Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Fundamentowanie Wykład 1: Rola geotechniki w budownictwie. Wstęp do przedmiotu Fundamentowanie. Kategorie geotechniczne. Wykop fundamentowy. dr inż. Ireneusz Dyka pok. 3.34 [ul. Heweliusza 4] http://pracownicy.uwm.edu.pl/i.dyka e-mail: i.dyka@uwm.edu.pl
Mechanika gruntów - stanowi teoretyczną część geotechniki, dziedziny działalności inżynierskiej obejmującej roboty ziemne, fundamentowanie, budowle i konstrukcje ziemne oraz wzmacnianie i uszczelnianie podłoża. Geotechnika - ściśle związana z inżynierią lądową. Jest to nauka o pracy i badaniach ośrodka gruntowego dla celów projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych i podziemnych oraz fundamentów budynków i nawierzchni drogowych. Jest to nauka interdyscyplinarna, wykorzystująca gruntoznawstwo, mechanikę gruntów, fundamentowanie, geologię (inżynierską), chemię, fizykę, mechanikę budowli, reologię etc.
GEOINŻYNIERIA (Inżynieria geotechniczna) zajmuje się naukową i praktyczną stroną tej części inżynierii cywilnej, która dotyczy materiałów naturalnych w sąsiedztwie powierzchni ziemi (B.M. Das, 1985). zajmuje się zastosowaniem nauk takich jak: mechanika gruntów, mechanika skał oraz geologia inżynierska i im pokrewnych w inżynierii cywilnej, przemyśle wydobywczym oraz ochronie i inżynierii środowiska (N. Morgenstern, 2000).
GEOINŻYNIERIA FUNDAMENTOWANIE (Foundation Engineering) zajmuje się projektowaniem i wykonawstwem fundamentów oraz robót fundamentowych w różnych warunkach gruntowo-wodnych. Wymaga się opanowania zasad: mechaniki gruntów, geologii inżynierskiej, mechaniki budowli, wytrzymałości materiałów
Lp. Treści wykładów 1 Wprowadzenie do fundamentowania. Ogólne wiadomości o fundamentach. Kategorie geotechniczne. Lokalizacja budowli i wybór sposobu posadowienia. Wykop fundamentowy, odwodnienia powierzchniowe i wgłębne. 2 Projektowanie geotechniczne według Eurokodu 7. 3 Rozpoznanie geotechniczne badania terenowe i laboratoryjne. Dokumentacja geotechniczna. 4 Fundamentowanie bezpośrednie oddziaływanie układu fundament podłoże gruntowe, stateczność fundamentów; metody sprawdzenia stateczności posadowienia bezpośredniego.opór graniczny - nośność fundamentów bezpośrednich. 5 Kształtowanie fundamentu i jego wymiarowanie. Osiadanie fundamentu bezpośredniego. 6 Fundamenty głębokie, technologie palowania, studnie 7 Statyka ustrojów palowych, zasady projektowania pali fundamentowych, próbne obciążenia pali. 8 Konstruowanie murów oporowych; rodzaje ścian oporowych i obliczenia statyczne ścian oporowych 9 Głębokie wykopy, oddziaływania środowiskowe; oddziaływania naturalne; oddziaływanie technologiczne, oddziaływania dynamiczne, oddziaływania od ruchu kołowego; bezpieczeństwo realizacji, przemieszczenia wywołane wykopem głębokim i zawiesina stosowana do zabezpieczenia wykopów szczelinowych; technologia ścian szczelinowych, monitoring w trakcie realizacji wykopów głębokich 10 Ścianki szczelne, ścianki berlińskie, kotwy gruntowe 11 Wzmacnianie gruntu, wzmacnianie i naprawa fundamentów. 12 Elementy budowli ziemnych, nasypy, składowiska odpadów 13 Zastosowanie geosyntetyków, grunt zbrojony 14 Fundamentowanie w szczególnych warunkach, grunty pęczniejące, szkody górnicze, ochrona fundamentu przed wilgocią i wodą gruntową 15 Zaliczenie-test
Literatura: Biernatowski K., Fundamentowanie.. PWN, Warszawa, 1984. Czarnota Bojarski R. i inni, Fundamenty budowli lądowych.. Arkady. 1978. Dembicki E.,... - praca zbiorowa; ; Fundamenty.. Arkady, W-wa 1976. Grabowski Z., Pisarczyk S., Obrycki M., Fundamentowanie.. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005. Gwizdała K., Fundamenty palowe Tom 1. Technologie i obliczenia,, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010 Jarominiak A., Lekkie konstrukcje oporowe.. WKŁ 1999 r. Motak E., Fundamenty bezpośrednie.. Arkady. Warszawa 1988. Rybak C., Puła O., Sarniak W., 2006, Fundamentowanie. Projektowanie posadowień,, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2006 Wiłun Z., Zarys geotechniki,, WKŁ, Warszawa, 1987.
Fundament jest bardzo ważnym elementem konstrukcyjnym budowli, od którego zależy właściwe i bezpieczne funkcjonowanie całej budowli
Wkrótce po rozpoczęciu budowy w 1174 roku wieża zaczęła odchylać się od pionu, co próbowano korygować w czasie budowy (np. wydłużając kolumny po jednej stronie wieży). Cała budowa trwała 177 lat. W XIX wieku zaczęto podejmować pierwsze próby powstrzymania przechylania się wieży, co przyniosło jednak przeciwny skutek. W 1990 wieżę zamknięto dla zwiedzających i powołano specjalny komitet, który miał wybrać najlepszy sposób zabezpieczenia przed dalszym odchylaniem się wieży. Od 2001 wieża jest ponownie otwarta dla turystów. Obecnie wieża ma wysokość 54,98 m, odchyliła się zaś od pionu o około 5 m (średnio o 1 mm rocznie). Od 1911 pomiary te są co roku aktualizowane.
Fundament jest to ta część obiektu budowlanego (budynek, budowla, obiekt małej architektury), której głównym zadaniem jest bezpieczne przekazanie wszystkich obciążeń (oddziaływań) z budowli na podłoże gruntowe. podłoże gruntowe ta część litosfery (zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej), w której wskutek wzniesienia budowli powstają mierzalne zmiany stanu naprężenia i odkształcenia w stosunku do naturalnego, istniejącego przed przystąpieniem do realizacji danego obiektu. w sposób bezpieczny tzn. tak, aby stateczność posadawianej budowli była zachowana, jej przemieszczenia były równomierne i nie przekraczały wartości dopuszczalnych, a stan naprężenia i odkształcenia w gruncie nie osiągnęły jeszcze stanu granicznego.
Problemy geotechniczne w fundamentowaniu obiektów budowlanych ROZPOZNANIE WŁAŚCIWOŚCI PODŁOŻA WYBÓR METODY POSADOWIENIA WZMACNIANIE POD ŁOŻA DOBÓR METOD OBLICZENIOWYCH W PROJEKTOWANIU
POSADOWIENIE BUDOWLI NA GRUNTACH Posadowienie bezpośrednie Ściany oporowe Ścianki szczelne Obudowa wykopów Konstrukcje podziemne Posadowienie bezpośrednie Ściany oporowe
Ścianki szczelne Obudowa wykopów Konstrukcje podziemne
Klasyfikacja fundamentów Ze względu na głębokość posadowienia, która uzależniona jest od głębokości występowania warstw nośnych wyróżnia się: fundamenty bezpośrednie, inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi: - stopy fundamentowe - ławy fundamentowe - ruszty fundamentowe - płyty fundamentowe -skrzynie fundamentowe fundamenty głębokie, inaczej zwane fundamentami pośrednimi: - fundamenty palowe - studnie fundamentowe - kesony fundamentowe - inne fundamenty głębokie jak np. ściany szczelinowe i barety, kolumny itp.
Rodzaje fundamentów bezpośrednich
Rodzaje fundamentów głębokich
Full Displacement Pile - FDP
Prefabrykowane żelbetowe pale wbijane
Ścianki berlińskie na budowie Amfiteatru w Olsztynie (marzec 2007r.)
