POLITECHNIKA GDAC
SKA
Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
80-952 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12
WYKA
ADY Z FUNDAMENTOWANIA
DLA STUDIÓW INŻYNIERSKICH
Autor opracownia:
Dr inż. Adam Krasiński
Kierownik Katedry:
Prof. dr hab. Zbigniew Sikora
Gdańsk, 2009
FUNDAMENTOWANIE  WYKA
ADY
LITERATURA I WAŻNIEJSZE NORMY
Podręczniki i skrypty
1. Z. Wiłun:  Zarys geotechniki WKA
, Warszawa
2. E. Dembicki i inni:  Fundamentowanie, t. I i II . Arkady, Warszawa 1988.
3. E. Dembicki, A. Tejchman:  Wybrane zagadnienia fundamentowania budowli
hydrotechnicznych . PWN, Warszawa 1981.
4. B. Rosiński:  Fundamentowanie . Arkady, Warszawa 1978.
5. K. Biernatowski:  Fundamentowanie . PWN, Warszawa 1984.
6. A. Jarominiak i inni:  Pale i fundamenty na palach . Warszawa, Arkady 1976.
7. O. Puła, C. Rybak, W. Sarniak:  Fundamentowanie. Projektowanie posadowień . Dolnośląskie
Wyd. Eduk. (DWE), Wrocław 1999.
8. E. Motak:  Fundamenty bezpośrednie. Wzory, tablice, przykłady . Arkady, Warszawa 1988.
9. A. Jarominiak:  Lekkie konstrukcje oporowe . WKA
, Warszawa 2000.
10. J. Kobiak, W. Stachurski:  Konstrukcje żelbetowe . Arkady, Warszawa 1989.
Normy
1. PN-81/B-03020.  Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne
i projektowanie .
2. PN-83/B-03010.  Åšciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie .
3. PN-83/B-02482.  Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych .
4. PN-86/B-02480.  Grunty budowlane. Określenia, symbole i opis gruntów .
5. PN-88/B-04481.  Grunty budowlane. Badania próbek gruntu .
6. PN-74/B-04452.  Grunty budowlane. Badania polowe (w przygotowaniu projekt nowej wersji)
7. PN-EN 1997-1:2005. Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne  Część 1 : Zasady ogólne.
8. PN-EN 1997-2:2007. Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne  Część 2 : Rozpoznanie i badanie
podłoża gruntowego.
9. PN-EN 12699:2002.  Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych. Pale przemieszcze-
niowe .
10. PN-EN 1536:2001.  Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych. Pale wiercone .
1
1. WST
P
1.1. DEFINICJA FUNDAMENTOWANIA I FUNDAMENTU
Fundamentowanie jest dziedzinÄ… budownictwa zajmujÄ…cÄ… siÄ™ posadawianiem budowli
i konstrukcji inżynierskich na podłożu gruntowym. Fundamentowanie jest nauką wiążącą
wzajemnie zagadnienia takich dziedzin jak: mechanika gruntów, mechanika budowli, konstrukcje
budowlane (betonowe, żelbetowe, stalowe itp.).
Fundament jest to ta część konstrukcji budowlanej lub budowli, której głównym zadaniem jest
przekazanie wszystkich obciążeń z budowli na podłoże gruntowe. Przekazywanie tych obciążeń
powinno być tak rozwiązane, aby stateczność posadawianej budowli była zachowana, jej osiadania
były równomierne i nie przekraczały wartości dopuszczalnych, a stan naprężenia i odkształcenia
w gruncie nie osiągnęły jeszcze stanu granicznego.
Fundamenty i podłoża gruntowe są bardzo ważnymi elementami konstrukcyjnymi budowli, od
których zależy właściwe i bezpieczne funkcjonowanie całej budowli. Nie bez przyczyny w języku
potocznym przyjęły się takie powiedzenia jak np.:  że coś, jakaś sprawa czy idea, ma solidne
fundamenty lub z drugiej strony powiedzenie  olbrzym na glinianych nogach odnosi siÄ™ z kolei
do czegoś z pozoru wielkiego, ale niestabilnego, mającego słabe fundamenty i przez to
bezwartościowego.
Posadowienie budowli jest zadaniem bardzo odpowiedzialnym, szczególnie przy trudnych
warunkach gruntowych. Ewentualny błąd, nawet błahy, może bardzo niekorzystnie wpłynąć na
pracę całej budowli. Błąd ten objawia się często dopiero po zrealizowaniu budowli, kiedy to
naprawienie go jest bardzo trudne i kosztowne. Stosunkowo Å‚atwo jest w istniejÄ…cym budynku np.
wzmocnić lub po prostu wymienić zbyt słabą ścianę, słup, strop lub belkę, natomiast dużo trudniej
wzmocnić za słaby fundament, a jeszcze trudniej wzmocnić za słaby grunt pod istniejącym
budynkiem. Dlatego do projektowania i wykonawstwa fundamentów należy podchodzić ze
szczególnie dużą rozwagą i ostrożnością.
1.2. OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA GEOTECHNICZNEGO
Projektowanie fundamentów zalicza się do tzw. projektowania geotechnicznego. Projektowaniem
tym powinny zajmować się inżynierowie geotechnicy. W mniej złożonych geotechnicznie
przypadkach projektowaniem fundamentów mogą zajmować się inżynierowie konstruktorzy
z odpowiednim doświadczeniem i przeszkoleniem geotechnicznym. Najlepiej jeżeli
projektowaniem posadowienia skomplikowanej budowli zajmuje się zespół złożony z inżynierów
konstruktorów i specjalistów geotechników. To, kto powinien się zajmować projektowaniem
fundamentów w dużej mierze zależy od kategorii geotechnicznej obiektu.
