Geotechnika jako dziedzina wiedzy naukowej i technicznej. Przydatnoœ� i potrzeba geotechniki w dziedzinach praktycznych:

Geotechnika - nauka o pracy i badaniach oœrodka gruntowego dla cel�w projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych i podziemnych oraz fundament�w budynk�w i nawierzchni drogowych. Jest to nauka interdyscyplinarna, wykorzystuj�ca gruntoznawstwo, mechanik� grunt�w, fundamentowanie, geologi� - w szczeg�lnoœci in�yniersk�, chemi�, fizyk�, mechanik�, reologi� etc.

Rodzaje fundament�w bezpoœrednich:

Fundamenty bezpoœrednie przekazuj� obci��enia budowli wprost na pod�o�e budowlane. Bezpoœrednie posadowienie budowli wykonane jest w wykopie otwartym, jest proste i stosunkowo tanie. Fundamenty bezpoœrednie mog� by� posadowione na nieznacznej g��bokoœci i w�wczas nazywamy je p�ytkimi. Fundamenty posadowione 4-5 m poni�ej terenu wymagaj�ce specjalnych technologii mimo, �e przekazuj� bezpoœrednio obci��enie na pod�o�e gruntowe, nazywa si� g��bokimi.

Fundamenty bezpoœrednie dzielimy pod wzgl�dem konstrukcyjnym na:

(a-b) pojedyncze stopy fundamentowe

(c) grupowe stopy fundamentowe

(d-e) fundamenty pasmowe

(f-g) ruszty fundamentowe

(h-i) p�yty fundamentowe

(j-k) skrzynie fundamentowe

Fundamenty bezpoœrednie

Fundamenty bezpoœrednie dzielimy pod wzgl�dem materia�u z jakiego s� wykonane na kamienne, ceglane, betonowe i �elbetowe. Ze wzgl�du na spos�b wykonania dzielimy na: monolityczne, prefabrykowane i monolityczno-prefabrykowane. Ze wzgl�du na za�o�enia obliczeniowe dzielimy na: sztywne, spr�yste, wiotkie.

Dokumentacja geotechniczna i geologiczno-in�ynierska jako cz�œ� sk�adowa projektu konstrukcyjnego:

W zale�noœci od kategorii geotechnicznej ustala si� mniej lub bardziej szczeg�owy program bada� terenowych i laboratoryjnych, a nast�pnie na ich podstawie opracowuje si� dokumentacje geologiczn�.

Na podstawie wynik�w bada� polowych i laboratoryjnych sporz�dza si� dokumentacj� geotechniczn�, kt�ra ma przedstawi� rzeczywiste warunki i cechy pod�o�a gruntowego w miejscu usytuowania projektowanego obiektu budowlanego. Dokumentacja powinna podawa� parametry geotechniczne, kt�re umo�liwia ocen� przydatnoœci pod�o�a projektowanego obiektu ... sporz�dzenie projektu posadowienia .Nale�y, zatem, uwzgl�dni� w niej r�wnie� charakterystyk� konstrukcji projektowanego obiektu budowlanego.
Dokumentacja geotechniczna sk�ada si� z cz�œci opisowe i rysunkowej oraz za��cznik�w zawieraj�cych materia�y dokumentacyjne (tabele wynik�w bada� karty otwor�w wiertniczych, karty sondowa�).

Dla pierwszej oraz drugiej kategorii geotechnicznej w prostych warunkach gruntowych dokumentacja geotechniczna jest wystarczaj�cym materia�em potrzebnym do projektowania. W przypadku drugiej i trzeciej kategorii, gdy warunki gruntowe s� bardziej z�o�one opr�cz dokumentacji geotechnicznej nale�y wykona� tak�e dokumentacje geologiczno-in�yniersk�, zgadnie z wymogami prawa geologicznego i g�rniczego.

Dokumentacja geotechniczna i geologiczno-in�ynierska wykonuje si� w oparciu o przygotowany i przedstawiony do zatwierdzenia “projekt prac geologicznych”, kt�ry jest dokumentem przedstawiaj�cym dane dotycz�ce projektowanej budowy.

Projektanci budynk�w musz� odpowiednio wczeœnie przygotowa� tak� dokumentacj�, poniewa� dla otrzymania pozwolenia na budow�, konieczne jest przedstawienie zatwierdzonej dokumentacji geotechnicznej i geologiczno-in�ynierskiej.

Rodzaj warunk�w gruntowych:

Rozr�nia si� nast�puj�ce rodzaje warunk�w gruntowych:

1. proste warunki gruntowe - wyst�puj�ce w przypadku warstw grunt�w jednorodnych genetycznie i litologicznie, r�wnoleg�ych do powierzchni terenu, nie obejmuj�cych grunt�w s�abonoœnych, przy zwierciadle wody poni�ej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku wyst�powania niekorzystnych zjawisk geologicznych.
2. z�o�one warunki gruntowe - wyst�puj�ce w przypadku warstw grunt�w niejednorodnych, nieci�g�ych, zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmuj�cych grunty s�abonoœne, przy zwierciadle w�d gruntowych w poziomie projektowanego posadowienia i powy�ej tego poziomu oraz przy braku wyst�powania niekorzystnych zjawisk geologicznych,
3. skomplikowane warunki gruntowe - wyst�puj�ce w przypadku warstw grunt�w obj�tych wyst�powaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zw�aszcza zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, na obszarach szk�d g�rniczych, przy mo�liwych nieci�g�ych deformacjach g�rotworu oraz w centralnych obszarach delt rzek.

Podzia� obiekt�w na kategorie geotechniczne:

Kategoria I obejmuje:

• niewielkie obiekty budowlane jedno- i dwukondygnacyjne o prostej konstrukcji przy maksymalnym obci��eniu obliczeniowym na s�up r�wnym 250 kN, a na œciany 100 kN/m, na fundamentach bezpoœrednich, palowych lub na studniach,

• œciany oporowe i zabezpieczenia wykop�w, gdy r�nica poziom�w nie przekracza 2 m,

• p�ytkie wykopy powy�ej zwierciad�a wody i niewielkie nasypy do wysokoœci 3 m.

Kategoria II obejmuje:

• powszechnie spotykane konstrukcje posadowione bezpoœrednio, a tak�e na fundamentach p�ytowych i palowych,

• œciany oporowe wy�sze ni� w kategorii I lub inne konstrukcje oporowe utrzymuj�ce grunty lub wod�,

• nasypy i budowle ziemne, poza I kategori�.

Kategoria III obejmuje:

• budowle o szczeg�lnie du�ych obci��eniach, budynki wysokie,

• budynki z wielokondygnacyjnymi podziemiami,

• zapory wodne i inne konstrukcje dzia�aj�ce w warunkach du�ych r�nic ciœnienia wody,

• przejœcia komunikacyjne pod drogami o du�ym nat�eniu ruchu, tunele wymagaj�ce szczelnoœci,

• du�e mosty, wiadukty, estakady,

• fundamenty maszyn o znacznym obci��eniu dynamicznym,

• obiekty zak�ad�w stosuj�cych niebezpieczne substancje chemiczne,

• g��bokie wykopy w pobli�u budowli.

Badania terenowe pod�o�a gruntowego. Zasady ustalanie iloœci i g��bokoœci otwor�w badawczych:

Badania terenowe pod�o�a gruntowego prowadzone s� za pomoc� wierce� badawczych. Lokalizacja i g��bokoœ� wierce� zale�y od charakteru projektowanej budowli, jaj przeznaczenia i eksploatacji, rodzaju konstrukcji, ci�aru, obci��e�, wra�liwoœci gruntu na osiadania, zag��bienia i rodzaju fundament�w i warunk�w geologicznych.

Opr�cz wierce� badawczych przeprowadza si� r�wnie� badania za pomoc� wykop�w badawczych oraz sondowa� sondami statycznymi i dynamicznymi.

Wiercenia badawcze dzielimy w zale�noœci od sposobu dr��enia na: r�czne okr�tne, r�czne okr�tno-udarowe, mechaniczne obrotowe, mechaniczne udarowe. W sk�ad urz�dze� wiertniczych wchodz�: œwider r�czny, wie�a wiertnicza, rury wiertnicze, narz�dzia wiertnicze. Œwider r�czny jest najcz�œciej wykorzystywany w badaniach terenowych. Umo�liwia on zbadanie pod�o�a do 5-6 m poni�ej poziomu terenu. W trakcie wierce� nale�y co 1 m i po ka�dej zmianie warstwy pobra� pr�bk� gruntu i przeprowadzi� pe�ne badania makroskopowe urobku.

Co to s� parametry geotechniczne i metody ich ustalania:

Parametry geotechniczne charakteryzuj� grunt i jego zachowanie pod wp�ywem czynnik�w zewn�trznych. Parametry geotechniczne umo�liwiaj� ocen� przydatnoœci pod�o�a gruntowego, co umo�liwia prawid�owe zaprojektowanie posadowienia obiektu budowlanego, z uwzgl�dnieniem wzajemnego oddzia�ywania na siebie pod�o�a i obiektu w czasie jego wykonywania, a nast�pnie eksploatacja.

METODA A - Pr�bki s� pobierane bez naruszenia struktury gruntu, z zachowaniem wilgotnoœci i porowatoœci. Polega na bezpoœrednim oznaczeniu parametru za pomoc� polowych lub laboratoryjnych bada� grunt�w, wykonywanych zgodnie z norm� PN-74/B-04452 i PN-88/B-04481 oraz innymi wymaganiami.

METODA B - pr�bki s� pobierane z zachowaniem wilgotnoœci i sk�adem ziarnowym. Polega na oznaczeniu wartoœci parametru na podstawie ustalonych zale�noœci korelacyjnych mi�dzy parametrami fizycznymi a wytrzyma�oœciowymi a innymi parametrami wyznaczonymi metod� A.

METODA C - pr�bki umo�liwiaj� jedynie okreœlenie stanu ziarnowego. Polega na przyj�ciu wartoœci okreœlonych na podstawie praktycznych doœwiadcze� budownictwa na innych podobnych terenach uzyskanych dla budowli o podobnej konstrukcji i zbli�onych obci��eniach.

Zasady projektowania bezpoœredniego - dane do projektowania i g��bokoœ� posadowienia:

Dane do projektowania powinny zawiera� aktualne informacje techniczne o projektowanej budowli oraz dane o gruntach:

• przekroje geotechniczne i ewentualnie mapy, sporz�dzone na podstawie wierce� i wykop�w badawczych, sondowa�. Przekroje i mapy powinny przedstawia� przestrzenny uk�ad warstw grunt�w o r�nych w�aœciwoœciach.

• Wyniki bada� grunt�w i w�d gruntowych przeprowadzonych wed�ug odpowiednich norm, zgodnie z wymaganiami dotycz�cymi danego rodzaju budownictwa i danego terenu

• dane o niekorzystnych warunkach: grunty zwietrzelinowe, p�czniej�ce lub zapadowe, procesy osuwiskowe lub erozyjne oraz teren�w podlegaj�cych wp�ywom eksploatacji g�rniczej

• ocen� okresowych zmian stanu grunt�w i w�d gruntowych

Przy ustalaniu g��bokoœci posadowienia uwzgl�dniamy:

• g��bokoœ� wyst�powania warstw geotechnicznych

• wody gruntowe i przewidywane zmiany ich stan�w

• wyst�powanie grunt�w p�czniej�cych, zapadowych, wysadzinowych

• projektowan� niwelet� powierzchnie terenu w s�siedztwie fundament�w, poziom posadzek pomieszcze� podziemnych, poziom rozmycia dna rzeki

• g��bokoœ� posadowienia s�siednich budowli

• umown� g��bokoœ� przemarzania grunt�w

G��bokoœ� posadowienia powinna spe�nia� warunki:

• zag��bienie podstawy fundamentu nie powinna by� mniejsza ni� 0,5 m

• w gruntach wysadzinowych g��bokoœ� posadowienia nie powinna by� mniejsza od umownej g��bokoœci przemarzania

• nale�y stosowa� odpowiednie œrodki zabezpieczaj�ce w gruntach p�czniej�cych, w warunkach sprzyjaj�cych wysychaniu, nawilgoceniu, zamarzaniu grunt�w spoistych

Noœnoœ� pod�o�a i wymiarowanie posadowie� bezpoœrednich:

Wymiary podstawy fundament�w zale�y ustala� z zachowaniem nast�puj�cych warunk�w:

• rozk�ad obliczeniowego obci��enia jednostkowego w podstawie fundamentu nale�y przyjmowa� liniowy, nie wolno uwzgl�dnia� si� rozci�gaj�cych pomi�dzy pod�o�em i podstaw� fundament�w

• wypadkowa si� od obliczeniowego obci��enia sta�ego i zmiennego d�ugatrwa�ego nie powinna wychodzi� poza rdze� podstawy fundamentu

• przy wsp�lnych fundamentach p�ytowych lub pierœcieniowych budowli wysokich oraz fundament�w s�upowych hal obci��onych suwnicami, wypadkowa si� od obliczeniowych obci��e� sta�ych oraz zmiennych nie mo�e wychodzi� poza rdze� podstawy fundament�w

• obliczeniowe obci��enie jednostkowe pod�o�a w podstawie fundamentu powinno spe�nia� warunki wynikaj�ce z oblicze� statycznych

Noœnoœ� pod�o�a gruntowego - rozumiane jako mo�liwoœ� przej�cia obci��e� przekazywanych przez fundamenty na pod�o�e gruntowe. Noœnoœ� pod�o�a gruntowego wyznacza si� zgodnie z norm� PN-81/B-03020, wed�ug nast�puj�cych dw�ch stan�w granicznych:

I stan graniczny dotyczy noœnoœci pod�o�a gruntowego

II stan graniczny dotyczy przemieszcze� pod�o�a gruntowego oraz konstrukcji noœnej budowli.

Rodzaje I stanu granicznego:

Do I stanu granicznego zalicza si�:

• utrat� statecznoœci cz�œci lub ca�ej konstrukcji traktowanej jako cia�o sztywne

• zniszczenie najbardziej wyt�onych przekroj�w konstrukcji

• zniszczenie cz�œci lub post�puj�ce zniszczenie ca�oœci konstrukcji

• przekszta�cenie si� konstrukcji w mechanizm w wyniku uplastycznienia lub zarysowania materia�u w niekt�rych przekrojach lub utraty statecznoœci kszta�t�w niekt�rych element�w konstrukcji

• stany powsta�e w wyniku uplastycznienia materia�u lub pod�o�a oraz nadmiernego rozwarcia si� rys prowadz�ce do zniszczenia lub niedopuszczalnej zmiany konstrukcji.

Objawami I stanu granicznego mog� by�:

• wypieranie pod�o�a przez pojedynczy fundament lub przez ca�� budowl�

• osuwisko lub zsuw fundament�w lub pod�o�a wraz z budowl�

• przesuni�cie si� w poziomie posadowienia fundament�w lub w pod�o�u pod fundamentem

Obliczenia uproszczone wg I stanu granicznego:

Przy obliczaniu noœnoœci wed�ug pierwszego stanu granicznego wartoœ� obliczeniowa Q_r powinna spe�nia� warunek ? Q_r?mQ_f, gdzie Q_f-obliczeniowy op�r graniczny pod�o�a przeciwstawiaj�cy si� temu obci��eniu; m-wsp�czynnik korekcyjny, kt�rego wartoœ� zale�y od metody obliczenia Q_f

Obliczenie wg II stanu granicznego:

Strza�ka ugi�cia budowli:

Strza�k� ugi�cia budowli wyznacza si� uwzgl�dniaj�c trzy najniekorzystniejsze osiadaj�ce fundamenty, le��ce w planie na linii prostej, wed�ug wzory ? f₀ = 1/l(l*s₀-l₁*s₂-l₂*s₁). Wszystkie wielkoœci s� przedstawione w normie PN-81/B-03020 na rys.9. Wartoœci dopuszczalne strza�ki ugi�cia oscyluj� mi�dzy 5 a 15 cm i s� zale�ne od rodzaju budowli.

Wykopy fundamentowe otwarte i rozparte:

Wykop otwarty - jest to wykop bez �adnego zabezpieczenia skarp wykopu. Ze wzgl�du na statecznoœ�, wykopy maj� odpowiednie nachylenie skarpy. W gruntach spoistych mo�na wyznaczy� g��bokoœ�, do kt�rej utrzymuje si� œciana bez �adnego zabezpieczenia. G��bokoœ� t� mo�na obliczy� ze wzoru, opartego na teorii Rankine'a. Praktycznie jednak, ze wzgl�du na mo�liwoœ� sp�ka� lub dzia�ania wody deszczowej, wolno nie zabezpiecza� œcian tylko do g��bokoœci 1 m. Nachylenie skarpy jest zale�ne od rodzaju grunt�w, g��bokoœ� wykopy... Dla zwi�kszenia statecznoœci skarp nale�y wykona� p�ki poziome.

