Spotykane najczęściej w praktyce inżynierskiej przyczyny awarii i uszkodzeń w konstrukcjach budowlanych można podzielić na następujące grupy:
1. geologiczne – budowa geologiczna:
- bliskość terenów z procesami związanymi ze szkodami górniczymi,
- występowanie w podłożu rodzimym gruntów słabonośnych, ściśliwych, zwietrzelinowych, zapadowych i wysadzinowych,
- niekorzystne ułożenie warstw geotechnicznych, np. układ warstw zgodny z pochyleniem i przemieszczeniem skarpy lub stoku naturalnego;
2. hydrologiczne i hydrogeologiczne:
- działalność filtracyjna wód gruntowych, w szczególności przy niewłaściwie zastosowanym odwodnieniu,
- erozja – rzeczna, powierzchniowa,
- podtopienia,
- sufozja,
- przebicia hydrauliczne;
3. wykonawcze:
- niedbałość i niewiedza zarówno ekip wykonawczych jak i projektantów,
- błędy wykonawcze, np. wykorzystanie niewłaściwych materiałów przy budowie nasypu,
- zagęszczanie;
4. eksploatacyjne , konserwatorskie:
- obciążenia dynamiczne (ruch kołowy, kolejowy),
- brak odpowiednich remontów konstrukcji,
- działalność ludzka, np. zmiana warunków wodnych, podkopanie zbocza, obciążenie naziomu.
Rola i znaczenie badań geotechnicznych jest nie do przecenienia w procesie inwestycyjnym. Dokumentowanie wyników badań na podstawie odkrywek, szybików, wykopów, wierceń, dołów próbnych, sond penetracyjnych i sond rdzeniowych oraz badań laboratoryjnych powinno dać rzeczywisty obraz warunków panujących w podłożu.
Jak wynika z przedstawionych materiałów idea ta mocno odbiega od praktyki codziennej.
Należałoby tylko życzyć, aby błędów, niedomówień lub pominięć było coraz mniej, gdyż w programowaniu badań in situ uwzględniać należy trzy aspekty:
- bezpieczeństwo konstrukcji,
- wykonania i
- ekonomiki.
Z drugiej strony, operując parametrem gruntu wymaga się od projektanta i wykonawcy robót znacznej wiedzy w zakresie należytego rozumienia znaczenia tegoż parametru.
W dzisiejszych czasach zarówno geotechnik jak i inżynier konstruktor powinien odpowiednio posługiwać się parametrami wytrzymałościowymi i odkształceniowymi opisującymi ośrodek gruntowy.
Awaria i uszkodzenie konstrukcji budowlanej nigdy nie jest skutkiem pojedynczej przyczyny. Przyczyn należy doszukiwać się w czynniku ludzkim i wodzie.
Działania niezgodne z zasadami wiedzy technicznej i założeniami projektowymi intensyfikują ilość awarii. Według art. 20 ust. 1 Prawa budowlanego (Pb) projektant ma obowiązek wykonać projekt zgodnie z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej. Ponadto ma on obowiązek zapewnić sprawdzenie zgodności projektu z tymi przepisami. Natomiast art. 34 ust. 3d p 3 zobowiązuje projektanta i sprawdzającego do złożenia oświadczenia zgodności projektu z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej. Zgodnie z art. 22 ust. 3 Pb kierownik budowy ma obowiązek kierowania budową w sposób zgodny z projektem, pozwoleniem na budowę oraz przepisami. Z tego stanu prawnego wynika wyłączna odpowiedzialność projektanta za zaprojektowanie i realizację inwestycji zgodnie z zasadami wiedzy technicznej.
Wykonanie niezgodne z zasadami wiedzy technicznej powoduje zazwyczaj występowanie wad nazywanych często usterkami. Pojęcie „zasady wiedzy technicznej" nie zostało określone w ustawie - Prawo budowlane. Przyjmuje się, że zasady wiedzy technicznej wynikają z praktyki budowlanej i wcześniejszych doświadczeń uczestników procesów budowlanych i producentów wyrobów budowlanych, jak również należytej staranności oraz specyficznych zasad umożliwiających prawidłowe i niewadliwe wykonanie robót.
Za taki stan rzeczy odpowiadają wszyscy, od projektanta i kierownika budowy zaczynając na inspektorach i ekipach wykonawczych kończąc.
Przykłady „przeoczeń” w badaniach geotechnicznych gruntów słabych lub mocnych.
- W przypadku posadowień obiektów inżynierskich (mosty, wiadukty itd.) rozpoznaniu powinno polegać podłoże pod każdą przyszłą podporą. Ograniczenie zakresu badań prowadzi u dokumentatora dokonanie czynności interpolowania wyników badań terenowych pomiędzy odległymi otworami, nierzadko nawet o 1000 m !
Jest to niebezpieczne nie tylko w przypadkach posadawiania mostów w sąsiedztwie cieków wodnych, gdzie zmienność warstw gruntowych jest często znaczna.
Przekonano się o tym projektując, a następnie wykonując podpory palowe w ciągu obwodnicy Międzyzdrojów. Zaprojektowane pale o max. długości 15 m okazały się niewystarczające na odcinku 800 m, gdzie nie wykonano wystarczającego rozpoznania podłoża. Na tym odcinku, rzeczywiste warunki geotechniczne były odmienne. Do głębokości 40 m ppt zarejestrowano w trakcie wykonawstwa zaleganie pyłów w stanie miękkoplastycznym. Wymusiło to zatrzymanie prac i przedłużenie pali – zastosowano pale segmentowe ze złączami stalowymi do ponad 42 m długości. - Odmienny problem napotkano przy budowie autostrady A2.
Pale zaprojektowane jako 12 –metrowe, po zabiciu na ok. 7 m ppt napotkały na opór – podłoże skalne !!! Podpory osiągnęły wymaganą nośność, ale obcięto blisko połowę długości z zakontraktowanych pali. - Odrębnym problemem jest wykazywanie gruntów znacząco odmiennych do warunków rzeczywistych.
Straty finansowe, problemy organizacyjne, narażanie się na odpowiedzialność w trakcie kontroli i rozliczania budowy w przypadku dofinansowania ze środków UE, zatrzymanie budowy, wydłużenie robót o czas potrzebny na podjęcie stosownych kroków po opracowaniu szeregu opinii, ekspertyz i projektów zamiennych, to tylko część efektów, która towarzyszy niefrasobliwości i źle pojętej oszczędności.
A przecież w każdym projekcie budowlanym piszemy klauzulę wymaganą art.34, ust. 3d p.3 (P.B.). Narażeni na odpowiedzialność cywilno-prawną i roszczenia z tytułu gwarancji i rękojmi, projektanci są niejednokrotnie przekonani o swej słuszności. - Częstym przypadkiem jest „niewychwycenie” na odcinku np. 800 – 1000 m ! zalegania starego składowiska odpadów, zamkniętego bez żadnych dokumentacji lub ewidencji pod koniec lat 70-tych ub. wieku. Zatrzymanie budowy to tylko jeden z wielu problemów. Obecnie większość miast organizując obwodnicę w swoich granicach może mieć podobne problemy. W tym miejscu powinno pojawić się pytanie „kto zezwolił lub wykonał tego typu badania w terenie”?
W przypadku rozmieszczenia otworów co 100 lub 200 m (dla obiektów liniowych) tego typu przypadki nie wystąpiłyby. W trakcie projektowania byłaby możliwość zmiany nawet trasy drogi lub ulicy bez narażania się na dodatkowe koszty. Po zaistnieniu takiego przypadku, pozostaje niezwłocznie rozpoznać głębokość i rozległość starego składowiska i wykonać badania. Każde rozwiązanie umożliwiające kontynuowanie robót wiąże się z koniecznością poniesienia dodatkowych kosztów, o których istnieniu w momencie przekazywania dokumentacji projektowej, zespół autorski nawet nie wiedział.
Poniżej przedstawiam dwa warianty umożliwiające kontynuowanie robót po napotkaniu w podłożu starego składowiska.
Rys.1. Schemat wzmocnienia podłoża kolumnami żwirowymi i „poduszką” z geotkaniny
Rys. 2. Schemat wzmocnienia podłoża „poduszką” z geotkaniny
- Te same procedury dotyczą problemu ze stwierdzeniem w podłożu gruntów organicznych.
Raczej trudno wyobrazić sobie, że na odcinku 600 -800 m geotechnik nie wykonuje wierceń i badań terenowych, skoro w innych miejscach robił to prawidłowo.
W większości przypadków wiąże się to z próbą ominięcia problemów z finansowymi na czele. Po pierwsze wjazd sprzętem ciężkim na taki teren wiąże się z trudnościami i stosowaniem, np. materacy drewnianych lub drogami tymczasowymi, a na to nie ma zgody i funduszy od zlecającego. Po drugie, wykonanie tego typu wierceń w gruntach bagiennych wiąże się z problemami pobierania próbek gruntów i drogimi badaniami laboratoryjnymi. Pozostawienie odcinka, np. 800 m w ciągu trasy bez rozpoznania jest w rozumieniu wielu wykonawców mniejszym złem. W konsekwencji zmartwienie spada na Inwestora, który przyjął dokumentację do realizacji. Projektowanie przez ekstrapolację (bo taniej) warunków gruntowych prowadzi do:- przechodzenia palami przez nawodnione warstwy lub soczewki i w konsekwencji otrzymywanie rozluźnionego gruntu w otoczeniu pobocznicy pala,
- braku wymaganej nośności podłoża, przyjętej w projekcie,
- nieuzyskiwania wymaganej nośności podłoża poprzez zastosowanie rozwiązań przyjętych w projekcie,
- zatrzymania budowy,
- zwiększenia kosztów realizacji,
- sporów pomiędzy stronami.
Podsumowując dotychczasowe zapisy należy wyraźnie podkreślić, że koszty badań geologicznych powinien ponieść bezpośrednio inwestor, nie zaś wybrany w przetargu „projektant”.
Takie podejście jest ze wszechmiar korzystne. Inwestor zyskuje najwięcej, ale i o to chodzi. Zakres rozpoznania geotechnicznego będzie zawsze zgodny z charakterem inwestycji, gdyż na linii Inwestor – geotechnik/geolog będzie osiągnięty konsensus co do ilości robót terenowych i laboratoryjnych poparty doświadczeniem i odpowiedzialnością za opracowanie bez znamion wadliwości.