Projektowanie geotechniczne w formule „buduj” oraz „projektuj i buduj” – założenia i praktyka na przykładzie projektów infrastrukturalnych – cz. I

Dokumentacja badań podłoża gruntowego (DBPG)

Dokumentacja badań podłoża gruntowego powinna być dołączona do projektu technicznego i jest elementem PB.

Zgodnie z rozporządzeniem [2] powinna być zgodna z Eurokodem 7 [5, 6] i powinna zawierać: opis metodyki polowych i laboratoryjnych badań gruntów, ich wyniki i interpretację, model geologiczny oraz zestawienie wyprowadzonych wartości danych geotechnicznych dla każdej warstwy. Dodatkowo powinna spełniać wymagania inwestorów [7, 8, 10]. Sporządzenie DBPG powinno być poprzedzone przygotowaniem programu badań geotechnicznych [7, 8, 10] oraz jego realizacją w zakresie polowym i laboratoryjnym. Jednym z podstawowych problemów obserwowany w DBPG jest prawidłowy podział na warstwy geotechniczne, który powinien opierać się przede wszystkim na zbliżonych parametrach geotechnicznych, a dopiero w dalszej kolejności na litologii i genezie. Z tego względu DBPG nie powinna być powieleniem DGI.
Projekt geotechniczny (PG)

Zgodnie z zapisami prawa budowlanego [1] projekt geotechniczny powinien być zawarty w projekcie technicznym (PT) i jest elementem PB. Zgodnie z rozporządzeniem [2] ma być zgodny z Eurokodem 7 [5, 6].

Zacytowane powyżej zapisy rozporządzenia [2] powinny być w projekcie geotechnicznym wypełnione konkretną treścią, analogiczną pod względem merytorycznym do zakresu i szczegółowości projektu budowlanego branży konstrukcyjnej. Powinny być w nim zawarte rozwiązania konstrukcyjne wszystkich zagadnień geotechnicznych występujących w danej sytuacji wraz z obliczeniami sprawdzającymi wymagane stany graniczne i z rysunkami technicznymi. Punktem wyjścia jest określenie charakterystycznych parametrów geotechnicznych na podstawie wyników i wartości wyprowadzonych w DBPG. W praktyce najczęściej parametry charakterystyczne określane są w DBPG, zazwyczaj nie przez projektanta. Jednak zgodnie ze schematem zamieszczonym w Eurokodzie 7 (rys. 1) stworzenie modelu geotechnicznego i określenie charakterystycznych wartości parametrów geotechnicznych na drodze ostrożnego szacowania mieści się w zakresie pierwszej części normy i powinno być realizowane przez projektanta geotechnicznego lub przynajmniej z jego udziałem. To projektant, tworząc odpowiedni rodzaj modelu, powinien określać przede wszystkim metodykę wyznaczenia parametrów charakterystycznych, zależnie od charakteru analizowanego problemu geotechnicznego. Kolejnym krokiem powinno być przyjęcie współczynników bezpieczeństwa, zależnie od przyjętej metody i podejścia obliczeniowego (zgodnego z załącznikiem krajowym), określenie wartości obliczeniowych parametrów i oddziaływań.

Podstawowym elementem PG jest sprawdzenie warunków nośności i osiadania oraz stateczności ogólnej zaprojektowanych konstrukcji/rozwiązań. W projekcie powinno być wykazane, że zaprojektowanie rozwiązanie jest bezpieczne i spełnia wymogi normowe. Kolejne elementy PG to specyfikacja badań niezbędnych do zapewnienia wymaganej jakości robót ziemnych i specjalistycznych robót geotechnicznych oraz określenie zakresu niezbędnego monitoringu wybudowanego obiektu budowlanego, obiektów sąsiadujących i otaczającego gruntu, w trakcie budowy i eksploatacji. Na etapie projektu budowlanego nie jest wymagana (ani potrzebna) typowa specyfikacja (STWiORB), ale wyspecyfikowanie rodzaju badań kontrolnych i sprawdzających właściwych dla danego rozwiązania niezbędnych do zapewnienia jakości. Podobnie w zakresie wymaganego monitoringu, który powinien być określony zarówno co do rodzaju pomiarów, jak i zakresu merytorycznego (obszarowego) oraz czasowego. Szczegółowe informacje, jak: lokalizacja punktów pomiarowych, ich konstrukcja, opis technologii pomiarów, częstotliwość, powinny być określone na dalszym etapie projektowania w PW i w STWiORB. Niektóre zagadnienia z elementów projektu geotechnicznego, jak np. stateczność skarp czy monitoring, są ujęte w wymaganiach GDDKiA (tom 2 i 3) [7].

