geologia

OPINIA
geotechniczna
geotechniczna do programu
programu funkcjonalno –
uŜytkowego rozbudowy szkoły podstawowej
na działc
działce nr 20 przy ul. Górnej w Bezrzeczu,
Bezrzeczu
gm. Dobra Szczecińska, pow. Police,
woj. zachodniopomorskie
Opracował:
Szczecin, lipiec
lipiec 201
2015 r.
2
Spis treści
Tekst
I. Wstęp
II. PołoŜenie i morfologia terenu badań
III. Opis budowy geologicznej
IV. Charakterystyka warunków wodnych
V. Ocena technicznych właściwości podłoŜa
VI. Wnioski
Załączniki
1. Plan orientacyjny wg mapy w skali 1:10000
2. Mapa dokumentacyjna w skali 1:500
3. Objaśnienie symboli i znaków uŜytych na przekrojach
4. Przekroje geotechniczne I – IV w skali 1:100/500
5. Karta otworów (2 ark.)
6. Wyniki sondowań DPL
7 - 8. Wyniki sondowań DPH (2 ark.)
9. Wyniki sondowania FVT
10. Obliczenie stopnia zagęszczenia ID dla warstwy III
3
I. W s t ę p
Celem niniejszej opinii jest ustalenie geotechnicznych warunków
posadowienia planowanego budynku szkoły podstawowej na działce nr 20 przy
ul. Górnej w Bezrzeczu k. Szczecina. Nowoprojektowana część szkoły będzie
wydłuŜonym budynkiem z salami lekcyjnymi, usytuowanym w południowej
części działki, z uwagi na róŜnicę poziomu terenu w części zachodniej
parterowym, dalej ku wschodowi dwukondygnacyjnym. Opinia słuŜyć ma do
programu funkcjonalno – uŜytkowego inwestycji.
Na zajmowanej przez szkołę działce nr 20 wykonane zostały przez firmę
ArtGeo Marek Ober w marcu 2002 r. badania geotechniczne do projektu
budowlanego sali gimnastycznej, opracowane ponownie w 2009 r. dla potrzeb
ostatecznej wersji projektu zrealizowanej później inwestycji (Dokumentacja
geotechnicznych warunków posadowienia do projektu budowlanego Sali
gimnastycznej szkoły podstawowej na działce nr 20 w Bezrzeczu, opr. M. Ober,
sierpień 2009 r.. PoniewaŜ badania z 2002 r. objęły część terenu przeznaczonego
pod planowany obecnie budynek, dla niniejszej opinii wykonano jedynie trzy
otwory o charakterze uzupełniającym. W niniejszej opinii przyjęto numerację
warstw geotechnicznych identyczną z podziałem geotechnicznym zastosowanym
w dwóch poprzednich opracowaniach, a numeracja otworów stanowi kontynuację
numerów otworów archiwalnych.
W ramach prac polowych dla niniejszej opinii w dniu 2015.07.14 wykonano
3 otwory (wiercenia mechaniczne obrotowe świdrem ślimakowym przelotowym)
do głębokości 6.0 m p.p.t. (łącznie 18.0 mb), 2 sondowania mechaniczną sondą
udarową DPL (wg PN-EN 1997-2 i EN ISO 22476-2) do głębokości 1.5 – 3.5 m
p.p.t. (5.0 mb), 2 sondowania mechaniczną sondą udarową DPH (wg ww. norm)
do głębokości 6.0 m p.p.t. (6.5 mb), oraz jedno sondowanie sondą krzyŜakową
FVT (wg PN-EN 1997-2) do głębokości 1.5 m p.p.t., wraz z 2 ścinaniami gruntów
spoistych. Punkty otworów wytyczono w nawiązaniu do istniejących budynków
szkoły, oraz zaniwelowano do pokryw studzienek kanalizacyjnych na badanej
działce, których rzędne podane zostały na mapie w skali 1:500. Mapa ta po
pomniejszeniu do skali 1:1000 posłuŜyła za podkład dla dołączonej do niniejszej
opinii mapy dokumentacyjnej.
Prace kameralne objęły interpretację wyników wierceń, sondowań i
ścinań, obliczenia geotechniczne, oraz opracowanie załączników i tekstu opinii.
