Obecnie, w praktyce inżynierskiej, po wprowadzeniu szeregu aktów prawnych i normalizacji, dokonuje się swoista rewolucja. Dotyczy to szczególnie zmiany sposobów badań podłoża gruntowego, projektowania w tym także geotechnicznego, pomiarów parametrów, monitoringu obiektów wznoszonych, a przede wszystkim zmiany mentalności stron procesów inwestycyjnych. Ogólnie, zakres badań powinien umożliwiać określenie i wydzielenie na ich podstawie warstw geotechnicznych z dokładnością odpowiadającą wymaganiom obliczeń nośności i stateczności budowli. Podłoże powinno być rozpoznane do głębokości strefy aktywnej oddziaływania budowli i zakończyć się  w warstwie gruntów nośnych. Cechy podłoża należy ustalać każdorazowo na podstawie wierceń lub wykopów badawczych, sondowań  i innych badań polowych, badań makroskopowych oraz szczegółowych badań laboratoryjnych. Badania laboratoryjne powinny objąć swoim zakresem przede wszystkim właściwości fizyko-mechaniczne warstw określanych zwykle ogólnikowo w różnego typu opracowaniach jako „nienośne”. Pozostawianie w tabelach zbiorczych parametrów geotechnicznych warstw słabych bez podania konkretnej wielkości np. kąta tarcia wewnętrznego (Ø), kohezji (c) lub edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej (M0) uniemożliwia w sposób oczywisty lub co najmniej zaburza normalny proces projektowy ze wszystkimi tego konsekwencjami. W ostatnim czasie następuje zasadnicze przegrupowanie w proporcji badań in situ w stosunku do badań laboratoryjnych. O tym fakcie zadecydował znaczny postęp w konstrukcji nowych urządzeń do badań in situ, poziom interpretacji wyników uzyskiwanych z tych testów oraz badania przeprowadzane w komorach kalibracyjnych. Obecnie badania in situ stanowią zasadniczą część planowanych prac badawczych, umożliwiając ograniczenie kosztownych i czasochłonnych badań laboratoryjnych. Ich zakres i udział w ogólnej liczbie prac jest częstokroć określany na podstawie ekonomicznej analizy ryzyka oraz w zależności od potrzeb wynikających z przeprowadzenia symulacji obciążeń, które będzie przenosiła konstrukcja na podłoże.  Powszechność stosowania testów in situ wymaga jednak zrozumienia sensu parametrów, jakie się na ich podstawie wyznacza. Niezbędna jest także orientacja w ograniczeniach stosowanych testów , wynikająca z analizy czynników, które mogą wpływać na mierzone parametry w trakcie wykonywania badań in situ. Często łatwość wykonania badania utożsamiana bywa z łatwością interpretacji dokonanych pomiarów, co jest podejściem nierzadko błędnym. Specyfika testów in situ powoduje również, że w niektórych przypadkach zastosowanie danego testu może ograniczać interpretację wyników tylko do analizy jednego parametru podłoża. Techniki badań in situ są już wszechobecne. W ostatnich latach szczególny rozwój dotyczy technik umożliwiających badanie w miejscu występowania tzw. gruntów słabych, czyli gruntów organicznych, pylastych oraz gruntów strukturalnych, w których odtworzenie rzeczywistych warunków in situ w badaniu laboratoryjnym jest niezwykle trudne.

 

1. Zasady wykonywania badań geotechnicznych i geologicznych – aktualny stan prawny.

Zgodnie z aktualnym prawodawstwem, warunki geotechniczne na potrzeby procesu inwestycyjnego należy dokumentować, opracowując geotechniczne warunki posadowienia obiektów budowlanych (w formie opinii geotechnicznej, dokumentacji badań podłoża gruntowego i projektu geotechnicznego z dokumentacją geologiczno-inżynierską) na bazie uregulowań prawnych.

Wykaz aktów prawnych: 

Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r.- Prawo budowlane (Dz. U. z 1994 r. Nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. – Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. z 2011 r. Nr 163, poz. 981), Obwieszczenie Prezesa Rady Ministrów z dnia 9 października 2000 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy - Kodeks postępowania administracyjnego (Dz.U. z 2000 r. Nr 98, poz. 1071), Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz.U. z 2012 r. poz. 463), Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (Dz.U. z 2012 r. poz. 462), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2011 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących projektów robót geologicznych, w tym robót, których wykonywanie wymaga uzyskania koncesji (Dz.U. z 2011 r. Nr 288, poz. 1696), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 maja 2014 r. w sprawie dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno-inżynierskiej (Dz.U. z 9.05.2014 r.    Nr  596), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 grudnia 2011 r. w sprawie kwalifikacji w zakresie geologii (Dz.U. z 2011 r. Nr 275, poz. 1629), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 15 grudnia 2011 r. w sprawie gromadzenia i udostępniania informacji geologicznej (Dz.U. z 2011 r. Nr 282, poz. 16567), Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2011 r. w sprawie korzystania z informacji geologicznej za wynagrodzeniem (Dz.U. z 2011 r. Nr 292, poz. 1724), PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne, PN-EN 1997-2:2009 Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego. PN-B-02479: 1998.  Geotechnika. Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne. PN-B-03007:2013. Konstrukcje budowlane. Dokumentacja techniczna.

