok odkrywki fundamentowej.

Wyraźne pęknięcie sięgające spodu fundamentów.

492

Obiekt posadowiony został na róŜnych poziomach, na średnio zagęszczonych piaskach py-

lastych, zdeponowanych na stropie osadów warwowych.

Spękaniom uległy zarówno ściany jak i posadzka sali gimnastycznej. Pęknięcia występują

na całej wysokości ściany, od dachu po fundamenty włącznie (rys. 3,4).

Przyczyny uszkodzenia sali gimnastycznej:

Pęknięcia budynku nastąpiły w wyniku nierównomiernego osiadania jego fundamentów.

Przyczyn stanu awaryjnego określono kilka.Za jedną z istotnych uznano wystąpienie zjawisk

wysadzinowych w trakcie wykonywania obiektu budowlanego. Fundamenty sali gimnastycz-

nej zostały wykonane w lipcu. Przez okres jesienno-zimowy, do kwietnia następnego roku

pozostały odkryte i nie zasypane. PodłoŜe gruntowe w tym czasie ulegało stałemu zawilgoce-

niu i odpręŜaniu stref przy fundamentowych.

OdpręŜenie, stałe zawilgocenie, okres jesienno-zimowy oraz rodzaj podłoŜa gruntowego

przy stałych ujemnych temperaturach okresu jesienno-zimowego sprawiły, Ŝe w strefie fun-

damentów zaistniały procesy wysadzinowe. Spowodowały one rozluźnienie kilkudziesięcio -

centymetrowej warstwy gruntów podłoŜa. Po obciąŜeniu fundamentów konstrukcją podłoŜe

musiało się dodatkowo skonsolidować, a konstrukcja dostosować do dodatkowych napręŜeń

wewnętrznych powodując spękania obiektu. Wbrew logice jest to powszechnie powtarzający

się błąd wykonawczy, podobnie jak otwarcie wykopu fundamentowego i pozostawienie go

otwartym na okres jesienno-zimowy.

5. Etap u Ŝ ytkowania obiektu budowlanego

Skoro na etapie projektu i wykonawstwa zabezpieczyliśmy obiekt budowlany przed szko-

dliwym działaniem procesów wysadzinowych, to moŜna by uznać, Ŝe ten typ procesów geo-

logicznych nie moŜe zaszkodzić budowli na etapie jej eksploatacji. Niemniej jednak istnieją

przykłady awarii obiektów budowlanych spowodowanych wysadzinami, które zaistniały na

etapie eksploatacji.

5.1. Przykład: Budynek mieszkalny z zespołem sklepowym [3]

Budynek mieszkalny z zespołem sklepowym jest obiektem wykonanym w konstrukcji tra-

dycyjnej o trzech kondygnacjach nadziemnych, posadowionych na stopach i ławach Ŝelbeto-

wych. Ściana szczytowa budynku znajdująca się na granicy działek uległa spękaniom.

Budowa geologiczna podłoŜa:

Pod warstwą nasypów niebudowlanych o miąŜszościach dochodzących do 2,50 m od po-

wierzchni terenu występują pylasto - ilaste osady warwowe, wykształcone w postaci twardo-

plastycznych i plastycznych: glin pylastych, glin pylastych na pograniczu glin pylastych

zwięzłych przewarstwionych iłem pylastym i pyłem, oraz glin pylastych na pograniczu pyłu.

Zwierciadło wody gruntowej występuje na głębokościach między 2,0 – 3,0m (rys. 5).

W wyniku przygotowań inwestycyjnych na działce przylegającej do badanego budynku

wykonano wykop, który pozostał otwarty przez kilka lat. PołoŜenie wykopu przedstawia ry-

sunek 6 i 7.

Przyczyny uszkodzenia ś ciany szczytowej:

O przyczynach powstania uszkodzeń ściany szczytowej zadecydował zespół niekorzyst-

nych czynników działających na obiekt.

Pierwszym jest sposób posadowienia ściany.

493

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: