XXVII Konferencja awarie buowlane 2015 Naukowo-echniczna PRZYCZYNY OSIADANIA BUDYNKÓW MIESZKALNYCH PO WZMOCNIENIU PODŁOŻA ROMAN BEDNAREK, benarek@zut.eu.pl CYPRIAN SEUL Zachoniopomorski Uniwersytet echnoloiczny w Szczecinie Streszczenie: W pracy przestawiono przyczyny namierneo osiaania buynków posaowionych przy ul. rafitowej w Mierzynie. Określono buowę eoloiczną położa oraz oceniono warunki runtowo-wone z uwai na namierne osiaanie funamentów buynków mieszkalnych. Zastosowane wzmacnianie położa metoą nie przyniosło oczekiwanych rezultatów. Po wykonaniu pilotażowych baań położa runtoweo wskazano na przyczyny osiaania buynków zarówno prze jak i po wykonaniu iniekcji strumieniowej typu. Problem osiaania omawianych buynków jest naal otwarty. Słowa kluczowe: osiaanie konstrukcji, posaowienie funamentów, runty oraniczne, runty eluwialne,. 1. Wstęp Oszczęności wprowazane w początkowym etapie inwestycji często są przyczyną powojenia wyatków w celu ratowania wykonanej buow, konstrukcji, buynku. Złe rozpoznanie położa wiąże się później z wykonywaniem oatkowych prac wokół funamentów z zastosowaniem różnych technoloii:, iniekcje, mikropale, pobicie funamentów. Poprawa świaomości architektów i projektantów w zakresie potrzeb rozpoznawania położa runtoweo często hamowana jest przez samych inwestorów, którym zależy na etapie początkowym na jak najmniejszych wyatkach, wymaają o projektantów jeynie spełnienia warunków formalnych związanych z pozwoleniem na buowę. Dlateo barzo często baania położa wykonywane są w zakresie niezaowalającym lub ich w oóle się nie wykonuje. W przypaku posaowienie obiektów buowlanych w terenie niepewnym jak obszary zaburzeń lacitektonicznych, czy na obszarach wytopiskowych każa lokazacja po przyszłą inwestycję powinna zostać sprawzona po kątem rozpoznania warunków runtowo-wonych. Na powyższe zaanienia zwracał uwaę arnowski [6] posumowując różne przykłay awarii buowlanych przestawianych w ciąu 25 lat na konferencjach Awarie Buowlane oranizowanych przez Potechnikę Szczecińską a o 2009 r. przez Zachoniopomorski Uniwersytet echnoloiczny w Szczecinie. Zaniechanie poprawneo rozpoznania położa runtoweo prowazi o sytuacji, z którą muszą się mierzyć mieszkańcy buynków przy ul. rafitowej. W pierwszych latach użytkowania buynków na ścianach ujawniały się rysy i pęknięcia, lateo zecyowano się na zastosowanie wzmocnienia położa po funamentem metoą. Po wykonanym wzmocnieniu położa zwiększyły się rysy na buynku i pojawiły się nowe, lateo zecyowano się w końcu wykonać baanie położa runtoweo w celu sprawzenia warunków runtowo-wonych.