Kolumny żwirowe - wibrowymiana
Geotechniczne zagadnienia posadowień obiektów budowlanych
Wszystkie fundamenty obiektu budowlanego (zespół fundamentów i konstrukcji geotechnicznych) stanowią: posadowienie obiektu budowlanego Czynniki decydujące o wyborze najbardziej odpowiedniego sposobu posadowienia projektowanego obiektu budowlanego: rodzaj obiektu budowlanego, jego przeznaczenie oraz wielkości i charakter obciążenia; warunki gruntowo-wodne (geotechniczne); warunki techniczno-ekonomiczne; ukształtowanie terenu; otoczenie i lokalizacja obiektu w terenie.
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r. na podstawie art. 34 ust. 6 pkt 2 ustawy z 7 lipca 1994 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz. U. Nr 126/1998, poz. 839) Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz. U. RP z 27 kwietnia 2012 r., poz. 463)
GEOTECHNICZNA OCENA WARUNKÓW jest to: POSADOWIENIA BUDOWLI integralna część projektu budowlanego służąca do właściwego i bezpiecznego zaprojektowania obiektu na podstawie rozpoznania podłoża KATEGORIA GEOTECHNICZNA: kategoria zagrożenia bezpieczeństwa obiektu wynikająca ze stopnia skomplikowania projektowanej konstrukcji, jej fundamentów i oddziaływań oraz warunków geotechnicznych, mająca wpływ na zaprogramowanie rodzaju i zakresu badań geotechnicznych, obliczeń projektowych i kontroli konstrukcji
3. 1. Ustalanie geotechnicznych warunków posadawiania polega na: 1) zaliczeniu obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej; 2) zaprojektowaniu odwodnień budowlanych; 3) przygotowaniu oceny przydatności gruntów stosowanych w budowlach ziemnych; 4) zaprojektowaniu barier lub ekranów uszczelniających; 5) określeniu nośności, przemieszczeń i ogólnej stateczności podłoża gruntowego; 6) ustaleniu wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego i podłoża gruntowego w różnych fazach budowy i eksploatacji, a także wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego z obiektami sąsiadującymi; 7) ocenie stateczności zboczy, skarp wykopów i nasypów; 8) wyborze metody wzmacniania podłoża gruntowego i stabilizacji zboczy, skarp wykopów i nasypów; 9) ocenie wzajemnego oddziaływania wód gruntowych i obiektu budowlanego; 10) ocenie stopnia zanieczyszczenia podłoża gruntowego i doboru metody oczyszczania gruntów.
Forma przedstawienia geotechnicznych warunków posadawiania oraz zakres niezbędnych badań powinny być uzależnione od zaliczenia obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej. 1) opinia geotechniczna; 2) dokumentacja badań podłoża gruntowego; 3) projekt geotechniczny. KATEGORIA GEOTECHNICZNA systematyzuje zakres i rodzaj badań geotechnicznych oraz sposób ich dokumentowania dotyczy konkretnego projektowanego lub budowanego obiektu lub jego części konstrukcyjnej i jest ustalana w zależności od rodzaju obiektu i stopnia złożoności warunków jego podłoża warunkuje metody obliczeń projektowych oraz badań kontrolnych w czasie budowy
Ustalając kategorię geotechniczną należy brać pod uwagę szereg czynników charakteryzujących dany obiekt: wielkość budynku, konstrukcję nośną budynku, możliwość przenoszenia drgań, wrażliwość na nierównomierne osiadania, sposób przenoszenia obciążeń, odkształceń i drgań na podłoże gruntowe; sposób oddziaływania podłoża na konstrukcję w zależności od jej sztywności i podatności podłoża z uwzględnieniem osiadań; stopień zagrożenia życia i mienia awarią konstrukcji; stopień złożoności warunków gruntowych.