Zgodnie z rozporządzeniem ministra infrastruktury w sprawie ustalania geotechnicznych warunków
posadowienia obiektów budowlanych kategorię geotechniczną ustala się w zależności od rodzaju
warunków gruntowych oraz od rodzaju, charakteru i poziomu skomplikowania konstrukcji, a także
wartości obiektu.
2
1.2.1. Rodzaje warunków gruntowych
Wyróżnia się następujące rodzaje warunków gruntowych:
1) proste warunki gruntowe  występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych,
równoległych do powierzchni terenu (a najlepiej ułożonych poziomo), nie obejmujących gruntów
słabych, organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody gruntowej poniżej
projektowanego poziomu posadowienia oraz braku niekorzystnych zjawisk geologicznych (np.
osuwisk),
2) złożone warunki gruntowe  występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych,
nieciągłych, obejmujących grunty słabonośne, organiczne lub nasypy niekontrolowane, przy
zwierciadle wód gruntowych w poziomie posadowienia i powyżej lecz przy braku niekorzystnych
zjawisk geologicznych,
3) skomplikowane warunki gruntowe  występujące w przypadku niekorzystnych zjawisk
geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych (jamy i jaskinie), osuwiskowych, sufozyjnych,
kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów pęczniejących i zapadowych, na obszarach szkód
górniczych, w deltach rzek i na obszarach morskich.
1.2.2. Kategorie geotechniczne obiektów budowlanych
Zgodnie z w/w rozporządzeniem wyróżnia się 3 kategorie geotechniczne:
Kategoria I  obejmuje niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie
obliczeniowym, posadowione na prostych warunkach gruntowych (1-2-kondygnacyjne budynki
mieszkalne i gospodarcze, ściany oporowe i obudowy wykopów do wysokości 2 m, nasypy
budowlane do wysokości 3.0 m).
Kategoria II  obejmuje obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach gruntowych,
wymagających szczególnej oceny i analizy parametrów geotechnicznych podłoża (fundamenty
bezpośrednie i głębokie obiektów powyżej 2 kondygnacji, ściany oporowe i inne konstrukcje
oporowe o wysokości powyżej 2 m, głębokie wykopy, wysokie nasypy budowlane, budowle
ziemne, przyczółki i filary mostowe, nabrzeża, zakotwienia gruntowe.
Kategoria III  obejmuje obiekty budowlane posadowione w skomplikowanych warunkach
gruntowych oraz inne obiekty budowlane o nietypowym charakterze i znaczeniu, niezależnie od
stopnia skomplikowania warunków gruntowych (obiekty energetyczne, rafinerie, zakłady
chemiczne, zapory wodne, suche doki, pochylnie, obiekty szkodliwe dla środowiska, budynki
wysokościowe w zabudowie miejskiej, obiekty o głębokości posadowienia powyżej 5.0 m
i z więcej niż jedną kondygnacją podziemną, autostrady i drogi szybkiego ruchu, tunele podziemne,
obiekty zabytkowe i monumentalne).
Projektowaniem posadowień obiektów z I kategorii geotechnicznej mogą zajmować się
inżynierowie budowlani z odpowiednimi uprawnieniami.
3
Projektowaniem posadowień obiektów z II kategorii geotechnicznej powinni zajmować się
inżynierowie konstruktorzy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy ze specjalistami -
inżynierami geotechnikami.
Projektowaniem posadowień obiektów z III kategorii geotechnicznej powinni zajmować się
inżynierowie geotechnicy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy z inżynierami
konstruktorami.
2. DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA
Do właściwego zaprojektowania fundamentu jakiegokolwiek obiektu lub innej konstrukcji
geotechnicznej niezbędna jest dokumentacja geotechniczna.
2.1. Cel dokumentacji geotechnicznej i zasady jej opracowywania
Dokumentacja geotechniczna lub geologiczno-inżynierska jest to zwarte opracowanie
techniczne, zawierające rozpoznanie budowy geologicznej podłoża gruntowego w rozpatrywanym
rejonie oraz niezbędne parametry geotechniczne gruntów, otrzymane z badań polowych
i laboratoryjnych. Oprócz tego w dokumentacji powinny znalez
ć się propozycje i zalecenia
dotyczÄ…ce sposobu posadowienia planowanego obiektu.
Zakres i zawartość dokumentacji geotechnicznej powinien odpowiadać wymaganiom ogólnym
oraz wymaganiom postawionym przez projektanta posadowienia. Projektant posadowienia najlepiej
wie jakie parametry geotechniczne będą mu potrzebne do obliczeń statycznych i projektu
posadowienia i jakie należy w tym celu wykonać badania geotechniczne, i to on powinien podać
główne zalecenia dotyczące zakresu badań i zawartości dokumentacji geotechnicznej. Należy mieć
na względzie, że badania geotechniczne są dość drogie, dlatego zakres tych badań powinien być
uzgodniony z inwestorem.
W praktyce często powyższa zasada niestety nie jest przestrzegana i realizowana. Często
dokumentacja geotechniczna opracowywana jest zbyt wcześnie i na zlecenie inwestora, wtedy
kiedy nie zostało wyłonione jeszcze biuro, które będzie się zajmowało projektem posadowienia.
