Posadowienie pośrednie, kiedy jest konieczne

Niestety nie zawsze istnieje możliwość wybudowania domu na fundamentach bezpośrednich, czasami ze względu na warunki gruntowo-wodne w grę wchodzi tylko posadowienie pośrednie, czyli przeważnie fundamenty palowe. W tym tekście pokrótce opiszemy z czym się wiąże wykonanie fundamentów palowych i kiedy jest to konieczne.

Badania geotechniczne

Rozpoznanie warunków gruntowo-wodnych panujących na danym terenie jest podstawą do jakichkolwiek rozważań na temat doboru odpowiednich fundamentów oraz parametrów jakie powinny posiadać. W dzisiejszych czasach badania geotechniczne są konieczne, również z prawnego punktu widzenia.

Bez opinii geotechnicznej dołączonej do projektu architektoniczno-budowlanego, nie uzyska się pozwolenia na budowę. Warunki posadowienia danej inwestycji są ustalane na podstawie bieżących wyników badań geotechnicznych gruntu, analizę danych archiwalnych oraz innych danych dotyczących podłoża badanego obszaru.

Opinia geotechniczna pomimo informacji jakie dostarcza, służy głównie do ustalenia stopnia skomplikowania warunków gruntowo-wodnych oraz ewentualnego zaproponowania zmiany kategorii geotechnicznej danego obiektu. Jednak ostatecznie kategorie geotechniczną budynku ustala projektant.

Grunty słabonośne a posadowienie pośrednie

Technologia obecna w dzisiejszym budownictwie pozwala nam wzmocnić na wiele sposobów podłoże gruntowe. Nie zawsze ma to sens, wszystko rozbija się o opłacalność, danego przedsięwzięcia. Im droższa i większa inwestycja tym z reguły koszty ewentualnego wzmocnienia podłoża tracą na znaczeniu.

W przypadku domów jednorodzinnych z reguły bardziej opłacalne jest sięgnięcie po odpowiedni rodzaj fundamentów niż po jakieś skomplikowane i drogie sposoby na wzmocnienie podłoża. Najczęstsze przyczyny kiedy grunt nie spełnia określonych kryteriów to:

• niewystarczające parametry mechaniczne gruntu tj. wskaźnik zagęszczenia (I_s) lub wytrzymałość na ścinanie (C_u) np. słabonośne grunty mineralne lub organiczne;
• niestabilna lub nieuporządkowana struktura gruntu, która sprawia że jego zachowanie się pod obciążeniem będzie trudne do przewidzenia np. nasypy niekontrolowane;
• grunty na terenach osuwiskowych;
• podłoże gruntowe na terenach krasowych, objętych działalnością górniczą lub pogórniczych.

Pamiętajmy również, że ludzie zasiedlają coraz to nowsze połacie terenu, także w naszym kraju, ziemi cały czas ubywa. Dlatego pod zabudowę będą wykorzystywane coraz trudniejsze tereny, gdzie grunty będą wymagały odpowiedniego wzmocnienia, a budynki bardziej skomplikowanych fundamentów.

Wykonywanie fundamentów pośrednich

Jeżeli jedyną opcją jaka pozostaje, aby wybudować dany obiekt jest posadowienie pośrednie, to należy na podstawie badań geotechnicznych ustalić rodzaj oraz parametry fundamentów. Aby to zrobić, projektant musi znać wytrzymałość podłoża gruntowego. Dane pozyskane z badań geotechnicznych pozwalają obliczyć stany graniczne podłoża dla projektowanej budowli.

Ponadto informacje na temat parametrów gruntu w podłożu pozwalają na wykonanie analizy obliczeniowej dotyczącej projektowanych pali. Chodzi głównie o ustalenie sił oddziałujących w obrębie pala, określenie nośności tego rodzaju fundamentu oraz jego ewentualnego przemieszczania się na skutek przyłożonego obciążenia.

Dzięki tego typu ustaleniom wybiera się rodzaj oraz parametry projektowanych fundamentów palowych. Jest wiele technologii wykonywania pali, każda z nich ma swoje wady i zalety. Pale wykonane w określony sposób charakteryzują wytrzymałością, która zazwyczaj różni się od wytrzymałości pali wykonanych w inny sposób lub np. prefabrykowanych.

Nie ma to większego znaczenia w przypadku niewielkich konstrukcji budowlanych, tj. domy jednorodzinne. Jednak takie elementy jak metoda palowania, klasa użytego betonu, czy zastosowane zbrojenie są niezwykle istotne przy większych przedsięwzięciach budowlanych.

Najpopularniejsze metody wykonywania pali fundamentowych

W Polsce najczęściej wykonuje się pale bezpośrednio w gruncie, najpopularniejsze są pale wiercone CFA. Przy wykonywaniu tego rodzaju pali, wykorzystuje się palownice o dużej mocy. Tego typu technologia pozwala na wykonanie nawet kilkuset pali dziennie.

Metoda CFA

Pale CFA wykonuje się za pomocą świdra ciągłego, który wwierca się w podłoże gruntowe do głębokości na której ma znajdować się podstawa pala. Kiedy świder osiągnie już zamierzoną głębokość to zaczyna się jego wyciąganie. Podczas wyciągania przewodem wiertniczym jest wtłaczany do środka odwiertu beton. Ciśnienie sprawia, że beton wypełnia szczelnie cały odwiert aż do powierzchni.

Po wyciągnięciu świdra w całości i zalaniu odwiertu betonem, wprowadza się zbrojenie. Do tego celu używa się wibratora, który dodatkowo dzięki wibracjom zagęszcza beton znajdujący się w otworze. Proces palowania otworu odbywa się raz bez kilkukrotnego zapuszczania i wyciągania świdra.

Metoda Vibro i Vibrex

Innym sposobem wykonywania pali jest metoda Vibro-Fundex i Vibrex. W tych metodach wykorzystuje się rurę obsadową, najczęściej wykonaną ze stali. Metoda ta wygląda następująco. W podłoże gruntowe wbija się rurę obsadową zakończoną butem, wykorzystując do tego celu młot spalinowy lub hydrauliczny.

Następnie kiedy rura osiągnie już głębokość podstawy pala, do jej wnętrza wprowadza się zbrojenie. Kolejny krok to zalanie rury betonem. Po wypełnieniu rury betonem, wyciąga się ją z ziemi lub zostawia. Wyciąganie odbywa się przy użyciu wibratora.

W metodzie Vibrex, po zalaniu rury betonem podciąga się ją do góry, na kilka metrów. Następnie zalewa się powtórnie betonem i jeszcze raz wbija w podłoże. Dzięki temu, dodatkowa porcja betonu rozpycha podstawę pala, sprawiając że staje się szersza. Ponadto zabieg ten dogęszcza beton wewnątrz rury.

Pale prefabrykowane

Posadowienie pośrednie może być także wykonane za pomocą pali prefabrykowanych. W przeciwieństwie do powyższych metod, pale prefabrykowane wykonuje się w zakładach prefabrykacji, a następnie transportuje na plac budowy. Mogą one również być wykonywane na placu budowy w specjalnie do tego przygotowanych formach.

Aczkolwiek drugi sposób na wykonanie pala nie pozwala uzyskać takich parametrów wytrzymałościowych pala jak wykonanie go w zagładzie. Pomimo tego, że pale mogą być wykonywane gdzieś indziej, to ich transport z zakładu na plac budowy nie stanowi dużego problemu. Często dłuższe pale są dzielone na części podczas transportu i składane podczas procesu palowania. Poszczególne części pala łączy się za pomocą specjalnych sworzni łączących.

Pale prefabrykowane przeważnie są wykonywane z betonu klasy B-50. Pozwala to na wydajniejsze wbijanie pala, bez ryzyka jego uszkodzenia. Cały proces pogrążania pali prefabrykowanych w gruncie, odbywa się za pomocą kafarów spalinowych. W przypadku budowli morskich używa się pali stalowych.