Rozróżniamy trzy rodzaje złożoności warunków gruntowych:
Kategoria 1 Obejmuje: proste konstrukcje w niewielkich obiektach budowlanych i prostych warunkach gruntowych, dla których możliwe jest zapewnienie minimalnych wymagań na podstawie doświadczeń i jakościowych badań geotechnicznych Przykłady - jedno lub dwu kondygnacyjne budynki o prostej konstrukcji i budynki rolnicze przy maksymalnym obciążeniu obliczeniowym na słup równym 250 kn, a na ściany 100 kn/m, na fundamentach bezpośrednich, palowych lub na studniach - ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów, gdy różnica poziomów nie przekracza 2 m - płytkie wykopy powyżej zwierciadła wody do głębokości 1,2 m i niewielkie nasypy do wysokości 3 m
Kategoria 2 Obejmuje: konstrukcje i fundamenty nie podlegające szczególnemu zagrożeniu, w prostych lub złożonych warunkach gruntowych przy mało skomplikowanych przypadkach obciążenia wymagające ilościowej i jakościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy Przykłady - powszechnie spotykane konstrukcje posadowione bezpośrednio, a także na fundamentach płytowych lub palowych - ściany oporowe wyższe niż w kategorii I lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę - przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża - nasypy i budowle ziemne, poza kategorią I - nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej konstrukcji - kotwy gruntowe i inne konstrukcje kotwiące
Kategoria 3 Obejmuje: obiekty budowlane posadawiane w skomplikowanych warunkach gruntowych, nietypowe obiekty budowlane niezależnie od stopnia skomplikowania warunków gruntowych, których wykonanie lub użytkowanie może stwarzać poważne zagrożenie dla użytkowników; obiekty, których projekty budowlane zawierają nieznajdujące podstaw w przepisach nowe niesprawdzone w krajowej praktyce rozwiązania techniczne; obiekty na obszarach działania czynnych procesów geologicznych, czynnych szkód górniczych; obiekty budowlane zaliczane do inwestycji mogących zawsze znacząco oddziaływać na środowisko, Przykłady - budowle o szczególnie dużych obciążeniach, budynki wysokościowe projektowane w istniejącej zabudowie miejskiej - obiekty wysokie, których głębokość posadawiania bezpośredniego przekracza 5,0 m lub które zawierają więcej niż jedną kondygnację zagłębioną w gruncie - obiekty energetyki, - rafinerie, - zakłady chemiczne, - zapory wodne i inne budowle hydrotechniczne o wysokości piętrzenia powyżej 5,0 m, - budowle stoczniowe, - wyspy morskie i platformy wiertnicze oraz inne skomplikowane budowle morskie - fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym - zabytkowe i monumentalne - tunele w twardych i niespękanych skałach, w warunkach niewymagających specjalnej szczelności
Ustalenie kategorii geotechnicznej Zaleca się wstępne ustalenie kategorii geotechnicznej przed rozpoczęciem badań geotechnicznych, na podstawie rozpoznania wstępnego. Kategoria może ulegać zmianie podczas badań. Przyjętą w projekcie kategorię geotechniczną należy weryfikować i potwierdzać lub zmieniać na każdym etapie projektowania i wykonywania budowli. W przypadku zmiany kategorii na wyższą należy wykonać badania uzupełniające. Poszczególne części projektu mogą wymagać opracowania w różnych kategoriach geotechnicznych. Niekiedy przeprowadzenie badań zgodnie z wymaganiami wyższej kategorii może być uzasadnione możliwością zastosowania korzystniejszych rozwiązań projektowych przy szczegółowej znajomości podłoża.
Zakres badań geotechnicznych gruntu ustala się w zależności od kategorii geotechnicznej obiektu budowlanego Program badań geotechnicznych opracowanie określające przeznaczenie i cel badań, kategorię geotechniczną obiektu, zakres i sposób wykonania badań, rodzaj i zakres dokumentacji, granice terenu badań oraz przedsięwzięcia konieczne ze względu na ochronę obiektów sąsiednich i ochronę środowiska Dokumentacja geotechniczna dokumentacja powstała na podstawie zespołu czynności badawczych, wykonywanych w celu określenia rodzaju, właściwości, cech wytrzymałościowych i odkształcalności gruntów, ich zmienności, poziomu wody gruntowej oraz stateczności wykopów i nasypów PN-B-02479: 1998 Geotechnika. Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne.