Wówczas projektant posadowienia stawiany jest przed faktem dokonanym, gdyż otrzymuje gotową
dokumentację i na podstawie tych danych jakie ona zawiera ma zaprojektować fundamenty obiektu.
Jeżeli ma jakieś wątpliwości co do niektórych parametrów lub brakuje mu jakiś danych może
próbować nakłonić inwestora na przeprowadzenie dodatkowych badań podłoża gruntowego (co
jest raczej trudne) lub wykonać te badania na własny koszt. Dobrym rozwiązaniem, coraz częściej
stosowanym w złożonych warunkach gruntowych, jest ogłaszanie przetargu na projekt i wykonanie
posadowienia. Wówczas firma wykonawcza, dysponująca dużo większym kapitałem niż biura
projektowe, w celu optymalnego i oszczędnego zaprojektowania posadowienia wykonuje badania
podłoża gruntowego na własny koszt. Koszt tych badań stanowi wówczas znikomy procent całego
kontraktu, a może przyczynić się do wygrania przetargu.
W przypadku poważnych obiektów i złożonych warunków gruntowych wskazane jest realizowanie
badań geotechnicznych w dwóch etapach. W pierwszym etapie dokonuje się ogólnego rozpoznania
budowy geologicznej podłoża (rodzaju gruntów, układu i głębokości zalegania poszczególnych
4
warstw oraz poziomów wód gruntowych). W tym celu wykonuje się kilka otworów wiertniczych
i sondowań oraz analizuje się dokumentacje i otwory archiwalne. Badania te wykonuje się na etapie
przygotowania inwestycji i zleca je inwestor. Opracowana w tym etapie dokumentacja geologiczna
pozwala na przygotowanie zasadniczej koncepcji posadowienia obiektu i opracowanie
szczegółowego programu badań podłoża do etapu drugiego. W drugim etapie zagęszcza się siatkę
otworów badawczych, pobiera próbki gruntów do szczegółowych badań laboratoryjnych, wykonuje
specjalistyczne badania  in situ np. sondowania statyczne, badania presjometryczne, próbne
obciążenia gruntu, próbne pompowania wody gruntowej itp. Generalnie zakres badań powinien być
taki, aby dostarczył wszystkich danych i parametrów niezbędnych do właściwego i optymalnego
zaprojektowania fundamentu. Zakres tych badań określa projektant posadowienia lub wykonawca
posadowienia.
2.2. Zawartość dokumentacji geotechnicznej
Typowa dokumentacja geotechniczna lub geologiczno-inżynierska powinna zawierać:
1) Opis techniczny, w którym oprócz informacji ogólnych powinny znajdować się: charakterystyka
geologiczna terenu, opis przeprowadzonych badań, opis wszystkich wyodrębnionych warstw
gruntowych wraz z podstawowymi parametrami oraz wnioski i zalecenia dotyczÄ…ce sposobu
posadowienia obiektu oraz informacje o ewentualnych zagrożeniach.
2) Plan sytuacyjny z zaznaczonym zarysem obiektu, punktami badawczymi i przekrojami
geotechnicznymi (przykładowy plan sytuacyjny  rys. 2.1).
3) Przekroje geotechniczne z naniesionymi otworami badawczymi, pokazanym układem warstw,
symbolami warstw i gruntów oraz stanami tych gruntów, poziomami wód gruntowych, rzędnymi,
podziałką i podstawowymi wymiarami (przykładowy przekrój geotechniczny  rys. 2.2).
4) Legendę do przekrojów geotechnicznych  jest to tabelka na kartce formatu A4 lub A3
z wymienionymi symbolami wszystkich warstw z przekrojów geotechnicznych i podanymi
wszystkimi parametrami geotechnicznymi tych warstw, a w szczególności: stanem gruntów (ID, IL),
gÄ™stoÅ›ciÄ… lub ciężarem objÄ™toÅ›ciowymi(Á, Å‚), wilgotnoÅ›ciÄ… naturalnÄ… (wn), kÄ…tem tarcia
wewnętrznego (Ć), spójnością (c), modułami ściśliwości (M0, M lub E0, E). Przy każdym
parametrze lub globalnie przy każdej warstwie podaje się wartości współczynników materiałowych
(łm) (przykładowa legenda do przekrojów geotechnicznych  rys. 2.3).
5) Zestawienie wyników badań geotechnicznych laboratoryjnych i polowych
6) Załączniki ze szczegółowymi wynikami badań polowych i laboratoryjnych, jak np. wykresy
sondowań, próbnych obciążeń, krzywe uziarnienia, wykresy z badań w edometrze, w aparacie
trójosiowego ścinania, w aparacie skrzynkowym, wyniki badań granic konsystencji, analiza
chemiczna wody gruntowej itd.
5
PLAN SYTUACYJNY
1:500 (lub 1:1000)
IV V
35.0
35.4 35.6 36.0 36.2
35.2 35.8
2
1
I
VI
36.4
3 4
I
5 6
II
7
II
10
8
12
11
9
III
III
35.2
35.0
35.8
36.0 36.2
35.4 35.6
V 36.4
IV
Legenda:
VI
- otwór badawczy
9
- sondowanie przy otworze
- przekrój geotechniczny
III III
- zarys projektowanego obiektu
- warstwice terenu
35.8
Rys. 2.1. Przykładowy plan sytuacyjny w dokumentacji geotechnicznej.
PRZEKRÓJ I --- I
250
4
Skala 1:
[m npm] [m npm]
2 100 3
36.33
1
35.35 35.92
35.05
Gb
Gb
Gb
35 35
Gb
Pd
Pd
IIa
Pd
Pd
IIa
IIa
33.10
33.0 33.0
32.85
Ps Pd
Nm
Ps
IIb
Ps
Nm
30 I 30
I
Nm
Nmp
Nm
Pd
IIa
Pd
I
Nmp
Nmp
Pd
I
Nmp
IIa
Pd
25 GÄ„ 25
IV
Ps
IIb Ps
IIb
Ps
Ps IIb
Å»
Po
III
III Po/Å»
Po/Å»
III
20 20
Odległość [m]
21.30 18.70 27.40
Głębokość [m]
14.80 16.00 14.80 17.20
Rys. 2.2. Przykładowy przekrój geotechniczny.
6
LEGENDA DO PRZEKROJÓW
TEMAT: Nr dokumentacji:
CHARAKTERYSTYCZNE PARAMETRY GEOTECHNICZNE wg PN-81/B-03020
OBJAÅšNIENIA GEOLOGICZNE
#
- wartość ustalona metodą A
Edometryczny
Stan gruntu
Moduł
moduł
odkształcenia
Symbol gruntu
Opis ściśliwości
wg PN-86/B-02480
litologiczno-
pierwot- pierwot-
wtórnej wtórne-
genetyczny
nej nego
go
ID IL wn cu M0 M E0 E
Á Ću Äfmax Å‚m
[ % ] [kPa] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [kPa]
[g/cm3] [ ° ]
Gleba Gb
Namuł
Nm, Nmp
0.45 58.0# 1.60 10.0 8.0 1.5 45.0# 1Ä…0.2
I
Pd
Piasek 0.52# 14.0# 1.68 29.0 40.0 1Ä…0.1
IIa
Piasek Pd, Ps
0.75# 11.0# 1.75 31.0 70.0
IIb 1Ä…0.1
Pospółka, żwir Po, Po/Ż, Ż 0.82# 10.5# 1.80 36.0 120.0 1ą0.1
III
GÄ„
Glina 0.10# 15.0# 1.97 24.0 16.0 34.0 1Ä…0.15
B
IV
Rys. 2.3. Przykładowa legenda do przekrojów geotechnicznych.
2.3. Metody wyznaczania parametrów geotechnicznych według PN-81/B-03020:
Metoda A  polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub
laboratoryjnych badań gruntu, wykonywanych zgodnie z obowiązującymi normami i innymi
wymaganiami; metodę tę stosuje się do obiektów kategorii III oraz kategorii II przy
złożonych warunkach gruntowych. W metodzie tej np. kąt tarcia wewnętrznego i spójność
wyznacza się z badań w aparacie trójosiowym lub skrzynkowym, a moduły ściśliwości
z badań w edometrze.
Metoda B  polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności
korelacyjnych pomiędzy parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym
parametrem, tzw. wiodącym (najczęściej jest to IL lub ID), wyznaczonym metodą A. W normie
PN-81/B-03020 lub w różnych pozycjach literatury można znalez
ć nomogramy i tabele do
odczytywania parametrów na podstawie ID i IL (rys. 2.4). Metodę tę można stosować do
obiektów I i II kategorii geotechnicznej przy prostych warunkach gruntowych.
Metoda C  polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych
doświadczeń budownictwa na innych podobnych terenach lub na podstawie dokumentacji
archiwalnych opracowanych dla sąsiednich obiektów. Metodę tę można stosować do
obiektów I kategorii geotechnicznej.
7
G
Ä™
sto
ść
Spójno
ść
naturalna
K
Ä…
t tarcia
na
Å›
cinanie
materia
Å‚
owy
Wilgotno
ść
obj
Ä™
to
Å›
ciowa
Wspó
Å‚
czynnik
Stopie
Å„
Stopie
Å„
Wytrzyma
Å‚
o
ść
wewn
Ä™
trznego
Profil
plastyczno
Å›
ci
zag
Ä™
szczenia
Nr warstwy
Stratygrafia
litologiczny
geotechnicznej
konsolidacji gruntu
Symbol geologicznej
Czwartorz
Ä™
d
 Ć(n)
25
°
Ć(n)
20° A
45
°
B [kPa]
c(n)
15
°
40
°
Å»/Po
60
C
50
D
10
°
35
°
40
D
Pr/Ps
A
30
B
Pd/PÄ„
5
°
30°
20
C
10
0
°
25
°
0.0 0.20 0.40 0.60 0.75
0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
IL 0.0 0.20 0.40 0.60 0.75 IL
ID
PN-81/B-03020-4
PN-81/B-03020-5
PN-81/B-03020-3
M0
[MPa]
M0
80
[MPa]
260 Grupy gruntów spoistych:
70
A  grunty morenowe skonsolidowane
240
(np. gliny, gliny piaszczyste i piaski gliniaste w stanie półzwartym)
220 B  inne grunty skonsolidowane i morenowe nieskonsolidowane,
(np. pyły i gliny pylaste półzwarte, giny, piaski gliniaste twardopla-
60
styczne)
200
C  grunty nieskonsolidowane (zastoiskowe),
Å»/Po
(np. gliny zwięzłe i gliny piaszczyste plastyczne)
180
50
D  iły, niezależnie od genezy
160
140
40
Pr/Ps
120
30
100
A
Pd/PÄ„
80
B
20
C
60
D
40
10
20
0
0
0.0 0.40 0.60 0.80 1.0 ID
0.0 0.40 0.60 0.80 0.75
IL
PN-81/B-03020-6 PN-81/B-03020-7
Rys. 2.4. Nomogramy do wyznaczania parametrów mechanicznych gruntów metodą B według PN-81/B-03020.