 

2.  Planowanie badań podłoża.

Rozpoznanie geotechniczne należy planować w taki sposób, żeby istotne informacje oraz dane geotechniczne były dostępne na każdym etapie projektowania. Informacje geotechniczne należy dostosować do wymagań obiektu i przewidzianego ryzyka. Na etapie projektu budowlanego i wykonawczego informacje te i dane powinny zapewnić uniknięcie ryzyka wypadków, opóźnień i szkód. Celem badań geotechnicznych jest ustalenie warunków geotechnicznych ( gruntów, skał i wody gruntowej), aby określić właściwości gruntów i skał i aby zebrać dodatkową istotną wiedzę o danym terenie. Należy dokładnie zebrać, zapisać i zinterpretować informację geotechniczną. Informacja ta zależnie od potrzeb, powinna obejmować warunki występujące w podłożu, charakterystykę geologiczną, geomorfologiczną, aktywność sejsmiczną oraz warunki wodne. Należy uwzględnić zmienność warunków podłoża. Warunki występujące w podłożu, które mogą mieć wpływ na wybór kategorii geotechnicznej, powinny zostać określone w pierwszym etapie badań podłoża.

W roku 1998 ukazały się dwa dokumenty zmieniające w istotny sposób  zasady prowadzenia badań podłoża gruntowego. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz. U. Nr 126, poz. 839)  wprowadziło pojęcia trzech kategorii geotechnicznych zależnych od warunków gruntowych (proste – złożone – skomplikowane) w powiązaniu z charakterem projektowanych obiektów. Jest to nawiązanie do europejskiej normy geotechnicznej, tzw. Eurokodu 7. Ważnym zapisem Rozporządzenia było zdefiniowanie „dokumentacji geotechnicznej” jako opracowania różnego od dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. W § 8.2. Rozporządzenia stwierdza się bowiem, że dla trzeciej kategorii geotechnicznej, a w złożonych warunkach gruntowych także dla drugiej „poza dokumentacją geotechniczną należy wykonać dokumentację geologiczno-inżynierską, opracowaną zgodnie z odrębnymi przepisami”.  W ten sposób w nowej wersji wróciły techniczne badania podłoża gruntowego zlikwidowane  poprzez uchwalenie w 1994 r. nowego Prawa geologicznego (Ustawa z dn. 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze; Dz. U. Nr 27, poz. 96). Zarówno badania geotechniczne, jak i kategorie geotechniczne znalazły się również w wydanej także w roku 1998 obszernej „Instrukcji badań podłoża gruntowego budowli drogowych i mostowych” .  Na zmiany legislacyjne w tych zakresach nie trzeba było długo czekać. Szereg nowych wytycznych i charakterystycznych dla budownictwa drogowego definicji przyniosło Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 43, poz. 430). Następowały kolejne nowelizacje Prawa geologicznego, aż do aktualnej ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. (Dz. U. Nr 163, poz. 981). Odpowiednim zmianom ulegały rozporządzenia wykonawcze, w szczególności Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać dokumentacje hydrogeologiczne i geologiczno-inżynierskie (ostatnia wersja z 8 maja 2014 r.; Dz. U. Nr 596 ).

Rys. 1.Przepisy prawa w zależności od rodzaju dokumentowania

Zmieniono również w 2012 r. rozporządzenie w sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych (Dz. U. z 27.04.2012 r., poz. 463). Działalność gospodarczą w geologii stosowanej regulują zapisy Prawa geologicznego i rozporządzeń wydanych na jego podstawie, zaś ustalenie geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych – ustawa 1994 r. ( z późniejszymi zmianami ) Prawo budowlane ( Dz. U. Nr 89, poz. 414), a w szczególności Rozporządzenie MSWiA. Warunki gruntowe w zależności od stopnia skomplikowania dzieli się na:

proste – występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych genetycznie i  litologicznie, zalegających poziomo, nieobejmujących mineralnych gruntów słabonośnych, gruntów organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody poniżej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych; złożone – występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, nieciągłych,  zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących mineralne grunty słabonośne, grunty organiczne i nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie projektowanego posadawiania i powyżej tego poziomu oraz przy braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych; skomplikowane – występujące w przypadku warstw gruntów objętych występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów ekspansywnych i zapadowych, na obszarach szkód górniczych, przy możliwych nieciągłych deformacjach górotworu, w obszarach dolin i delt rzek oraz na obszarach morskich.

