Badania gruntu a budowa metra

Badania podłoże gruntowego pod budowę metra to ciężki kawałek chleba. Dlaczego? Linie metra, które będą przecinały całe miasto, będą budowane na wielu, czasami skrajnie różnych gruntach. Dlatego też poszczególne odcinki metra nie zawsze są budowany przy użyciu tych samych technologii. Zupełnie inaczej buduje się tunele w skale, a inaczej w gruntach piaszczystych. Widać to świetnie na przykładzie historii budowy metra w Warszawie. Koncepcja zmieniała się wielokrotnie, a podjęte decyzje  nie raz zmieniała burzliwa historia czy aspekty finansowe.

Początki

Metro w Warszawie miało mieć swój początek już przed II Wojną Światową. Od 1927 roku geologowie rozpoczęli prace odwiertowe, by sprawdzić jakie predyspozycje ma ziemia pod stolicą. Okazało się, że wnioski geologów nie były jednoznaczne. Badania należało powtórzyć. Jednak 1930 roku nadszedł kryzys finansowy, który uniemożliwił dalsze prace. Dopiero w 1938 temat metra powrócił na usta warszawiaków i postanowiono powtórzyć badania geologiczne, by uzyskać rzetelną dokumentację na podstawie której powstaną pierwsze plany tuneli i stacji. Badania przeprowadzono, a dzięki nowszym technologiom były dokładniejsze i bardziej miarodajne. W ten sposób uzyskano pierwszy dokładny obraz budowy geologicznej i hydrotechnicznej gruntów pod miastem. Jednak rok później wybuchła II Wojna Światowa, która Warszawę zniszczyła doszczętnie.

Okres powojenny

Po wojnie, w 1948 roku powrócono do planów budowy metra w stolicy. Jeszcze raz dokładnie przeanalizowano wyniki badań geologicznych i postanowiono, że tunele powinny być kopane dość płytko, powyżej poziomu wód gruntowych, których na planowanych odcinkach było dość sporo. Jednak po kolejnych naradach geologów, geotechników i inżynierów w 1950 roku zmieniono koncepcję budowy. Okazało się, że metro będzie bezpieczniejsze, jeśli wybuduje się je głęboko pod ziemią. Rozpoczęto nawet pierwsze prace, lecz na inwestycję zabrakło pieniędzy. W latach 70. znów mówi się o budowie metra, aż 1983 roku rozpoczęte zostają pierwsze prace budowlane na Ursynowie. Wreszcie, w 1995 roku, pierwszy podziemny pociąg rusza w swoją dziewiczą trasę.

Badania geologiczne a problemy z budynkami

Wiele mówi się o tym, że rzetelne badania geologiczne są niezbędne, aby bezpiecznie posadowić budynek. Jest to oczywiście prawdą. Tylko wtedy, gdy wiadomo, co dokładnie znajduje się pod powierzchnią ziemi w miejscu, w którym chcemy postawić budynek, można go dobrze zaprojektować. Idealnym przykładem są drapacze chmur w Dubaju. Chociaż wdawać by się mogło, że budynki stoją na piasku, są mocno osadzone w stabilniejszych warstwach gruntu głęboko pod nim, dzięki nowoczesnej technologii budowania na palach. Dlaczego więc w dalszym ciągu dochodzi do problemów z budynkami a nawet ich zawaleń, skoro tragedii można zapobiec?

Brak badań

Wiele osób planujących budowę domu jednorodzinnego nie zleca rzetelnych badań gruntu, aby zaoszczędzić pieniądze. Niestety takie postepowanie jest złudna oszczędnością. Jeśli wybudują dom tradycyjnymi metodami na działce, na której wody gruntowe są bardzo wysokie może okazać się, że przy najbliższych deszczach lub roztopach w naszej piwnicy lub garażu stoi woda. To oczywiści skutkuje też wilgocią w całym domu. Zabezpieczenie gotowego przed zalaniami to bardzo skomplikowane, czasochłonne i kosztowne zadanie. O wiele taniej jest wybudować odrazy dom tak, by wilgoć nie miała do niego dostępu.

Zawalenia budynków

Co i rusz dochodzą nas słuchy, że gdzieś na świecie zawalił się jakiś wieżowiec. Najczęściej zdarza się to w krajach Azjatyckich, w których wiele budynków powstało dzięki łapówkarstwu i znajomościom. Badania geologiczne przez budową były przeprowadzane tylko na papierze, a prace geotechniczne i budowlane zlecane niedoświadczonym firmom. Efektem takiego postępowania są budynki, które stoją stabilnie kilka lat, aż któregoś dnia po prostu zawalają się. Taka katastrofa pochłania z reguły wiele ludzkich żyć. Jak więc widać, nawet najrzetelniej przeprowadzone badania geologiczne nie zagwarantują bezpieczeństwa budynku, jeśli po nich dalszych prac nie wykonają wykwalifikowani geotechnicy i doświadczone ekipy budowlane.

Badania gruntu przed budową domu

Wiele osób budujących nowy dom decyduje się na zlecenie dokładanego badania podłoża gruntowego. Zatrudniają do tego celu geologa, który przedstawi szczegółową dokumentację dotyczącą ułożenia warstw gruntu na ich działce. Czy warto jest zapłacić za taką usługę? Co właściwie dzięki niej otrzymujemy?

Projekt domu

Oczywiście, że warto. Dzięki znajomości budowy geologicznej własnej działki można posadowić na niej bezpieczny dom. Badania geologiczne mogą przynieść nieoczekiwane oszczędności i uchronić nas przed uciążliwymi remontami. Może na przykład okazać się, że na naszej działce występują obfite warstwy wodonośne, położone dość wysoko. To może skutkować zalaniem podpiwniczeń lub garażu, jeśli planujemy je wybudować. Czy takie warstwy wodonośne wykluczają budowę piwnicy? Oczywiście, że nie! Architekt wiedząc z jakimi gruntami ma do czynienia zaplanuje budowę domu w ten sposób, by woda mu nie zagrażała. Potrzebne będzie po prostu wykonanie odpowiednich prac geotechnicznych, które przygotują teren pod budowę. Stawiając dom na niezbadanej ziemi może okazać się, że po pierwszych roztopach niezbędny będzie jego gruntowny remont i przebudowa, gdyż zbyt mocno zaatakowała go wilgoć.

Nowoczesne rozwiązania

W nowoczesnych domach instaluje się wiele nowoczesnych rozwiązań, które uniezależniają właścicieli działek od różnych usługodawców i sprawiają, że dom jest tańszy w eksploatacji. Przykładem takiego rozwiązania może być studnia głębinowa, gruntowa pompa ciepła, czy przydomowa oczyszczalnia ścieków z drenażem. Firmy, które będą instalowały nam dane urządzenie również muszą wiedzieć, z jakimi gruntem będą miały do czynienia. Posiadanie gotowej dokumentacji dotyczącej gruntów na działce znacząco przyśpieszy wykonanie usług. Zainstalowanie szamba z drenażem na działce z wysokimi wodami gruntowymi może skutkować jej zalaniem. Aby wszystko działało poprawnie, drenaż musi być po prostu inaczej przygotowany. Z kolei wiercenie studni głębinowej „w ciemno” może skutkować tym, że koszt usługi będzie o wiele droższy, gdyż ciężko będzie trafić w warstwę wodonośną, nie wiedząc pod którą częścią działki tak naprawdę się znajduje.

Specjalistyczne roboty budowlane

Jak powszechnie wiadomo, Polacy uwielbiają narzekać. Często słyszymy, że nie mogą znaleźć fachowca do wykonania jakiegoś zadania, a „kolega kolegi” z którego usług zawsze korzystali, nie chce podjąć się jakiegoś zadania. Szczególnie często takie narzekanie słyszy się w branży budowlanej. Jednak to, że jakaś firma odmawia wykonania danej usługi nie zawsze świadczy o jej lenistwie, lecz często o profesjonalizmie. Osoby spoza branży nie zdają sobie bowiem sprawy, że niektóre prace wymagają specjalistycznej wiedzy i sprzętu. Wykonane nierzetelnie mogły by skutkować katastrofą.