W metodzie A wartość charakterystyczną danego parametru geotechnicznego x(n) wyznacza się jako
średnią arytmetyczną z wartości xi uzyskanych z N oznaczeń :
1
x( n ) =
"xi
N
Wartość współczynnika materiałowego łm wyznacza się wówczas na podstawie analizy
statystycznej wyników badań:
1 / 2
1 1
îÅ‚
Å‚ = 1 Ä…½ = 1Ä… Å" xi - x( n ) )2 Å‚Å‚ = 1 Ä… (0.1 ÷ 0.25)
m "(
śł
x( n ) ïÅ‚ N
ðÅ‚ ûÅ‚
Gdy współczynnik zmiennoÅ›ci ½ przekracza wartość 0.25, to należy przeprowadzić analizÄ™
zmienności parametrów i dokonać dodatkowego podziału warstw.
W metodzie B i C, wartości charakterystyczne parametrów wyznacza się w sposób opisany wyżej
(np. z nomogramów), natomiast współczynnik materiałowy przyjmuje się łm = 1 ą 0.1.
8
Wartość obliczeniową parametru wyznacza się według wzoru:
x( r ) = Å‚ Å" x( n )
m
Wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych wykorzystuje się w analizie stanów
granicznych użytkowalności (SGU)  np. w obliczeniach osiadań i przemieszczeń. Wartości
obliczeniowe parametrów wykorzystuje się w analizie warunków stanów granicznych nośności
(SGN)  np. przy sprawdzaniu nośności podłoża gruntowego, stateczności skarp itp.
2.4. Specjalistyczne badania terenowe podłoża gruntowego (badania  in situ )
W przypadku większości obiektów kategorii II i wszystkich obiektów kategorii III oprócz typowych
badań geotechnicznych (wiercenia i badania laboratoryjne próbek) wykonuje się pomiary
parametrów mechanicznych gruntów w miejscu ich zalegania za pomocą tzw. badań  in situ .
Zaletą tych badań jest to, że pomiar odbywa się na gruncie rodzimym, w naturalnych warunkach
stanu naprężenia i wilgotności, jaki panuje w podłożu. Pobieranie próbek, a następnie ich obróbka
w laboratorium może znacząco zmienić parametry gruntu w wyniku odprężenia i nieuchronnego
naruszenia struktury.
Do badań specjalistycznych  in situ zalicza się:
a) Sondowania dynamiczne
Sondowania dynamiczne polegają na wbijaniu w grunt żerdzi z odpowiednią końcówką (stożek,
krzyżak lub cylinder) za pomocą bijaka opuszczanego grawitacyjnie na podbabnik, połączony
z żerdzią. W czasie wbijania mierzy się opory zagłębiania żerdzi, wyrażone liczbą uderzeń bijaka
na 10 cm lub 20 cm zagłebienia (N10, N20). Schemat sondy wbijanej przedstawiono na rys. 2.5a.
Rezultatem sondowania jest schodkowy wykres oporów wbijania sondy, pokazany przykładowo na
rys. 2.5b.
Wyróżnia się w Polsce następujące rodzaje sond dynamicznych:
- sonda lekka SD-10  masa bijaka 10 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg stosowania
do 10 m, końcówka - stożek
- sonda średnia SD-30  masa bijaka 30 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg
stosowania do 20 m, końcówka - stożek
- sonda ciężka SD-50  masa bijaka 50 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N10, zasięg stosowania
do 30 m, końcówka - stożek
- sonda b. ciężka SD-63.5  masa bijaka 63.5 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N20, zasięg
stosowania do 30 m, końcówka - stożek
- sonda ITB-ZW (nie normowa, ale popularna)  m. bijaka 22.5 kg, wysokość spadu 25 cm,
N10 , do 10  12 m, stożek lub krzyżak
- sonda SPT (Standard Penetration Test), m. młota 65 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N30,
końcówka cylindryczna, w czasie wbijania jednoczesne pobieranie próbki gruntu do cylindra
(bardzo popularna w USA).
Sodny wbijane stosowane są głównie do gruntów niespoistych. Pozwalają na określanie wartości
stopnia zagęszczenia ID gruntu na podstawie oporów N10 lub N20, N30. Pozwalają również na
precyzyjne określenie lokalizacji warstw słabych.
9
Badanie sondÄ… dynamicznÄ… SD63.5
Firma:
Temat: ................................................................ Data : ..........................
................................................................
Sondowanie nr ...... Przy otworze nr : ....... Rzędna terenu : .....................
a) b)
Głęb. Liczba uderzeń na 20 cm wbicia sondy Interpretacja
Obserw. Profil
m
wody litologiczny
ppt. 10 20 30 40 50
N20 ID
prowadnica
Nn
bijaka
1
bijak
Nmp
o masie M
2 1.8
3
Hs
podkładka
4
Pd
13 0.60
sprężysta
podbabnik 5
6
10cm (lub 20cm) 4
Nm//Pd
7
8
Nm 1÷2
9
żerdz

10
10.4
11
20 0.70
12
13
Ps
końcówka
krzyżakowa
32 0.81
(powiększenie) 14
15
16
końcówka
stożkowa
17
Opracował: .......................................................................
