UPROSZCZONA DOKUMENTACJA GEOLOGICZNO -INŻYNIERSKA

DOTYCZĄCA WARUNKÓW POSADOWIENIA GARAŻU

W KRAKOWIE - CZYŻYNACH

Wykonali:

Anna Nowak

Agnieszka Ryba

Ewa Tureniec

Joanna Szczerba

Krzysztof Tworowski

Mateusz Miś

Wojciech Sanecki

Paweł Ziobroń

UPROSZCZONA DOKUMENTACJA GEOLOGICZNO -INŻYNIERSKA

DOTYCZĄCA WARUNKÓW POSADOWIENIA GARAŻU

W KRAKOWIE - CZYŻYNACH

Spis treści

1. Wstęp, cel i zakres opracowania.

2. Charakterystyka projektowanej inwestycji.

3. Położenie terenu badań, morfologia i hydrologia.

4. Budowa geologiczna.

5. Badania terenowe.

5.1.Wiercenie świdrem ręcznym.

5.2.Sondowanie sonda statyczną Viktsond.

5.3.Sondowanie sondą dynamiczną ITB-ZW z pomiarem oporu gruntu przy ścinaniu.

6.Analiza uzyskanych wyników badań oraz ocena właściwości gruntów zalegających w podłożu.

7.Wnioski i zalecenia.

Części dydaktyczna

1. Pomiar oporu gruntu ścinarka obrotowa TV.

2. Pomiar oporu gruntu penetrometrem wyciskowym.

3. Próbne obciążenie gruntu - opis badania.

4. Budowa i sposób sondowania sondą VIKTSOND.

5. Sondowanie sonda dynamiczną ITB-ZW z pomiarem wytrzymałości gruntu na ścianie

6. Sondowanie sonda lekką

7. Sondowanie sondą statyczną CPTU

Część graficzna

1. Szkic sytuacyjno - wysokościowy.

2. Profile geologiczno - inżynierskie.

3. Przekroje geotechniczne.

4. Wynik sondowań sondą statyczna Viktsond.

5. Wyniki badań sonda ITB-ZW.

6. Wyniki badań oporu gruntu sondą ITB-ZW.

7. Szkice garaży.

8. Dziennik niwelacji.

1. Cel i zakres opracowania

Celem tego opracowania jest poznanie warunków geologiczno-inżynieskich danego terenu w zakresie właściwości fizycznych i mechanicznych podłoża gruntowego. Zajmiemy się określeniem uwarstwienia podłoża tj. głębokości zalegania i miąższości kolejnych warstw, określenia głębokości zwierciadła wód gruntowych oraz przeanalizujemy czy na danym terenie będzie można zrealizować naszą inwestycję.

2. Charakterystyka projektowanej inwestycji

Mamy na celu zaprojektowania fundamentów pod dwa rzędy szeregowo ułożonych garaży dla mieszkańców pobliskich bloków, posadowionych poniżej strefy przemarzania gruntu na danym terenie.

3. Położenie trenu badań, morfologia i hydrologia.

Inwestycja ma zostać zrealizowana w Krakowie w dzielnicy Czyżyny przy ulicy Skarżyskiego, w pobliżu płyty nieużywanego już lotniska. Jest to teren równinny, na którym ze względu na istniejącą płytę lotniska możemy spodziewać się nasypów lub zagęszczonych gruntów. W pobliżu nie zauważa się żadnych strumieni ani innych cieków powierzchniowych.

4. Budowa geologiczna

Strefę krakowską stanowią utwory paleozoiczne. Tworzą je sfałdowane i częściowo zmetamorfizowane skały od prekambru do karbonu. Skałami kambryjskimi są iły mułowcowate z przewarstwieniami piaskowców i zlepieńców z otoczakami granitu, grejsu i wulkanitów. Skały młodszego paleozoiku okres dewonu to osady lądowe, potem morskie węglanowe. Paleozoiczne skały strefy krakowskiej przykrywają osady mezozoiczne, triasowo-jurajskie. Są to w znacznej mierze lądowe osady piaskowcowo-żwirowo-ilaste, a następnie utwory płytkiego morza, ilasto-piaszczysto-margliste oraz wapienie. Utwory jurajskie to pstre iły, ilowce, brekcje, piaskowce. Jurę środkową reprezentują zlepieńce i piaskowce wapniste oraz wapienie piaszczyste z fosforytami.