Badania kategorii I Badania dotyczą tylko prostych warunków gruntowych. Wstępne informacje o występowaniu prostych warunków gruntowych można uzyskać: z materiałów geologicznych i archiwalnych, można wykorzystać doświadczenia regionalne i wywiady dotyczące posadowienia sąsiednich obiektów, spostrzeżenia dotyczące rzeźby terenu, rodzaju szaty roślinnej itp. Rozpoznanie warunków geotechnicznych odbywa się zazwyczaj na podstawie: dokumentacji archiwalnych (profile wierceń w otoczeniu projektowanej budowli), małośrednicowych wierceń geotechnicznych, obserwacji studni lub innych punktów umożliwiających ustalenie poziomu wód gruntowych i agresywności środowiska, badania laboratoryjne wykonuje się tylko sporadycznie w celu sprawozdania oznaczeń makroskopowych.
Badania kategorii I obejmują: rozpoznanie gruntów zalegających w poziomie posadowienia, rozpoznanie gruntów do poziomu posadowienia w celu ustalenia prawidłowej organizacji robót ziemnych, określenie profilu gruntowego od 2 m do 3 m poniżej poziomu posadowienia, ustalenie zwierciadła, wahań poziomu wody gruntowej i jej agresywności. Rodzaj i liczbę niezbędnych punktów badawczych oraz ich rozmieszczenie ustala się zależnie od stopnia wstępnego rozpoznania geologicznego terenu, warunków gruntowych i wodnych oraz projektowania zabudowy. Nowe punkty sytuuje się zwykle od 2 do 3 m poza obrysem budynku, a w przypadku budowli wielonawowych równie ż w osiach słupów wewnętrznych. Dla jednego budynku o powierzchni mniejszej niż 600 m2 należy wykonać co najmniej trzy otwory wiertnicze lub wykopy badawcze względnie sondowania. Dla obiektów o powierzchni większej niż 600 m2 liczbę otworów lub wykopów należy zwiększyć, zgodnie z normą odległość między nimi nie powinna przekraczać od 30 do 50 m. Dla obiektów liniowych odległość między punktami badawczymi nie powinna przekraczać 100 m. Przy projektowaniu dróg można stosować większe odległości.
Zakres badań Dla obiektów budowlanych drugiej i trzeciej kategorii geotechnicznej zakres badań powinien być zależny od przewidywanego stopnia skomplikowania warunków gruntowych oraz specyfiki i charakteru obiektu budowlanego lub rodzaju planowanych robót geotechnicznych oraz określać: 1) rodzaj gruntów; 2) fizyczne i mechaniczne parametry gruntu takie jak: kąt tarcia wewnętrznego, spójność, wytrzymałość na ścinanie bez odpływu, moduł ściśliwości lub odkształcenia, uzyskane w badaniach laboratoryjnych lub w terenie, w szczególności za pomocą takich metod jak: a) sondowania statyczne i dynamiczne, b) badania presjometryczne i dylatometryczne, c) badania sondą krzyżakową, d) badania próbnych obciążeń gruntu; 3) w zależności od potrzeb fizykochemicznych właściwość wód gruntowych.
Zakres badań Dla obiektów budowlanych trzeciej kategorii geotechnicznej zakres badań poza badaniami już wymienionymi należy dodatkowo uzupełnić badaniami niezbędnymi do przeprowadzenia obliczeń analitycznych i numerycznych dla przyjętego modelu geotechnicznego podłoża, w uzgodnieniu z wykonawcą specjalistycznych robót geotechnicznych. W przypadku budowli ziemnych i składowisk odpadów, zaliczanych do drugiej i trzeciej kategorii geotechnicznej, zakres badań należy dodatkowo uzupełnić o badania: 1) przepuszczalności hydraulicznej gruntów wykonane w terenie i laboratorium; 2) zagęszczalności podłoża gruntowego i gruntów stosowanych do budowy; 3) materiałów stosowanych do uszczelnień; 4) materiałów stosowanych w konstrukcjach drenażowych.
Zakres badań W przypadku wzmacniania podłoża gruntowego dla obiektów zaliczanych do drugiej i trzeciej kategorii geotechnicznej, poza wymienionymi badaniami, zakres badań należy dodatkowo uzupełnić o badania: 1) efektów wzmocnienia gruntów; 2) materiałów stosowanych do wzmocnienia gruntów. Zakres badań w zależności od potrzeb, może być rozszerzony o dodatkowe badania gruntu, takie jak: 1) badania geofizyczne; 2) badania na poletkach doświadczalnych; 3) odkrywki fundamentów; 4) badania zanieczyszczenia gruntu i wód gruntowych; 5) badania właściwości dynamicznych gruntu; 6) badania teledetekcyjne.
Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz. U. RP z 27 kwietnia 2012 r., poz. 463)
Grupy norm europejskich w projektowaniu geotechnicznym Normy projektowania: Eurokody EN 1997-1:2004 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz. 1: Zasady ogólne EN 1997-2:2003 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Cz.2: Rozpoznanie podłoża i badania gruntu EN 1998-5: Eurokod 8: Projektowanie na oddziaływania sejsmiczne. Cz. 5: Fundamenty, konstrukcje oporowe... Ponad 30 norm badań gruntów: EN-ISO oraz specyfikacje TC 341 PN-EN ISO 1688-1:2002 1:2002 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Cz. 1: Oznaczanie i opis PN-EN ISO 1688-2:2004 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Cz. 2: Zasady klasyfikowania Grupa 13 norm EN Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych Normy wyrobów budowlanych
KRYTERIA LOKALIZACJI BUDOWLI Rozpoznawanie rejonu inwestycji musi zapewnić projektantowi znajomość wszystkich elementów niezbędnych do wyboru najlepszej lokalizacji budowli. Musi ona spełniać warunki wynikające z: - ekonomii budowli i jej stateczności, - bezpieczeństwa publicznego, - właściwego działania w przewidywanym okresie eksploatacji, - spełniać wymagania wynikające z ochrony środowiska. O miejscu wykonania budowli decydują zatem warunki topograficzne i geotechniczne w podłożu budowli.
Wykonawstwo robót fundamentowych roboty ziemne Projekt budowlany robót ziemnych: określenie warunków gruntowo-wodnych (wyniki badań podłoża gruntowego, ewentualnie hydrogeologicznych z określeniem współczynnika wodoprzepuszczalności); określenie stopnia agresywności środowiska gruntowowodnego, zakwalifikowanie gruntu do odpowiedniej kategorii, ze względu na trudności ich odspajania, plan sytuacyjno-wysokościowy, przekroje poprzeczne wykopów, określenie bezpiecznego nachylenia skarp wykopów lub sposobu zabezpieczenia ścian (projekt obudowy), określenie bezpiecznego nachylenia skarp wykopów lub sposobu zabezpieczenia ścian (projekt obudowy), określenie sposobu odwodnienia wykopów.
Prace fundamentowe wykonuje się: w wykopach otwartych o ścianach pionowych bez obudowy w wykopach otwartych nieobudowanych, o nachylonych skarpach w wykopach otwartych o ścianach pionowych podpartych
Wykopy fundamentowe o ścianach pionowych bez obudowy Można je wykonywać tylko w gruntach suchych, gdy teren nie jest obciąż ążony nasypem lub sprzętem budowlanym przy krawędziach wykopu w pasie o szerokości równej minimum głębokości wykopu H. Dopuszczalne głębokości przypadkach wynoszą: wykopu w takich w gruntach skalistych litych niespękanych 4,0 m, w gruntach spoistych 1,5 m, w pozostałych gruntach 1,0 m.
Wykopy fundamentowe W wykopach o głębokości do 4,0 m, w których nie występuje woda gruntowa i usuwiska oraz obciąż ążenia naziomu w strefie klina odłamu, dopuszcza się następujące bezpieczne nachylenie skarp: w gruntach bardzo spoistych 2:1, w gruntach kamienistych 1:1, w pozostałych gruntach spoistych 1:1,25, w gruntach sypkich 1:1,5. W innych przypadkach nachylenie skarp powinno być określone w projekcie budowlanym.
Podział wykopów fundamentowych ze względu na wymiary: wąskie lub wąskoprzestrzenne, o szerokości dna mniejszej niż 1,5 m; szerokie lub szerokoprzestrzenne, o szerokości dna większej niż 1,5 m; jamiste, o wymiarach w planie mniejszych niż 1,5 m. Podział wykopów fundamentowych ze względu na położenie dna wykopu względem warstwy wodonośnej: niedogłębione (lub niezupełne), których dno nie sięga stropu warstwy słabo przepuszczalnej; dogłębione (lub zupełne), których dno sięga stropu warstwy słaboprzepuszczalnej.