Rys. 2.5. Schemat sondy wbijanej (a) i przykładowy wykres sondowania (b).
Sonda z koÅ„cówkÄ… krzyżakowÄ… pozwala również na badanie wytrzymaÅ‚oÅ›ci na Å›cinanie Äf dla
gruntów słabych spoistych i organicznych. Badanie to wykonuje się poprzez obrót końcówką wokół
osi żerdzi i pomiar oporu (momentu obrotowego). Ścinanie gruntu odbywa się po pobocznicy walca
gruntowego, utworzonego przez obrót końcówki krzyżakowej.
b) Sondowania statyczne
Do sondowań statycznych zalicza się:
- sondÄ™ wciskanÄ… CPT (Cone Penetration Test), lub CPTU.
- sondę wkręcaną (ST) (pominięto w wykładzie ze względu na rzadkie stosowanie)
Sodowanie CPT polega na statycznym zagłębianiu w grunt żerdzi o średnicy Ć35.7 mm,
zaopatrzonej w stożek i tuleję cierną. Prędkość wciskania wynosi około 2 cm/s. W czasie wciskania
mierzy się opór gruntu pod stożkiem qc [MPa] oraz opór tarcia gruntu o tuleję cierną fs [MPa].
Pomiar może odbywać się w sposób cykliczny  np. co 10 lub 20 cm zagłębienia (pomiar manualny
hydrauliczny) lub w sposób ciągły (pomiar automatyczny, elektroniczny).
W sondowaniu CPTU dokonuje się jeszcze pomiaru ciśnienia wody w porach gruntowych u [kPa],
co pozwala dodatkowo na szacowanie parametrów filtracyjnych oraz wartości efektywnych
parametrów wytrzymałościowych gruntów. Schemat konstrukcji sondy CPT oraz przykładowe
wykresy sondowań przedstawiono na rys. 2.6.
10
Firma:
Badanie sondÄ… wciskanÄ… SW
a)
b)
głowica
Temat: ........................................................................... Data : .....................
wciskajÄ…ca
Sondowanie nr ...... Przy otworze nr : ....... Rzędna terenu : .....................
Głęb.
qc [MPa] Interpretacja
Obserw. Profil
m
prędkość
wody litologiczny
ppt. 5 10 15 20 25
qc fs Rf ID IL
wciskania
2 cm/s
Nn
3.5 0.04 1.1
1
1.0 0.035 3.5
Nmp
siłowniki 2 1.8
rejestracja
hydrauliczne
danych
3
4 7.0 0.12 1.7 0.45
Pd
5
platforma
6
np. samojezdna
Nm//Pd 1.5 0.06 4.2
7
8
0.6 0.038 6.3
Nm
9
kotwy
wkręcane 10
w grunt
10.4
11 10 0.12 1.2 0.60
12
13
Ps
18 0.17 0.94 0.80
14
żerdz

15
Ć35.7 mm
16
tuleja
cierna 17
20cm
UWAGI: 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
fs [MPa]
fs [MPa]
wykres qc
stożek
wykres fs
Opracował: ....................................................................
qc [MPa]
Głęb. qc [MPa] fs [MPa] Rf [%]
Interpretacja
Obserw. Profil
m
c)
wody litologiczny
ppt. 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
5 10 15 20 25 2 4 6 8 qc fs Rf ID IL
Nn 3.5 0.04 1.1
1
1.0 0.035 3.5
Nmp
2 1.8
3
7.0 0.12 1.7 0.45
4
Pd
5
6
1.5 0.06 4.2
Nm//Pd
7
8
0.6 0.038 6.3
Nm
9
10
10.4
10 0.12 1.2 0.60
11
12
13
Ps
18 0.17 0.94 0.80
14
15
16
17
Firma:
Temat: .............................................................................................................................. Data : ....................................
Sondowanie CPT nr ......... Przy otworze nr : ......................... Rzędna terenu : .........................
Opracował: ....................................................................
Rys. nr ...........
Rys. 2.6. Schemat sondy wciskanej CPT (a) i przykładowe wykresy sondowań: b) na podstawie pomiarów cyklicznych,
c) z pomiarów automatycznych.
11
Sondownia CPT i CPTU pozwalają na określenie stanu gruntów spoistych i niespoistych (IL i ID) na
podstawie oporów qc. W sposób przybliżony możliwe jest też określenie rodzaju gruntu, na
podstawie współczynnika tarcia Rf:
ëÅ‚ öÅ‚
fs
ìÅ‚ ÷Å‚
R = Å"100 %
f
ìÅ‚ ÷Å‚
qc
íÅ‚ Å‚Å‚
Im większe Rf tym grunt bardziej spoisty.
Istnieją ponadto opracowane naukowo procedury i nomogramy do wyznaczania z wyników badań
CPT niemal wszystkich parametrów wytrzymałościowych, m. in. kąta tarcia wewnętrznego,
spójności, modułów ściśliwości, wytrzymałości gruntu na ścinanie Su, współczynnika filtracji k itd..
