Budowa domu na skarpie, z czym to się wiąże

Budowa domu na skarpie jest to bardzo atrakcyjna wizualnie perspektywa. Często kojarzy nam się z krajobrazami górskimi i pięknymi widokami. Owszem, umiejscowienie budynku na skarpie może mieć wiele tego typu zalet, ale także stanowić większe wyzwanie podczas budowy budynku.

Konieczność wykonania badań geotechnicznych

Badania geotechniczne to w dzisiejszych czasach standardowa procedura. Opinia geotechniczna jest to dokument posiadający informację na temat warunków posadowienia budynku. Dzięki tego typu dokumentacji projektant ma potrzebne informacje aby odpowiednio dobrać fundamenty do zaistniałych warunków.

Szczególne znaczenie ma to w przypadku domu, który ma zostać posadowiony na terenie takim jak skarpa. Czyli terenie trudnym z geotechnicznego punktu widzenia, będącym w niektórych sytuacjach niebezpiecznym np. jeżeli mamy do czynienia z potencjalnym osuwiskiem. Osuwiskiem nazywa się osunięcie gruntu wzdłuż krzywoliniowej powierzchni poślizgu.

Tereny osuwisk stanowią najpowszechniej występujące geozagrożenie na terenie Polski. Co roku przynoszą ogromne straty, szczególnie w okresie wiosennym po roztopach, kiedy grunt jest nasiąknięty wodą z topniejących śniegów. Najbardziej niebezpieczny pod tym względem jest rejon karpacki, gdzie znajduje się 90% osuwisk odnotowanych w Polsce.

Jeżeli budynek będzie niewłaściwie posadowiony, a teren potencjalnego osuwiska nie zabezpieczonych, to ciężar budynku oraz obciążenie samego gruntu, może spowodować osunięcie się zbocza, co w konsekwencji będzie skutkować katastrofą budowlaną.

Standardowe badania geotechniczne polegają na udokumentowaniu rodzaju gruntów jakie występują w podłożu, ich parametrów geotechnicznych oraz poziomu wód gruntowych. Wykonanie badań geotechnicznych może okazać się konieczne także do wykonania analizy stateczności skarpy, na której ma się znajdować projektowany budynek.

Aktualnie obowiązujące prawo dotyczące oceny stateczności skarp i zboczy jest zawarte w normie PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7, cz. 1 i 2. Ponadto, zalecenia dotyczące obliczeń stateczności znajdują się w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r., w sprawie geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych.

Analiza stateczności skarpy

Zbocze skarpy jest newralgicznym terenem, który może zostać narażony na utratę stateczności np. w wyniku prowadzenia prac ziemnych lub obniżenia poziomu wód gruntowych. Pojawienie się ciężkiego sprzętu budowlanego na skarpie może stanowić niebezpieczeństwo jej osunięcia. Najczęściej zjawisko osuwania się mas ziemi ma miejsce kiedy dom znajduje się w pobliżu krawędzi skarpy lub u jej podnóża.

Aby określić możliwość wystąpienia osuwiska wykonuje się tzw. analizę stateczności skarpy. Dane potrzebne do wykonania tego typu analizy uzyskuje się z badań geotechnicznych oraz na podstawie parametrów technicznych projektowanego obiektu budowlanego, który ma się znaleźć w wyznaczonym miejscu.

Chodzi głównie o rodzaj oraz parametry fundamentów, a także masę danego obiektu. Informacje w ten sposób pozyskane pozwolą zdecydować czy budowa domu na skarpie, która została poddana tego typu analizie ma sens, czy lepiej sobie ten pomysł odpuścić np. ze względów ekonomicznych. Być może przed postawieniem budynku, skarpę będzie trzeba odpowiednio wzmocnić, co także wygeneruje dodatkowe koszty.

Główne czynniki wpływające na stateczność skarpy

Naturalnie występujące skarpy na terenie naszego kraju, są zbudowane z osadów polodowcowych tj. piaski o różnej frakcji, żwir bądź glina. Jeżeli mamy do czynienia ze zboczem piaszczystym, głównym czynnikiem decydującym stabilności skarpy jest jej kąt nachylenia. Jeżeli skarpa utraci stabilność dojdzie do tzw. zsuwu.

Zjawisko to polega na poślizgu gruntu przemieszczającego się po zboczu pod wpływem siły ciężkości. Najczęściej tego typu obsunięcie górnej części skarpy zachodzi niemal równolegle do powierzchni terenu, a powierzchnia poślizgu jest zbliżona kształtem do płaszczyzny. Aby zsuw mas gruntowych miał miejsce, kąt tarcia wewnętrznego warstw gruntu budujących skarpę musi przekroczyć maksymalny kąt nachylenia skarpy.

W przypadku skarp zbudowanych ze skał spoistych, sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana. Trudno jest obliczyć stateczność takiej skarpy, ze względu na niejednorodność ośrodka gruntowego oraz zmienność cech wytrzymałościowych gruntu z upływem czasu. Woda gruntowa przepływająca przez skarpę składającą się ze skał spoistych, dodatkowo utrudnia określenie jej stateczności.

Przepływająca przez skarpę woda gruntowa wywiera ciśnienie spływowe w gruntach sypkich lub ciśnienie hydrostatyczne w spoistych, poprzez parcie wody na szczeliny znajdujące się w gruncie. Jeżeli chodzi o wpływ wody na stateczność skarpy, zmniejsza ona naprężenia efektywne w szkielecie gruntowym oraz zwiększa działanie sił zsuwających. 

