Analiza osiadania i podnoszenia terenu

Na czym polega osiadanie i podnoszenie terenu? Jakie są przyczyny tych zjawisk?

Osiadanie gruntu to dość powszechne zjawisko. Wskutek jego występowania poziom terenu na działce ulega obniżeniu. Ekstremalne zmiany poziomu gruntu dotyczą szczególnego ich rodzaju - szkód górniczych, o których pisaliśmy w jednym z wcześniejszych artykułów. O osiadaniu gruntu możemy również mówić, kiedy te zmiany zachodzą wolniej - z prędkością od kilku do kilkunastu milimetrów rocznie - lecz stale. Wśród przyczyn osiadania gruntu możemy wymienić:

• zmiany wilgotności warstw gruntu;
• występowanie naturalnych lub sztucznie utworzonych (szkody górnicze) pustek głęboko pod powierzchnią gruntu;
• obciążenie gruntu przekraczające jego nośność.

W tym ostatnim przypadku do osiadania dojdzie dopiero wtedy, gdy na gruncie pojawi się nowy obiekt, na przykład budynek. Aby temu zapobiec, konieczne są rzetelnie wykonane badania geotechniczne, na których nie warto oszczędzać i prawidłowo wykonany projekt posadowienia. Badania geotechniczne mogą także wykazać występowanie naturalnych pustek oraz dać odpowiedź na pytanie, czy i w jakim stopniu warstwy gruntu mogą być podatne na kurczenie lub pęcznienie.

Warto wiedzieć, że pobór wody z warstw wodonośnych przyczynia się do ich zagęszczenia, a co za tym idzie do zmniejszenia ich objętości, co również jest jedną z przyczyn osiadania gruntu.

Samoistne podnoszenie się poziomu gruntu jest zjawiskiem występującym znacznie rzadziej niż osiadanie. Może nastąpić w wyniku ruchów górotwórczych skorupy ziemskiej, ale na terenie Polski ruchy tektoniczne się nie pojawiają. Inną przyczyną jest występowanie gruntów ekspansywnych. W ich składzie są hydrofilne minerały ilaste, które pod wpływem wzrostu wilgotności mogą wyraźnie zwiększyć swoją objętość, unieść znajdujące się nad nimi warstwy gruntu i doprowadzić do podniesienia się poziomu terenu.

Przeczytaj: Badania geologiczne i geotechniczne gruntu - kiedy i po co je wykonać?

Jakie są skutki zmian poziomu terenu?

Osiadanie terenu jest znacznie większym problemem niż większość z nas zdaje sobie sprawę. I nie chodzi o osiadanie spowodowane eksploatacją górniczą, które przeważnie jest lokalne, a przy tym bardzo zauważalne. O wiele większe skutki, choć odłożone w czasie, ma eksploatacja warstw wodonośnych, której efekty widać na wielkich obszarach. Mimo, że takie osiadanie jest powolne, może jednak przyspieszyć i doprowadzić do katastrof geologicznych. W niektórych dzielnicach gęsto zaludnionych miast, na przykład Pekinu, wynosi ono obecnie ok. 10 cm na rok, a w Kalifornii, na przestrzeni kilku lat dno doliny San Joaquin obniżyło się aż o 8,5 m.

Na nieco mniejszą skalę, dotyczącą indywidualnych inwestycji na działkach budowlanych, także można wymienić negatywne skutki osiadania i podnoszenia poziomu terenu. Tym najpoważniejszym są uszkodzenia budynków i innych obiektów konstrukcyjnych oraz infrastruktury drogowej i kolejowej, mostów i tuneli. Jeśli mamy do czynienia z osiadaniem równomiernym, skutki mogą nie być aż tak groźne i zwykle, po kilku latach proces - jeśli był spowodowany wyłącznie nadmiernym obciążeniem gruntu - zatrzymuje się. W najgorszym razie może się okazać, że fundamenty znajdą się poniżej poziomu wód gruntowych, co w dłuższej perspektywie może prowadzić do dalszego osiadania, lub skutkować osiadaniem nierównomiernym.