5. Badania terenowe

5.1 Wiercenie świdrem ręcznym

Do wykonania odwiertów trzech otworów użyto świdra ręcznego. Maksymalne jednorazowe zagłębienie świdra wynosiło 30 cm. Po każdym takim jednorazowym zagłębieniu wyciągano świder z próbką. Na podstawie analizy makroskopowej określano barwę, konsystencje, zawartość wody. Dla gruntów spoistych dodatkowo wykonywano: wałeczkowania w celu określenia stanu gruntu, ścinania za pomocą ścinarki obrotowej w celu określenia spójności gruntu, wciskania za pomocą penetrometru tłoczkowego w celu określenia granicznej siły wyciskania. Wyniki wszystkich badań zamieszczono na profilach geologicznych.

5.2 Sondowanie sondą statyczną Viktsond

Po wykonaniu odwiertów w celu określenia zalegania warstw gruntów słabych wykonano sondowanie sondą Vikt. Zagłębiano sondę pod obciążeniem 100 kg przez obracanie jej dookoła własnej osi. Na każde 10 cm zagłębienia sondy liczono pół obroty. Wyniki sondowań zapisano na odpowiednich arkuszach.

5.3 Sondowanie sondą dynamiczną ITB-ZW z pomiarem oporu gruntu przy ścinaniu

Sondy dynamicznej użyto przy dwóch otworach 2 i 3 w celu określenia wytrzymałości gruntu na ścinanie. W otworze 2 wytrzymałoś na ścinanie określano na głębokości 2,4 m a w otworze 3 na głębokości 1,6m. Określano wytrzymałość na ścinanie gliny piaszczystej.

6. Analiza uzyskanych wyników badań oraz ocena właściwości gruntów zalegających w podłożu

W analizowanym obszarze mamy doczynienia z gruntem uwarstwionym. Wierzchnią warstwę stanowi gleba, której grubość waha się od 0,1 - 0,3 m.

Poniżej występuje warstwa około 0,5 m plastycznego pyłu piaszczystego (J_l = 0,37), w której w okolicy środkowego otworu wystąpiła cienka warstwa piasku gliniastego.

Pod warstwą pyłu mamy doczynienia z piaskiem zagęszczonym (J_d = 0,7-0,76), która zalega na głębokości 0,7 m - 1,3 m. Pod warstwą piasku znajduje się warstwa plastycznej gliny (J_l=0,33), w której w okolicach 3 otworu można zauważyć Piasek gliniasty i glinę piaszczystą. Poniżej występuje piasek gliniasty o konsystencji plastycznej (J_l = 0,34). Juszcze niżej znajduje się warstwa gliny plastycznej (J_l = 25) , pod którą znajduje się piasek zagęszczony o (Jd= 0,76).

Wykonywana konstrukcja Garaży lekkich może zostać posadowiona w warstwie zagęszczonego piasku zalegającego na głębokości średniej 1,1 m (spełnione będzie minimalna posadowienie dla Krakowa 1,0m), ale należałoby sprawdzić wpływ warstwy słabej tj. warstwy plastycznej gliny, która znajduje się poniżej.

Nie stwierdzono wysokiego poziomu wód gruntowych, więc, nie będzie konieczna szczególna ochrona fundamentów przed wodą.

Część dydaktyczna

1.0.Pomiar oporu gruntu ścinarka obrotowa TV.

