background image

FUNDAMENTOWANIE – WYKŁADY 

 
LITERATURA I WAŻNIEJSZE NORMY 

Podręczniki i skrypty 
1. Z. Wiłun: „Zarys geotechniki” WKŁ, Warszawa 
2. E. Dembicki i inni: „Fundamentowanie, t. I i II”. Arkady, Warszawa 1988. 
3. E. Dembicki, A. Tejchman: „Wybrane zagadnienia fundamentowania budowli 

hydrotechnicznych”. PWN, Warszawa 1981. 

4. B. Rosiński: „Fundamentowanie”. Arkady, Warszawa 1978. 
5. K. Biernatowski: „Fundamentowanie”. PWN, Warszawa 1984. 
6. A. Jarominiak i inni: „Pale i fundamenty na palach”. Warszawa, Arkady 1976. 
7. O. Puła, C. Rybak, W. Sarniak: „Fundamentowanie. Projektowanie posadowień”. Dolnośląskie 

Wyd. Eduk. (DWE), Wrocław 1999. 

8. E. Motak: „Fundamenty bezpośrednie. Wzory, tablice, przykłady”. Arkady, Warszawa 1988. 
9. A. Jarominiak: „Lekkie konstrukcje oporowe”. WKŁ, Warszawa 2000. 
10. J. Kobiak, W. Stachurski: „Konstrukcje żelbetowe”. Arkady, Warszawa 1989. 

Normy 
1. PN-81/B-03020. „Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne 

i projektowanie”. 

2. PN-83/B-03010. „Ściany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”. 
3. PN-83/B-02482. „Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych”. 
4. PN-86/B-02480. „Grunty budowlane. Określenia, symbole i opis gruntów”. 
5. PN-88/B-04481. „Grunty budowlane. Badania próbek gruntu”. 
6. PN-74/B-04452. „Grunty budowlane. Badania polowe” (w przygotowaniu projekt nowej wersji) 
7. PN-EN 12699:2002. „Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych. Pale przemieszcze-

niowe”. 

8. PN-EN 1536:2001. „Wykonawstwo specjalnych robót geotechnicznych. Pale wiercone”. 

background image

1. WSTĘP 

1.1. DEFINICJA FUNDAMENTOWANIA I FUNDAMENTU 

Fundamentowanie  jest dziedziną budownictwa zajmującą się posadawianiem budowli 
i konstrukcji  inżynierskich na podłożu gruntowym. Fundamentowanie jest nauką wiążącą 
wzajemnie zagadnienia takich dziedzin jak: mechanika gruntów, mechanika budowli, konstrukcje 
budowlane (betonowe, żelbetowe, stalowe itp.). 

Fundament jest to ta część konstrukcji budowlanej lub budowli, której głównym zadaniem jest 
przekazanie wszystkich obciążeń z budowli na podłoże gruntowe. Przekazywanie tych obciążeń 
powinno być tak rozwiązane, aby stateczność posadawianej budowli była zachowana, jej osiadania 
były równomierne i nie przekraczały wartości dopuszczalnych, a stan naprężenia i odkształcenia 
w gruncie nie osiągnęły jeszcze stanu granicznego. 

Fundamenty i podłoża gruntowe są bardzo ważnymi elementami konstrukcyjnymi budowli, od 
których zależy właściwe i bezpieczne funkcjonowanie całej budowli. Nie bez przyczyny w języku 
potocznym przyjęły się takie powiedzenia jak np.: „że coś, jakaś sprawa czy idea, ma solidne 
fundamenty” lub z drugiej strony powiedzenie „olbrzym na glinianych nogach” odnosi się z kolei 
do czegoś z pozoru wielkiego, ale niestabilnego, mającego słabe fundamenty i przez to 
bezwartościowego. 

Posadowienie budowli jest zadaniem bardzo odpowiedzialnym, szczególnie przy trudnych 
warunkach gruntowych. Ewentualny błąd, nawet błahy, może bardzo niekorzystnie wpłynąć na 
pracę całej budowli. Błąd ten objawia się często dopiero po zrealizowaniu budowli, kiedy to 
naprawienie go jest bardzo trudne i kosztowne. Stosunkowo łatwo jest w istniejącym budynku np. 
wzmocnić lub po prostu wymienić zbyt słabą ścianę, słup, strop lub belkę, natomiast dużo trudniej 
wzmocnić za słaby fundament, a jeszcze trudniej wzmocnić za słaby grunt pod istniejącym 
budynkiem. Dlatego do projektowania i wykonawstwa fundamentów należy podchodzić ze 
szczególnie dużą rozwagą i ostrożnością. 

1.2. OGÓLNE ZASADY PROJEKTOWANIA GEOTECHNICZNEGO 

Projektowanie fundamentów zalicza się do tzw. projektowania geotechnicznego. Projektowaniem 
tym powinny zajmować się inżynierowie geotechnicy. W mniej złożonych geotechnicznie 
przypadkach projektowaniem fundamentów mogą zajmować się inżynierowie konstruktorzy 
z odpowiednim  doświadczeniem i przeszkoleniem geotechnicznym. Najlepiej jeżeli 
projektowaniem posadowienia skomplikowanej budowli zajmuje się zespół  złożony z inżynierów 
konstruktorów i specjalistów geotechników. To, kto powinien się zajmować projektowaniem 
fundamentów w dużej mierze zależy od kategorii geotechnicznej obiektu.  

Zgodnie z rozporządzeniem ministra infrastruktury w sprawie ustalania geotechnicznych warunków 
posadowienia obiektów budowlanych kategorię geotechniczną ustala się w zależności od rodzaju 
warunków gruntowych oraz od rodzaju, charakteru i poziomu skomplikowania konstrukcji, a także 
wartości obiektu.  

background image

1.2.1. Rodzaje warunków gruntowych 

Wyróżnia się następujące rodzaje warunków gruntowych: 

1)  proste warunki gruntowe – występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych, 
równoległych do powierzchni terenu (a najlepiej ułożonych poziomo), nie obejmujących gruntów 
słabych, organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody gruntowej poniżej 
projektowanego poziomu posadowienia oraz braku niekorzystnych zjawisk geologicznych (np. 
osuwisk), 

2)  złożone warunki gruntowe – występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, 
nieciągłych, obejmujących grunty słabonośne, organiczne lub nasypy niekontrolowane, przy 
zwierciadle wód gruntowych w poziomie posadowienia i powyżej lecz przy braku niekorzystnych 
zjawisk geologicznych, 

3)  skomplikowane warunki gruntowe – występujące w przypadku niekorzystnych zjawisk 
geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych (jamy i jaskinie), osuwiskowych, sufozyjnych, 
kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów pęczniejących i zapadowych, na obszarach szkód 
górniczych, w deltach rzek i na obszarach morskich. 

1.2.2. Kategorie geotechniczne obiektów budowlanych 

Zgodnie z w/w rozporządzeniem wyróżnia się 3 kategorie geotechniczne: 

Kategoria I – obejmuje niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie 
obliczeniowym, posadowione na prostych warunkach gruntowych (1-2-kondygnacyjne budynki 
mieszkalne i gospodarcze, ściany oporowe i obudowy wykopów do wysokości 2 m, nasypy 
budowlane do wysokości 3.0 m). 

Kategoria II – obejmuje obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach gruntowych, 
wymagających szczególnej oceny i analizy parametrów geotechnicznych podłoża (fundamenty 
bezpośrednie i głębokie obiektów powyżej 2 kondygnacji, ściany oporowe i inne konstrukcje 
oporowe o wysokości powyżej 2 m, głębokie wykopy, wysokie nasypy budowlane, budowle 
ziemne, przyczółki i filary mostowe, nabrzeża, zakotwienia gruntowe. 

Kategoria III – obejmuje obiekty budowlane posadowione w skomplikowanych warunkach 
gruntowych oraz inne obiekty budowlane o nietypowym charakterze i znaczeniu, niezależnie od 
stopnia skomplikowania warunków gruntowych (obiekty energetyczne, rafinerie, zakłady 
chemiczne, zapory wodne, suche doki, pochylnie, obiekty szkodliwe dla środowiska, budynki 
wysokościowe w zabudowie miejskiej, obiekty o głębokości posadowienia powyżej 5.0 m 
i z więcej niż jedną kondygnacją podziemną, autostrady i drogi szybkiego ruchu, tunele podziemne, 
obiekty zabytkowe i monumentalne). 