Wykop rozparty - jest to wykop, kt�ry ma umocnione skarpy. Umocnienie œcian wykop�w ma za zadanie zabezpieczenie przed ich osuni�ciem si�. Typowe rozparcia i podparcia wykop�w mog� by� stosowane do zabezpieczenia œcian wykop�w do g��bokoœci 4,0 m w warunkach, gdy w bezpoœrednim s�siedztwie wykopu nie przewiduje si� wyst�pienia obci��e� spowodowanych przez budowl�, œrodki transportu, sk�adowany materia�, urobek gruntu itp. oraz je�eli warunki wykonania rob�t nie stawiaj� specjalnych wymaga�.
W innych przypadkach spos�b rozparcia lub podparcia wykop�w powinien by� okreœlony
w projekcie. W sk�ad najprostszych umocnie� œcian wchodz�:

• pionowe œciany (obudowa) z desek lub dyli (u�o�onych pionowo lub poziomo), przejmuj� na siebie parcie gruntu

• belki podtrzymuj�ce deski œcian

• rozpory (poziome) dociskaj�ce belki

Zabezpieczenie wykop�w fundamentowych:

Podzia� wykop�w fundamentowych ze wzgl�du na zabezpieczenie œcian: otwarte, rozparte, podparte, zakotwiczone.

Wykopy w�skie i g��boki wykonuje si� ze œciankami pionowymi z odpowiednimi zabezpieczeniami. Pionowe œciany wykop�w w gruntach niespoistych musz� by� zawsze umocnione. W gruntach spoistych mo�na wyznaczy� g��bokoœ�, do kt�rej utrzymuje si� œciana bez �adnego zabezpieczenia. G��bokoœ� t� mo�na obliczy� ze wzoru, opartego na teorii Rankine'a. Praktycznie jednak, ze wzgl�du na mo�liwoœ� sp�ka� lub dzia�ania wody deszczowej, wolno nie zabezpiecza� œcian tylko do g��bokoœci 1 m.

Wykopy w�skie rozpiera si� konstrukcjami rozporowymi przejmuj�cymi nacisk gruntu. Konstrukcja taka opiera si� o przeciwleg�e œciany. Rodzaj i spos�b wykonania takiej konstrukcji mog� by� r�ne (zale�ne od rodzaju gruntu i jego nawodnienia).

Wykopy szerokie mog� by� r�wnie� rozpierane, lecz d�ugoœ� rozp�r b�dzie znacznie wi�ksza ni� w wykopach w�skich. Dlatego te� rozpory nale�y podpiera� w celu zabezpieczenia ich przed wyboczeniem, przed ugi�ciem pod dzia�aniem ci�aru w�asnego i momentu zginaj�cego od si�y œciskaj�cej.

Je�eli wykop szerokoprzestrzenny jest zbyt szeroki i wprowadzenie konstrukcji rozpieraj�cej wymaga�o by du�ej iloœci materia��w, to stosuj� si� podpieranie deskowania zastrza�ami ukoœnymi(a).

Je�eli poza konturem wykopu dysponuje si� odpowiednio szerokim pasem terenu, to mo�na stosowa� do podtrzymanie obudowy wykop�w za pomoc� ci�gien i kotwi p�ytowych lub blokowych(b).

Wykopy zabezpiecza si� r�wnie� tak zwan� œciank� berli�sk�. Metoda ta polega na wbiciu pionowych element�w stalowych lub betonowych po��czonych ze sob� w szczeln� œcian� i rozpartych na szczytach wystaj�cych ponad ziemi�. Pomi�dzy œciankami mo�na w�wczas w spos�b bezpieczny dla budowniczych wybra� ziemi� i prowadzi� prac�. Metoda ta jest bardzo przydatna podczas prac w œcis�ej zabudowie miejskiej, gdy� nie narusza struktur i napr�e� gruntu w bezpoœrednim s�siedztwie fundament�w.

Zasady posadowienia fundament�w obok s�siada:

Zawsze staramy si� posadowi� fundament na tym samym poziomie co fundament s�siada.

Metody obliczania statecznoœci skarp wykop�w i zboczy:

SKARPA - zewn�trzna umocniona boczna powierzchnia nasypu lub wykopy, o kszta�cie i nachyleniu dostosowanym do w�aœciwego gruntu i lokalnych uwarunkowa�.

Analiza statecznoœci skarp w praktyce in�ynierskiej najcz�œciej dokonywane s� metodami paskowymi, z regu�y zak�adaj�cymi ko�owe powierzchnie poœlizgu. Z poœr�d tych metod najpopularniejsza jest metoda szwedzka (Felleniusa) i metoda Bishopa. Statecznoœ� zboczy oblicza si� metodami: Mas�awa-Berera (w przypadku �amanej powierzchni poœlizgu), Felleniusa (zak�ada, �e potencjalne powierzchnie poœlizgu s� ko�owo-walcowe), Bishopa, K?zdiego. Obecnie coraz cz�œciej stosuje si� analiz� numeryczn� za pomoc� metody element�w sko�czonych, nie obarczon� za�o�eniami o kszta�cie powierzchni poœlizgu.

Statecznoœ� zboczy mo�e by� tylko wtedy zapewniona, gdy zostan� spe�nione cztery warunki:

• dok�adne rozpoznanie budowy geologicznej i warunk�w wodnych terenu, przy czym na terenie dawnych osuwisk nale�y zlokalizowa� przebieg powierzchni poœlizgu

• dok�adne wyznaczenie fizycznych i mechanicznych cech grunt�w i ska�, zw�aszcza wzd�u� spodziewanych lub dawnych powierzchni poœlizgu

• w�aœciwe zastosowanie metod obliczeniowych skarp i zboczy

• odpowiednie zastosowanie zabezpiecze�.

Ochrona pod�o�a gruntowego:

Uwzgl�dnienie dzia�ania ciœnienia sp�ywowego na grunty poni�ej dna wykopu fundamentowego:

Ciœnienie sp�ywowe - ciœnienie dzia�aj�ce na cz�stki gruntu wskutek filtracji wody i skierowane zgodnie z jej kierunkiem

Ciœnienie sp�ywowe krytyczne - ciœnienie sp�ywowe, przy kt�rym nast�puje przejœcie gruntu w stan p�ynny po przekroczeniu pewnej pr�dkoœci (krytycznej) przes�czaj�cej si� wody.

Ciœnienie sp�ywowe mo�e powodowa� utrudnienia w wykonawstwie wykop�w i naruszenie r�wnowagi skarp wykop�w lub zboczy.

Ochrona obiekt�w przed wod� i wilgoci� gruntow�:

Obiekty budowlane nale�y tak zabezpieczy� przed dzia�aniem wody gruntowej, aby zapewni� trwa�oœ� fundamentu, oraz sam obiekt chroni� przed szkodliwym zawilgoceniem. Zawilgocenie œcian piwnic budynku cz�sto uniemo�liwia ich eksploatowanie. Wyr�nia si� dwa sposoby ochrony obiekt�w przed dzia�aniem wody gruntowej: ochron� czynn� i biern�.

Ochrona czynna polega na trwa�ym sztucznym obni�eniu poziomu zwierciad�a w�d gruntowych za pomoc� drena�u poziomego lub pionowego. Mo�e zaistnie� r�wnie� taka potrzeba i� b�dzie trzeba po��czy� oba drena�e.

Ochrona bierna polega na wykonaniu:

• os�ony wodoszczelnej

• izolacji przeciwwilgociowej

Os�ony wodoszczelne chroni� budynek i jego fundamenty przed wodami przep�ywaj�cymi, Natomiast izolacja przeciwwilgotnoœciowe chroni� œciany fundament�w przed dzia�aniem w�d grawitacyjnych i kapilarnych.

Metody tymczasowego odwodnienia wykop�w fundamentowych:

Odwadnianie wykop�w polega na usuni�ciu wody z wykopu w zakresie niezb�dnym do uzyskania jak najlepszych warunk�w budowy, przy czym nale�y zwraca� uwag�, �eby struktura pod�o�a, ze wzgl�du na trwa�oœ� wznoszonej budowli, nie zosta�a naruszona w stopniu wi�kszym od dopuszczalnego.

Rozr�nia si� trzy sposoby odwadniania wykop�w:

1) odwodnienie bezpoœrednie (powierzchniowe)

Polega ono na uj�ciu wody bezpoœrednio w wykopie, po jej przenikni�ciu przez powierzchni� skarpy i dna wykopu. Odwodnienie powierzchniowe dzia�ki mo�emy wykona� przez wbudowanie systemu rowk�w odwadniaj�cych. Rowk�w tych nie nale�y prowadzi� wzd�u� lub pod projektowanymi œcianami, aby nie zmniejszy� noœnoœci pod�o�a. W wykopie o du�ych wymiarach nale�y zebra� wod� ma�ymi rowkami wpadaj�cymi do rowu g��wnego, kt�ry prowadzi wod� do do�u lub studni, umieszczonej w obr�bie projektowanego fundamentu. Woda dostaj�ca si� do tych studzienek zbiorczych jest odpompowywana na zewn�trz wykopu. Rowki nale�y wype�nia� t�uczkiem lub �wirem i pokry� je deskami. W czasie wykonywania wykop�w rowki nale�y systematycznie pog��bia�.

2) odwodnienie wg��bne

Polega na uj�ciu wody w g��bi gruntu za pomoc� r�nych instalacji depresyjnych. W zale�noœci od kierunku lud odchylenia wbudowanych dren�w od pionu, odwodnienia wg��bne mog� by� pionowe, poziome i ukoœne. Ze wzgl�dy na g��bokoœ� odwodnienia dzielimy je na p�ytki (do 8 m), œredniej g��bokoœci (do 20 m) oraz na g��boki (powy�ej 20 m). Ze wzgl�du na rozmieszczenie w pionie, odwodnienie wg��bne mo�emy podzieli� na jednopi�trowe, dwupi�trowe oraz na tr�jpi�trowe:

Odwodnienie mieszane

Polega na cz�œciowym uj�ciu wody w g��bi gruntu i cz�œciowym bezpoœrednio w wykopie.

Zakres zastosowania wymiennych sposob�w odwadniania zale�y od warunk�w miejscowych, do kt�rych zalicza si�:

• hydrogeologiczne w�aœciwoœci pod�o�a (uk�ad warstw, przepuszczalnoœ�, zasilenie wod�, chemiczne w�aœciwoœci wody)

• parametry wykop�w (kszta�ty i wymiary w planie i pionie, po�o�enie wykopu w stosunku do warstw wodonoœnych)

• rodzaj budowli, wymiary i kszta�t fundament�w, stosunek obci��enia rzeczywistego do obci��enia dopuszczalnego dla pod�o�a oraz wra�liwoœci na nier�wnomierne osiadanie

• warunki posadowienie budowli istniej�cych w zasi�gu leja depresji

• wp�yw depresji na �ycie biologiczne w odwadnianym obszarze

• czas trwania odwodnienia

Odwodnienie sta�e budowli:

Odwodnienie sta�e budowli polega na trwa�ym sztucznym obni�eniu poziomu zwierciad�a w�d gruntowych za pomoc� drena�u poziomego.

Drenowanie poziome sk�ada si� z s�czk�w i studzienek. Stosuje si� je dla trwa�ego odwodnienia budowli lub jako drena� roboczy.

Podzia� dren�w poziomych:

• systematyczny-polega na r�wnomiernym za�o�eniu dren�w poziomych lub pionowych na ca�ym terenie

• opaskowe-najbardziej rozpowszechniony spos�b w budownictwie. Polega na u�o�eniu dren�w wok� budynku

• warstwowe-w gruntach pylastych i i�owych

• czo�owe i brzegowe

Drena� czo�owy i brzegowy.

Drena� opaskowy:

Drena� opaskowy to instalacja z rur perforowanych, posiadaj�cych otwory, kt�ra u�o�ona jest wok� budynku na poziomie fundament�w. Celem wykonania drena�u opaskowego jest ochrona œcian fundament�w lub piwnic przed niszcz�cym dzia�aniem wody i wilgoci. Przed wykonaniem drena�u konieczne jest odpowiednie zabezpieczenie fundament�w. Wykopy, w kt�rych umieszcza si� rury, powinny by� wykonane wko�o domu na g��bokoœci oko�o1,5 m. Rury drenarskie mocuje si� na œcisk do studzienek. W najwy�szych i najni�szych punktach systemu drenarskiego, przy ka�dej

zmianie kierunku oraz przy bocznych pod��czeniach umieszcza si� studzienki. Studzienki nale�y zamontowa� przed rozprowadzeniem mi�dzy nimi rur drenarskich. Rury drenarskie uk�ada si� w przygotowanym wykopie na 15-centymetrowej warstwie filtracji z granulowanego keramzytu œr. 10-20 mm lub �wiru. Wa�ne jest, aby w kierunku studzienki wyst�powa� spadek instalacji od 0,5 do 2 proc. Powierzchnia rur drenarskich jest perforowana - na ca�ej d�ugoœci posiada otwory, kt�rymi woda z ka�dego kierunku przedostaje si� do jej wn�trza, a nast�pnie sp�ywa do studzienki. Drena� opaskowy nale�y przysypa� obsypk� filtracyjn� np. z keramzytu, kt�ra zabezpieczy przed przedostaniem si� do œrodka rury zanieczyszcze� oraz przed zatykaniem jej otwor�w perforacyjnych. G�rny otw�r studzienki - tzw. w�az rewizyjno - kontrolny pokrywa si� z teleskopem (�eliwn� pokryw�), kt�ra wytrzymuje nacisk do 5 ton. W�az teleskopowy pozwala na regulowanie wysokoœci swojego posadowienia w stosunku do wykonanej nawierzchni ostatecznej. Magazynowana w studzience woda pochodz�ca z systemu drenarskiego odprowadzana jest do studni rozs�czaj�cej.

Podstawowe metody wzmacniania grunt�w:

• „Ubijanie”
  Najprostszym sposobem wzmacniania grunt�w piaszczystych, pod ma�ymi i lekkimi obiektami, jest moczenie gruntu niewielk� iloœci� wody i ubijaniu go ubijakami mechanicznymi lub r�cznymi. Je�eli noœnoœ� gruntu jest zbyt ma�a, a wynika ona z wilgotnoœci gruntu, to mo�emy zag�œci� go �wirem b�dŸ drobnymi kamieniami ubijanymi warstwami. Zag�szczaj�c tym sposobem grunt bardzo mokry, nale�y wykona� œcianki szczelne wok� zag�szczonego odcinka.

• Zastrzyki z zaprawy cementowej
  S�abe grunty sypkie mo�na zag�œci� zastrzykami z zaprawy cementowej. Do tego celu wbija si� na odpowiedni� g��bokoœ� w grunt stalowe rury, do kt�rych przewodami gumowymi doprowadza si� pod ciœnieniem p�ynn� zapraw� cementow�. Zaprawa ta wype�nia przestrzenie mi�dzycz�steczkowe w gruncie, zwi�kszaj�c jego szczelnoœ� i wytrzyma�oœ�. W podobny spos�b wzmacnia si� grunty metodami chemicznymi, wprowadzaj�c do gruntu zwi�zki zawieraj�ce szk�o wodne lub polimery.

• Wzmacnianie gruntu metod� Jet Grounting. Metoda polega na mieszaniu gruntu z zaczynem stabilizuj�cym wt�aczanym strumieniowo pod wysokim ciœnieniem (200-300 bar). Mo�na w ten spos�b wzmacnia� wszelkiego rodzaju grunty: organiczne, torfy i namu�y, luŸne piaski o r�nej granulacji i plastyczne grunty spoiste. Zast�puje œciany szczelinowe, pale.

• Kolumny cementowo-wapniowe (wg. technologii firmy Stabilator)

• Wibroflotacja i wibrowymiana. Metod� wg��bnego zag�szczenia grunt�w sypkich (wibroflotacj�) stosuje si� do grunt�w o zawartoœci frakcji pylastej mniejszej ni� 15%.Przy wi�kszej zawartoœci py��w metoda ta jest nieekonomiczna.
  Wydajnoœ� jest zale�na od typu wibrofloatatora (30�80 m3/h ).
  Metod� wibrowymiany stosuje si� dla grunt�w spoistych.

Rodzaje w�d gruntowych:

Woda gruntowa to zasoby wody w podziemnych warstwach ska�, zwanych warstw� wodonoœn�. Jest ona zasilana przez wody opadowe, kt�re przenikaj� przez warstwy przepuszczalne dla wody i zatrzymuj� si� ponad warstwami nieprzepuszczalnymi. Poziom w�d gruntowych zale�y przede wszystkim od iloœci opad�w atmosferycznych, ale tak�e od ciœnienia atmosferycznego oraz jej zu�ywania przez cz�owieka.

Woda w gruntach skalistych mo�e wyst�powa� jako:

• woda porowa (wolna lub kapilarna)

• woda szczelinowa (wolna lub kapilarna)

Woda w gruntach nieskalistych mo�e wyst�powa� jako:

• woda b�onkowa (absorbowana)

• woda w�oskowata (kapilarna)

• woda wolna

Woda b�onkowa - wskutek dzia�ania si� absorpcji cz�stki szkieletu gruntowego s� otoczone b�on� wody silnie zwi�zanej z powierzchni� cz�stek.

Woda kapilarna - pory w szkielecie tworz� przestrzenn� siatk� naczy� po��czonych, w kt�rych woda mo�e podci�ga� si� ku g�rze ponad zwierciad�o wody wolnej.

Woda wolna - przyjmuje si�, �e na wod� gruntow� dzia�a tylko si�a ci�koœci, wobec czego podlega ona praw� hydrauliki (filtracji) w oœrodkach porowatych.

Fundamenty poœrednie:

Fundamenty poœrednie to takie fundamenty, kt�re w spos�b poœredni przekazuj� obci��enia konstrukcyjne na g��biej zalegaj�ce warstwy noœne pod�o�a gruntowego, przez dodatkowe elementy wprowadzone lub uformowane w gruncie, np. w postaci pali, studni, keson�w czy œcianek szczelnych. U g�ry tych element�w wykonuje si� w�aœciwy fundament, kt�ry ��czy si� z budowl�. Przyk�adem tego rodzaju fundament�w mo�e by� ruszt fundamentowy na palach.

Podzia� pali pod wzgl�dem pracy, materia�u i wykonawstwa:

Fundamenty palowe stanowi� odmian� fundament�w poœrednich (g��bokich). Obci��enia z budowli przenoszone s� przez pale na g��bsze warstwy gruntu, bardziej wytrzyma�e od warstw powierzchniowych.

Pale klasyfikujemy pod wzgl�dem:

• sposobu przekazywania obci��enia na: s�upowe(a), zawieszane(b) i pale poœrednie(c); patrz rysunek ?

• rodzaju materia�u z jakiego s� wykonane na: drewniane, betonowe, �elbetowe i stalowe

• sposobu wykonania lub wprowadzenia w grunt na: prefabrykowane i wykonywane w gruncie

Pale prefabrykowane mo�na wbija�, wkr�ca�, wprowadza� w grunt za pomoc� pr�du wody (wp�ukiwanie), wciska� i wwibrowywa�.

Pale mog� by� wykonane w gruncie w r�ny spos�b z tym, �e wszystkie technologie mo�na podzieli� na takie kategorie:

• usuwa si� grunt a w jego miejsce wprowadza si� materia� budowlany, przede wszystkim beton

• nie usuwa si� gruntu co powoduje jego zag�szczenie

Znajomoœ� technologii wykonywania pali Mega, Franki, Wofsholza, Wierconych, CFA:

Pale pneumatyczne WOLFSHOLZA. Dla tego typu pali odwierca si� otwory w gruncie wywiercaj�c urobek urz�dzeniami wiertniczymi. Beton w stanie plastycznym podaje si� przez pomp� betonow� o ci�g�ym wp�ywie do rury wiertniczej. Rura wiertnicza jest u g�ry hermetycznie zamkni�ta. Opr�cz betonu przez rur� wprowadza si� te� powietrze spr�one. Spr�one powietrze ma za zadanie usuni�cia wody gruntowej z rury, a tak�e powoduje docisk betonu do gruntu przy jednoczesnym podnoszeniu rury wiertniczej.

PALE FRANKI wykonuje si� w rurze p�aszczowej, wprowadzonej w grunt przez ubijanie korka betonowego znajduj�cego si� u spodu rury. Korek jest wbijany za pomoc� ubijaka, co powoduje jednoczesne zag��bianie si� rury. Zmniejszaj�ca si� obj�toœ� korka, dzi�ki skomprymowaniu betonu i cz�œciowemu wybijaniu go z rury, musi by� stale uzupe�niana przez dosypywanie œwie�ego betonu w takiej iloœci, by korek si�ga� przynajmniej 40-60cm ponad doln� kraw�dŸ rury. Post�puj�c w ten spos�b doprowadza si� rur� do projektowanej g��bokoœci. Nast�pnie ubijanie trwa jednoczeœnie ze stopniowym podnoszeniem rury.

PALE CFA wykonuje si� za pomoc� typowej palownicy, kt�ra podtrzymuje ci�g�y œwider i st� obrotowy oraz umo�liwia przy�o�enie pionowego nacisku w czasie wiercenia. Spirala œwidra, owini�ta jest na rurze. W czasie wiercenia wn�trze rury wype�nia si� betonem i utrzymuje lekkie ciœnienie betonu dla zapobie�enia penetracji gruntu i wody do wn�trza œwidra. Po osi�gni�ciu projektowanej g��bokoœci nast�puje faza stopniowego podci�gania zablokowanego œwidra i betonowania trzonu pala pod ciœnieniem. Betonowanie pod ciœnieniem zapewnia uzyskanie dobrego kontaktu z gruntem na pobocznicy pala i pozwala na osi�gni�cie projektowanych noœnoœci pala ju� przy niedu�ych zag��bieniach w pod�o�e noœne. Po zako�czeniu betonowania do trzonu wprowadza si� zbrojenie pala.

Elementy konstrukcyjne pala:

Dolny koniec pola nazywa si� ostrzem lub podstaw�. Ostrze mo�e by� zaostrzona lub rozszerzone. G�rny koniec pala jest zwykle t�po œci�ty i nosi nazw� g�owicy. Powierchnia boczna pala jest nazywana pobocznic�.

W sk�ad fundamentu na palach wchodzi zawsze ruszt, zwany cz�sto konstrukcj� oczepow� lub wie�cow� oraz pale przekazuj�ce obci��enia na pod�o�e budowlane.

Obliczenie noœnoœci pali:

Noœnoœ� pala lub grupy pali musi wynika� z warunku r�wnowagi si� w otaczaj�cym go gruncie. Nale�y uwzgl�dni� wzajemny wp�yw oporu tarcia na pobocznicy pala i noœnoœ� pod�o�a pod dolnym ko�cem pala.

Obci��enie obliczeniowe Q_r dzia�aj�ce wzd�u� pala powinno spe�nia� warunek:

Q_r ? mN_t

Obliczeniow� noœnoœ� pala wciskanego oblicza si� za pomoc�:

N_t = N_p + N_s = S_p*q^r*A_p+?S_si*t_i^r*A_si [kN]

natomiast pala wyci�ganego za pomoc� wzoru:

N_w = ?S_s^w*t_i^r*A_si [kN]

N_t -obliczeniowa noœnoœ� pala wciskanego

N_p -op�r podstawy pala

N_s -op�r pobocznicy pala

N_w -obliczeniowa noœnoœ� pala wyci�ganego

A_p-pole przekroju poprzecznego pala wyci�ganego

A_si -pole pobocznicy pala zag��bionego w gruncie

q^r-jednostkowa, obliczeniowa wytrzyma�oœ� gruntu pod podstaw� pala

t_i^r-jednostkowa, obliczeniowa wytrzyma�oœ� gruntu wzd�u� pobocznicy pola w obr�bie warstwy

S_s^w, S_si, S_p -wsp�czynniki technologiczne

Metody sprawdzenia noœnoœci pali:

W celu sprawdzenie noœnoœci pali przeprowadza si� pr�bne obci��enie pala w terenie. Wyniki pr�bnych obci��e� stanowi� podstaw� do ewentualnych zmian w projekcie palowania. Wartoœci obci��e� pr�bnych wciskaj�cych lub wyci�gaj�cych nale�y projektowa� na si�� p�torakrotnej wartoœci noœnoœci pala wciskanego lub wyci�ganego. Pr�bne obci��enie boczne nale�y projektowa� na si�y co najmniej p�ltorakrotnie wy�sze od obci��enia charakterystycznego pala. Urz�dzenia do sprawdzania noœnoœci pali w terenie sk�adaj� si� z:

• urz�dze� obci��aj�cych

• urz�dze� pomiarowych

Mi�dzy wykonaniem pala a sprawdzeniem jego noœnoœci powinien up�yn�� czas podany w tab. 14 normy PN-83/B-02482. Termin ten zale�ny jest od rodzaju gruntu i rodzaju pali.