Badania gruntu przede wszystkim

Posadowienie większej inwestycji wymaga od firmy budowlanej nie tylko znajomości technik budowy. Budowę ogromnych hoteli, nadmorskich deptaków i olbrzymich estakad w pierwszej kolejności wymaga wiedzy geologicznej i geotechnicznej. Zanim powstanie projekt inwestycji, rzesze inżynierów i architektów musza dokładnie zbadać grunty,  na których ma być przeprowadzona budowa. Czasami bowiem okazuje się, że dany teren wyjątkowo nie sprzyja „zwykłym” działaniom budowlanym. Aby mogło na nim coś powstać, niezbędne są specjalistyczne roboty budowlane i geotechniczne, by najpierw okiełznać ziemię, a dopiero potem ruszyć z właściwą budową.

Niestandardowe zadania

Od dobrej firmy wykonawczo-projektowej oczekuje się, że poradzi sobie ona z każdym zadaniem, nawet tymi niestandardowymi. Dlatego z usług tego typu firm korzysta się np. wtedy, gdy konieczne jest solidne wzmocnienie fundamentów już istniejącego budynku. Profesjonalne firmy zajmują się też takimi zadaniami jak np. pionowanie wież telekomunikacyjnych czy iniekcje kabli energetycznych. Postawienie nowego budynku jest nie raz o wiele prostsze i wymaga mniejszego doświadczenia, niż uratowanie starej konstrukcji. Specjalistyczne roboty budowalne gwarantują bezpieczeństwo korzystania z danej inwestycji. Dlatego też, gdy „zwykła” firma budowlana odmawia wykonania niestandardowego zadania, świadczy to zdrowym rozsądku jej szefa. Mówiąc „nie” zapobiega on niepotrzebnym kosztom, które poniesie inwestor, a być może nawet ochrania życie i zdrowie ludzi.

Co to jest projekt geotechniczny i co zawiera?

Projekt geotechniczny to podstawa każdej dużej inwestycji. To dzięki niemu inżynierowie wiedzą na czym dokładnie będą budować nowy budynek i czego mogą spodziewać się po leżących pod nim gruntach. Specjaliści od ziemi przedstawiają w nim swoje zalecenia co do tego, jak okiełznać dany teren, aby budowa nowej inwestycji była bezpieczna nie tylko dla jej przyszłych użytkowników, ale także dla ekip budowlanych, które będą przy niej pracowały. Ale zacznijmy od początku.

Geologowie i geotechnicy

Zanim powstanie jakikolwiek projekt budynku, inżynierowie i architekci muszą doskonale wiedzieć, na jakim terenie będą pracować. Inne są technologie stawiania ciężkich drapaczy chmur na terenie piaszczystym, a inne na skale. Aby ustalić jakie grunty znajdują się na danym terenie niezbędne jest wykonanie serii specjalistycznych badań. Geologowie robią specjalne odwierty na działce, aby sprawdzić, co znajduje się pod nią. Dzięki nim mogą wydać pierwsze opinie o układzie gruntów. Określają oni między innymi to, gdzie na działce znajdują się warstwy wodonośne i jak są obfite. Jeśli trzeba, wykonują badania laboratoryjne tych wód. Dzięki tym badaniom geologowie mogą wydać pierwsze zalecenia tego, jak głęboko powinny być wybudowane fundamenty budynku lub jak będzie trzeba zabezpieczać budowę poniżej poziomu gruntu przed zalaniem. Następnie wykonuje się bardziej skomplikowane badania różnego typu sondami. Dokładnie określa się właściwości geofizyczne gruntów, a w razie potrzeby przeprowadza kolejne badania laboratoryjne.

Projekt i dokumentacja

Dopiero po przeprowadzeniu wszystkich badań powstaje projekt geotechniczny. W nim geotechnicy prognozują między innymi to, jak będzie zachowywała się ziemia pod budynkiem. Biorą pod uwagę zmiany gruntów zachodzące w czasie, w tym ich osiadanie i wpływ na nośność. Geotechnicy również zalecają metody i technologie wykonania trudniejszych prac ziemnych. Projekt może być częścią  finalnej dokumentacji geologiczno-inżynierskiej, która informuje co i kiedy będzie wykonywane w terenie.

Po co robi się zabezpieczenie wykopu?

Budowa głębokich fundamentów wielkich drapaczy chmur, podziemnych parkingów czy piwnic czasami jest wbrew pozorom o wiele bardziej skomplikowana, niż budowanie budynku „w górę”. Zdarza się, że grunty na których ma powstać budowla są kapryśne i gdyby nie najnowsze technologie, w ogóle nie nadawałyby się pod zabudowę. Czasami przed rozpoczęciem budowy niezbędne jest odpowiednie okiełznanie gruntu, a do tego celu z kolei zabezpieczenie wykopu, by ekipom inżynierów nic nie zagrażało podczas pracy.

Przed czym zabezpiecza się wykop?

Osobom spoza branży wydaje się, że zabezpieczenie wykopu to tylko metalowe ścianki wokół placu budowy, które zapobiegają wtargnięciu na nią przypadkowych osób i powstrzymują je od wpadnięcia do wykopu. Jednak prawdziwe zabezpieczenie wykopu to całe systemy rozwiązań, które pozwalają ekipom na bezpieczne badania i pracę w nim. Przykładem zabezpieczenia może być ścianka berlińska, która powstrzymuje ziemię wokół wykopu przed osuwaniem się. Ścianka to system pali wbijanych lub wwiercanych przy ścianach wykopu, pomiędzy które wsadza się tzw. opinkę. Całość sprawia, że wykop nie zmienia swoich kształtów, a osobom w nim pracującym nie zagraża osuwająca się ziemia. Czasami zdarza się, że wykop zrobiony jest na gruntach, gdzie znajduje się wiele obfitych warstw wodonośnych. Wtedy należy zabezpieczyć go przed zalaniem. Do tego celu używa się całych systemów pomp i drenaży, które odprowadzają wodę z terenu budowy.

Prace geotechniczne

Solidne zabezpieczenie wykopu jest szczególnie ważne podczas skomplikowanych prac geotechnicznych, w których nie raz używa się ciężkiego sprzętu. Przy wielu inwestycjach ziemię wokół fundamentów należy wzmocnić iniekcją cementacyjną lub specjalnymi kotwami. Aby maszyny i ludzie mogli komfortowo i bezpiecznie pracować, wykop musi przypominać zwykły plac budowy, na który łatwo można się dostać. Bez zabezpieczeń, przy osuwającej się ziemi lub wlewającej się do środka wodzie, prace byłyby niemożliwe.

Bezpieczeństwo budynku. Roboty palowe

Posadowienie budynku nie zawsze jest prostym zadaniem, nawet dla doświadczonych inżynierów. Zdarza się bowiem, że grunty w danym miejscu są wyjątkowo trudne do zabudowy. Ziemia może być grząska lub wilgotna i nie dałaby ona budowli odpowiedniego oparcia. Dlatego też, aby zadbać o bezpieczeństwo budynku i jego użytkowników, przed budową wykonuje się zaawansowane badania geologiczne.

Badania gruntu

Geologowie sprawdzają grunty pod zabudowę nie tylko w terenie, ale również pobierając próbki do analizy w laboratorium. Dzięki temu mogą dokładnie określić, jak wyglądają warstwy gruntu w miejscu budowy, z czego dokładnie się składają, ile pojawia się w nich warstw wodonośnych, a także analizować, jak grunt będzie „współpracował” z postawionym na nim budynkiem. Czasami sporządzenie dokumentacji trwa kilka miesięcy, ale dzięki rzetelnym badaniom geotechnicy będą wiedzieli, jak stworzyć fundamenty budynku, by nie doszło do tragedii. Oczywiście im większa i trudniejsza do zbudowania inwestycja, tym bardziej obszerne i długotrwałe są badania.