314 Przyczyny osiaania buynków mieszkalnych po wzmocnieniu położa 2. Opis terenu i warunków runtowych Po wzlęem eomorfoloicznym teren, na którym zostały wybuowane buynki przy ul. rafitowej należy o wysoczyzny morenowej paórkowatej i fastej zaburzonej lacitektonicznie z cznymi wytopiskami [2] o rzęnych terenu ochozących o 30 50 Buynki posaowione zostały w olnej części skłonu wysoczyzny i częściowo w wytopisku morenowym. Na rysunku 1. przestawiono lokazację buynków wzlęem obniżenia terenu oraz wskazano miejsca wykonanych pomiarów eoezyjnych i baań runtu. 29,5 27,5 30 25 32,5 4/9 Rp3 Rp1 Rp2 1/24,89 3/24,45 2/25,65 Rys. 1. Lokazacja buynków wzlęem ukształtowania terenu i miejsca wykonanych prac baawczych Obszar położony jest w zachoniej części Wału Stobniańskieo i jest to płaska i fasta wysoczyzna morenowa w położu zaburzona lacitektonicznie [5]. Obszar ten powstał poczas rozwoju a następnie zaniku ląolou z okresu zloowacenia śrokowopolskieo a następnie został przemoelowany przez ląoló bałtycki. Powstał wówczas wyższy poziom zaburzeń lacitektonicznych trzeciorzęowych iłów septariowych wieku ooceńskieo. W czasie elacjacji ląolou o charakterze arealnym powstawały nierówności w kształcie połużnych rynien i oczek, które w okresie holoceńskim wypełniane były runtami mięzy innymi oranicznymi (torfy, namuły) [4]. Część materiału loowcoweo i wonoloowcoweo została zenuowana i zalea w obniżeniach w postaci runtów eluwialnych. Barzo często na zboczach on rzecznych jak i obniżeń wytopiskowych spływające, pełzające ze stoków piaski, ny, pyły i iły eluwialne oraz koluwialne przykrywają zaleające na nie zbiorników runty oraniczne. W rejonie strefy krawęziowej ony Ory runty eluwialne osiąają miąższość nawet o 6 8 m i przykrywają niekiey torfy i namuły oraniczne. Omawiany rejon baań znajuje się w Mierzynie i należy o olnej strefy krawęziowej wytopiska o powierzchni kilku hektarów. Porównując mapę eoloiczną z końca XIX wieku [4] z mapami z połowy XX wieku (np. mapa toporaficzna Szczecina i okoc w ska 1:10 000 wyana w 1941 r.) i końca XX wieku zauważa się znaczne przekształcenia antropoeniczne. Dawne jeziorko zajmujące olną część wytopiska częściowo uleło naturalnej eutrofizacji i zostało framentarycznie zasypane jeszcze prze pracami ziemnymi związanymi z buową osiela mieszkalneo. Na terenie tym wybuowano wu i trzykonynacyjne buynki mieszkalne popiwniczone. Po trzech miesiącach eksploatacji pojawiły się rysy i pęknięcia ścian
eotechnika 315 buynków. Zaleceniem nazoru buowlaneo było założenie plomb, w celu kontro rozszerzania się rys. Plomby założono 2004 r. Po niecałym roku popękane plomby ujawniły pracę buynku. W celu określenia przestrzenneo zróżnicowania pęknięć a w alszym etapie pomiarów osiaania buynków firma eoezyjna w 2006 r. założyła repery (rys. 1). Warto namienić, że w centralnej części obniżenia wytopiskoweo znajująceo się na wschó o omawianych obiektów zaczęto buowę wóch ciąów szereowców, które po postawieniu pierwszej konynacji i murów ruiej (bez położenia stropów) została przerwana i stoi o kilku lat niszczejąc. W celu oceny przyczyn pęknięć wykonano pomiary osiaania funamentów w kilku wybranych miejscach. Wyniki osiaania reperów 1 3 przestawiono w tabe nr 1 i na wykresie (rys. 2). Pomiar osiaania trwał niespełna 200 ni w tym czasie przyjmując w momencie rozpoczęcia baań początek osiaań stwierzono osiaania pona 3 mm. W czasie obserwacji okazało się, że buynek cały czas osiaa i to osiaa nierównomiernie. Największe osiaanie zanotowano w narożniku w miejscu, zie zainstalowano reper nr 2. abela 1. Wyniki pomiarów t [ni] Rp1 Rp2 Rp3 s1 [mm] s2 [mm] s3 [mm] 0 0 0 0 44 0,38 0,96 0,89 89 0,48 1,18 1,31 133 1,46 2,35 2,14 203 1,38 3,42 2,93 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 s [mm] 0 20 40 60 80 100 140 180 220 Rys. 2. Wyniki pomiarów osiaania trzech punktów pomiarowych w