Znalez
ć można również gotowe procedury do obliczania nośności i osiadań fundamentów
bezpośrednich oraz pali bezpośrednio na podstawie wyników badań CPT.
c) Badania presjometryczne
Badania te wykonywane sÄ… za pomocÄ… presjometru, skonstruowanego po raz pierwszy przez
L. Menarda (Francja). Presjometr składa się z trzech elastycznych komór: środkowej komory
pomiarowej i dwóch komór ochronnych  dolnej i górnej. Przyrząd umieszcza się w otworze
wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome p na ściany otworu za pomocą
komór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie się
komory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jest
łatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lub
innej cieczy) p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V. Badanie wykonuje się do
momentu podwojenia początkowej objętości otworu wiertniczego zajętego przez komorę
pomiarową  2(Vc+v0). Ciśnienie, przy którym następuje to podwojenie nazywa się ciśnieniem
granicznym pgr. Nie zawsze udaje się osiągnąć podwojenia objętości otworu, np. przy zbyt dużych
luzach v0 pomiędzy otworem a komorą presjometru, ze względu na ograniczoną rozszerzalność
komory i niebezpieczeństwo jej uszkodzenia. Wówczas wartość pgr wyznacza się ekstrapolacyjnie.
Na rys. 2.7 przedstawiono schemat konstrukcji presjometru i typowÄ… krzywÄ… presjometrycznÄ….
regulator
ciśnienia
a) b)
sprężony
manometr gaz
V
[cm3]
objętościomierz
D
Vc+2v0
żerdz

odcinek tzw.  pseudosprężysty
do wyznaczenia modułu EM
otwór
wiertniczy
C
vf
B
v0
A
górna komora
Vc
ochronna
p0M
pf pgr
p
[kPa]
komora
Vc  objętość wyjściowa komory pomiarowej
p [kPa]
pomiarowa
v0  objętość przestrzeni pomiędzy otworem a komorą pomiarową
dolna komora
ochronna
Rys. 2.7. Schemat presjometru (a) i typowa krzywa badania presjometrycznego (b).
12
Z badań presjometrycznych otrzymuje się dwa podstawowe parametry: ciśnienie graniczne pgr oraz
presjometryczny moduł ściśliwości gruntu EM, obliczany z odcinka prostoliniowego BC na krzywej
presjometrycznej. Presjometr jest bardzo popularny we Francji, gdzie istnieje wiele procedur
obliczeniowych, pozwalających na określanie nośności i osiadań fundamentów bezpośrednich
i palowych na podstawie wyników badań presjometrycznych. Na rys. 2.8 pokazano przykładową
metrykę badania podłoża gruntowego za pomocą presjometru.
Profil
EM pgr
geologiczny
[MPa] [kPa]
1 5 10 50 100 500 1000 5000
Nasyp
niebudowlany
1
3.5 230
2
3 1.0 125
Namuł
4
piaszczysty
1.5 170
5
6 200
2.0
7
10 1100
8
Piasek
9 40 1300
i
żwir
10
35
1150
11
12 25 800
13
IÅ‚ piaszcz.
półzwarty 20 700
14
30 1200
Rys. 2.8. Przykładowa metryka badania podłoża gruntowego za pomocą presjometru.
d) Badania dylatometryczne
Badania dylatometryczne w pewnym sensie przypominajÄ… badania presjometryczne. Dylatometr,
skonstruowany przez Marchettiego (Włochy) jest płaską końcówką, kształtem przypominającą
łopatkę, przymocowaną do stalowej żerdzi. Końcówka ta zaopatrzona jest z jednej strony
w elastyczną, okrągłą membranę. Ostro zakończoną łopatkę dylatometru wciska się w dno otworu
wiertniczego i dokonuje badania poprzez wywieranie poziomego nacisku membranÄ… na grunt.
W pierwszym etapie mierzy się ciśnienie p0, jakie zostało zmobilizowane w gruncie w wyniku
wciśnięcia dylatometru. Następnie mierzy się ciśnienie p1, potrzebne do przemieszczenia membrany
na odległość 1 mm (rys. 2.9). Wynik badania pozwala na określenie dylatometrycznego modułu
ściśliwości gruntu ED. Podobnie jak w przypadku innych badań, opracowano procedury
umożliwiające określanie wartości różnego rodzaju parametrów gruntu oraz pozwalające na
obliczanie nośności i osiadań podłoża gruntowego na podstawie badań dylatometrycznych.
13
 przewód pneumatyczny
+ kabel elektryczny
żerdz

membrana
elastyczna
1mm
60 mm
p0 p1
wychylenie
membrany
95 mm 15 mm
Rys. 2.9. Schemat konstrukcji dylatometru Marchettiego.
e) Próbne obciążenia gruntu.
Próbne obciążenia gruntu wykonuje się najczęściej pod budownictwo drogowe, parkingi, place
składowe i mocno obciążone posadzki magazynów. Badanie to polega na stopniowym zwiększaniu
obciążenia na sztywną płytę stalową ułożoną na powierzchni gruntu lub w dnie wykopu i pomiarze
osiadań tej płyty. Płyta ma kształt koła o średnicy D = 80 cm (powierzchnia 0.5 m2) lub
D = 30 cm (wersja tzw. VSS). Obciążenie zadaje się za pomocą siłownika hydraulicznego, górą
zapartego o konstrukcję balastową (w przypadku VSS może to być ciężki pojazd). Próbne
obciążenie wykonuje się do momentu osiągnięcia podwojonej wartości nacisków przewidywanych
na grunt w projekcie posadowienia obiektu lub do nośności granicznej podłoża gruntowego.