Niezawodne pale

Trudne grunty wymagają specjalnych technik budowy. Na niezbyt stabilnych gruntach najczęściej wykonuje się roboty palowe. Na czym one polegają? Palowanie to nic innego jak osadzanie w gruncie stałych pali, które osada się w bardzo głęboko ukrytej warstwie nośnej. To one przejmują ciężar budynku, w związku z czym nie ma zagrożenia, że zawali się on, gdy wierzchnie warstwy (np. piasek czy muł) będą się obsypywały od działania wiatru czy wody. Na palach powstały najbardziej znane drapacze chmur w Dubaju, który de facto jest pustynią. Jest wiele metod osadzania pali. Można je między innymi wwiercać i wbijać, czasami dodatkowo umacnia się jeszcze betonem. Wybór technologii zależy od rodzaju gruntu i projektu stawianego budynku. Palowanie pozwala na budowanie na trudnych gruntach. To oczywiście nie jedyna z metod geotechników na przygotowanie gruntu pod budowę. Czasami niezbędne jest również kotwienie, jet-grounding, czy iniekcje cementacyjne.

Badania gruntu a szambo z drenażem

Na działkach do których nie dociera kanalizacja miejska, właściciele domów skazani są na korzystanie z szamba lub budowę przydomowej oczyszczalni ścieków. Klasyczne szamba betonowe powoli odchodzą do lamusa. Uszczelnienie między kręgami szybko niszczeje i ścieki przedostają się do ziemi. Wśród właścicieli domów coraz popularniejsze jest instalowanie szamb z drenażem, lub przydomowych oczyszczalni ścieków. Jednak zanim właściciel domu zdecyduje się na takie nowoczesne rozwiązanie, powinien zlecić dokładne badania podłoża gruntowego. Dlaczego są on takie ważne?

Drenaż

Przede wszystkim należy zrozumieć, jak działa szambo z drenażem czy przydomowa oczyszczalnia ścieków. Chociaż oba rozwiązania różnią się od siebie nieco sposobem działania, mają na celu ekologiczne przetworzenie ścieków tak, by stały się neutralnym dla środowiska płynem przypominającym wodę. Płyn, dzięki rozprowadzonemu w gruncie drenażowi sączy się do ziemi. To rozwiązanie jest dobra dla środowiska i ekonomiczne dla właściciela domu. Obecnie na rynku można zakupić przeróżne modele szamb i oczyszczalni, w tym nawet takie dla domów wielorodzinnych.

Badania gruntu

Zanim zapadnie decyzja o instalacji szamba lub przydomowej oczyszczalni ścieków z drenażem, należy wykonać rzetelne badania gruntu. Może bowiem okazać się, że na danej działce wody gruntowe są obfite, a warstwy gruntu mają słabą przepuszczalność. Nawet, jeśli działka nie jest przez nie zalewana podczas obfitego deszczu może okazać się, że dodatkowa ilość płynu pochodzącego z drenażu będzie to robiła. Czasami okazuje się, że grunt świetnie poradziłby sobie z jedną przydomową oczyszczalnią, ale nie wchłonie takiej ilości płynu, jaką wytwarza kilka oczyszczalni założonych po sąsiedzku. Jeśli zatem badania geologiczne wykażą, że dana działka może być podatna na zalania, właściciel posesji powinien zdecydować się na inny sposób odprowadzania ścieków, by uniknąć potencjalnych zalań, zniszczeń i kosztów lub dobrze przemyśleć budowę drenażu. W przypadku budowy przydomowej oczyszczalni ścieków wymagana jest zgoda ze starostwa, a to z kolei żąda przedłożenia dokumentacji geologicznej.

Czy da się wzmocnić fundamenty budynku?

Fundamenty są najważniejszą częścią budynku. To na nich rozkłada się ciężar wszystkich elementów i to one utrzymują dom na nie raz pracującym gruncie. Jednak czasami podczas remontu lub prac budowlanych koło danego budynku okazuje się, że nadgryzł je ząb czasu lub jakieś uszkodzenie mechaniczne i wymagają one poprawy. Profesjonalne wzmocnienie fundamentów stojącego budynku to bardzo zaawansowany proces budowlany wymagający specjalistycznego nadzoru. Kiedy fundamenty trzeba wzmocnić?

