– wymiana, konsolidacja, przeciążenie, dreny pionowe
Wśród wielu nowoczesnych i skomplikowanych metod wzmacniania podłoża gruntowego istnieją proste sposo-by znane od wieków, a nawet takie, które nie wymagają dodatkowych nakładów.
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
Fot. 1 Wykonywanie nasypów Trasy Siekierkowskiej w Warszawie
a czas konsolidacji może być liczony nawet w latach i zależy on od prze-puszczalności podłoża oraz drogi fi ltracji. Szczególnie długi będzie w gruntach ilastych i gytii. Ze wzglę-du na wytrzymałość podłoża może zaistnieć konieczność budowy nasypu etapowo. Kolejne warstwy obciążenia będą dokładane w miarę postępów konsolidacji i wzrostu wytrzymałości podłoża. Schemat osiadań pokazano na rys. 1.
Należy również pamiętać, że zmniej-szenie objętości porów gruntu po-woduje konieczność wykonania na-sypu o większej objętości, niż wynika z teoretycznego rysunku. Skutkiem tego są nieoczekiwane niedobory w bilansie mas ziemnych. Zagad-nienie to występuje również w na-sypach o podłożu wzmocnionym innymi metodami, gdzie ma miejsce zjawisko konsolidacji.
Ze względu na potrzebny relatywnie długi czas jest to metoda dzisiaj rzad-ko wyrzad-korzystywana. Obecnie podczas realizacji kontraktu zwykle brakuje
„w końcówce” kilku miesięcy i prace wykonuje się w pospiechu, aby zdążyć
Rys. 1 Schemat osiadań w procesie konsolidacji; qd – obciążenie docelowe, sd – osiadanie docelowe
Rys. 2 Schemat osiadań z przeciążeniem nasypu
na otwarcie obiektu wyznaczone termi-nem kontraktowym lub termitermi-nem kolej-nych wyborów. Jak mawiają doświad-czeni inżynierowie, na problem braku
czasu w harmonogramie jest zaskaku-jąco proste rozwiązanie: należy zacząć prace o kilka miesięcy wcześniej.
Proces konsolidacji i stabilizacji osia-dań można przyspieszyć, stosując przeciążenie lub dreny pionowe.
Przeciążenie polega na czasowym przyłożeniu na budowanym nasypie większego obciążenia niż przewidy-wany docelowy nacisk na podłoże.
Najprościej przyłożyć takie obciąże-nie za pomocą dodatkowej warstwy gruntu. W szczególnych przypadkach obciążenie takie może być wywierane za pomocą siłowników, kotew grunto-wych, balastu żelbetowego lub zbior-ników z wodą. Zdjęcie tego obciążenia po pewnym czasie znacząco redukuje osiadania resztkowe. Schemat osiadań z przeciążeniem pokazano na rys. 2.
Zamiast przeciążenia nadkładem możliwe jest wykorzystanie ciśnienia atmosferycznego i wspomaganie konsolidacji wymuszonym podciś-nieniem. Metoda ta nie była jeszcze zastosowana w Polsce, ale w przy-padku dużych zadań daje korzystne Fot. 2 Wykonywanie nasypów Trasy Siekierkowskiej w Warszawie
Rys. 3 Różnica w sposobie odpływu wody w czasie konsolidacji z warstwy bez drenażu i z warstwy drenowanej
efekty ekonomiczne. Polega ona na ułożeniu szczelnej poziomej powłoki zagłębionej po obwodzie w wyko-panych rowach wypełnionych wodą gruntową. Pod powłoką wytwarza się za pomocą pompy próżniowej podciś-nienie, co powoduje oddziaływanie ciśnienia atmosferycznego porówny-walne do nadkładu z gruntu. Meto-da ma wiele zalet technicznych: nie ma potrzeby etapowania obciążenia ze względu na brak zagrożenia
wy-parcia słabego gruntu spod nasypu;
mniejsze są osiadania konsolidacyjne i związany z tym niedobór w bilansie mas ziemnych; nie ma potrzeby rezer-wowania dużej objętości kruszywa na wykonanie przeciążenia.
Wspomaganie konsolidacji możliwe jest również dzięki zastosowaniu dre-nów pionowych. Wykonanie dredre-nów w gruncie wzmacnianym powoduje znaczące skrócenie drogi fi ltracji i przy-spieszenie konsolidacji dzięki szybszemu odpływowi wody do warstw drenują-cych. Schemat odpływu wody z grun-tu w przypadku podłoża bez drenów i z drenami pokazano na rys. 3.
Najpowszechniej spotykane są dreny prefabrykowane w postaci specjal-nie wyprofi lowanych taśm otoczo-nych geowłókniną. Ich konstrukcja zapewnia również transport wody w przypadku załamania drenu w wy-niku osiadania podłoża. Funkcje dre-nów mogą pełnić również kolumny wzmacniające podłoże, które zapew-niają wzdłużny przepływ wody, np.
żwirowe lub piaskowe. Kolumny takie dla lepszej fi ltracji na styku grunt–ko-lumna wykonywane są w otoczce z materiału geosyntetycznego (fot. 3).
Koszulka z odpowiednio dobranej geowłókniny zapewnia dobre para-metry fi ltracyjno-separacyjne. Zasto-sowanie geotkanin, a szczególnie tka-nych obwodowo, zapewnia również dużo większe wzmocnienie podłoża.
Fot. 3 Sprzęt do wykonywania kolumn w koszulce z geotkanin
W pierwotnym założeniu Green Walls przewidziana jest izolacja powierzchni przeznaczonej do obsadzenia zielenią od powierzchni ścian budynku. W tym celu właśnie została zaprojektowa-na pierwsza warstwa, zaprojektowa-na którą składa się prostej konstrukcji rama bądź kra-townica stalowa, najczęściej ze stali nierdzewnej, połączona z tradycyjną elewacją wspornikami. Należy również wspomnieć, że między powierzchnią budynku a powierzchnią zieloną znajduje się od kilku do kilkunastu centymetrów przerwy, gwarantu-jącej pełną i swobodną cyrkulację powietrza. W ten sposób osłonięte fragmenty elewacji nie będą narażone na zagrzybienie. Jest to niemal idealne założenie, które jednak w znacznym stopniu uniemożliwia obliczeniowe wy-znaczenie wpływu tego typu konstruk-cji na izolacyjność budynku.
Następną warstwą, kierując się od powierzchni już istniejącego budyn-ku, jest cienka płyta z tworzywa sztucznego, najczęściej PCV, któ-ra stanowi podkład pod znacznie bardziej elastyczną geowłókninę.
Ta ostania jest zaś rozciągana i moco-wana do powierzchni danego panelu, który następnie montuje się w odpo-wiednich miejscach przygotowanych wcześniej ram ze stali nierdzewnej.
Natomiast umieszczanie roślin odbywa się metodą prostych nacięć w zwartej strukturze geowłókniny, w którą na-stępnie osadzana jest roślina bądź jej sadzonka. Z racji dokładnego na-ciągnięcia w zupełności wystarczy to do właściwego i – co ważniejsze – bezpiecznego osadzenia roślinki.
dr inż. Barbara Ksit
inż. Michał Majcherek
Politechnika Poznańska