Ze względu na położenie wykopu w stosunku do zasilających go akwenów: wykopy nurtowe (z dwóch lub trzech stron w odległościach mniejszych od zasięgu leja depresji, znajdują się wody otwarte: rzeka, kanał, zbiornik); wykopy brzegowe (z jednej strony w odległości mniejszej od promienia leja depresji położona jest woda otwarta); wykopy lądowe, położone w odległościach od zbiorników wód powierzchniowych większych od promienia leja depresji.
ODWODNIENIA Odwodnienie polega na wywołaniu sztucznej depresji zwierciadła wody gruntowej do wymaganego poziomu oraz utrzymywaniu jej przez czas potrzebny do zrealizowania robót
Przyjęcie i odprowadzenie wód gruntowych oraz opadowych wykonuje się za pomocą ROWÓW OPASKOWYCH (otaczających teren robót) lub STOKOWYCH (na stokach i u podnóża skarp przyległych do terenu robót) ROWÓW WEWNĘTRZNYCH (wykonanych np. w dnie wykopu) ODWODNIEŃ WGŁĘBNYCH
Zwierciadło wody gruntowej należy obniżyć gdy z tego powodu niemożliwe jest wykonanie wykopu stosowanymi na budowie maszynami lub utrudnia ono posadowienie przewidzianych w projekcie budowli i urządzeń. Obniżenie poziomu wód gruntowych należy przeprowadzać w taki sposób aby nie została naruszona struktura gruntu w podłożu wykonywanej budowli a także w podłożach budowli sąsiednich i na skutek wytworzonej depresji nie wystąpiły nadmierne osiadania podłoża istniejących w sąsiedztwie budowli.
Ze względu na metody poboru wody rozróżnia się odwodnienia: powierzchniowe, polegające na ujęciu wód gruntowych i powierzchniowych za pomocą rowów, płytkich drenów ułożonych przy skarpie albo w dnie wykopu doprowadzonych do studni zbiorczych; bezpośrednie wody gruntowe i powierzchniowe ujmowane są bezpośrednio z samego wykopu; wgłębne, w których wody ujmowane są za pomocą różnych urządzeń depresyjnych (studni wierconych lub wpłukiwanych, igłofiltrów, igłostudni i głębokich drenaży poziomych); mieszane, polegające na zastosowaniu w tym samym wykopie różnych sposobów odwodnienia lub różnych typów ujęć.
ODWODNIENIA POWIERZCHNIOWE są najprostszym sposobem ochrony wykopów, obiektów przed szkodliwym działaniem wody Charakteryzują się najmniejszym kosztem wykonania instalacji odwadniających oraz najmniejszym jednostkowym zużyciem energii Powinny być projektowane i stosowane wyłącznie przy niewielkich obniżeniach zwierciadła wody gruntowej
ODWODNIENIA POWIERZCHNIOWE Wady: trudności utrzymania stateczności skarp i dna i występowanie oberwań, obsunięć i rozluźnienia gruntu w toku prowadzonych prac; konieczność pompowania zanieczyszczonej wody i związane z tym szybsze zużycie pomp i przestoje; niezbędne ograniczenie szybkości głębienia i konieczność przyjęcia odpowiedniej kolejności i sposobu wykonania wykopu; trudności wykonania drenaży lub rowów; utrudnienia kontroli robót.
POWIERZCHNIOWE ODWODNIENIE ROBOCZE OBEJMUJE Wykonanie rowów opaskowych oraz rowów poprzecznych o przekroju i spadku zapewniającym odprowadzenie wód przesączających się i wód opadowych Nadanie spadku powierzchni podłoża w kierunku do rowów (w granicach od 0,1 1,0 %, zależnie od rodzaju gruntu, mniejszy spadek przy gruntach bardziej przepuszczalnych W razie potrzeby wypełnienie rowów poprzecznych pospółką lub drobnym żwirem Ewentualne wykonanie zbiorczego odprowadzenia wód
Przykłady odwodnień powierzchniowych
Przykłady odwodnień powierzchniowych - średnice drenów 0,1 m - szerokość dna rowków wraz z obsypką 0,3-0,5 m - głębokość drenażu łącznie z obsypką 0,3 0,5 m, - spadki przewodów drenażowych 2%, - rozstawa przewodów drenażowych 5 10 m.