Dokumentacja geologiczno-inżynierska

Zgodnie zapisami prawa budowlanego [1] dokumentacja geologiczno-inżynierska powinna być dołączona do projektu technicznego (PT), o ile jest wymagana. Z uwagi na fakt, że inwestycje infrastrukturalne klasyfikują się do II (i warunków złożonych) lub częściej III kategorii geotechnicznej, wymagane jest wykonanie DGI. DGI podlega prawu geologicznemu i górniczemu i powinna być wykonywana zgodnie z nim (DBPG podlega prawu budowlanemu). Sporządzenie DGI powinno być poprzedzone przygotowaniem projektu robót geologicznych. Całość podlega procedurom administracyjnym, które wymagają dodatkowego czasu. Również w zakresie DGI wymagania ujęte w wytycznych [7, 8, 10] przyczyniły się do poprawy jakości i ograniczenia skali błędów i braków, jednak z takimi samymi uwagami krytycznymi, jak w przypadku DBPG.

Najczęstsze błędy w dokumentacji badań podłoża gruntowego:

• traktowanie DBPG jako DGI z inną okładką – nieodróżnianie zasad wydzielania warstw geotechnicznych i geologicznych, w konsekwencji wydzielanie nadmiernej liczby warstw geotechnicznych (w rzeczywistości geologicznych), w wielu przypadkach nieróżniących się parametrami, co przy wartości nawet 30-40 (!) warstw skutecznie utrudnia wszelkiego rodzaju analizy obliczeniowe – oraz kopiowanie zawartości 1:1 z DGI (czasem nawet nie zmieniając w ogóle opisu, w znacznej części zbędnego w zakresie dotyczącym geologii);
• brak opisu metodyki wykonania badań i określenia poszczególnych parametrów geotechnicznych – nie wiadomo, jaki parametr, w jaki sposób i z wyników jakiego badania został wyprowadzony;
• niewystarczające okonturowanie (głębokościowe i obszarowe) gruntów problematycznych, przede wszystkim organicznych;
• określanie parametrów wytrzymałościowych bez jasnego rozróżniania wartości całkowitych i efektywnych, łącznie ze stosowaniem do tego celu w sposób niejawny normy PN-81/B-03020 (c_u i φ_u);
• bezrefleksyjne stosowanie wzorów, nomogramów i korelacji do określania parametrów wyprowadzonych, np. na podstawie wyników badań sondą CPTu określono dla gruntów spoistych (woj. pomorskie) wartości wytrzymałości na ścinanie bez odpływu w wartościach nawet ponad 600 kPa (!) – wg normy PN-EN-ISO 14688-2 przy wartości ponad 300 kPa należy grunt opisywać jako skałę; określanie modułów dla gruntów organicznych z wyników sondowania CPTu bez korelacji z wynikami innych badań;
• stosowanie badania SLVT (badanie nienormowe, do stosowania pomocniczego) jako zamiennika badania FVT;
• wykonywanie badania FVT z ponadnormatywną prędkością ścinania;
• zbyt płytkie rozpoznanie w odniesieniu do przewidywanych konstrukcji (głębokość wzmocnienia lub podstaw pali);
• brak na kartach badań istotnych informacji, jak rzędna, współrzędne geodezyjne badania, co utrudnia wykorzystanie oraz weryfikację;
• nieprawidłowa likwidacja otworów, szczególnie istotny problem w przypadku występowania napiętego zwierciadła wody gruntowej;
• niedokładne określanie współrzędnych geodezyjnych badania – nieodpowiedni sprzęt, błędy pomiarowe lub określanie „na oko” skutkujące „dokładnością” rzędu co najwyżej ±10 m;
• stosowanie nieaktualnych norm do badań polowych i laboratoryjnych;
• określanie zawartości części organicznych bez podania metody, szczególnie istotne do celów klasyfikacyjnych;
• określanie wyników i wartości wyprowadzonych oraz parametrów charakterystycznych bez podania metodyki.

Projekt geotechniczny powinien zawierać:

1. prognozę zmian właściwości podłoża gruntowego w czasie;
2. określenie obliczeniowych parametrów geotechnicznych;
3. określenie częściowych współczynników bezpieczeństwa do obliczeń geotechnicznych;
4. określenie oddziaływań od gruntu;
5. przyjęcie modelu obliczeniowego podłoża gruntowego, a w prostych przypadkach – projektowego przekroju geotechnicznego;
6. obliczenie nośności i osiadania podłoża gruntowego oraz ogólnej stateczności;
7. ustalenie danych niezbędnych do zaprojektowania fundamentów;
8. specyfikację badań niezbędnych do zapewnienia wymaganej jakości robót ziemnych i specjalistycznych robót geotechnicznych;
9. określenie szkodliwości oddziaływań wód gruntowych na obiekt budowlany i sposobów przeciwdziałania tym zagrożeniom;
10. określenie zakresu niezbędnego monitorowania wybudowanego obiektu budowlanego, obiektów sąsiadujących i otaczającego gruntu, niezbędnego do rozpoznania zagrożeń mogących wystąpić w trakcie robót budowlanych lub w ich wyniku oraz w czasie użytkowania obiektu budowlanego.

Galeria