Stosując ścinarkę obrotową do badania spójności gruntu uzupełnia się badania makroskopowe. Ścinarka obrotowa posiada końcówkę skrzydełkową oraz urządzenie, które służy do obracania tej końcówki. Tym urządzeniem robimy pomiar momentu granicznego M_f [kGcm]

Podziałka tego urządzenia pomiarowego wskazuje wartość spójności gruntu C_u zgodnie ze wzorem:

Oznaczenie wykonuje się na wyrównanej powierzchni gruntu. W tak przygotowany grunt wciska się końcówkę skrzydełkową na głębokość równą wysokość skrzydełek. Następnie obraca się końcówkę powoli aż do osiągnięcia największego oporu gruntu. Badanie ścinarka obrotową wykonano przy wierceniu otworów nr 1, 2,3. Przy odwiercie każdego otworu na każdej wyciągniętej próbce wykonano ścinanie (chyba że był to grunt niespoisty). Wyniki ścinania zestawiono dla każdego otworu przy sporządzaniu profilu geologicznego.

2.0 Pomiar oporu gruntu penetrometrem wyciskowym.

Badanie spójności gruntu penetrometrem tłoczkowym, podobnie jak ścinarką obrotową , wykonuje się jako uzupełnienie badań makroskopowych. Penetrometr tłoczkowy z końcówka posiada urządzenie do pomiaru granicznej siły wyciskania Q_f. Podziałka urządzenia pomiarowego wskazuje wartość spójności gruntu (C_u) zgodnie ze wzorem.

Gdzie;

Kpp- współczynnik cechowania (Kpp~ 0.6{1/cm³]

Qf- graniczna siła w Kg.

Oznaczenie wykonuje się na wyrównanej powierzchni gruntu. W tak przygotowany grunt należy wcisnąć końcówkę powoli i równomiernie. Odczyt na podziałce pomiarowej wartości granicznej siły wciskania robi się, gdy końcówka zagłębi się w grunt do oznaczonej na niej poziomu.

Badania penetrometrem tłoczkowym wykonano podczas wiercenia otworów 1,2 i 3. Badanie to wykonywano dla każdej wyciągniętej próbki. Wyniki zestawiono przy profilu geologicznym każdego otworu.

3.0 Próbne obciążenie gruntu - opis badania.

Polega ono na wyznaczaniu modułu ściśliwości i odkształcenia. Moduł odkształcenia E₀ bada się na podstawie próbnych obciążeń:

-sztywna płyta

-świdrem talerzowym

-presjometrem

Sztywna płyta w wykopach:

Jest to płyta o średnicy 30 cm i powierzchni 700cm². Płyta jest obciążona przy pomocy podnośnika hydraulicznego i naciska na płytę mając oparcie na ramie stalowej przymocowanej do gruntu czterema kotwami. Podnośnik hydrauliczny wyposażony jest we wskaźnik odczytania siły przekazywanej na płytę. Na wierzchu płyty umieszczono dwa wskaźniki badające przemieszczanie płyty (30 działek na czytniku równa się zagłębieniu płyty o 3mm). Płytę umieszczamy w otworze o głębokości 20 cm. Dla gruntów spoistych wykonujemy centymetrową warstwę cementu lub gipsu, a dla niespoistych wkładamy folie. Próbne obciążenie wykonujemy w miejscu, w którym przewiduje się posadowienie projektowanej konstrukcji inżynierskiej. Należy również pamiętać o tym, ażeby w podłożu nie występowały obciążenia dodatkowe i wstrząsy oraz aby obciążenia nie spowodowały osiadań punktów odniesienia pomiarów osiadań płyty, co należy kontrolować za pomocą niwelacji precyzyjnej.

Pierwszy stopień obciążenia F1 należy przyjąć jako równy pionowemu naprężeniu normalnemupierwotnemu Qzy, a następnie obciążenia należy podzielić na co najmniej 3 stopnie miedzy wartościami Qzy i Qzq oraz na co najmniej 3 dalsze stopnie miedzy wartościami Qzy i 2Qzq, gdzie Qzq oznacza przewidywane obciążenie jednostkowe fundamentu projektowanej budowli. Każdy stopień obciążenia należy utrzymać tak długo, aż przyrost osiadania dla gruntów spoistych <0.1mm/2h, a dla innych gruntów <0.1/0.5h. Wyniki prób obciążenia należy przedstawić w postaci wykresu zależności osiadania od obciążenia jednostkowego

Moduł odkształcenia gruntu wyznacza się wg wzoru:

v - współczynnik Poissona

B - szerokość podstawy płyty

4. Budowa i sposób sondowania sondą VIKTSOND.

Sonda wkręcana typu VIKTSOND używana jest przy badaniu warstwowych gruntów aluwialnych i zastoiskowych o zmiennym zagęszczaniu i konstrukcji w przypadku dokładnego ustalenia miąższości i głębokości występowania warstw gruntów słabych.