Przyczyny niszczenia fundamentów

Przyczyn niszczenia fundamentów może być bardzo wiele, jednak przyjrzyjmy się tym najczęściej spotykanym. Bardzo często powodem może być woda, która ścieka z dachu budynku. Jeśli nie ma on odpowiedniego systemu rynnowego, woda ścieka przy samych ścianach i podmywa fundamenty. Może to powodować poważne uszczerbki w nich i wymaga ich solidnego wzmocnienia. Czasami fundamenty osłabiają się ponieważ niedaleko stawiany jest nowy budynek. Jeśli grunt, na którym stoi budynek zostanie naruszony, fundamenty również ulegną osłabieniu. Czasami fundamenty wzmacnia się ze względu na planowaną rozbudowę domu. Jeśli planowane jest dobudowanie dodatkowej kondygnacji, fundamenty należy odpowiednio wzmocnić, by utrzymały nową bryłę budynku. Należy również zająć się nimi w wypadku pogłębiania piwnic.

Czy da się uniknąć wzmacniania fundamentów?

Absolutnie nie powinno się unikać wzmacniania, jeśli zaistnieje taka potrzeba. Solidne fundamenty dają gwarancję, że dom nie zawali się. Źle wykonane fundamenty skutkują „pracą” całego budynku. Pracują wtedy ściany i stropy, a budynek staje się niebezpieczny. O tym jak ważne jest wzmacniane fundamentów może świadczyć fakt, że nawet doświadczone ekipy poświęcają temu zadaniu odpowiednio dużo czasu, wykonując kolejne prace etapami, aby wszystko udało się idealnie. Każdy etap jest dokładnie nadzorowany przez kierownika budowy lub inspektora nadzoru. Wzmacnianie fundamentów to bardzo niebezpieczna i skomplikowana praca.

Od projektu do gotowego wieżowca

Osobom, które nigdy nie miały do czynienia z budowaniem chociażby domu jednorodzinnego często wydaje się, że poza budową garaży w nowoczesnym wieżowcu, prace budowlane wykonuje się tylko nad powierzchnią gruntu. Nic bardziej mylnego. Zanim w centrum miasta powstanie ogromny drapacz chmur, przez długi czas najpierw znajduje się w tym miejscu „dziura w ziemi”, w której jednak wykonywane są bardzo skomplikowane specjalistyczne roboty budowlane.

Projekty

Postawienie ogromnego budynku wymaga bardzo dużej ilości badan gruntu. Geologowie i geotechnicy współpracują miesiącami aby ustalić, czy na danym terenie bezpiecznie jest postawić ogromny drapacz chmur. Prowadzone są szeregi badań poprzez odwierty w ziemi, aż po rozsyłanie próbek ziemi do laboratoriów. Geotechnicy wydają opinie na temat gruntu w danym miejscu.  Zalecają fachowe metody posadowienia budynku i ustabilizowania gruntu pod nim. Biorą pod uwagę posadowienie budynku na palach i rozpatrują możliwości zabezpieczenia osuwisk czy skarp. Specjaliści w swoim projekcie przedstawiają także analizy ryzyka geotechnicznego na każdym etapie inwestycji. Dopiero gdy grunt jest dokładnie przebadany i rozpatrzone są różne możliwości budowy, wybiera się tę najbezpieczniejszą i zaczyna prace.

Pierwsze dni na budowie

Już samo przygotowanie „dziury w ziemi” do rozpoczęcia budowy wymaga specjalistycznej wiedzy i nowoczesnych rozwiązań. Przede wszystkim ściany wykopu należy zabezpieczyć, aby nie  obsypywały się do środka. Do tego celu przy ścianach stawia się ściankę berlińską. Jeśli w danym miejscu wody gruntowe położne są wysoko, teren należy odwodnić i osuszyć, aby woda nie zalewała placu budowy. Jeśli budynek ma być posadowiony na palach, należy najpierw solidnie umieścić je w ziemi. W razie potrzeby wykonuje się jeszcze szereg innych prac w gruncie, i dopiero wtedy ekipa budowlana może rozpocząć właściwą budowę „od fundamentów”, a „dziura w ziemi” dla zwykłego przechodnia zaczyna powoli stawać się wieżowcem.