okresie 200 ni Po uokumentowaniu osiaań buynku, w roku 2008 użytkownicy poję ecyzję o wzmocnieniu położa po funamentami metoą wysokociśnieniowej iniekcji strumieniowej. echnoloia ta znana jest i wykorzystywana o zwiększania nośności runtów na świecie, stosowana o pona pięćziesięciu lat. Do Europy przywęrowała z Japonii na początku lat sieemziesiątych [3]. Iniekcja strumieniowa (an. jet routin) jest procesem wzmacniania położa runtoweo, poleająca na mieszaniu runtu z zaczynem, tłoczonym po wysokim ciśnieniem. W konsekwencji ziałania wysokoeneretyczneo strumienia iniektu następuje całkowite zniszczenie naturalnej struktury i ospajanie runtu oraz jeo częściowa wymiana. Rp1 Rp2 Rp3 t [ni]
316 Przyczyny osiaania buynków mieszkalnych po wzmocnieniu położa Na skutek procesu iniekcji cechy runtu zostają ujenocone, a powstały w wyniku petryfikacji kompozyt runtowo-cementowy wykazuje znaczną wytrzymałość i barzo małą przepuszczalność [1]. Najczęściej stosowanym śrokiem stabizującym w metozie jest zaczyn cementowy, ale istnieje możwość użycia innych mieszanek, np. iniekty bitumiczne z oatkiem bentonitu lub iniekty na bazie żywic syntetycznych. Możwe jest również wykorzystanie oatków poprawiających właściwości spoiw, takich jak popioły lotne oraz śroki przyspieszające czas wiązania. Specjastyczna firma wykonała iniekcje strumieniowe po funamentami buynków o zaleconej przez projektanta łębokości. łębokość iniekcji strumieniowej nie przekraczała 2 m łębokości i w sąsieztwie otworu nr 2 i 4 sięnęła swym zasięiem runtów nośnych n eluwialnych. Schematyczny obraz iniekcji przestawiono na rys. 3, na którym zaznaczono iniekcje oraz położe runtowe. W części narożnej buynków przy otworze nr 1 i 3 nie sięnęła runtów nośnych. 2 25,65 1 24,89 3 24,45 4 9 p I L (0,3) πz //P//π NN(I+P) //P π I L (0,3) sączenia ~~~~~~ π //P//π m 17,0 π I L (0,5) 17,0 m I L (0,25) Rys. 3. Schemat wykonanej iniekcji strumieniowej po funamentami Po wykonaniu iniekcji po pewnym czasie pojawiły się ponownie pęknięcia ścian w omawianych buynkach. Ponownie założono plomby w celu kontro rozszerzenia się rys i po kilku miesiącach plomby popękały. Wykonana przez konstruktora ekspertyza wykluczyła błęy konstrukcyjne obiektów. Wstępnie założono, że ponowne pęknięcia buynku spowoowane zostały przez alsze osiaanie funamentów. Postanowiono sprawzić, jakie runty zaleają po ławami funamentowymi. Poczas wizji lokalnej, na opisywanym terenie, obserwowano wymianę stuzienki kanazacji eszczowej znajującej się w olełości 5 m o narożnika buynku (reper nr 2). W wykopie zauważono znacznej miąższości osay eluwialne zbuowane z namułów oranicznych przemieszanych z iłami. W celu oceny położa runtoweo wstępnie wykonano wiercenia możwie jak najbżej buynków (rys. 1). Przy buynku zie zakłaano repery wykonano 2 owierty baawcze o łębokości 6 i 9 m p.p.t. Otwór nr 2 wykonano możwie jak najbżej reperu nr 1 i 2 zie zanotowano największe osiaanie funamentów. Przy buynku następnym wykonano 2 owierty baawcze o łębokości 4,5 i 6,0 m p.p.t. Lokazację otworów umieszczono na rys 1. Po warstwą lebową (humusową) wieku holoceńskieo, na którą skłaa się humus z ruzem piaskiem o miąższości około 1,0 1,5 m występuje w rejonie otworu nr 1 i 2 warstwa nasypowo-eluwialna skłaająca się z humusu i piasku a nawet iłu z pyłem. Jest ona szara, wilotna plastyczna i zalea o 2,3 2,5 m p.p.t. (w przybżeniu poziom posaowienia wschoniej ściany buynku). Poniżej występują runty oraniczne wykształcone w postaci namułów przewarstwionych piaskiem i pyłem oraz torfów (otwór nr 1). Okazało się, że runty
