11. BUDOWA DOMU NA SKARPIE. ( "Murator" 2/96 )
Skarpy jako miejsca nietypowe wymagają szczególnego traktowania podczas projektowania i
budowy domu.
Skarpy występują nawet na obszarach nizinnych - przy krawędziach dolin wielkich rzek, oraz w
pobliżu moren czołowych. Człowiek integrując w świat przyrody, zmienia istniejące od wieków
warunki równowagi i przyczynia się do powstawania osuwisk. Corocznie słyszy się o tragicznych w
skutkach osuwiskach, które pochłonęły ofiary w ludziach. Często zdarzają się również mniej groz
ne
katastrofy.
Podczas budowy trasy W-Z i Trasy A
azienkowskiej, naruszone zostały równowagi skarpy u stóp
kościoła św. Anny w Warszawie (fot. 1).
Fot. 1 Widoczny na zdjęciu mur oporowy był jednym z elementów powstrzymujących ruch skarpy przy kościele św.
Anny w Warszawie.
Przesuwające się masy gruntu spowodowały oderwanie północno - wschodniej części absydy i
wschodniej części Kaplicy Loretańskiej. Powstały szczeliny, których szerokość dochodziła nawet
do 3 cm.
Kilka lat temu na terenie A
azienek, w pobliżu północnego przyczółka Trasy A
azienkowskiej,
zaobserwowano ruch skarpy warszawskiej (fot. 2 i 3).
Fot. 2 Szczeliny w asfalcie na skarpie w pobliżu Ujazdowa to pierwsze oznaki powstającego osuwiska.
Fot. 3 Przesuwające się masy ziemi w pobliżu Trasy A
azienkowskiej spowodowały deformację schodów.
W roku ubiegłym zagrożone zostały budynki położone w pobliżu Gnojnej Góry na Starym
Mieście w Warszawie.
Działania człowieka spowodowały powstawanie osuwiska przy ulicy Agrykola. Ulicę tę
zbudowano w latach 1778 - 79. Miała służyć jako droga dojazdowa do A
azienek. Do jej budowy
wykorzystywano naturalny wąwóz. Przez blisko 200 lat skarpy wzdłuż ulicy były stateczne. Po raz
pierwszy w roku 1963, a powtórnie w 1979 nastąpiło osuwisko (fot. 4 i 5). Do drugiego znacznie
przyczynił się ruch ciężkich pojazdów obsługujących budowę Trasy A
azienkowskiej.
Konstruktor projektujący budynek na terenie płaskim wymiaruje fundamenty - sprawdza nośność
gruntu pod stopą lub ławą fundamentową. Jeżeli budowa usytuowana jest na zboczu lub w jego
sąsiedztwie, przed wyborem lokalizacji budynku konieczne staje się sprawdzenie stateczności, czyli
równowagi skarpy obciążonej wznoszoną konstrukcją.
Fot. 4 Archiwalne zdjęcie osuwiska przy ulicy Agrykola w Warszawie.
Fot. 5 Uporządkowany w latach osiemdziesiątych teren dawnego osuwiska przy ulicy Agrykola. Nieckę osuwiska
wypełniono gruntem, skarpę umocniono i zabezpieczono palami.
JAK OCENIAĆ STATECZNOŚĆ SKARPY?
Kształt drzew porastających zbocze może świadczyć o ruchach gruntu, jakie występowały w
przeszłości. Jeżeli główne pnie drzew są proste i pionowe, to znaczy, że zbocze było stateczne.
Drzewa o pniach pokrzywionych, rosnących w różnych kierunkach świadczą o ruchach, jakie
występowały na zboczu. Świeże pęknięcia darni, szpary i szczeliny widoczne na powierzchni gruntu
to ślady niedawnych ruchów gruntu. Jeżeli głębokość szczelin jest niewielka, można spodziewać się
niewielkiego przemieszczenia, zwanego zsuwem powierzchniowym. Gdy szczeliny są duże i
głębokie, możliwe są osuwiska sięgające głęboko pod powierzchnie terenu. Szczeliny najczęściej
pojawiają się w pobliżu korony zbocza.
O istniejącym w przeszłości osuwisku możemy się dowiedzieć studiując mapę wysokościową
terenu. Osuwisko pozostawia po sobie charakterystyczny, przedstawiony na rysunku przebieg
warstwic (rys. 1).
Rys.1 Plan warstwicowy skarpy z osuwiskiem.
Stateczność skarpy określa współczynnik stateczności F. Jest to wartość wyznaczona jako
stosunek sił utrzymujących do sił przesuwających mas gruntu. Gdy wartość współczynnika F jest
mniejsza od jedności, skarpa nie jest stateczna.
DOPUSZCZALNE NACHYLENIE SKARPY
Skarpy zbudowane z suchych gruntów piaszczystych są stateczne, gdy ich kąt nachylenia jest
mniejszy:
" od 27O - gdy zbocza zbudowane są ze słabo zagęszczonych piasków drobnych,
" od 31O - gdy w zboczu znajdują się dobrze zagęszczone piaski grube.
Znacznie większe nachylenia zboczy możliwe są w gruntach spoistych. Gdy skarpa zbudowana
jest z twardoplastycznej gliny pochodzenia lodowcowego, bezpieczny kąt nachylenia zbocza
wysokości 6m równy jest 70O. Gdy zbocze ma wysokość 10m, dopuszczalny kąt nachylenia
zmniejsza się do 50O.