Przykłady odwodnień powierzchniowych
Szczegóły odwodnień powierzchniowych studzienka zbiorcza
ODWODNIENIA POWIERZCHNIOWE w miarę zwiększania depresji i szybkości jej wytwarzania intensyfikuje się sufozja i erozja skarp oraz dna wykopów po przekroczeniu depresji dopuszczalnej następuje spływanie skarp i naruszenie struktury gruntu w dnie produkty erozji gruntu niesione przez wodę zasypują kosze ssawne pomp i utrudniają sprawne eksploatowanie instalacji odwadniającej
ODWODNIENIA WGŁĘBNE Aby dokonać wyboru rodzaju systemu odwodnienia wgłębnego należy uwzględnić: układ warstw wodonośnych i warunków zasilania; przepuszczalność warstw gruntu; wielkość wymaganej depresji; kształt i wielkość wykopu.
Odwodnienie wgłębne studnie wiercone Konstrukcja studni zależy m.in. od rodzaju instalowanej w niej pompy. Studnie z pompami głębinowymi składają się z trzech części: -rury nadfiltrowej, -filtru, -rury podfiltrowej Rodzaje filtrów: Otwory przelotowe w filtrach z rur wiertniczych: a okrągłe; b szczelinowe siatkowe wykonane na szkielecie z rur wiertniczych z nawierconymi otworami okrągłymi; prętowe o dużym współ. przepuszczalności
Odwodnienie wgłębne igłofiltry Schemat wpłukiwania igłofiltrów
ODWODNIENIA WGŁĘBNE Odwodnienia wgłębne mogą być wykonywane: metodą wiertniczą - wiercone; metodą hydromechaniczną -wpłukiwane; przez wbijanie lub wkręcanie;
ODWODNIENIA WGŁĘBNE charakteryzują się większym kosztem wykonania instalacji i większym kosztem jej eksploatacji na jednostkę czasu większą ilością pompowanej wody i większym zużyciem energii koniecznością dokładniejszego rozpoznania warunków hydrogeologicznych większą pracochłonnością i trudnością projektowania
Przykłady stosowania odwodnień wgłębnych w różnych rodzajach gruntów
Przykłady stosowania odwodnień wgłębnych w różnych rodzajach gruntów
Przykłady stosowania odwodnień wgłębnych w różnych rodzajach gruntów
Przykłady stosowania odwodnień wgłębnych w różnych rodzajach gruntów
Odwodnienie wgłębne igłofiltry Schemat instalacji igłofiltrowej dwupiętrowej
ODWODNIENIA MIESZANE Polegają one na zastosowaniu w tym samym wykopie różnych sposobów odwodnienia lub różnych typów ujęć
Potrzeba odwodnienia mieszanego występuje najczęściej w następujących przypadkach: pionowe urządzenia odwadniające (zwykle studnie depresyjne) nie obniżają z powodu wysokiego zalegania stropu warstwy nieprzepuszczalnej zwierciadła wody do wymaganego poziomu; wykop odwadniany powierzchniowo położony jest w warstwie nieprzepuszczalnej, pod którą występuje warstwa wodonośna z wodą o zwierciadle napiętym; w dwu poziomach wodonośnych stosuje się różne systemy odwadniające;
Potrzeba odwodnienia mieszanego występuje najczęściej w następujących przypadkach: wykop przecina kilka warstw o znacznie zróżnicowanej przepuszczalności; jeżeli nie jest możliwe obniżenie wysokości ciśnienia wody w najniższej warstwie do poziomu dna w wykopie zupełnym; gdy roboty budowlane w wykopie fundamentowym mają trwać długo.
Na wybór sposobu odwodnienia mają wpływ: przepuszczalność oraz układ w poziomie i w pionie poszczególnych warstw gruntu, położenie wykopu w stosunku do tych warstw, odległość strefy zasilania warstw wodonośnych, wielkość, głębokość i kształt wykopu, dopuszczalny stopień rozluźnienia podłoża, szybkość wykonania wykopu, możliwości wykonania instalacji wewnątrz wykopu.