eotechnika 317 oraniczne zaleają o łębokości 4,2 m w otworze nr 2 i o nawet 7,9 m w otworze nr 1. runty te są miękkoplastyczne i plastyczne. Po runtami oranicznymi występuje warstwa n eluwialnych plastycznych a poniżej na łębokości 5,4 m w otworze nr 2 oraz łębokości 8,2 m w otworze nr 1 znajują się morenowe twaroplastyczne ny pylaste. W rejonie otworów nr 3 i 4 po nasypami występują runty oraniczne (namuły i torfy) o łębokości 2,5 m (otwór nr 4) oraz 3,7 m (otwór nr 3). Po nimi znajuje się warstwa eluwialnych n przemieszanych z namułami. Poniżej łębokości 3,6 i 5,0 (otwór nr 4 i 3) występują morenowe ny pylaste. Na rysunku 4. przestawiono wyniki baań położa runtoweo opracowane w wóch przekrojach eotechnicznych. 2 25,65 1 24,89 3 24,45 4 9 NN(H+P) //P//π p I L (0,3) πz Stuzienka NN(I+P) //P π I L (0,3) sączenia ~~~~~~ π 17,0 //P//π π I L (0,5) m 17,0 m I L (0,25) Rys. 4. Przekroje eotechniczne Na postawie wykonanych baań stwierzono, że: runty zaleające w miejscu projektowanej inwestycji należą w wierzchniej warstwie o runtów humusowych i nasypowych, które nie naają się o bezpośrenieo posaowienia funamentów buynku trzykonynacyjneo z piwnicą, zaleające poniżej runty oraniczne o znacznej miąższości nie naają się o bezpośrenieo posaowienia (warstwa nr I) obiektów buowlanych wywołujących po funamentem naprężenia przekraczające σ = 30 40 kpa, warstwa runtów eluwialnych (II) charakteryzuje się słabymi parametrami wytrzymałościowymi, opiero warstwa nr III charakteryzuje się obrymi parametrami wytrzymałościowymi, oatkowo występująca woa runtowa uplastycznia runty oraniczne i eluwialne. 3. Posumowanie Wykonane owierty w sąsieztwie buynków moą suerować, że funamenty namiernie osiaających buynków posaowione są na runtach nasypowo-humusowych lub na runtach oranicznych. Wykonane wzmacnianie położa runtoweo metoą iniekcji strumieniowej nie zało oczekiwaneo ezaminu. Iniekcje, które sięały około 1 2 m poniżej istniejących funamentów najprawopoobniej nie ochoziły o spąu słabych runtów. Iniekcje moły spowoować również rozluźnienie częściowo skonsoowanych runtów oranicznych, wiązanie zaczynu cementoweo w śroowisku kwaśnym, jaki towarzyszy runtom oranicznym był znacznie utruniony. Powstałe po funamentem spetryfikowane bryły ociążyły pozostałą część runtów oranicznych pozostawioną po warstwą wzmocnioną.
318 Przyczyny osiaania buynków mieszkalnych po wzmocnieniu położa Przestawiona sytuacja pękania ścian i znaczneo osiaania omawianych buynków wskazuje czasem na pobieżne czy nawet lekceważące traktowanie położa runtoweo na etapie projektowania a później wykonawstwa, co w efekcie końcowym prowazi o znacznych kosztów w czasie usuwania przyczyn awarii. Literatura 1. ajewska B., Kłosiński B. Rozwój meto wzmacniania położa runtoweo. X seminarium eotechnika la inżynierów. Wzmacnianie położa i funamentów, Warszawa, 31 marca 2011, s. 13 54. 2. Karczewski A. eomorfoloia Pojezierza Myśborskieo i Niziny Szczecińskiej. Wy. Instytut Paleoeorafii i eoekoloii Uniwersytet im. A. Mickiewicza Poznań 2008. 3. Kłosiński B. Współczesne sposoby wzmacniania położa i funamentów buow. Seminarium IBDiM i PZWFS Wzmacnianie położa i funamentów, Warszawa, 15 stopaa 2007, s. 1 38. 4. Muller. eoloische Karte von Preussen, blatt 31, Kreckow, Bern 1889. 5. Piotrowski A. Szczeółowa Mapa eoloiczna Polski wraz z objaśnieniami, skala 1:50 000, ark. Dołuje (227). Wyawnictwa eoloiczne, Warszawa 1982. 6. arnawski M. eotechniczne przyczyny awarii buowlanych. XXV konferencja naukowo-techniczna Awarie Buowlane, s. 1 225, Szczecin-Mięzyzroje 2011. HE CAUSE OF HE SELEMEN OF HABIABLE BUILDINS AFER REINFORCIN HE SOIL Abstract: he paper introuces causes of the excessive settlement of builin founations on rafitowa Street in Mierzyn. In view of the excessive settlement of the founations of resiential builins, the roun an water conitions have been etermine. he metho appe in orer to reinforce the soil i not yiel expecte results. Pilot stuies of the soil inicate the causes of the settlement of builins. he problem of the settlement of the builins is still open. Keywors: settlements of the structure, settin of founations, oranic soils, rouns eluvial,.