Na tym etapie wykorzystano profile trzech otworów z dokumentacji archiwalnej z
2009 r. (nr 4, 5 i 6), oznaczając je na mapie dokumentacyjnej kolorem zielonym i
dodatkową literą „/A”. Opinię niniejszą wykonano w 4 egzemplarzach.
4
II. PołoŜenie i morfologia terenu badań
Badany teren – południowa część działki nr 20 - połoŜony jest w
południowej części wsi Bezrzecze, gmina Dobra Szczecińska, pow. Police, woj.
zachodniopomorskie, po zachodniej stronie głównej ulicy wsi (ul. Górna), na
północ od jej zbiegu z ul. Szkolną, ok. 350 m od granicy miasta Szczecina.
Pod względem geomorfologicznym jest to fragment górnych partii
wschodniego zbocza Wału Stobniańskiego, będącego starszą, przetrwałą moreną
czołową spiętrzoną, przekształconą podczas recesji lądolodu ostatniego
zlodowacenia, m.in. przez utworzenie zagłębień wytopiskowych, a następnie w
holocenie wskutek działania procesów stokowych i zabagniania zagłębień.
Powierzchnia badanego terenu nachylona była w stanie naturalnym na północny
wschód, wskutek urządzenia boisk na stoku tym urządzono kilka sztucznych
tarasów, częściowo wkopanych w stok, a częściowo uformowanych z lokalnych
gruntów nasypowych.
Rzędne otworów wykonanych dla niniejszej opinii wahają się od 53.83 m
n.p.m. (otwór nr 9), do 56.93 m n.p.m. (otw. nr 7); rzędne wykorzystanych
otworów archiwalnych wynoszą od 55.32 m n.p.m. (otw. nr 6/A), do 59.81 m
n.p.m. (otw. nr 4/A). Deniwelacja pomiędzy otworami wykonanymi obecnie
wynosi 3.10 m; na całym objętym badaniami obszarze aŜ 5.98 m.
III. Opis budowy geologicznej
Na podstawie wykonanych wyrobisk, oraz analizy materiałów
kartograficznych stwierdzono, Ŝe podłoŜe badanego terenu budują osady wieku
czwartorzędowego, wykształcone jako plejstoceńskie utwory zwałowe.
Utwory zwałowe dzielą się na dwie róŜne pod względem litologicznym
serie: zwałowe grunty spoiste oraz grunty niespoiste.
PrzewaŜające w podłoŜu zwałowe grunty spoiste to piaski gliniaste (clsiSa
wg PN-EN 1997-2), zalegające w głębszych partiach podłoŜa, poniŜej 1.5 – 5.6 m
p.p.t.; oraz gliny piaszczyste (saCl wg PN-EN 1997-2), budujące stropowe partie
serii gruntów spoistych (do 1.7 – 3.1 m p.p.t.). Grunty spoiste budują cały profil
rodzimego podłoŜa w otworach nr 9 i 4/A; w pozostałych otworach zalegają
łącznie ze zwałowymi piaskami. MiąŜszość poszczególnych warstw glin
piaszczystych, które występują w otworach nr 9, 4/A, 5/A i 6/A, wynosi 0.3 – 2.0
m; miąŜszość piasków gliniastych wynosi od 1.0 do 1.9 m w otworach nr 7 i 9,
oraz do ponad 3.1 m w otworze nr 4/A.
5
Zwałowe grunty niespoiste to piaski drobne (FSa wg PN-EN 1997-2),
niekiedy z domieszką ziaren Ŝwiru (grFSa), piaski pylaste (siSa wg PN-EN 19972), oraz piaski ilaste (clSa wg PN-EN 1997-2, grunty te określano dawniej jako
piaski drobne silnie zaglinione). Zwałowe piaski drobne (FSa) występują w
otworach nr 17, 8 i 9, a takŜe nr 5/A i 6/A (w otworach archiwalnych są to
niekiedy piaski drobne na pograniczu piasku średniego, FSa/MSa, lub z
przewarstwieniami gliny piaszczystej, FSa//saCl). Na piaski pylaste (siSa)
natrafiono jedynie w otworze nr 7 na głębokości 3.4 – 4.4 m p.p.t.; a na piaski
ilaste tylko w otworze nr 5/A w stropie rodzimego podłoŜa (1.3 – 1.7 m p.p.t.). W
otworze nr 8 piaski drobne leŜą na piaskach gliniastych, w otworze nr 9
podścielają piaski gliniaste, a w otworze nr 7 dwie serie piasków rozdzielone są
warstwą piasku gliniastego. W otworze nr 5/A trzy warstwy piasków leŜą na
przemian z glinami piaszczystymi i piaskami gliniastymi, a w otworze nr 6/A
płytko, w obrębie glin piaszczystych i na ich stropie, leŜą dwie cienkie warstwy
piasków drobnych.