Zgodnie z Rozp. Min. Trans. Gosp. Mor. § 4.1. rozróżnia się 3 kategorie geotechniczne (patrz załącznik – Rozporządzenie Ministra Transportu, budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25.04.2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych. Dz. U z dn. 27.04.2012 poz. 463).

Zgodnie z § 7.1  opracowuje się opinie geotechniczne, dokumentacje badań podłoża gruntowego i projekty geotechniczne. W przypadku obiektów III kategorii  geotechnicznej oraz w złożonych warunkach gruntowych II kategorii wykonuje się dodatkowo dokumentację geologiczno-inżynierską, zgodnie z przepisami ustawy z dnia 9.06.2011 – Prawo geologiczne i górnicze (D. U. Nr 163, poz. 381).

Ze względu na zapis w § 9 Rozporządzenia mówiący, iż badania i dokumentacja mają być zgodne z Eurokodem 7, to badania terenowe i pobieranie próbek gruntów do badań laboratoryjnych powinny odpowiadać odpowiednim klasom jakości, czyli od A1 do C5, w zależności od rozpatrywanego parametru fizyko-mechanicznego.

Problem odpowiedniego pobierania prób o przelocie ciągłym (rdzeniowy) dotyczy większości opracowań. Należy zwrócić szczególną uwagę na jakość robót geologicznych z uwagi na warunki glacitektoniczne panujące na rozpatrywanym terenie.

Chcąc ustrzec się od typowej praktyki geotechnicznej, gdzie nadal (nieprawnie) parametry gruntów są odczytywane z tablic lub są badane na próbkach dostarczanych w woreczkach z naruszoną strukturą i wilgotnością, należy tym bardziej podkreślać ten problem.

Badania geotechniczne powinny obejmować badania podłoża i inne badania danego terenu, takie jak:

ocena istniejącej zabudowy, tj. budynków, mostów, tuneli, nasypów, zboczy, historia zabudowy na danym terenie i wokół tego terenu.

Przed sporządzeniem programu badań należy zebrać i ocenić dostępne informacje i dokumentacje archiwalne.

Przykładem informacji i dokumentacji, które mogą być wykorzystane są:

mapy topograficzne, stare plany opisujące dawne wykorzystanie danego terenu, mapy i dokumentacje geologiczne, mapy geologiczno-inżynierskie, mapy i dokumentacje hydrogeologiczne, mapy geotechniczne, zdjęcia lotnicze i wcześniejsze fotointerpretacje, badania agrogeofizyczne, wcześniejsze badania prowadzone na danym terenie i w jego otoczeniu, wcześniejsze doświadczenia z tego obszaru, lokalne warunki klimatyczne.

Badania podłoża powinny obejmować badania laboratoryjne, dodatkowe prace kameralne oraz kontrolę i monitoring tam, gdzie jest to potrzebne.

Czynnością wstępną  rozpoznania podłoża poważnych inwestycji  jest opracowanie „Projektu robót geologicznych”, który, po zatwierdzeniu przez odpowiedni organ administracji geologicznej, jest podstawą przeprowadzenia badań i opracowania Dokumentacji geologiczno-inżynierskiej.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2011 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących projektów robót geologicznych, w tym robót, których wykonywanie wymaga uzyskania koncesji (Dz. U. Nr 288, poz. 1696) dotyczy zmiany treści rozporządzenia z 2001 r. można uznać za kosmetyczne, zwłaszcza w stosunku do powszechnie znanej wersji z 2001 r., choć warto zwrócić uwagę na konieczność określenia wpływu zamierzonych robót geologicznych na obszary chronione (w tym Natura 2000) i przedstawienia składników środowiska podlegających ochronie na mapie geologiczno – gospodarczej. Zniknęło też pojęcie „aneksu do projektu” stosowane dotychczas w przypadku badań wieloetapowych. Obecnie dla każdego etapu badań sporządzać należy kolejny, nowy projekt, jednak o treści takiej samej, jak „dawny” aneks. Prawo geologiczne wprowadza jeszcze inne drobne zmiany, takie jak zwiększenie do 100 m głębokości wierceń, przy realizacji których nie stosuje się przepisów o ruchu zakładu górniczego, czy przeniesienie obowiązku zgłoszenia zamiaru rozpoczęcia robót z wykonawcy na inwestora. W dalszym ciągu Projekt zawierać ma więc omówienie planowanych prac geodezyjnych, czy badań laboratoryjnych, które przecież nie są „robotami geologicznymi”. Dodano zapomniany w poprzedniej edycji zapis o potrzebie określenia rodzaju dokumentacji mającej powstać w wyniku realizacji projektowanych robót geologicznych. Rozporządzenie w sprawie projektów robót geologicznych  zaleca dołączenia przekroju geologicznego, „o ile został już sporządzony”.  Dzięki takiemu przekrojowi, na który naniesiono by planowaną niweletę (ale już w wersji zaproponowanej przez projektanta, stanowiącej załącznik do wymagań techniczno-budowlanych) można by zaprojektować ograniczony do niezbędnego minimum zakres robót geologicznych. Przy dużych inwestycjach taka możliwość ma niebagatelne znaczenie. Zakres badań powinien wynikać z:

aktualnego stopnia rozpoznania geologicznego, wymagań techniczno- budowlanych i fazy projektowania (budowy, eksploatacji), kategorii geotechnicznej oraz klasy projektowanej drogi lub obiektu mostowego, uwarunkowań środowiska przyrodniczego i zagospodarowania terenu,

Po uzyskaniu wyników badań polowych, program badań podłoża powinien być ponownie przeanalizowany, aby sprawdzić wstępne założenia. W szczególności:

jeśli uważamy, że konieczne jest lepsze określenie złożoności i zmienności podłoża na danym terenie, powinna być zwiększona liczba punktów badawczych, otrzymane parametry powinny być sprawdzone, w celu określenia, czy pasują do sprawdzonego modelu zachowania gruntu. Jeżeli okaże się to konieczne, powinny być przewidziane dodatkowe badania, powinno być uwzględnione każde ograniczenie w danych, ujawnione zgodnie z EN-1997-1:2004.

 

Podłoże Rozpoznanie podłoża powinno dostarczyć informacji potrzebnych do sporządzenia opisu warunków występujących w podłożu, mających znaczenie dla proponowanych prac i stworzyć podstawę do oszacowania parametrów geotechnicznych istotnych dla wszystkich stadiów budowy. Otrzymane informacje powinny pozwolić na ocenę następujących zagadnień:

przydatności danej lokalizacji dla proponowanej budowli i ocenę poziomu ryzyka, deformacji podłoża spowodowanej przez budowlę lub będącej wynikiem prac budowlanych, rozkładu przestrzennego i zachowania w czasie, bezpieczeństwa w odniesieniu do stanów granicznych (np. osiadanie zapadowe, wypór gruntu, wypiętrzenie, poślizg mas gruntowych i skalnych, wyboczenie się pali itd.), obciążeń przekazywanych na budowlę ze strony podłoża (np. boczne parcie na pale) i zakresu, w jakim zależą ona od projektu budowli i jej konstrukcję, metod posadowienia (np. ulepszenia podłoża, możliwości wykonania wykopów, możliwości wykonania pali, drenażu), kolejność prac fundamentowych, oddziaływania budowli i jej użytkowania na otoczenie, wszelkich dodatkowych wymaganych zabezpieczeń konstrukcyjnych (np. podparcie wykopu, zakotwienie, rurowanie pali wierconych, usuwanie przeszkód), oddziaływanie prac budowlanych na otoczenie, rodzaj zasięgu i zanieczyszczenia podłoża w miejscu lokalizacji i w jego sąsiedztwie, skuteczności przyjętych środków w celu powstrzymania lub zapobiegania zanieczyszczeniu.

 

Materiały budowlane

Należy ustalić istotne parametry geotechniczne badanych gruntów i skał pod kątem wykorzystania ich jako materiałów budowlanych. Otrzymane informacje powinny umożliwić ocenę następujących zagadnień:

przydatności dla zamierzonego wykorzystania, zasięgu złoża,  czy jest możliwe wydobycie i obróbka materiałów oraz czy i w jaki sposób odpad może być odseparowany i usunięty, przewidywalnych metod ulepszenia gruntu i skał, urabialności gruntów i skał podczas budowy i możliwych zmian ich własności w czasie transportu, rozmieszczania i dalszej obróbki, oddziaływania ruchu budowli i ciężkich ładunków na podłoże gruntowe, potencjalnych metod odwadniania i/lub wykonywania wykopów, oddziaływania odpadu, odporności na wietrzenie i podatności na kurczenie się, pęcznienie i rozdrabnianie.

 

Woda gruntowa.

Należy dokonać rozpoznania wód gruntowych wierceniami orurowanymi, by dostarczyć niezbędnych informacji związanych z występującymi warunkami wodnymi na etapie projektowania i wykonawstwa. Badania wody gruntowej powinny w miarę potrzeby dostarczyć informacji na temat:

głębokości, miąższości, zasięgu i Pozostało jeszcze 90% tekstu