Sonda nie ma zastosowania przy badaniu gruntów morenowych o konstrukcji zwartej i twardoplastycznej.

Sonda składa się z pochwytu, zestawu żerdzi o długości 1m każda, końcówki wiertniczej, zacisku kulowego z zaworem wraz z obciążnikami o ciężarze 25kg (3 szt.) i 10kg (2 szt.) oraz wyposażenia dodatkowego.

Technika wykonania sondowań:

Sondowanie składa się z dwóch cykli pomiarowych.

Cykli I polega na stopniowym zagłębianiu sondy w grunt wpływem grawitacyjnego obciążenia ciężarami 25, 50.75, 100 kg.

Ostrze powinno się zagłębiać z jednostajną prędkością około 1-2mm/ s

Pomiar osiadania wykonuje się, co 10 cm zagłębiania sondy notując tylko jej obciążenie ogólne. Cykl II rozpoczyna się, gdy sonda przestanie zagłębiać się w grunt lub gdy będzie zagłębiać się, z prędkością mniejszą niż 1mm/s. Polega on na ręcznym wkręceniu sondy obciążonej ciężarem 100 kg .W formularzu wyników notuje się liczbę wykonanych półobrotów na 10 cm zagłębienia sondy. Sondowanie zostaje przerwane, gdy 50 półobrotach zagłębienie sondy jest mniejsze od 20cm.

5.0 Sondowanie sonda dynamiczną ITB-ZW z pomiarem wytrzymałości gruntu na ścianie

Budowa sondy.

-bijak o ciężarze 22 kg

-żerdzie o dł. 1m i 0.8m znakowane co 10 cm

-końcówka krzyżakowa o wymiarach h/d - 90/64mm

- 4 drążki dźwigni obrotowej

-dwa dynamometry sprężynowe do pomiaru siły obrotu krzyżaka

- tarcza wskaźnikowa składana dwuczęściowa z podziałka co 5 stopni,

-wskazówka do pomiaru wielkości kąta obrotu,

-cztery szpilki stalowe do stabilizowania tarcz.

Technologia sondowania polega na wbijaniu sondy w grunt. Wbijanie odbywa się ręcznie lub za pomocą urządzenia wiertniczego i polega na podnoszeniu wbijaka na wysokość 25cm i opuszczania. Na każde 10 cm zagłębienia sondy należy oznaczyć liczbę uderzeń. Badanie wytrzymałości gruntu a ścinanie należy wykonać po wybiciu sondy na przewidywana głębokość. Następnie zdejmujemy bijak, wkręcamy dźwignie ruchomą i nieruchoma i zakładamy dwa dynamometry. Tarcza wskaźnikową mocujemy poziomo na powierzchni terenu za pomocą czterech szpilek. Nad tarczą mocujemy wskazówkę i stawiamy na 0 stopni. Obrót sondy odbywa się z jednakowa prędkością kontową (5 stopni/30 s) bez zrywów i zatrzymań. Oba dynamometry powinny być naciągnięte z jednakową siła. Wartości siły obrotu odczytujemy na dynamometrach z dokładnością do 0,5 kg na każdych 5 stopniach obrotu sondy. Największa siła obrotu sondy D_max występuje przy kącie obrotu od 10 do 60 stopni w zależności od rodzaju i stanu gruntu. Badania wytrzymałości na ścinanie można zakończyć po osiągnięciu kata obrotu 120 stopni.