Mikropale i pale du�ych œrednic:

Pale wielkowymiarowe to pale wykonywane w gruncie o œrednicach wi�kszych od pali wbijanych, kt�rych wykonanie i zag��bianie jest nieop�acalne bez u�ycia odpowiednich urz�dze�. Dolna granica wymiaru œrednicy pala wielkowymiarowego to 1m, zaœ g�rna granica stale si� zwi�ksza. Metody wykonywania pali wielkowymiarowych to metoda Benoty, Salzgittera, HW, pale rurowe. Pale wielkowymiarowe s� coraz bardziej popularne i wypieraj� powoli fundamenty studniowe i kesonowe.

Mikropale iniekcyjne stosowane s� do budowy nowych, jak i wzmacniania istniej�cych fundament�w. Niezale�nie od odmiany technologia wykonywania mikropali jest identyczna i sprowadza si� do wiercenia udarowo-obrotowego specjalnymi �erdziami z jednoczesn� iniekcj� zaczynem cementowym. Pierwszy odcinek �erdzi rurowej zaopatrzony jest
w koronk� skrawaj�c� grunt. �erdzie s� przed�u�ane poprzez ��czenie ich na mufy. Iniekcja cementowa spe�nia jednoczeœnie rol� p�uczki wiertniczej oraz tworzy bu�aw� pala wok� �erdzi. Do zaczynu cementowego dodawany jest œrodek przeciwdzia�aj�cy skurczowi. Zasadniczym czynnikiem pogr��aj�cym �erdzie jest moment obrotowy i nacisk pionowy agregatu wiertniczego wiertnicy. Udar stosuje si� wy��cznie w przypadku natrafienia na przeszkody w gruncie takie jak, np. kamienie b�dŸ gruz budowlany. Nawet w takim przypadku wiercenia nie powoduje znacz�cych wstrz�s�w.
Wiercenie w os�onie iniekcji cementowej nie powoduje krater�w wok� tworzonego pala, przeciwnie - penetracja zaczynu powoduje petryfikacj� gruntu wok� trzonu pala.
Inn� zalet� systemu jest mo�liwoœ� ��czenia �erdzi o dowolnych d�ugoœciach - dzi�ki temu mo�liwe jest stosowanie miniwiertnic w niskich pomieszczeniach, np. piwnicznych.
Specjalne mufy zapewniaj� prostoliniowoœ� pali oraz du�� wytrzyma�oœ� na wyboczenie.
Prostota systemu, wynikaj�ca w zasadzie z jednej czynnoœci, czyli wiercenia
i jednoczesnej iniekcji, zapewnia du�� wydajnoœ� na zmian� robocz�.
Zalet� systemu jest te� prostota ukszta�towania g�owicy pali, polegaj�ca na obci�ciu �erdzi i przyspawaniu do niej p�yty stalowej.

Pale “get grouting”:

Studnie fundamentowe:

Fundamentowanie na studniach polega na zapuszczeniu w gruncie pod wp�ywem wydobycia urobku studni murowanych, betonowych lub �elbetowych od do�u i g�ry otwartych, wykonywanych stopniowa w miar� ich opuszczania.

Studnie te po wprowadzeniu do odpowiedniego poziomu wype�nia si� betonem lub innym materia�em budowlanym, stanowi� one podstaw� budowli, przenosz�c jej ci�ar na g��biej le��c� warstw� noœn�.

Metody zapuszczania studni s� pokazane na rysunku poni�ej:

a) w gruncie suchym

b) w gruncie nasyconym wod� przy r�wnoczesnym obni�aniu poziomu zwierciad�a wody gruntowej

w gruncie nawodnionym przez bagrowanie

Kszta�t studni bywa r�ny. Dotyczy to zar�wno przekroju poziomego jak i pionowego.

Przekroje poziome studni:

a) kolisty

b) kwadratowy

c) dwuprzedzia�owy

d)dwurz�dowy uk�ad podzia��w

Przekroje pionowe studni:

a) œciany pionowe bez odsadzek

b) œcianka poprzeczna i pogrubiona

c) œcianka poprzeczna i pogrubiona, poszerzona

d) z odsadzk� w do�u

e) z odsadzk� w do�u, poszerzona

Og�lnie studnie fundamentowe mo�na podzieli� na trzy grupy:

studnie murowane (z ceg�y, klinkieru lub prefabrykowanych element�w, kszta�t�wek betonowych) na zaprawie cementowej

studnie betonowe lub �elbetowe wykonane na placu budowy

studnie betonowe lub �elbetowe wykonane w zak�adach prefabrykacyjnych

Przy zag��bianiu studni cz�sto spotykamy si� z r�nego rodzaju trudnoœciami, jak na przyk�ad odchylenie studni od pionu.

Najprostszym i najcz�stszym sposobem doprowadzenia studni do po�o�enia pionowego jest intensywne wybieranie gruntu z wn�trza studni od strony mniejszego zag��bienia no�a i jednoczesne wolniejsze podkopywanie strony przeciwleg�ej. Studni� mo�na wyprostowa� wykonuj�c zewn�trzny wykop z jednej strony, na kt�r� chcemy studnie przechyli�; z przeciwnej strony zwi�kszamy parcie gruntu robi�c nasyp.

Wyprostowanie pochylonej studni (po lewej);

Spos�b rozwi�zania zaklinowanej studni przez jej obci��enie (po prawej)

Studnie podczas zag��biania ulegaj� te� zaklinowani. Aby zlikwidowa� ten problem nale�y zmniejszy� tarcie stosuj�c p�uczk� lub zwi�kszy� ci�ar studni dodatkowo j� obci��aj�c.

Parcie, op�r gruntu i parcie spoczynkowe:

PARCIE GRANICZNE gruntu niespoistego mo�na wyznaczy� na podstawie nast�puj�cych za�o�e�:

-oœrodek gruntowy jest jednorodny

-powierzchnia poœlizgu jest p�aszczyzn� nachylon� do poziomu pod k�tem ?

-wzd�u� powierzchni poœlizgu spe�niony jest zwi�zek

?= ?_n tg?⁽ⁿ⁾

-reakcja od ci�aru klina od�amu jest odchylona od normalnej do p�aszczyzny poœlizgu o k�t ?⁽ⁿ⁾

-parcie jest odchylone od normalnej do œciany pod k�tem ?₂⁽ⁿ⁾

Dla œciany pionowej obci��onej r�wnomiernie ?₂⁽ⁿ⁾=0 jednostkowe parcie graniczne nale�y wyznaczy� ze wzoru:

e_a=?⁽ⁿ⁾(z+h_z)K_acos?

?⁽ⁿ⁾-wartoœ� charakterystyczna ci�aru obj�toœciowego gruntu

K_a-wsp�czynnik parcia granicznego gruntu, wyznaczany wed�ug wzoru K_a=tg²(45?-?⁽ⁿ⁾ /2)

Dla œciany nachylonej obci��onej r�wnomiernie, ?₂⁽ⁿ⁾? 0 jednostkowe parcie graniczne gruntu oblicza si� z tego samego wzoru co dla œciany pionowej, lecz wsp�czynnik parcia granicznego wyznacza si� z bardziej skomplikowanej zale�noœci.

ODP�R GRANICZNY GRUNTU mo�na wyznaczy na podstawie za�o�e� przedstawionych wy�ej i przy przyj�ciu wsp�czynnika korekcyjnego ? wed�ug tablicy 4 normy PN-83/B-03010, uwzgl�dniaj�cego b��d, jaki pope�nia si� zak�adaj�c p�ask� powierzchni� klina od�amu.

Dla œciany pionowej obci��onej r�wnomiernie ?₂⁽ⁿ⁾=0 jednostkowe odp�r graniczny nale�y wyznaczy� ze wzoru:

e_p=? ?⁽ⁿ⁾(z+h_z)K_pcos?

K_p-analogicznie co do parcia

Dla œciany nachylonej obci��onej r�wnomiernie, ?₂⁽ⁿ⁾? 0 jednostkowe odp�r graniczny gruntu oblicza si� z tego samego wzoru co dla œciany pionowej, lecz wsp�czynnik parcia granicznego wyznacza si� z bardziej skomplikowanej zale�noœci.