Zwałowe i wodnolodowcowe piaski to grunty o niskim współczynniku
jednorodności uziarnienia CU < 4.0. Norma PN-EN 1997-2 określa grunty
niespoiste o CU < 6 jako „grunty źle uziarnione”.
Na stropie utworów zwałowych zalegają nasypy niekontrolowane (Mg wg
PN-EN 1997-2) o miąŜszości od 0.7 m w otworach nr 7 i 9, do 1.3 m w otworach
nr 5/A i 6/A. Nasypy w przewadze złoŜone są z piasku drobnego humusowego
[Mg(orFSa)], lub z humusu piaszczystego [Mg(saOr)] i przemieszane są niekiedy
z duŜą ilością gruzu.
IV. Charakterystyka warunków wodnych
W wyrobiskach wykonanych dla niniejszej opinii występowanie wody
gruntowej stwierdzono jedynie w otworze nr 7, gdzie woda o zwierciadle
swobodnym stabilizuje się na głębokości 3.6 m p.p.t.; tj. na rzędnej 53.33 m
n.p.m. W otworach nr 8 i 9 do głębokości 6.0 m p.p.t. nie zaobserwowano Ŝadnych
przejawów wody gruntowej lub infiltracyjnej.
W wykonanych w marcu 2002 r. otworach archiwalnych stwierdzono wodę o
zwierciadle swobodnym w otworze nr 5/A, na głębokości 4.5 m p.p.t. (tj. 53.17 m
n.p.m), oraz sączenia na stropie glin i piasków gliniastych, na głębokości 0.9, 1.6
i 2.5 m p.p.t., tj. na rzędnych 58.91 m n.p.m. w otworze nr 4/A; oraz 53.72 i 52.82
m n.p.m. w otworze nr 6/A, w którym sączenia zaobserwowano w dwóch
poziomach.
ZróŜnicowany poziom, w jakim stabilizuje się woda w soczewkach piasku
dowodzi, Ŝe poszczególne soczewki odizolowane są od siebie nawzajem, a takŜe od
powierzchni terenu, słabo przepuszczalnymi gruntami spoistymi.
6
Pomimo nieciągłości warstw i soczewek piasku w podłoŜu badanego terenu
zachodzi generalnie powolny przepływ wody ku wschodowi, w kierunku zgodnym
z nachyleniem zbocza. Do wody napływającej z wyŜszych partii Wału
Stobniańskiego (a właściwie przesączającej się przez grunty spoiste pomiędzy
soczewkami i warstwami piasków) dochodzi woda pochodząca z bezpośredniej
infiltracji wód opadowych. PoniewaŜ poszczególne soczewki piasku tworzą
odrębne, gromadzące wodę pułapki w obrębie gruntów o słabej
wodoprzepuszczalności, zakres wahań poziomu wody moŜe być róŜny w kaŜdej z
nich. Prace polowe w 2002 r. prowadzone były w okresie obfitującym w
intensywne opady, wkrótce po zakończeniu roztopów grubej pokrywy śnieŜnej,
wobec czego stwierdzony w otworach poziom wody uznano za zbliŜony do
wieloletniego maksimum. Ilość i poziom przejawów wody w otworach
wykonanych obecnie zbliŜone są do stanu przeciętnego, stąd maksymalny poziom
wody w otworze nr 7 przypadać moŜe na głębokości ok. 3.0 m p.p.t. i rzędnej ok.
53.9 m n.p.m.
Dla celów ew. odwodnień wykopów naleŜy przyjąć następujące przeciętne
wartości współczynnika filtracji:
- dla piasków drobnych (FSa)
k = 5.0 m/d
- dla piasków pylastych (siSa)
k = 0.5 m/d.
