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 – klasyfikacjaNiełatwo 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

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 wykonania1. 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. ■

Literatura1. 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.

Ilust

racj

a: F

otol

ia

Grzegorz SchmidtJarosław RokitaDział Wsparcia Technicznego LafargeHolcim