JAK ZABEZPIECZYĆ SKARP
?
Budowa na skarpie czynnej, czyli będącej w ruchu, jest przedsięwzięciem trudnym i
kosztownym. Na takim terenie konieczne jest wykonanie precyzyjnych badań geologicznych,
lokalizujących przebieg płaszczyzny poślizgu jednej części gruntu względem drugiej. Badania
umożliwiają ocenę stateczności zbocza oraz wybór i zaprojektowanie odpowiednich zabezpieczeń.
Najprostszym rozwiązaniem jest zmniejszenie nachylenia skarpy.
Zazwyczaj jednak konieczne jest przeprowadzenie skomplikowanych prac inżynierskich. Skarpy
można zabezpieczyć murami oporowymi, palami lub kotwami (rys. 2). Ostatnio stosuje się
gwoz
dziowanie, które polega na łączeniu sąsiednich partii gruntu siatką stalową umocowaną
cienkimi prętami wbitymi w grunt.
Rys. 2 Sposoby zabezpieczania skarp.
WODA NA SKARPIE
Fachowcy twierdzą, że suche zbocze jest stateczne. Rzeczywiście, warunki wodne panujące na
zboczu mają bardzo duże znaczenie dla stateczności zbocza.
Woda, filtrując w zboczu, zbiera się na stropie głębiej zalegającej warstwy gruntów słabo
przepuszczalnych i działa jako swoisty smar. Poślizg zwykle odbywa się na styku dwóch rodzajów
gruntów. Przemieszczaniu sprzyja przepływająca woda.
Budowa domu w pobliżu skarpy lub bezpośrednio na zboczu zmienia panujące warunki wodne.
Nowo zbudowany dom musi być, zatem otoczony drenażem. Należy projektować drenaż opaskowy,
otaczający cały dom, a także drenaż powierzchniowy - pod budynkiem (rys. 3). Drenaż umożliwia
odprowadzenie wody napływającej w kierunku budynku i gromadzącej się w dawnym wykopie
fundamentowym. Wodę z drenażu należy odprowadzać na odległość kilkunastu metrów od podnóża
skarpy. Odprowadzenie wody na skarpę czy do jej podstawy może przyczyniać się do powstania
osuwiska.
Rys. 3 Dom zbudowany na zboczu musi być otoczony drenażem.
Szczególną uwagę należy poświęcać również odprowadzeniu wody deszczowej spływającej z
dachu. Woda ta nie powinna przedostawać się do gruntu przy ścianach budynku.
ROŚLINNOŚĆ A STATECZNOŚĆ SKARPY
Istotną funkcję w utrzymaniu stateczności zboczy spełnia roślinność. Absorbuję wodę opadową,
zmniejsza energię uderzeń kropli deszczu o grunt, oraz zmniejsza prędkość przepływu wody.
Zabezpiecza to skarpę przed powierzchniowymi spływami gruntu. Jednocześnie korzenie wiążą
masy gruntu, przenikają w głąb i powodują ograniczenie ruchu mas gruntu oraz wzrost
wytrzymałości skarpy.
Interesujące są wyniki przedstawiające zmianę współczynnika stateczności w zależności od
typów roślin występujących na skarpie oraz sposobu jej zagospodarowana. Określono współczynnik
stateczności wybranej skarpy: F=1,36. Wzrasta on do wartości F=1,39, gdy skarpa porośnięta jest
trawą i krzewami, lub do wartości F=2,18, gdy zbocze jest porośnięte gęstą szatą roślinną i
drzewami. Po ścięciu drzew początkowo współczynnik stateczności osiąga wartość maksymalną
F=2,9. Spowodowane jest to odciążeniem skarpy (konary nie obciążają zbocza i nie przenoszą sił
parcia wiatru) oraz pracą korzeni drzew, które zachowują się jak swoistego rodzaju pale. Z
upływem czasu, na skutek gnicia korzenie ściętych drzew, współczynnik stateczności maleje. Po
kilku miesiącach zmniejsza się on do wartości F=1,73, a w niektórych przypadkach może osiągnąć
nawet wartość F=1,13.
Niezmiernie ważne jest zasadzenie na skarpie odpowiednich gatunków roślin. Trawy absorbują
wodę opadową i zmniejszają prędkość przepływu. Drzewa i krzewy zabezpieczają skarpę swym
systemem korzeniowym, sięgającym często do głębokości trzech metrów poniżej powierzchni
terenu. Przy wyborze odpowiednich w danych warunkach klimatycznych gatunków roślin należy
pamiętać o niekorzystnym wpływie dużych drzew lokalizowanych w środkowych częściach skarpy
(w tej części skarpy płaszczyzna poślizgu usytuowana jest najgłębiej). Obciążają one skarpę swym
ciężarem, a ponadto przenoszą na grunt siły pochodzące od obciążenia wiatrem. Zebrane
doświadczenia wykazały, że dobór odpowiednich gatunków roślin i umiejętne zagospodarowanie
skarpy zwiększają bezpieczeństwo nawet o 30%.
Dr inż. Krzysztof Traczyński.