PARCIE SPOCZYNKOWE GRUNTU nale�y wyznaczy� przy za�o�eniu, �e sk�adowe jednostkowego parcia spoczynkowego gruntu s� r�wne odpowiednim sk�adowym napr�enia w jednorodnym izotropowym oœrodku spr�ystym. Napr�enia wywo�ane ci�arem w�asnym gruntu nale�y przyjmowa� przy uwzgl�dnieniu zalegania r�nych warstw gruntu, wyporu w�d gruntowych i ciœnienia sp�ywowego.

Dla œciany pionowej obci��onej r�wnomiernie jednostkowe parcie spoczynkowe e₀ nale�y wyznaczy� ze wzoru:

e₀=? ?⁽ⁿ⁾(z+h_z)K₀cos?

K₀-analogicznie co do parcia

Wypadkowa parcia spoczynkowego gruntu nale�y wyznaczy� z wzoru:

E₀=0,5?⁽ⁿ⁾h²K₀+q_n*h*K₀

q_n-wartoœ� charakterystyczna r�wnomiernego obci��enia naziomu

Dla œciany nachylonej parcie spoczynkowe nale�y wyznaczy� ze wzoru:

?⁽ⁿ⁾ _(z)=arc sin v/(1-v)

Dane wielkoœci wyst�puj� przy wykonywaniu odlicze� obci��enia dla œcian oporowych.

Œcianki szczelne:

Œcianki szczelne mog� wchodzi� w sk�ad pomocniczych budowli tymczasowych, takich ja grodze, lub same mog� tworzy� tymczasowe konstrukcje pomocnicze. Zadaniem ich jest szczelne ograniczenie wykop�w fundamentowych, czyli zapobieganie przenikania wody gruntowej i samego gruntu do œrodka prowadzonego wykopu.

Œcianki szczelne po wykonaniu fundamentu s� usuwane, w celu dalszego ich wykorzystania, lub te� po drobnej obr�bce mog� w chodzi� na sta�e w sk�ad konstrukcji.

Wyr�nia si� trzy typy konstrukcji, w kt�rych œcianka szczelna jest sta�ym elementem tej konstrukcji:

• fundamenty, dla kt�rych œcianka szczelna stanowi istotny element zapobiegaj�cy wyp�ukiwaniu grunt�w spod podstawy

• budowle pi�trz�ce (œcianka szczelna stanowi przepon� uniemo�liwiaj�c� przenikanie wody z g�rnego poziomu ku dolnemu przez pod�o�e budowli)

• budowle oporowe, jak nabrze�a portowe, umocnienia brzegowe, œciany oporowe, przycz�ki mostowe.

Podzia� œcianek szczelnych:

a) drewniane

b) stalowe

betonowe (tak�e �elbetowe i z betonu spr�onego)

Œcianki szczelne wykonywane w gruncie:

Œcianki betonowe i �elbetowe cz�sto wykonuje si� bezpoœrednio w gruncie. Wyr�nia si� dwa sposoby ich wykonywania:

formowanie z pojedynczych pali w taki spos�b, aby pale zachodzi�y wzajemnie na siebie

w postaci szczelnych ekran�w wykonywanych w w�skich wykopach

Œcianki szczelinowe:

Œcianki szczelinowe s� wykonywane w w�skich i g��bokich wykopach. Œciany wykopu utrzymywane s� przez bentonit, specjaln� zawiesin� tiksotropow�. Po wykonaniu szczeliny na projektowan� g��bokoœ� wype�nia si� j� betonem. Betonuje si� najcz�œciej metodom betonowanie podwodnego (Contactora). Beton wypiera bentonit tworz�c œciank� betonow�. Do takiego wykopu z bentonitem mo�na te� wprowadzi� prefabrykaty �elbetowe.

Œcianki szczelinowe, podobnie jak szczelne, mog� by� utwierdzone w pod�o�u, a u g�ry swobodnie podparte lub kotwione. Podparcie jest wygodniejsze w zamontowaniu, ale zabiera wi�cej miejsca, dlatego cz�œciej s� stosowane zakotwiczenia liniowe. S� one ekonomiczne i bardzo praktyczne, wymagaj� jednak dysponowania odpowiednim sprz�tem wiertniczym.

Metody wzmacniania pod�o�a:

• „Ubijanie”
  Najprostszym sposobem wzmacniania grunt�w piaszczystych, pod ma�ymi i lekkimi obiektami, jest moczenie gruntu niewielk� iloœci� wody i ubijaniu go ubijakami mechanicznymi lub r�cznymi. Je�eli noœnoœ� gruntu jest zbyt ma�a, a wynika ona z wilgotnoœci gruntu, to mo�emy zag�œci� go �wirem b�dŸ drobnymi kamieniami ubijanymi warstwami. Zag�szczaj�c tym sposobem grunt bardzo mokry, nale�y wykona� œcianki szczelne wok� zag�szczonego odcinka.

• Zastrzyki z zaprawy cementowej
  S�abe grunty sypkie mo�na zag�œci� zastrzykami z zaprawy cementowej. Do tego celu wbija si� na odpowiedni� g��bokoœ� w grunt stalowe rury, do kt�rych przewodami gumowymi doprowadza si� pod ciœnieniem p�ynn� zapraw� cementow�. Zaprawa ta wype�nia przestrzenie mi�dzycz�steczkowe w gruncie, zwi�kszaj�c jego szczelnoœ� i wytrzyma�oœ�. W podobny spos�b wzmacnia si� grunty metodami chemicznymi, wprowadzaj�c do gruntu zwi�zki zawieraj�ce szk�o wodne lub polimery.

• Wzmacnianie gruntu metod� Jet Grounting. Metoda polega na mieszaniu gruntu z zaczynem stabilizuj�cym wt�aczanym strumieniowo pod wysokim ciœnieniem (200-300 bar). Mo�na w ten spos�b wzmacnia� wszelkiego rodzaju grunty: organiczne, torfy i namu�y, luŸne piaski o r�nej granulacji i plastyczne grunty spoiste. Zast�puje œciany szczelinowe, pale.

• Kolumny cementowo-wapniowe (wg. technologii firmy Stabilator)

• Wibroflotacja i wibrowymiana. Metod� wg��bnego zag�szczenia grunt�w sypkich (wibroflotacj�) stosuje si� do grunt�w o zawartoœci frakcji pylastej mniejszej ni� 15%.Przy wi�kszej zawartoœci py��w metoda ta jest nieekonomiczna.
  Wydajnoœ� jest zale�na od typu wibrofloatatora (30�80 m3/h ).
  Metod� wibrowymiany stosuje si� dla grunt�w spoistych.

Wymiana gruntu:

Przy nieznacznej gruboœci warstwy s�abej, wyst�puj�cej w poziomie posadowienia, najbardziej op�acalnym sposobem podwy�szenia wytrzyma�oœci pod�o�a jest wymiana tej warstwy na warstw� piaskow� lub �wirow�. Spos�b ten jest bardzo przydatny szczeg�lnie w przypadku warstw pochodzenia organicznego lub w bardzo zanieczyszczonych domieszkami organicznymi gruntach pylastych. Przy wymianie gruntu gruboœ� poduszki piaskowej ustala si� w zale�noœci od warunk�w geologicznych. Gruboœ� i szerokoœ� poduszki przyjmuje si� takie, aby obliczeniowe czy normowe obci��enie pod�o�a nie przewy�sza�o wytrzyma�oœci gruntu rodzimego (je�eli pod warstw� s�ab� wyst�puje grunt o noœnoœci mniejszej ni� noœnoœ� poduszki). Je�eli pod warstw� umowna wyst�puje pod�o�e o du�ej noœnoœci to gruboœ� poduszki r�wna si� odleg�oœci mi�dzy podstaw� fundamentu a stropem warstwy noœnej.

Wst�pne przeci��enie gruntu:

Wst�pne obci��enia pod�o�a gruntowego polegaj� na usypaniu na obszarze przysz�ej budowy odpowiednio wysokiego wa�u ziemnego lud narzutu kamiennego. Pod wp�ywem tego ci�aru grunt osiada i zag�szcza si�. Nast�pnie nasyp czy narzut usuwa si�, a na jego miejsce wznosi si� projektowan� budowl�. Potrzebn� wielkoœ� obci��enia oraz pole obj�tego obszaru wyznacza si� przez wykreœlenie granic stref aktywnych oraz krzywych zanikania napr�e� dodatkowych zar�wno dla nasypu, wst�pnie obci��onego pod�o�e, jak i dla projektowanej budowy. Spos�b ten wykorzystuje si� najcz�œciej do zag�szczenie s�abych grunt�w spoistych, po wczeœniejszym wykonaniu w pod�o�u dren�w piaskowych.

