Poprzednia zima nie skąpiła mrozu. Ponad cztery miesiące słupek rtęci wskazywał temperaturę poniżej zera. Co zimą dzieje się z gruntem? Czy mróz jest naszym sprzymierzeńcem czy wrogiem? Co to są wysadziny? Jak głęboko zakopywać rury wodociągowe i kanalizacyjne? Na wszystkie te pytania stara się odpowiedzieć Krzysztof Traczyński.

Proces zamarzania wody znajdującej się w porach gruntu - przemarzanie – rozpoczyna się wraz z na­staniem mrozów. Podłoże staje się twarde jak skała. Głębokość przemarzania gruntu zależy od strefy kli­matycznej. W Polsce wydzielono cztery takie strefy: najcieplejsza pokrywa zachodnią Polskę, najzimniej­szy rejon to północno-wschodni kraniec Polski. Mróz nie przeszkadza w ocenie geologiczno-inży­nierskiej podłoża znajdującego się w poziomie posa­dowienia fundamentów i na większej głębokości. Tam, gdzie będzie oparty fundament, grunt nie jest bowiem zmarznięty: jedyny problem to przebicie się przez zmarzlinę w strefie przemarzania.

■ Posadowienie fundamentów

Jeśli w poziomie posadowienia zalegają grunty wysadzinowe, to fundamenty budynków muszą być po­sadowione poniżej strefy przemarzania.

Według polskiej normy grunty wysadzi nowe to wszystkie grunty organiczne oraz te, w których ponad 10% stanowią cząstki mniejsze niż 0,02 mm. Oznacza to, że gruntami wysadzi nowymi są:

♦      gliny,

♦      iły,

♦      torfy organiczne,

♦      namuły.

Grunty piaszczyste, nie zanieczyszczone domieszkami obcych gruntów, nie są gruntami wysadzi nowymi. Tak więc w piaskach nie obowiązuje posadowienie poniżej strefy przemarzania.

 

W gruntach spoistych minimalną głębokość posado­wienia fundamentów określamy na podstawie mapy. W Suwałkach minimalna głębokość oparcia ław budynku wynosi 1,4 m poniżej powierzchni te­renu, w Warszawie – 1 m, a we Wrocławiu – tylko 80 cm.

Zamarzająca woda tworzy w gruncie soczewki lodu, które podciągają wodę ze znajdujących się niżej, nie zamarzniętych jeszcze warstw gruntu. Zatem w stre fie przemarzania wilgotność gruntu wzrasta, a małe je poniżej tej strefy. Powiększające się soczewki lodu podnoszą znajdujący się nad nimi grunt. Następ­stwem podnoszenia się gruntu jest podniesienie zbyt płytko posadowionych fundamentów. Przepro­wadzone badania wykazały, że siła wysadzinowa, czyli siła, z jaką grunt prze na fundament, może osiągnąć wartość 800 kPa (8 kG/cm²). Tak znaczna si­ła może powodować pękanie ścian.

■ Mróz w wykopie

Grunty spoiste: gliny, iły oraz pyły ulegają osłabie­niu, gdy są narażone na działanie mrozu. Woda za­marzająca w porach gruntu powiększa swoją obję­tość i rozsadza go – rozsunięte ziarna tracą charak­terystyczną dla tego typu gruntów spójność. Podwyższona wilgotność gruntu powoduje osłabie­nie jego wytrzymałości. Należy o tym pamiętać i chronić dno wykopu przed szkodliwym działaniem mrozu – przykrywać matami słomianymi lub innymi materiałami izolacyjnymi. Takie zabezpieczenie nie jest jednak skuteczne podczas niewielkich, ale dłu­gotrwałych mrozów. Dlatego najlepiej nie zostawiać otwartego wykopu na zimę. Harmonogram robót po­winien być tak zaplanowany, żeby wykonywanie fun­damentu rozpocząć najdalej w kilka dni po przygoto­waniu wykopu. Jeżeli zbliża się zima i prace budow­lane będą wstrzymane, to wykonanie wykopu lepiej odłożyć do wiosny.

Jeśli z jakiegoś powodu trzeba rozpocząć roboty ziemne przed samą zimą, należy zrobić płytsze wykopy, pozostawiając warstwę ochronną na dnie wy­kopu. Na przykład, gdy projektowane dno wykopu ma znaleźć się na głębokości 2,8 m poniżej poziomu terenu, przed zimą możemy zrobić wykop do głębo­kości 1,8 m (warstwa tej grubości będzie wystarcza­jąca w Polsce centralnej, gdzie głębokość przemarza­nia wynosi 1 m). Na wiosnę wykop należy pogłębić do projektowanego poziomu.

Skarpy wykopów. W normalnych warunkach skarpy wykopów należy profilować pod kątem gwarantują­cym ich stateczność. W gruntach spoistych pocho­dzenia lodowcowego, zależnie od stanu gruntu i wy­sokości skarpy, bezpieczny kąt nachylenia zbocza jest równy 50 do 70°. W gruntach piaszczystych sta­teczność gwarantuje kąt mniejszy od 30°. Podczas mroźnych dni skarpy wykopu, nawet pionowe, utrzymują się w równowadze. Gdy mrozy ustępu­ją, pionowe skarpy zaczynają się przemieszczać. Do­datkowo sytuację pogarsza woda z topniejącego śnie­gu, która przesącza się w głąb podłoża gruntowego. Uwaga: Opadające masy ziemi mogą doprowadzić do wypadku w wykopie: każdego roku w Polsce gi­nie człowiek zasypany ziemią!

Ze względów bezpieczeństwa głębokość ułożenia przewodów wodociągowych i kanalizacyjnych po­winna być o 1/3 większa niż głębokość przemarzania gruntu. W związku z tym w Polsce centralnej mini­malne zagłębienie rur wodociągowych i kanalizacyj­nych wynosi 1,35 m, na Suwalszczyźnie – 1,85 m, a w Polsce zachodniej – 1,1 m.