edroga.pl - portal drogowy

Osuwiska są częstym problemem budowy i utrzymania szlaków komunikacyjnych. Najprościej można uniknąć kłopotów omijając potencjalne czy czynne już osuwisko [3, 14, 18]. Niekiedy jest to trudne. Wówczas konieczne jest odpowiednie kształtowanie skarp oraz konstrukcje stabilizujące - nieraz niezwykle kosztowne w przypadku dużych rozmiarów budowli.

W rozporządzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z 2 marca 1999 (Dz.U. 43 poz. 430), w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, podano w §144 ust. 2, chyba bez świadomości skutków, nieracjonalne wymaganie zachowania współczynnika stateczności nie mniejszego niż 1,5, przyjmując jednocześnie wartości obliczeniowe sił i parametrów geotechnicznych. Podane wymagania zdecydowanie odbiegają od postanowień norm krajowych i zagranicznych.

Zasady sprawdzania stateczności

Ocena stateczności skarp, a zwłaszcza istniejących zboczy, należy do najtrudniejszych zadań geoinżynierii. Duża liczba trudnych do ustalenia niewiadomych powoduje, że praktycznie nigdy nie ma pełnej pewności zachowania stateczności. Nie jest to łatwe do zaakceptowania przez osoby odpowiedzialne za projektowane lub istniejące budowle oraz za ich bezpieczeństwo. Zwykle przyjmuje się, że zachodzi określone prawdopodobieństwo wystąpienia osuwiska (np. Wysokiński [12, 16]):

• bardzo mało prawdopodobne - gdy F > 1,5,
• mało prawdopodobne - gdy 1,3 < F < 1,5,
• prawdopodobne - gdy 1,0 < F < 1,3,
• bardzo prawdopodobne - gdy F < 1,0.

W przypadku osuwiska zniszczenie następuje wskutek ścięcia gruntu lub skały wzdłuż pewnej powierzchni. Z postępującymi deformacjami skarpy należy liczyć się dopiero, gdy jej współczynnik bezpieczeństwa jest mniejszy od 1,1. W przypadku takiej postaci zniszczenia mogą być przyjmowane współczynniki bezpieczeństwa znacznie mniejsze, niż np. w przypadku nośności podłoża fundamentów. Dla fundamentów potrzebne są współczynniki wynoszące zwykle od 2 do 3, ze względu na potrzebę ograniczenia nadmiernych osiadań, pojawiających się na długo przed wyczerpaniem granicznej nośności podłoża.

Obecne polskie normy nie zajmują się bezpośrednio statecznością skarp lub zboczy, lecz znajdują się w nich postanowienia dotyczące tego zagadnienia. Norma PN-B-03020:1981 [10] podaje w p. 3.3.1b wymaganie sprawdzenia stanu granicznego nośności w postaci „usuwiska lub zsuwu fundamentu lub podłoża wraz z budowlą”. Norma PN-B-03010:1983 [7] zawiera w p. 4.2.6 wymaganie sprawdzenia stateczności ogólnej ściany oporowej lub uskoku naziomu - czyli potencjalnego osuwiska. Podano w niej wymagane wartości współczynnika korekcyjnego m, który w przypadku przyjmowania wartości charakterystycznych obciążeń i parametrów geotechnicznych jest odwrotnością współczynnika bezpieczeństwa. W zależności od zakresu rozpoznania geotechnicznego i dokładności obliczeń, dla różnych rodzajów (znaczenia) konstrukcji podtrzymujących współczynniki wynoszą:

• uskok naziomu z górnym poziomem nieobciążonym, w rejonie niezabudowanym
  m = 0,90 - 0,85 F = 1,11 - 1,18
• zbocze nieobciążone, w rejonie niezabudowanym
  m = 0,85 - 0,80 F = 1,18 - 1,25
• uskok naziomu z górnym poziomem obciążonym lub zbocze w sąsiedztwie zabudowy
  m = 0,80 - 0,75 F = 1,25 - 1,33
• zbocze zabudowane lub uskok naziomu obciążony drogą albo linią kolejową w bezpośrednim sąsiedztwie zabudowy
  m = 0,75 - 0,70 F = 1,33 - 1,43.

Jak widać, w żadnym przypadku wymagana wartość współczynnika nie osiąga 1,5.
Zagadnienia sprawdzania stateczności opisano obszernie w Instrukcji ITB nr 304 z 1991 r. [12]. Podano w niej m.in., że „Bezpieczne wartości wskaźnika stanu równowagi przy parametrach średnich należy przyjmować nie mniejsze niż F = 1,3.”

Zbliżone są wymagania normy niemieckiej DIN 4084:1981. W przypadku zsuwu równoległego do powierzchni zbocza, w zależności od układu obciążeń współczynnik bezpieczeństwa wynosi od 1,3 dla układu podstawowego obciążeń, do 1,1 dla stanu wyjątkowego, działania obciążeń sejsmicznych itp. Przy sprawdzaniu stateczności ogólnej metodą pasków stosuje się takie same wartości współczynnika bezpieczeństwa w odniesieniu do kąta tarcia gruntu oraz do spójności c ≤ 20 kPa, natomiast w odniesieniu do dużych spójności (c > 20 kPa) odpowiednio F = 1,73 do 1,47. Natomiast nowsze wydanie normy E DIN 4084: 2002, dostosowane do wersji ENV Eurokodu, dla trzech układów obciążeń podaje wartości F = 1,25; 1,15 i 1,1, a więc mniejsze, niż Eurokod 7 przyjęty w 2004 r.