1. Sondowanie sonda lekką

Sonda służy do badania stopnia zagęszczenia do głębokości 10 m. Składa się z podstawowych elementów tj. bijaka (baby), podbabnika z uchwytem, odbojnika, prowadnicy, żerdzi oraz końcówki stożkowej. Technologia sondowania polega na wbijaniu sondy wraz z żerdziami zakończonymi końcówką stożkową w podłoże z powierzchni terenu. Wbijanie odbywa się ręcznie i polega na podnoszeniu bijaka na stałą wysokość i opuszczaniu go na podbabnik. Stopień zagęszczenia gruntu odczytuje się korzystając z wykresu w zależności od ilości uderzeń na każde 10 cm wpędu.

7.0 Sondowanie sondą statyczną CPTU

Badania gruntu metodą sondowania statycznego polegają na wciskaniu sondy (stalowy pręt zakończony odpowiednią końcówką wyposażoną w elektroniczne układy miernicze) w podłoże gruntowe ze stałą prędkością 2 cm/s.
Sonda w postaci stalowego pręta o kołowym przekroju poprzecznym, którego powierzchnia wynosi 10 cm2 (tj. średnica ok. 3,56 cm) zakończona jest stożkiem o kącie rozwarcia równym 60 stopni.
W trakcie wprowadzania sondy w podłoże gruntowe, tj. w trakcie penetracji sondy, mierzy się następujące parametry:

• siłę oporu penetracji względem powierzchni końcówki stożka,

• siłę tarcia względem powierzchni bocznej końcówki znajdującej się bezpośrednio za stożkiem,

• ciśnienie porowe generowane na powierzchni stożka w trakcie penetracji.

Wartości parametrów sondowania oraz ich wzajemne relacje pozwalają na określenie rodzaju gruntu oraz jego podstawowych parametrów fizycznych i cech wytrzymałościowych.

Pomiar dokonywany jest metodą elektroniczną; sam wynik pomiaru z końcówki sondy przekazywany jest do specjalnego odbiornika metodą akustyczną co pozwala na bezpośrednie, tj. w czasie rzeczywistym, wykreślenie trzech ciągłych krzywych przedstawiających mierzone wartości w zależności od głębokości penetracji.

Klasyczne sondowanie statyczne CPT (ang. Cone Penetration Test) zostało wzbogacone o możliwość pomiaru nowych parametrów - ciśnienia wody w porach, oporności gruntu, odczynu Ph w gruncie, potencjału redox, temperatury. Wieloletnie badania naukowe, ciągły rozwój technologii i sprzętu w krajach Europy Zachodniej, Skandynawii, Ameryki Północnej, jak również i w Polsce zwiększyły możliwości określania warunków gruntowych na podstawie parametrów mierzonych podczas penetracji sondy w grunt.

Badania sondowania statycznego z możliwością pomiaru ciśnienia wody w porach CPTU pozwalają uściślić dane dotyczące rodzaju i stanu gruntów, oraz uzupełnić je o efektywne parametry wytrzymałościowe, stan naprężenia w gruncie z uwzględnieniem historii obciążenia i wskaźnika prekonsolidacji gruntu, współczynniki konsolidacji oraz filtracji. Sondy z możliwością pomiaru oporności gruntu, odczynu Ph, potencjału redox, temperatury znajdują coraz szersze zastosowanie w inżynierii i ochronie środowiska do wykrywania i monitorowania zanieczyszczeń w ośrodku gruntowym. Badanie sondą statyczną CPT, a zwłaszcza CPTU jest bardzo dobrą metodą badania podłoża gruntowego w Polsce. Podstawowym obszarem zastosowań sondowań statycznych, jak już wspomniano wyżej, jest określenie stratygrafii podłoża gruntowego wraz z oszacowaniem parametrów geotechnicznych podłoża gruntowego w sposób ciągły. W gruntach słabych i średnich metoda CPTU jest sprawdzona, wiarygodna i bardzo efektywna do określania stratygrafii podłoża gruntowego. W gruntach piaszczystych stosuje się sondowania CPT bez pomiaru ciśnienia porowego z wyjątkiem przypadków, w których poziom wody gruntowej występuje na znacznej głębokości i zalegające ciśnienie hydrostatyczne może wpływać na wyniki pomiarów.

---