V. Ocena technicznych
technicznych właściwości podłoŜa
W obrębie gruntów rodzimych, budujących podłoŜe badanego terenu,
wydzielono cztery warstwy geotechniczne. Numeracja warstw jest nieciągła, gdyŜ
ich ilość w dokumentacji archiwalnej była większa.
WARSTWA II to zwałowe piaski drobne (FSa wg PN-EN 1997-2),
wilgotne, średniozagęszczone o obliczeniowej wartości stopnia zagęszczenia ID =
43%. Są to grunty nośne, budują stropowe partie zwałowych o miąŜszości 0.8 –
1.9 m w otworach nr 7 i 8; występują ponadto w archiwalnych otworach nr 5/A i
6/A (ich miąŜszość wynosi tam 0.4 – 0.7 m).
WARSTWA III
III to zwałowe piaski drobne (FSa) i piaski pylaste (siSa wg
PN-EN 1997-2), wilgotne i nawodnione, zagęszczone o obliczeniowej wartości
stopnia zagęszczenia ID = 70%
70%. Są to grunty nośne, w otworach nr 7, 9 i 5/A
budują głębsze partie podłoŜa, poniŜej 2.7 – 4.1 m p.p.t. MiąŜszość piasków w-wy
III dochodzi do ponad 3.3 m w otworze nr 9.
WARSTWA V to zwałowe gliny piaszczyste (saCl wg PN-EN 1997-2),
wilgotne, w stanie twardoplastycznym o obliczeniowej wartości wskaźnika
konsystencji IC = 0.79
0.79.
79 Są to grunty nośne, budują płytsze partie utworów
zwałowych w otworach nr 9, 4/A, 5/A i 6/A, osiągając miąŜszość wynosi 0.3 – 2.0
m.
7
WARSTWA VI to zwałowe piaski gliniaste (clsiSa wg PN-EN 1997-2),
mało wilgotne, w stanie półzwartym o obliczeniowej wartości wskaźnika
konsystencji IC = 1.00.
00 Są to grunty nośne, występują we wszystkich otworach,
najczęściej w najgłębszych partiach objętej badaniami strefy, osiągając miąŜszość
od 1.0 do ponad 3.1 m (najwięcej w otworze nr 6/A).
Lokalnie w otworze nr 8 i w archiwalnym otworze nr 6/A w stropie
rodzimego podłoŜa występują piaski drobne luźne o miąŜszości zaledwie 0.3 – 0.6
m – grunty te oznaczono na przekrojach I, III i IV jako warstwę geotechniczną Ia
o obliczeniowej wartości stopnia zagęszczenia ID = 16%. Wartość taką ustalono w
2002 r. na podstawie wykonanych wówczas sondowań ITB-ZW. Piaski warstwy
Ia są gruntami o obniŜonej nośności.
Podział geotechniczny podłoŜa pominął całość gruntów nasypowych,
poniewaŜ w całości zalegają one powyŜej poziomu posadowienia planowanego
budynku.
Rozprzestrzenienie i sposób zalegania warstw ilustrują
przekroje geotechniczne I - IV w skali 1:100/500 (załącznik 4).
załączone
Wartości obliczeniowe stopnia zagęszczenia piasków obliczono z wyników
sondowań DPL i DPH, stosując podaną w PN-EN 1997-2, załącznik G, pkt G.1
interpretację dla gruntu źle uziarnionego powyŜej i poniŜej zwierciadła wody
gruntowej.
Wartości obliczeniowe stopnia plastyczności piasków gliniastych
wyprowadzono z wartości wytrzymałości gruntu na ścinanie bez odpływu wody,
obliczonej na podstawie ścinań FVT.
Wartości pozostałych zestawionych w poniŜszej tabeli parametrów
geotechnicznych gruntów wyprowadzono na podstawie doświadczenia
porównywalnego w rozumieniu PN-EN 1997-2 (metoda B w korelacji z wartością
ID wg PN-81/B-03020, przy uwzględnieniu symbolu konsolidacji „B” dla gruntów
warstw V - VI).
