Pękanie ścian budynków
Bardzo często spękania pojawiające się na ścianach obiektów budowlanych powstają na skutek nierównomiernego osiadania fundamentów posadowionych na gruntach o różnej charakterystyce wytrzymałościowo-odkształceniowej.
Przedstawiamy przykłady dwóch budynków pokrytych spękaniami, których przyczyny pochodziły z podłoża gruntowego.
Przykład I: Dom w Międzylesiu
Parterowy, niepodpiwniczony budynek z użytkowym poddaszem wybudowany został bez wykonanych badań geotechnicznych. Prawdopodobnie nie przeprowadzono także odbioru gruntu w dnie wykopu. W każdym razie brak jest stosownego wpisu w Dzienniku Budowy.
W krótkim czasie po zakończeniu budowy na ścianach budynku pojawiły się rysy i pęknięcia. Największe szczeliny miały szerokość ok. 6-7 mm. Pęknięcia uwidoczniły się na zewnętrznych ścianach budynku.
Właścicielka domu po konsultacjach z konstruktorem (projekt, który został zrealizowany był projektem typowym i żaden konstruktor nie brał udziału w jego adaptacji) zleciła wykonanie badań geotechnicznych. Wokół budynku przy jego zewnętrznych ścianach wykonano osiem otworów badawczych. Przeprowadzone badania wykazały, że pod powierzchnią terenu występują grunty nasypowe. Grunty nasypowe zalegają do głębokości 1.00 - 1.70 m ppt. Pod gruntami nasypowymi znajduje się warstwa torfów. Lokalnie nawiercono także namuły. Torfy zalegają do głębokości 1.30 - 2.40 m ppt. Pod gruntami organicznymi występują nośne, średnio zagęszczone piaski średnie o uogólnionym stopniu zagęszczenia ID = 0.50. W partiach stropowych w piaskach stwierdzono występowanie wkładek organicznych. Piaski zalegały do głębokości rozpoznania tj. do 4.0 metrów ppt. Fundamenty budynku stanowią ławy fundamentowe posadowione na głębokości około 1.10 metr ppt. Oznacza to że pod fundamentami znajduje się warstwa torfów o grubości 1.30 metra. Woda gruntowa występowała na głębokości 1.80 - 1.90 metra ppt. Na części terenu torfy zagłębiały się poniżej poziomu wody gruntowej. Zróżnicowana głębokość zalegania gruntów organicznych spowodowała, że jeden z narożników budynku posadowiony został w pobliżu gruntów nośnych, a pozostała część fundamentów oparta została na dość grubej warstwie torfu. Występowanie zmiennej grubości torfów było przyczyną powstania nierównomiernych osiadań, które wywołały pęknięcia konstrukcji budynku. Rozmieszczenia rys i szczelin na ścianach pokrywały się z granicą występowania grubej warstwy torfów.
Podbicie fundamentów
Po przeprowadzeniu badań zaproponowano wykonanie odcinkowej wymiany gruntu pod fundamentami – podbicie fundamentów. Wymiana gruntu polega na odsłonięciu ławy fundamentowej, na długości około 1.5 metra, usunięciu gruntów organicznych do poziomu piasków i wypełnieniu wolnej przestrzeni betonem. Do podbicia fundamentów można wykorzystać kręgi betonowe. Po wykonaniu wykopu krąg lub kręgi wsuwa się pod fundament, a następnie wypełnia się wnętrze betonem. Kręg stanowi pewnego rodzaju szalunek dla wlewanego betonu. Wymianę gruntu wykonuje się odcinkami o długości 1 – 1.5 metra. Nie wykonuje się jednego odcinka bezpośrednio przy następnym. Dla każdego przypadku musi zostać opracowany szczegółowy plan robót.
Wykonany został projekt zabezpieczenia polegający na oparciu budynku na belkach stalowych wsuniętych pod ławę fundamentową. Belka z obu stron budynku została by oparta na nowym fundamencie. Szacunkowy koszt realizacji zabezpieczenia 80 tys. złotych.
Jak uniknąć podobnych problemów?
Zastanawiające w opisanym przypadku jest to, że wykonawcę nie zaniepokoił wygląd gruntu na dnie wykopu. W dnie wykopu musiały być widoczne grunty nasypowe. Pod nimi, a nawet może też bezpośrednio w dnie znajdowały się torfy. Grunty nasypowe są łatwe do identyfikacji odznaczają się charakterystyczną szarą barwą. W nasypach na przedmiotowej działce widoczne były fragmenty cegieł. Badanie w dnie wykopu pozwoliły by wykonać wymianę gruntu. Po wybraniu torfów wykopy wypełnione zostały by piaskiem zagęszczonym warstwami. Koszt dokumentacji badań podłoża gruntowego i wymiany gruntu byłby bez porównania niższy od kosztów podbicia fundamentów i kwoty, która musi być wydana na naprawę spękań konstrukcji. Kolejny już raz spotykamy sytuację kiedy stare oczko wodne zostaje zasypane gruntem nasypowym. Teren zostaje wyrównany, a nasyp przykrywa wątpliwe podłoże. Budynek sąsiadów jest także spękany. Należy sądzić, że pod jego fundamentami też znajdują się grunty organiczne. Po drugiej stronie ulicy znajduje się jeszcze jedna wolna od zabudowy działka. Wysokie trawy rosnące na jej powierzchni mogą oznaczać, że w jej podłożu zalegają torfy. Czy nabywca tej działki zamówi badania geotechniczne?
Przykład II: Budynek garażowy w Nowym Dworze Mazowieckim
Budynek mieszczący garaże samochodowe znajduje się na terenie jednostki wojskowej w Nowym Dworze Mazowieckim. Miasto to położone jest w dolinie dwóch dużych rzek: Wisły i Narwi. W podłożu przeważają grunty piaszczyste, a w miejscach, gdzie znajdowały się starorzecza zalegają grunty organiczne. Jednostka zleciła badania geotechniczne, które miały określić przyczyny spękań, widoczne na ścianie szczytowej budynku oraz prostopadłej do niej podłużnej ścianie północnej. Charakter pęknięć wskazywał, że osiada północno-zachodni narożnik budynku. Parterowy obiekt posadowiony był na ławach fundamentowych na głębokości 1.0 metra ppt.
W celu określenia budowy geologicznej wykonano pięć otworów badawczych przy ścianach budynku. Otwory zlokalizowano przy uszkodzonym narożniku, ale także w pewnym oddaleniu od niego, w miejscach gdzie nie było widać rys i pęknięć. Przeprowadzone badania wykazały, że w podłożu zalegają średnio zagęszczone piaski średnie. Wody gruntowej do głębokości 5 metrów nie stwierdzono. Taki układ występował w otworach zlokalizowanych z dala od uszkodzonego narożnika. W otworach wykonanych przy narożniku stwierdzono występowanie plastycznej gliny, której warstwa rozciągała się do głębokości 4 metry ppt. Pod gliną nawiercono mało wilgotne piaski średnie. W warstwie gliny zaobserwowano sączenia. To wyjaśniło sprawę. Narożnik budynku posadowiony w warstwie plastycznej gliny osiadł, co spowodowało pojawienie się spękań. Sytuację pogorszył prawdopodobnie stan instalacji odprowadzającej wodę opadową z dachu budynku rurami spustowymi. Woda z rur spływała do podłoża bezpośrednio przy ścianach budynku. Tam, gdzie występowały piaski, woda swobodnie odpływała do głębszych warstw gruntu. Przy narożniku woda gromadziła się w warstwie słabo przepuszczalnej gliny, powodując jej uplastycznienie. Sączenia, które zlokalizowano w glinach pojawiły się, mimo iż badanie wykonano w okresie o wyjątkowo niskim poziomie opadów atmosferycznych.