Projektowaniem posadowień obiektów z I kategorii geotechnicznej mogą zajmować się 
inżynierowie budowlani z odpowiednimi uprawnieniami. 

background image

Projektowaniem posadowień obiektów z II kategorii geotechnicznej powinni zajmować się 
inżynierowie konstruktorzy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy ze specjalistami - 
inżynierami geotechnikami.  

Projektowaniem posadowień obiektów z III kategorii geotechnicznej powinni zajmować się 
inżynierowie geotechnicy z odpowiednimi uprawnieniami we współpracy z inżynierami 
konstruktorami. 

2. DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA 

Do właściwego zaprojektowania fundamentu jakiegokolwiek obiektu lub innej konstrukcji 
geotechnicznej niezbędna jest dokumentacja geotechniczna.  

2.1. Cel dokumentacji geotechnicznej i zasady jej opracowywania 

Dokumentacja geotechniczna lub geologiczno-inżynierska jest to zwarte opracowanie 
techniczne, zawierające rozpoznanie budowy geologicznej podłoża gruntowego w rozpatrywanym 
rejonie oraz niezbędne parametry geotechniczne gruntów, otrzymane z badań polowych 
i laboratoryjnych. Oprócz tego w dokumentacji powinny znaleźć się propozycje i zalecenia 
dotyczące sposobu posadowienia planowanego obiektu. 

Zakres i zawartość dokumentacji geotechnicznej powinien odpowiadać wymaganiom ogólnym 
oraz wymaganiom postawionym przez projektanta posadowienia. Projektant posadowienia najlepiej 
wie jakie parametry geotechniczne będą mu potrzebne do obliczeń statycznych i projektu 
posadowienia i jakie należy w tym celu wykonać badania geotechniczne, i to on powinien podać 
główne zalecenia dotyczące zakresu badań i zawartości dokumentacji geotechnicznej. Należy mieć 
na względzie,  że badania geotechniczne są dość drogie, dlatego zakres tych badań powinien być 
uzgodniony z inwestorem.  

W praktyce często powyższa zasada niestety nie jest przestrzegana i realizowana. Często 
dokumentacja geotechniczna opracowywana jest zbyt wcześnie i na zlecenie inwestora, wtedy 
kiedy nie zostało wyłonione jeszcze biuro, które będzie się zajmowało projektem posadowienia. 
Wówczas projektant posadowienia stawiany jest przed faktem dokonanym, gdyż otrzymuje gotową 
dokumentację i na podstawie tych danych jakie ona zawiera ma zaprojektować fundamenty obiektu. 
Jeżeli ma jakieś  wątpliwości co do niektórych parametrów lub brakuje mu jakiś danych może 
próbować nakłonić inwestora na przeprowadzenie dodatkowych badań  podłoża gruntowego (co 
jest raczej trudne) lub wykonać te badania na własny koszt. Dobrym rozwiązaniem, coraz częściej 
stosowanym w złożonych warunkach gruntowych, jest ogłaszanie przetargu na projekt i wykonanie 
posadowienia. Wówczas firma wykonawcza, dysponująca dużo większym kapitałem niż biura 
projektowe, w celu optymalnego i oszczędnego zaprojektowania posadowienia wykonuje badania 
podłoża gruntowego na własny koszt. Koszt tych badań stanowi wówczas znikomy procent całego 
kontraktu, a może przyczynić się do wygrania przetargu. 