8
Nazwa parametru
Rodzaj gruntu
Stopień zagęszczenia ID
W-wa II
FSa
43%
43%
-
W-wa II
III
FSa,siSa
70%
70%
-
16
-
14
22
12
-
10
-
1.75
-
1.85
2.00
2.20
-
2.20
-
30.09
-
31.40
-
18.10
31.21
19.80
36.00
54676
88639
36128
59191
40826
65818
27457
44986
18.59
21.64
5.31
6.28
Współczynnik nośności NB
7.64
9.46
1.06
1.42
Współczynnik nośności NC
-
-
13.18
14.65
Wskaźnik konsystencji IC
Wilgotność naturalna Wn (%) dla:
- gruntu wilgotnego
- gruntu nawodnionego
3
Gęstość objętościowa ρ (t * m- ) dla::
- gruntu wilgotnego
- gruntu nawodnionego
Kąt tarcia wewnętrznego φ (°)
Spójność cu (kPa)
Edometryczny moduł
ściśliwości pierwotnej M0 (kPa)
Moduł pierwotnego
odkształcenia gruntu E0 (kPa)
Współczynnik nośności ND
W-wa V W-wa VI
saCl
clsiSa
0.79
0.
79
1.00
VI. W N I O S K I
1. W podłoŜu budynku planowanego w ramach rozbudowy szkoły na działce nr
20 przy ul. Górnej w Bezrzeczu występują zwałowe piaski gliniaste (clsiSa) i
płycej gliny piaszczyste (saCl), wzajemnie przewarstwiane piaskami drobnymi
(FSa), piaskami pylastymi (siSa) i podrzędnie piaskami ilastymi (clSa). Na
gruntach rodzimych leŜą piaszczysto – humusowe nasypy niekontrolowane o
miąŜszości 0.7 – 1.3 m.
2. W wyrobiskach wykonanych obecnie wodę gruntową o zwierciadle swobodnym
stwierdzono jedynie w otworze nr 7 na głębokości 3.6 m p.p.t.; tj. 53.33 m n.p.m.
W wykonanych w marcu 2002 r. otworach archiwalnych stwierdzono wodę o
zwierciadle swobodnym w otworze nr 5/A, na głębokości 4.5 m p.p.t. (tj. 53.17 m
n.p.m), oraz sączenia na stropie glin i piasków gliniastych, na głębokości 0.9, 1.6
i 2.5 m p.p.t., tj. na rzędnych 58.91 m n.p.m. w otworze nr 4/A; oraz 53.72 i 52.82
m n.p.m. w otworze nr 6/A, w którym sączenia zaobserwowano w dwóch
poziomach.
9
Prace polowe w 2002 r. prowadzone były w okresie obfitującym w intensywne
opady, wkrótce po zakończeniu roztopów grubej pokrywy śnieŜnej, wobec czego
stwierdzony w otworach poziom wody uznano za zbliŜony do wieloletniego
maksimum.
Ilość i poziom przejawów wody w otworach wykonanych obecnie zbliŜone są
do stanu przeciętnego, stąd maksymalny poziom wody w otworze nr 7 przypadać
moŜe na głębokości ok. 3.0 m p.p.t. i rzędnej ok. 53.9 m n.p.m.
Warunki wodne są wobec powyŜszego korzystne dla budowy i eksploatacji
niepodpiwniczonego budynku.
3. Warunki gruntowe dla posadowienia budynku takŜe są korzystne, nasypy
niekontrolowane, oraz niewielka ilość luźnych piasków wydzielonej w 2002 r.
warstwa Ia, zalegają w całości powyŜej poziomu posadowienia.
W miejscach, gdzie w poziomie posadowienia zalegać będą grunty spoiste,
nie naleŜy pod ławami fundamentowymi stosować jakichkolwiek podsypek z
piasku lub pospółki, gdyŜ moŜe gromadzić się w nich woda infiltracyjna,
powodując w dłuŜszej skali czasowej uplastycznienie glin i piasków gliniastych.
4. Głębokość przemarzania gruntu wg PN-81/B-03020 wynosi 0.8 m p.p.t.
5. Według kryteriów określonych w rozporządzeniu MTBiGM z dnia 25 kwietnia
2012 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów
budowlanych (Dz. U. z 27 kwietnia 2012 r., poz. 463) planowany budynek będzie
obiektem naleŜącym do drugiej kategorii geotechnicznej, a warunki gruntowe w
podłoŜu badanego terenu są proste.
6. PowyŜsze wnioski naleŜy rozpatrywać łącznie z normą PN-EN 1997-2.
Opracował: