Bezpieczeństwo budynku a czynniki temu niesprzyjające
Każdy obiekt budowlany, dom czy wieżowiec, posadowiony jest na jakimś gruncie i w tym momencie mówimy o podłożu budowlanym. Znakomita większość obiektów ?stąpa twardo? po ziemi, lecz bywają i mniej szczęśliwie zlokalizowane: na przykład usytuowane w pobliżu rozrastających się podziemnie drzew, postawione na podłożu ilastym, zmieniającym swą gęstość pod wpływem czynników atmosferyczno-ekologicznych, lub takie które znalazły się niefortunnie na terenie objętym tzw. szkodami górniczymi.
Na terenach górniczych przyjmuje się powszechnie, że można budować na obszarach o deformacjach ciągłych, kwalifikowanych do IV kategorii włącznie, oraz powiązanych przestrzennie z wystąpieniem niecki obniżeniowej. Powinno się natomiast jak ognia unikać terenów zagrożonych deformacjami nieciągłymi.
W rejonach występowania niecek obniżeniowych często ujawniają się- lokalnie-nieregularności deformacyjne. Z czego to wynika? Na przykład z trudnego do przewidzenia naktywnienia się strefy uskokowej; względnie ? międzyuskokowej. O tym drugim przypadku pisali (w księdze konferencyjnej XX Konferencji ?Awarie Budowlane?) m.in. Marian Kawulok i Przemysław Wuwer. ?Przypadek? ten był właśnie budynkiem postawionym między uskokami; jego podłoże tworzy niezbyt stabilny ?materiał?, czyli glina, piaski i iły. Na obiekt oddziaływały wpływy eksploatacji górniczej ? ale nie bezpośrednie. Pośrednie nie dochodzące do płaszczyzn uskokowych. Mimo to doszło do powstania deformacji nieciągłej. ?Zaowocowało? to szeroką przerwą dylatacyjną między poszczególnymi segmentami obiektu. Zagrożone sekcje trzeba było wyburzyć, innej rady nie było.
Jednym z istotnych zagrożeń są płytkie stany postwyrobiskowe - zwłaszcza, jeśli ich istnienie jest słabo udokumentowane lub, co gorsza, jeżeli ludzie nie zdają sobie w ogóle sprawy z ich występowania. Zdarza się to zwłaszcza na Górnym Śląsku. Na powierzchnie zwaną specyfikę tej części Polski składa się m.in. wysoki stopień urbanizacji oraz degradacja podłoża wywołana bujnym rozwojem kopalnictwa. Naprawde nie jest łatwo wybrać tam dobry teren pod nową inwestycję, bo na potencjalnego inwestora czyhają liczne niebezpieczeństwa. Rodzajem takiej ?miny? są przedsięwzięcia górnicze realizowane na przełomie XiX i XX w. Prowadzono wówczas tzw. płytką eksploatację w rzeczywistości jednak nie tak znowu płytką ? sięgającą aż kilkudziesięciu metrów w głąb ziemi. Oczywiście, to archiwizowano, lecz archiwa często giną lub płoną
Dlatego też, analizujący przebieg awarii dwukondygnacyjnego budynku administracyjnego naukowcy z Politechniki Śląskiej w Gliwicach, Jerzy Sękowski oraz Ireneusz Jóźwiak, doszli do następujących wniosków:
Po pierwsze ? lokowanie obiektów w miejscach, gdzie dawniej prowadzona była płytka eksploatacyjna górnicza, wymaga zarówno wiarygodnej opinii geologicznej, jak i wzmocnienia podłoża oraz konstrukcji obiektów,
Po wtóre ? projektant obiektu winien współdziałać ze specjalistami z różnych branż,
Po trzecie ? konieczna jest ścisła archiwizacja zagrożonych terenów,
Po czwarte ? jako że wykonawca pozostaje pełnoprawnym uczestnikiem procesuinwestycyjnego, jego doświadczenie powinno wywierać wpływ na kształt inwestycji.
Nie tylko szkody górnicze, takie bezpośrednie sąsiedztwa głębokich wykopów (na 6 do 18 metrów) może wywierać negatywne oddziaływanie na stan budynków. Wykopy te powstają z tej przyczyny, iż w ?duszących się? miastach coraz częściej buduje się obiekty z wielokondygracyjną częścią podziemia. W sąsiedztwie wykopu o znacznej głębokości powstają nierównomierne przesunięcia podłoża, które wpływają na warunki pracy stojących nieopodal budynków. Przemieszczenia te są efektem naruszenia równowagi gruntu. Nie należy ich lekceważyć. Mogą osiągnąć one istotne dla bezpieczeństwa budynku wielkości. Problem ten badał m.in. prof. Lech Wysokiński z JTB, analizując go na przykładzie stolicy. Z kolei prof. Jan Juwalski oraz Władysław Mironowicz z Politechniki Wrocławskiej badali owo zagadnienie na przykładzie rodzinnego miasta, gdzie w śródmieściu po wyburzeniu starych obiektów, postawiono budynek hotelowo-biurowy, co wymagało najpierw wykopania stosowanego wykopu. Gdy trwały prace nad zabezpieczeniem ścian wykopu, uszkodzeniu uległy budynki sąsiednie, jeszcze dziewiętnastowieczne, poddane jednak stosunkowo niedawno remontowi kapitalnemu. Przyczyną było zbytnie ?podejście? wykopu do istniejących fundamentów, a także nieoględne przeprowadzenie robót polowych. Skąpe było rozpoznanie posadowień budynków. Nie opracowano zawczasu stanu technicznego obiektów przylegających do planowanego wykopu.
Nie powołano zespołu eksperckiego. Wszystko to złożyło się na stan zagrożenia, którego można było uniknąć.
Niektóre sytuacje trudne są jednak do przewidzenia, przewidzenie zaś innych nie powinno stanowić problemu a niekiedy stanowi. Wiele z takich przypadków przebadał, przeanalizował i opisał ? ku przestrodze inwestorów ? profesor Jan Jeż z Politechniki Poznańskiej, wybitny specjalista od geotechnicznych aspektów awarii obiektów budowlanych, tym aspektom poznański uczony poświęcił całe swe zawodowe życie.
Już w skrypcie pt. ?Przyrodnicze aspekty bezpiecznego budownictwa? (lata wydań 1995 i 2001) Jan Jeż zwrócił uwagę na stan naszej wiedzy o organizacji biosfery oraz o metodach, jakimi posługuje się homo sapiens, by tę przyrodę sobie podporządkować, popełniając przy tej sposobności liczne błędy. Procesy zachodzące w przyrodzie często przebiegają inaczej niż tego spodziewamy się, patrząc na fizycznomatematyczne modele. No i katastrofy, lub ?stan zawałowy? gotowe.
Najmocniejszy związek obiektu budowlanego z biosferą zachodzi za pośrednictwem ziemi. Temu tematowi poświęcone było rozważania profesora pt. Niespodziewane osiadanie kamienicy. Wspomniany obiekt, zbudowany jest przed II wojną, od początku był pechowy. Po raz pierwszy przełamał się wkrótce po zakończeniu budowy. Wyremontowano go i zasiedlono. Nastąpiło pół wieku spokoju. Po tym czasie pochyliła się w prawo górna część budynku. Pęknięcie sięgało od dachu po piwnicę. Zaniepokoiło to lokatorów. Wszakoż budynek tylko się pochylił. Po kilku latach rysy i pęknięcia pojawiły się na nowo. Administracja zdecydowała się zasięgnąć opinii ekspertów. Ci zaproponowali najpierw geotechniczne rozwiązanie problemu. Awaria jednak była o osobliwych przyczynach, mniej geotechnicznych, bardziej przyrodniczych, związanych z rosnącym nieopodal drzewem. Sposób występowania kolejnych pęknięć był odmienny. Pierwsze ?pęknięcie? wywołane zostało różnicami w charakterze gruntu, na którym budynek (trzykondygnacyjny z użytkowym poddaszem) posadowiono. W podłożu występowały dwa rodzaje gruntu -?niezbyt ściśliwe piaski drobne i bardzo ściśliwy torf. Między nimi zaznaczyły się różnice osadzeń , czego konsekwencją było przełamanie się obiektu na granicy między piaskiem a torfem. Okres późniejszej stabilizacji świadczył o zakończeniu konsolidacji torfu. Kolejne pęknięcia wyglądały na typowe dla gruntów ilastych, odznaczających się ekspansywnym skurczem. Torf zazwyczaj takich własności nie objawia. Ale badania wykryły w tej właśnie konkretnej warstwie miejsce o obniżonej wilgotności, która osiągnęła największą miąższość tam, gdzie rosło ?podejrzane? drzewo (robinia akacjowa), w strefie systemu korzeniowego owego drzewa. Hipotezę o drzewie jako sprawcy kłopotów z kamienicą potwierdził taki fakt naprzemiennego rysowaniu się budynku.
Reasumując: zawinił człowiek. Popełniono błąd w sztuce budowlanej. Nie rozpoznano należycie terenu, zignorowano oddziaływanie czynniku przyrodniczego.
Jerzy Grundkowski
WARSTWY ? DACHY i ŚCIANY numer 1?2009
|
