Temperatura ma ogromne znaczenie na właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów. Dlatego podczas projektowania budynku ważnym czynnikiem wpływającym na rodzaj fundamentowania jest określenie stopnia wysadzinowości gruntów w podłożu.
Co to jednak jest wysadzinowość?
Każdy kierowca w okresie wczesnej wiosny zastanawia się dlaczego drogi po których się jeździ wyglądają coraz gorzej. Przełomy, czy też dziury, na drogach często powstają na wskutek tworzenia się w podłożu wysadzin. Wysadziny wynikają natomiast z przemarzania wody w gruncie (przemarzania gruntu). Jeśli mamy długotrwałą i chłodną zimę to granica przemarzania przesuwa się coraz to głębiej. Natomiast w obrębie tej strefy, od powierzchni terenu, powstają soczewki lodowe, które powiększają się poprzez podciąganie wody z głębszych partii gruntu. Dlatego wilgotność gruntu zamarzniętego rośnie, a gruntu bezpośrednio pod nim maleje.
W skrócie wysadziny powstają wtedy, gdy:
- dość długo utrzymują się ujemne temperatury powietrza podczas zimy,
- grunt podłoża należy do rodzajów gruntów wysadzinowych
- grunt podłoża jest bardzo wilgotny, a zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko.
Jaki wysadzinowość ma wpływ na posadowienie budynków?
W podłożu lekkich budynków, wskutek powstających soczewek lodu, może dojść do podniesienia fundamentów posadowionych zbyt płytko ponad granicą przemarzania w wyniku działania sił wysadzinowych.
Jak określić głębokość przemarzania dla naszej inwestycji?
Zgodnie z Polską Normą PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie teren Polski dzieli się na 4 strefy (0,8; 1,0; 1,2 i 1,4 m) pod względem głębokości przemarzania gruntów wysadzinowych.
Rysunek 1. Podział Polski na strefy, zależnie od głębokości przemarzania gruntów, do celów fundamentowania (Pisarczyk, 2014)
Wartości hz przyjmuje się przy projektowaniu fundamentów obiektów budowlanych, natomiast dla przewodów wodociągowych, kanalizacyjnych lub drenaży, głębokości podane na powyższej mapie należy zwiększyć o co najmniej 1/3.
Zalecenie zawarte w Polskiej Normy zostały potwierdzone w praktyce i mimo aktualnie stosowanego w Polsce Projektowania geotechnicznego według Eurokodu 7 nadal są uwzględnianie i stosowane jako doświadczenie porównywalne.
Które grunty są wysadzinowe?
Historycznie stosowane były różne kryteria wysadzinowości, które opierają się na właściwości fizyczne gruntów. Bardzo często stosowanym w Polsce jest Kryterium Wiłuna (1958) według, którego uwzględnia się uziarnienie gruntu i kapilarność bierną gruntu. Wiłun podzielił grunt na 3 grupy o różnym stopniu wysadzinowości:
- grupa A – grunty niewysadzinowy, bezpieczne w każdych warunkach wodnogruntowych i klimatycznych; grunty takie zwierają poniżej 20% cząstek mniejszych od 0,05 mm i poniżej 3% cząstek mniejszych od 0,02 mm, do takich gruntów należą np. czyste żwiry, pospółki i piaski;
- grupa B – grunty wątpliwe (mało wysadzinowe), zawierające 20-30% cząstek mniejszych od 0,05 mm i 3-10% cząstek mniejszych od 0,02 mm, wyróżnia się tu piaski bardzo drobne, pylaste i próchnicze;
- grupa C – grunty wysadzinowe, są to grunty zawierające powyżej 30% cząstek mniejszych do 0,05 mm i powyżej 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm, do tej grupy należą wszystkie grunty spoiste i namuły organiczne.
Jak chronić budowle przed wysadzinami?
Zabezpieczenie obiektów budowlanych na gruntach wysadzinowych polega na:
- posadowieniu fundamentów obiektu budowlanego poniżej granicy przemarzania,
- wymianie gruntu wysadzinowego do granicy przemarzania na grunt niewysadzinowy („poduszki” z ubitego czystego żwiru lub piasku),
- użyciu do zasypki za murami oporowymi, przyczółkami jazów itp. przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych,
- zabezpieczeniu podłoża pod rusztowaniami i pod płytko posadowionymi fundamentami przed zamarzaniem za pomocą mat, cieplaków itp. lub obsypaniu fundamentów gruntem na okres mrozów,
- zastosowanie izolacji termicznej pod komorami w chłodni lub pozostawieniu pod podłogą wolnej przestrzeni, ewentualnie podgrzewaniu gruntu wodą obiegową lub prądem elektrycznym
W przypadku gdy chcemy zabezpieczyć nawierzchnię drogową przed przełomami można:
- odpowiednio podwyższyć nasyp ponad zwierciadło wody gruntowej,
- obniżyć poziom wód gruntowych lub ograniczyć ich boczny dopływ za pomocą drenażu podłużnego,
- zastosować pod nawierzchnią podsypkę paskową o odpowiedniej grubości (wymiana gruntu wysadzinowego na niewysadzinowy),
- zastosować podbudowę z gruntu stabilizowanego cementem lub bituminem,
- zagęścić podłoże w dnie koryta przez wałowanie,
- zastosować odwodnienie powierzchniowe nawierzchni drogowej, podłoża powierzchni i pobocza drogi.
Zespół ODWIERTY-ŚLĄSK
Bibliografia:
PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.
Pisarczyk S., 2014: Gruntoznastwo inżynierskie. Wydawnictwa Naukowe PWN SA. Warszawa
Wiłun Z., 2019: Zarys geotechniki. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności. Warszawa
Wysokiński L., Kotlicki W., Godlewski T., 2011: Projektowanie geotechniczne według Eurokodu 7. Poradnik. Instytut Techniki Budowlanej. Warszawa