Mówiąc krótko, woda przepływająca przez skarpę sprzyja powstawaniu potencjalnego osuwiska. Jeżeli nie ma przepływającej wody to stateczność zbocza się zwiększa. Dlatego bardzo ważne jest aby ustalić maksymalne stany wody gruntowej w porach oraz szczelinach gruntu.

Budowa domu na skarpie – stabilizacja potencjalnego osówiska

Jeżeli mamy już rozpoznane warunki gruntowo-wodne, możemy podjąć decyzję o tym czy i w jaki sposób skarpę zabezpieczyć. Należy jednak mieć na uwadze, że tego typu przedsięwzięcie jest zazwyczaj kosztowne. Wybór metody zabezpieczenia osuwiska jest zależny od jego cech i wyników badań geologiczno-inżynierskich.

Odwodnienie skarpy

Przede wszystkim należy zabezpieczyć skarpę przed działaniem wody gruntowej jeżeli takowa występuje. Chodzi tutaj o zapobiegnięcie powstania warstwy na granicy dwóch ośrodków gruntowych, na której mogłaby się zatrzymać woda. Spowodowałoby to powstanie warstwy poślizgowej, która w znacznym stopniu wpłynęła by na stabilność skarpy.

Dlatego teren skarpy należy odwodnić i zainstalować drenaż. Najczęściej odcina się dopływ wody gruntowej poprzez założenie głębokiego odgórnego drenażu w warstwie wodonośnej. Ponadto dom, który zamierzamy postawić na skarpie, powinien być otoczony drenażem opaskowym, zapobiegającym piętrzeniu się wody gruntowej w jego pobliżu.

Jeżeli pod warstwą tworzącą skarpę znajduje się warstwa gruntów przepuszczalnych, to w niektórych sytuacjach można wykonać studnie chłonne, będą one odprowadzać wodę gruntową do głębszych warstw wodonośnych.

Zmniejszenie nachylenia skarpy

Jest to kolejny często praktykowany sposób na zwiększenie stabilności skarpy. Zmniejszenie kąta nachylenia skarpy stosuje się głównie w przypadku słabych gruntów spoistych. Powoduje to zmniejszenie sił zsuwających. W celu zredukowania nachylenia skarpy można usypać nasyp budowlany.

Czasami zachodzi konieczność wymiany gruntu, usuwając go, aż do głębokości znajdującej się poniżej przypuszczalnej strefy poślizgu. W miejsce gruntu, który został usunięty można dać piasek lub ewentualnie pospółkę. Ważne aby nowy grunt był dobrej jakości i wykazywał odpowiednio dużą odporność na ścinanie.

Inne metody stabilizacji skarpy

Zamiast wymiany gruntu można również zastosować mury oporowe, które będą posadowione poniżej powierzchni poślizgu. Najczęściej tego typu zabezpieczenia znajdują się u podnóża skarpy. Jeżeli przypuszczalna powierzchnia poślizgu znajduje się płytko pod powierzchnią terenu, można zainstalować specjalny ruszt żelbetowy lub geokratę z polietylenu.

W sytuacji kiedy strefa poślizgu znajduje się na większych głębokościach stosuje się pale żelbetowe lub studnie, zapuszczane poniżej przypuszczalnej powierzchni poślizgu. Jeżeli mamy do czynienia ze skarpami skalistymi to można je dodatkowo ustabilizować stosując kotwie razem ze stalową siatką. Tego typu siatka zabezpiecza przed fragmentami skały które mogłyby się oderwać.

Budowa domu na skarpie – jaki fundament zastosować

Ciężko jest mówić o wybudowaniu domu na skarpie stosując fundament poziomy. Zazwyczaj nachylenie terenu pozwala to zrobić, ale z zastosowaniem podpiwniczenia, które będzie posadowione na odpowiednio dużej głębokości. Dom posiadający tego typu konstrukcję będzie posiadał ograniczoną ilość okien od strony zbocza.

Za to z drugiej strony będzie bardzo dobrze oświetlony, wypłynie na to również wyższe usytuowanie kondygnacji parterowej. Tego typu budownictwo jest często spotykane na terenach górzystych, gdzie charakterystyczne drewniane budynki znakomicie komponują się z resztą krajobrazu.

Innym rozwiązaniem jest tzw. fundament schodkowy, czyli fundament o podstawie w kształcie stopni. Stosuje się go w przypadku budynków z częściowym podpiwniczeniem oraz takich, które mają stanąć na skarpie. O tym jakie tego typu fundament powinien mieć parametry decyduje osoba przygotowująca projekt.

Obliczenia te pozwolą na wykonanie projektu fundamentów, który będzie zawierał takie informacje jak grubość i szerokość ław fundamentowych. Ponadto, parametry dotyczące zbrojenia, tj. grubość i gęstość prętów zbrojeniowych oraz sposób ich łączenia.

Obliczenia które wykonuje się w celu zaprojektowania fundamentów są przeprowadzane na podstawie badań geotechnicznych oraz rozkładu i wielkości obciążeń jakie będzie generował przyszły budynek. Oprócz brania pod uwagę standardowych parametrów gruntu pozyskanych dzięki badaniom geotechnicznym dużą rolę pełni także nachylenie terenu.