Przy osiadaniu nierównomiernym mamy do czynienia z sytuacją, gdy jedna część konstrukcji osiada szybciej niż inna. Może to prowadzić do przechylenia budynku albo do powstawania naprężeń, zniekształceń i deformacji w samej konstrukcji obiektu, jak również w innych elementach takich jak tynki czy nawierzchnia drogowa. Dochodzi wtedy do pęknięć, mogą się pojawić nierówności na podłogach, trudności z otwieraniem lub domykaniem drzwi bądź awarie kanalizacji. W najbardziej ekstremalnych przypadkach może nawet dojść do katastrofy budowlanej. Osiadanie budynku trwa na tyle długo, że niepokojące objawy można zauważyć, zanim spowodują poważne zagrożenie, i podjąć działania, które to zagrożenie ograniczą.

Jak sprawdzić, czy na danym terenie występuje zjawisko osiadania lub podnoszenia terenu?

Jak powszechnie wiadomo, lepiej zapobiegać niż później ponosić różnego rodzaju negatywne konsekwencje. Wprawdzie szczegółowa ocena jakości gruntu wymaga przeprowadzenia badań, które wykonać może jedynie uprawniony geotechnik, jednak jeszcze przed kupieniem działki możemy uzyskać wstępne informacje o zagrożeniu terenu osiadaniem. Kiedyś jedyną metodą sprawdzenia zmian w poziomie terenu były pomiary geodezyjne.

Dziś dysponujemy nowoczesnymi narzędziami, które łączą monitoring satelitarny z analitycznymi metodami obrazowania cyfrowego. European Ground Motion Service (EGMS), co można przetłumaczyć jako “europejski serwis do monitoringu dynamicznych zmian powierzchni terenu”, zajmuje się obserwacją deformacji zachodzących na powierzchni ziemi, z wykorzystaniem danych satelitarnych pochodzących z satelitów serii Sentinel, należących do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). W Polsce funkcjonuje projekt pod nazwą Interferometryczny Monitoring Powierzchni Terenu Polski (InMoTeP), który wykorzystuje te dane do tworzenia map deformacji, udostępnianych organom administracji samorządowej, a docelowo także w ramach usług geoportalu krajowego.

Jak zapobiegać skutkom osiadania gruntu?

Z przemieszczeniami powierzchni gruntu, zarówno pionowymi, jak i poziomymi, niestety trzeba się liczyć. Grunty ilaste, o których wspomnieliśmy wcześniej, czyli te, które w wyniku zmian wilgoci mogą pęcznieć lub kurczyć się, występują jako warstwy podpowierzchniowe na ok. 80% obszaru Polski. Trudno w tej chwili ocenić wpływ korzystania z wód podziemnych na poziom terenu - projekty takie jak InMoTeP służą właśnie temu celowi, zatem na wyniki badań i analiz musimy jeszcze kilka lat poczekać. Ponieważ jednak zbiorniki wód podziemnych istnieją pod wieloma rejonami zabudowanymi czy przeznaczanymi do zabudowy, możemy założyć, że wpływ eksploatacji tych zbiorników będzie odczuwalny.

Nie da się zatem całkiem uniknąć skutków osiadania czy podnoszenia gruntu. Bardzo trudno znaleźć działkę, gdzie te zjawiska w ogóle nie zachodzą. Jednak, mając świadomość, że w danym terenie poziom gruntu zmienia się w określonym tempie i w określony sposób, możemy już na samym początku inwestycji przeprowadzić odpowiednie badania geotechniczne, które uszczegółowią naszą wiedzę i pozwolą na uniknięcie nieprzyjemnych i bardzo kosztownych niespodzianek w przyszłości.

Przeczytaj: Co sprawdzić przed kupnem działki?