Artykuł infrastruktura - wzmacnianie podłoży

1. 2 INFRASTRUKTURA: Ludzie Innowacje Technologie – 5–6/2017
TEMAT WYDANIA
Według Wytycznych wzmacniania
podłoży gruntowych [1] jako definicję
podłoża budowli ziemnej należało ro-
zumieć strefę gruntu poniżej podstawy
budowli, w obrębie której właściwości
gruntu mają wpływ na projektowanie,
wykonanie i eksploatację budowli. Nowy
Katalog [2] wprowadził rozróżnienie
pomiędzy podłożem gruntowym bu-
dowli ziemnej i podłożem gruntowym
konstrukcji nawierzchni. Jako podłoże
gruntowe nawierzchni przyjmuje się
strefę gruntu rodzimego lub nasypowe-
go poniżej spodu konstrukcji nawierzch-
ni, której cechy i właściwości wpływają
na procesy: projektowania, wykona-
nia i eksploatacji nawierzchni. Trzeba
zauważyć, że taki podział jest jak naj-
bardziej zasadny, ponieważ stosowane
wcześniej uproszczenie w odniesieniu
do podłoża gruntowego i brak rozróż-
nienia, jakiego obiektu ma ono być pod-
stawą, w wielu przypadkach prowadziły
do przyjmowania rozwiązań technicz-
nych, w zakresie wzmocnienia podłoża,
często nieadekwatnych do obciążeń, dla
jakich miało ono stanowić fundament.
Jaka jest zatem definicja podłoża
wzmocnionego? Definiuje się je jako [1]
warstwę gruntu rodzimego lub nasypo-
wego, ulepszonego przez działanie mecha-
niczne, chemiczne lub wykonanie elemen-
tów wzmacniających, w celu poprawienia
jego stateczności albo parametrów zwią-
zanych z jego nośnością pozwalających
na posadowienie na nim konkretnego
obiektu lub budowli. Ogromnie ważne
jest, aby dla potrzeb wzmacniania pod-
łoża przeprowadzać konieczne badania
geotechniczne, które później będą pod-
stawą do przyjęcia odpowiednich rozwią-
zań opartych na Katalogu [2] lub zapro-
jektowanych indywidualnie.
Metody wzmacniania podłoży
gruntowych – klasyfikacja
Niełatwo przyjąć jedną prostą klasyfika-
cję metod wzmacniania gruntu z uwagi
na fakt, że jest ona zależna od kryterium
podziału, który przyjmiemy. Najczęściej
są to [3]:
• technologia wzmocnienia;
• głębokość, na jaką ingerujemy w pod-
łoże;
• materiały zastosowane w procesie
technologicznym;
• końcowy efekt przeprowadzonego
procesu wzmocnienia podłoża.
Za jedną z zasadnych metod klasyfi-
kacji wzmocnień podłoży można przyjąć
tę [4], która jest oparta na technologii
wykonania wzmocnienia, a mianowicie:
• wymiana gruntu podłoża, który jest
nienośny, na kruszywo o parame-
trach pozwalających spełnić wyma-
gania w zakresie nośności, wytrzy-
małości i pozwalające uzyskać jego
odpowiednie zagęszczenie;
• wzmocnienie podłoża przez zastoso-
wanie stabilizatorów, spoiw i domie-
szek z zastosowaniem wzmocnienia
powierzchniowego;
Metod wzmacniania podłoży jest wiele, ważne jednak, aby wybrać odpowiednie rozwiązanie
do panujących warunków i oczekiwanych rezultatów. Tylko wtedy efekt będzie zadowalający,
a koszty utrzymania nawierzchni rozsądne.
Wzmocnione podłoże
– trwała nawierzchnia

2. 3INFRASTRUKTURA: Ludzie Innowacje Technologie – 5–6/2017
• wzmocnienie podłoża poprawiające
jego parametry wytrzymałościowe,
bez stosowania stabilizatorów czy
domieszek mieszanych i zagęszcza-
nych razem z gruntem podłoża, np.
przez przeciążenie czy konsolidację
słabego podłoża;
• wzmocnienie podłoża przez zasto-
sowanie wzmocnienia wgłębnego
wykorzystującego techniki palowa-
nia i formowania kolumn;
• wzmocnienie podłoża przez zasto-
sowanie geosyntetyków.
Metody wzmacniania podłoża
– technologia wykonania
1. WZMOCNIENIE PODŁOŻA PRZEZ
WYMIANĘ GRUNTU. Jednym z naj-
prostszych, niekoniecznie najtańszych
sposobów wzmocnienia podłoża jest
wymiana gruntu na materiał umożli-
wiający osiągnięcie wymaganych para-
metrów określonych w specyfikacji pro-
jektowej. Najczęściej jest on stosowany
w przypadku występowania gruntów
słabych i miękkoplastycznych. Dużym
ograniczeniem stosowania tego sposo-
bu wzmocnienia jest występowanie wód
gruntowych. W przypadku, gdy zabieg
jest niewystarczający, łączy się go do-
datkowo z wzmocnieniem wgłębnym
w postaci np. palowania.
2. WZMOCNIENIE PODŁOŻA PRZEZ
ZASTOSOWANIE DODATKOWYCH
ŚRODKÓW W POSTACI SPOIW
HYDRAULICZNYCH, STABILIZATORÓW
I DOMIESZEK. Obecnie przy wykony-
waniu wzmocnień podłoży stosowane
są dwa rodzaje stabilizacji: chemiczna
i termiczna [5], które pozwalają uzyskać
bardzo dobre efekty zarówno w zakre-
sie przyrostu nośności i wytrzymałości
gruntu, jak i szybkiego spadku jego wil-
gotności. Efekty te są zależne od rodza-
ju zastosowanego środka stabilizujące-
go, spoiwa czy domieszki. Najbardziej
znanymi spoiwami były i są: cement
i wapno. Jednakże z uwagi na szybki
rozwój rynku produktów opartych na
dodatkach chemicznych i różnego ro-
dzaju domieszkach stosowanie innych
spoiw i stabilizatorów stało się bardzo
popularne. Naprawdę dobre efekty osią-
ga się, stosując np. GRUNTAR, którego
spektrum działania pozwala na szyb-
kie przyrosty wytrzymałości połączone
z funkcją osuszania gruntu, co odgrywa
niebagatelną rolę w przypadku wzmoc-
nień podłoży. W zależności od rodzaju
przeprowadzanego wzmocnienia stabi-
lizację możemy podzielić na powierzch-
niową i wgłębną. Różnią się one przede
wszystkim sposobem wykonania, któ-
ry jest zależny od głębokości, na jakiej
wzmacniamy podłoże.
3. WZMOCNIENIE PODŁOŻA
BEZ STOSOWANIA DODATKOWYCH
ŚRODKÓW MIESZANYCH Z PODŁOŻEM
GRUNTOWYM. Do najtańszych sposo-
bów wzmocnienia podłoża należy konso-
lidacja. Jej wykonanie polega na obcią-
żeniu podłoża gruntowego nadkładem
nasypu, co powoduje wyciskanie z nie-
go wody. Proces konsolidacji możemy
przyspieszyć, stosując do tego celu prze-
ciążenie, które polega na dodatkowym
dociążeniu podłoża większym obciąże-
niem, niż jest docelowo przewidziane
[6], w tym przypadku można dodatko-
wo zastosować zabieg drenowania do-
ciążonego nasypu.
Kolejnym sposobem wzmocnienia
podłoża jest jego zagęszczanie, które
możemy podzielić na:
• zagęszczanie dynamiczne,
• dynamiczną wymianę gruntu,
• wibroflotację, której pochodną jest
wibrowymiana.
Każda z tych metod wymaga użycia
specjalistycznego sprzętu budowlanego.
4. WZMOCNIENIE PODŁOŻA PRZEZ
WYKORZYSTANIE GEOSYNTETYKÓW.
Wzmocnienie geosyntetykami polega na
zastosowaniu jednego z kliku rodzaju
wyrobów o odmiennych właściwościach
[7] z grupy: geowłóknin, geotkanin,
geosiatek, geomembran, geokompozy-
tów i georusztów, które są w odpowied-
ni sposób rozkładane na podłożu celem
jego wzmocnienia, przy czym najczęściej
przykrywa się je kruszywem. Często ra-
zem z nim tworzą tzw. materac geotek-
stylny, który stanowi dodatkowe wzmoc-
nienie podłoża. Bardzo istotne jest, żeby
zastosowanie konkretnego geowyrobu
było poparte analizą jego wytrzymało-
ści oraz wpływu na trwałość konstruk-
cji i realne wzmocnienie podłoża, a nie
tylko jego ceną.
Co wybrać?
Metod wzmocnienia podłoża, jak moż-
na zauważyć, jest bardzo wiele. Każda
z nich pozwala osiągnąć zamierzony
cel, jakim jest podniesienie nośności
i zachowanie stateczności podłoża, ale
pod jednym warunkiem: że zastoso-
wanie konkretnego rozwiązania zosta-
nie poprzedzone wykonaniem rozpo-
znania podłoża oraz specjalistycznych
badań, które umożliwią projektantowi
dobór odpowiedniego sposobu wzmoc-
nienia podłoża do warunków, jakim to
podłoże musi sprostać. Niewłaściwie za-
projektowane rozwiązanie wpływa na
zmniejszenie trwałości zmęczeniowej
konstrukcji nawierzchni, co ma z kolei
niebagatelny wpływ na koszty utrzy-
mania nawierzchni w trakcie jej użyt-
kowania – niejednokrotnie przewyższa-
ją one iluzoryczne oszczędności z etapu
projektowo-wykonawczego. ■
Literatura
1. Wytyczne wzmacniania podłoża gruntowego
w budownictwie drogowym, IBDiM, 2002.
2. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni
podatnych i półsztywnych, Politechnika
Gdańska, 2012.
3. P. Łęcki, M. Różański, Wzmacnianie
podłoża gruntowego budowli drogowych,
„Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne”,
nr 2, 2015, s. 46–54.
4. P. Łęcki, P. Dojcz, Problematyka oraz
sposoby stabilizacji i wzmacniania gruntów
budowlanych, ITB, 2008.
5. L. Rafalski, Podłoże nawierzchni drogowej,
„Inżynieria Morska i Geotechnika”, nr 3,
2009, s. 190–193.
6. P. Rychlewski, Metody wzmacniania
podłoża gruntowego w budownictwie
komunikacyjnym, IBDiM, 2014.
7. M. Peroński, Stabilizacja podłoża
gruntowego. Geosiatki i geotkaniny,
„Magazyn Autostrady”, nr 3, 2017.
Ilustracja:Fotolia
Grzegorz Schmidt
Jarosław Rokita
Dział Wsparcia Technicznego
LafargeHolcim