Najpierw zadaje się obciążenie pierwotne, a po odciążeniu  obciążenie wtórne. Badania tego typu
wykonuje się w celu określenia ściśliwości i sprężystości podłoża gruntowego (moduły pierwotny
E1 i wtórny E2, a następnie wskaz
nik odkształcenia Io = E2/E1), a także w celu określenia nośności
podłoża. Badanie pozwala na kontrolę jakości podłoża gruntowego pod projektowanym
posadowieniem budowli (np. konstrukcji drogi). Próbne obciążenie gruntu wykonuje się również
jako kontrolę jakości wykonania nasypów drogowych. Próbnymi obciążeniami można zbadać
również głębsze warstwy podłoża przez ułożenie płyty badawczej w dnie specjalnie wykonanej
studni. Płyta połączona jest ze sztywnym stemplem, wyprowadzonym ponad studnię, na którym
umieszcza się siłownik hydrauliczny i do którego podłącza się czujniki do pomiaru osiadań.
2.5. Przyjmowanie obliczeniowych i reprezentatywnych profili geotechnicznych do
projektowania
Korzystając z dokumentacji geotechnicznej, a głównie z przekrojów geotechnicznych i legendy do
tych przekrojów projektant przygotowuje sobie tzw. profile geotechniczne obliczeniowe lub profile
reprezentatywne do obliczeń. Bardzo często wybiera się wtedy miejsca o najniekorzystniejszych
warunkach gruntowych lub w niektórych przypadkach przyjmuje się uśrednione warunki gruntowe.
W przypadku takich konstrukcji jak np. mosty, określa się oddzielne profile geotechniczne dla
14
240 mm
każdej z podpór. Przyjęcie właściwych profili geotechnicznych i tzw. wyprowadzonych parametrów
geotechnicznych do obliczeń jest jedną z istotniejszych spraw w projektowaniu geotechnicznym.
Profile obliczeniowe stanowią materiał wyjściowy do obliczeń statycznych posadowienia, m. in.
obliczeń nośności, osiadań podłoża gruntowego, parcia i odporu gruntu itp.
3. KLASYFIKACJA FUNDAMENTÓW
Ze względu na głębokość posadowienia, która uzależniona jest od głębokości występowania warstw
nośnych wyróżnia się:
1) Fundamenty bezpośrednie, inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi, do których
zaliczamy:
- stopy fundamentowe
- Å‚awy fundamentowe
- ruszty fundamentowe
- płyty fundamentowe
- skrzynie fundamentowe
Fundamenty bezpośrednie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie
posadowienia i poniżej występują warstwy gruntów nośnych i mało ściśliwych, czyli takich które
będą w stanie bezpośrednio przenieść obciążenia przekazywane przez podstawy fundamentów i nie
wykażą przy tym nadmiernych osiadań.
2) Fundamenty głębokie, inaczej zwane fundamentami pośrednimi, do których zaliczamy:
- fundamenty palowe
- studnie fundamentowe
- kesony fundamentowe
- inne fundamenty głębokie jak np. ściany szczelinowe i barety, kolumny itp.
Fundamenty głębokie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia
i w pewnej strefie poniżej występują warstwy gruntów nienośnych (np. organicznych) lub o zbyt
niskiej nośności do przeniesienia dużych obciążeń od budowli lub o zbyt dużej ściśliwości, grożącej
nadmiernymi osiadaniami budowli, a warstwy wytrzymałe i mało ściśliwe występują dopiero na
pewnej głębokości. Fundamenty głębokie mają za zadanie przekazanie obciążeń z budowli na
warstwy nośne leżące głębiej. Stosuje się je wówczas gdy metody wzmocnienia podłoża
gruntowego (np. przez wymianę gruntu) są nieopłacalne lub trudne w wykonaniu.
W niektórych przypadkach, niezależnie od warunków gruntowych stosuje się posadowienie na
fundamentach głębokich. Na przykład przy posadawianiu:
- na skarpach lub w pobliżu głębokich wykopów i uskoków naziomu,
- budowli hydrotechnicznych, portowych, morskich, mostów przez rzeki,
- punktowych budowli wysokich (wieże, maszty, kominy)
- obiektów z kilkoma kondygnacjami podziemnymi,
- obiektów specjalnych i strategicznych: turbozespołów, reaktorów w elektrowniach, wielkich
pieców, itp.
3) Inne budowle i konstrukcje geotechniczne
Fundamentowanie jako dziedzina inżynierii nie zajmuje się tylko fundamentami jako takimi, ale
również innymi konstrukcjami i robotami geotechnicznymi, do których możemy zaliczyć:
15
- konstrukcje oporowe: ściany oporowe, obudowy wykopów, ścianki szczelne w nabrzeżach,
- budowle ziemne: nasypy budowlane (drogowe i inne), wały przeciwpowodziowe, sztuczne skarpy,
- płytkie budowle podziemne: tunele komunikacyjne, kondygnacje podziemne budynków, zbiorniki
podziemne
- konstrukcje kotwiące: bloki i płyty kotwiące np. dla różnych odciągów, zakotwienia iniektowane
- konstrukcje wzmacniające podłoże gruntowe: konstrukcje z gruntu zbrojonego, iniekcje gruntowe
- odwodnienia podłoża gruntowego i wykopów fundamentowych
- wybrane elementy konstrukcji portowych i morskich : nabrzeży, falochronów, pirsów, platform,
- inne konstrukcje współpracujące z gruntem.
Opracowanie:
dr inż. Adam Krasiński
Katedra Geotechniki, Geologii i Bud. Morskiego PG
16