Dreny piaskowe:

Konsystencja i noœnoœ� gruntu spoistego zale�y od wilgotnoœci. Wiadomo, �e zmiany wilgotnoœci w du�ych masach gruntu spoistego s� bardzo powolne. Dlatego przy wst�pnym obci��eniu pod�o�a stosuje si� te� dreny piaskowe, aby umo�liwi� i przyspieszy� odp�yw wody z por�w gruntu. Dreny piaskowe s� wykonywane w gruncie za pomoc� pionowych s�czk�w, wype�nionych materia�em o znacznie lepszej przepuszczalnoœci (s�upy piaskowe)ni� grunt wyst�puj�cy na danym terenie. Dreny Skracaj� drog� przep�ywu wypieranej wody.

Zag�szczanie grunt�w.

Zag�szczanie grunt�w mo�na uzyska� przez:

• wst�pne odci��enia

• wibrowanie grunt�w

• wykonanie pali gruntowych

• wykonanie dren�w piaskowych i geodren�w

• wt�aczanie t�ucznia

• dynamiczn� konsolidacj�

U�ycia odpowiedniego sposobu zag�szczenie gruntu jest zale�ne od rodzaju gruntu.

Wst�pne obci��enia pod�o�a gruntowego polegaj� na usypaniu na obszarze przysz�ej budowy odpowiednio wysokiego wa�u ziemnego lud narzutu kamiennego. Pod wp�ywem tego ci�aru grunt osiada i zag�szcza si�. Nast�pnie nasyp czy narzut usuwa si�, a na jego miejsce wznosi si� projektowan� budowl�.

Konsystencja i noœnoœ� gruntu spoistego zale�y od wilgotnoœci. Dlatego przy wst�pnym obci��eniu pod�o�a stosuje si� te� dreny piaskowe, aby umo�liwi� i przyspieszy� odp�yw wody z por�w gruntu.

Wibrowanie gruntu polega na wprowadzeniu do sypkiego gruntu wibratora nap�dzanego elektrycznie. W ten spos�b zag�szcza si� stopniowo (przez podci�ganie wibratora ku g�rze) odcinkami grunt na ca�ej przewidywanej g��bokoœci.

Pale piaskowe wprowadza si� pod ciœnieniem do gruntu sypkiego, co powoduje jego zag�szczenie wok� wciskanego pala, gdy� rozpiera on ziarna gruntu na boki i wciska je mi�dzy inne ziarna.

W celu wzmocnienia niezbyt grubej warstwy gruntu spoistego, le��cej bezpoœrednio pod powierzchni� terenu wciska si� w grunt t�ucze�. Odpowiedniej gruboœci warstw� t�ucznia uk�ada si� na powierzchni i wbija ubijakami.

Dynamiczn� konsolidacj� stosuje si� do zag�szczenia nasyp�w z gruntu sypkiego u�o�onego na warstwie s�abej gruntu spoistego z wykonanymi pionowymi drenami.

Kolumny t�uczniowe:

W celu wzmocnienia niezbyt grubej warstwy gruntu spoistego, le��cej bezpoœrednio pod powierzchni� terenu wciska si� w grunt t�ucze�. Odpowiedniej gruboœci warstw� t�ucznia uk�ada si� na powierzchni i wbija ubijakami. Do tego celu u�ywa si� ci�kich ubijak�w stosowanych przy budowie dr�g i zap�r ziemnych do zag�szczenie nasyp�w. Ubijaki te wprowadzone w wibracj� wprowadzaj� w grunt kolumn� t�ucznia. T�ucze� powinien by� kamienny, ceglany lub z gruzu betonowego, gruboziarnisty, bez domieszki piasku lub innego gruntu.

Zastrzyki cementowe:

Zastrzyki gruntowe stosuje si�, aby pod�o�e gruntowe, kt�rego wytrzyma�oœ� nie wystarcza do przej�cia obci��e� z planowanej budowli, na tyle wzmocni� przez wype�nienie szczelin (w gruntach skalistych) lub por�w (w gruntach �wirowych i piaszczystych), aby uczyni� pod�o�e gruntowe dostatecznie wytrzyma�e i na sta�e bezpieczne. Zastrzyki gruntowe znajduj� r�wnie� zastosowanie do wzmocnienia pod�o�a gruntowego pod istniej�cym budynkiem, aby powstrzyma� osiadanie.

Zastrzyki cementowe s� skuteczne tylko w gruntach gruboziarnistych. Metoda ta polega na wbijaniu lub wp�ukiwaniu w grunt szeregu rur, po czym przez niekt�re z nich wprowadza si� czyst� wod� pod ciœnieniem. Woda wp�ywa przez pozosta�e rury wyp�ukuj�c z gruntu cz�stki i�owe i py�owe, przeszkadzaj�ce w wype�nieniu por�w gruntu i nale�ytym zeskalaniu ca�oœci. Nast�pnie przez rury wprowadza si� zapraw� cementow�, przy czym rury jednoczeœnie si� unosi.

Pale iniekcyjne:

Mikropale iniekcyjne stosowane s� do budowy nowych, jak i wzmacniania istniej�cych fundament�w. Niezale�nie od odmiany technologia wykonywania mikropali jest identyczna i sprowadza si� do wiercenia udarowo-obrotowego specjalnymi �erdziami z jednoczesn� iniekcj� zaczynem cementowym. Pierwszy odcinek �erdzi rurowej zaopatrzony jest
w koronk� skrawaj�c� grunt. �erdzie s� przed�u�ane poprzez ��czenie ich na mufy. Iniekcja cementowa spe�nia jednoczeœnie rol� p�uczki wiertniczej oraz tworzy bu�aw� pala wok� �erdzi. Do zaczynu cementowego dodawany jest œrodek przeciwdzia�aj�cy skurczowi. Zasadniczym czynnikiem pogr��aj�cym �erdzie jest moment obrotowy i nacisk pionowy agregatu wiertniczego wiertnicy. Udar stosuje si� wy��cznie w przypadku natrafienia na przeszkody w gruncie takie jak, np. kamienie b�dŸ gruz budowlany. Nawet w takim przypadku wiercenia nie powoduje znacz�cych wstrz�s�w.
Wiercenie w os�onie iniekcji cementowej nie powoduje krater�w wok� tworzonego pala, przeciwnie - penetracja zaczynu powoduje petryfikacj� gruntu wok� trzonu pala.
Inn� zalet� systemu jest mo�liwoœ� ��czenia �erdzi o dowolnych d�ugoœciach - dzi�ki temu mo�liwe jest stosowanie miniwiertnic w niskich pomieszczeniach, np. piwnicznych.
Specjalne mufy zapewniaj� prostoliniowoœ� pali oraz du�� wytrzyma�oœ� na wyboczenie.
Prostota systemu, wynikaj�ca w zasadzie z jednej czynnoœci, czyli wiercenia
i jednoczesnej iniekcji, zapewnia du�� wydajnoœ� na zmian� robocz�.
Zalet� systemu jest te� prostota ukszta�towania g�owicy pali, polegaj�ca na obci�ciu �erdzi i przyspawaniu do niej p�yty stalowej.

Wzmacnianie i pog��bianie fundament�w:

Wzmacnianie fundament�w metod� “jet grounding” polega na mieszaniu gruntu z zaczynem stabilizuj�cym wt�aczanym strumieniowo pod wysokim ciœnieniem. Aby wzmocni� pod�o�e pod fundamentem istniej�cego budynku, nale�y, wierc�c pod k�tem, wykona� kolumny ukoœne. Dodatkow� zalet� tej technologii jest to, �e kolumny mo�na wykonywa�, wstawiaj�c urz�dzenie do piwnic budynku, pod warunkiem jednak, �e pomieszczenie ma wysokoœ� co najmniej 1,5 metra. Pozwala to wzmacnia� pod�o�e pod fundamentami budynk�w ju� stoj�cych, tak�e z pomieszcze� piwnic w centralnie po�o�onych cz�œciach budynku, tam gdzie nie ma dost�pu od zewn�trz.

Istniej�ce fundamenty wzmacnia si� te� za pomoc� pali, kt�re przyjmuj� na siebie obci��enie istniej�cego fundamentu. Fundamenty mo�na poszerza� za pomoc� dobudowania obustronnych lub jednostronnych element�w do istniej�cego fundamentu lub przez zbudowanie szerszej p�yty pod ca�a stop� fundamentu.

---