W przypadku poważnych obiektów i złożonych warunków gruntowych wskazane jest realizowanie 
badań geotechnicznych w dwóch etapach. W pierwszym etapie dokonuje się ogólnego rozpoznania 
budowy geologicznej podłoża (rodzaju gruntów, układu i głębokości zalegania poszczególnych 

background image

warstw oraz poziomów wód gruntowych). W tym celu wykonuje się kilka otworów wiertniczych 
i sondowań oraz analizuje się dokumentacje i otwory archiwalne. Badania te wykonuje się na etapie 
przygotowania inwestycji i zleca je inwestor. Opracowana w tym etapie dokumentacja geologiczna 
pozwala na przygotowanie zasadniczej koncepcji posadowienia obiektu i opracowanie 
szczegółowego programu badań podłoża do etapu drugiego. W drugim etapie zagęszcza się siatkę 
otworów badawczych, pobiera próbki gruntów do szczegółowych badań laboratoryjnych, wykonuje 
specjalistyczne badania „in situ” np. sondowania statyczne, badania presjometryczne, próbne 
obciążenia gruntu, próbne pompowania wody gruntowej itp. Generalnie zakres badań powinien być 
taki, aby dostarczył wszystkich danych i parametrów niezbędnych do właściwego i optymalnego 
zaprojektowania fundamentu. Zakres tych badań określa projektant posadowienia lub wykonawca 
posadowienia. 

2.2. Zawartość dokumentacji geotechnicznej 

Typowa dokumentacja geotechniczna lub geologiczno-inżynierska powinna zawierać: 

1) Opis techniczny, w którym oprócz informacji ogólnych powinny znajdować się: charakterystyka 
geologiczna terenu, opis przeprowadzonych badań, opis wszystkich wyodrębnionych warstw 
gruntowych wraz z podstawowymi parametrami oraz wnioski i zalecenia dotyczące sposobu 
posadowienia obiektu oraz informacje o ewentualnych zagrożeniach. 

2) Plan sytuacyjny z zaznaczonym zarysem obiektu, punktami badawczymi i przekrojami 
geotechnicznymi (przykładowy plan sytuacyjny – rys. 2.1). 

3) Przekroje geotechniczne z naniesionymi otworami badawczymi, pokazanym układem warstw, 
symbolami warstw i gruntów oraz stanami tych gruntów, poziomami wód gruntowych, rzędnymi, 
podziałką i podstawowymi wymiarami (przykładowy przekrój geotechniczny – rys. 2.2). 

4) Legendę do przekrojów geotechnicznych – jest to tabelka na kartce formatu A4 lub A3 
z wymienionymi symbolami wszystkich warstw z przekrojów geotechnicznych i podanymi 
wszystkimi parametrami geotechnicznymi tych warstw, a w szczególności: stanem gruntów (I

D

I

L

), 

gęstością lub ciężarem objętościowymi(

ρ

γ

), wilgotnością naturalną  (w

n

), kątem tarcia 

wewnętrznego (

φ

), spójnością  (c), modułami  ściśliwości (M

0

,  M lub E

0

,  E). Przy każdym 

parametrze lub globalnie przy każdej warstwie podaje się wartości współczynników materiałowych 
(

γ

m

) (przykładowa legenda do przekrojów geotechnicznych – rys. 2.3). 

5) Zestawienie wyników badań geotechnicznych laboratoryjnych i polowych 

6) Załączniki ze szczegółowymi wynikami badań polowych i laboratoryjnych, jak np. wykresy 
sondowań, próbnych obciążeń, krzywe uziarnienia, wykresy z badań w edometrze, w aparacie 
trójosiowego  ścinania, w aparacie skrzynkowym, wyniki badań granic konsystencji, analiza 
chemiczna wody gruntowej itd. 

background image

 

Rys. 2.1. Przykładowy plan sytuacyjny w dokumentacji geotechnicznej

Rys. 2.2. Przykładowy przekrój geotechniczny. 

Rys. 2.3. Przykładowa legenda do przekrojów geotechnicznych. 

 

2

3

6

12 

11

10

9

I

II

III

II 

III 

IV 

IV 

V

VI 

V

VI 

35.0 

35.2

35.4

35.6

35.8

36.0

36.2 

36.4 

36.4 

36.2

36.0

35.8

35.6

35.4 

35.0

35.2 

PLAN SYTUACYJNY

1:500 (lub 1:1000) 

Legenda: 

- otwór badawczy  

- sondowanie przy otworze 

III

III

- przekrój geotechniczny 

- zarys projektowanego obiektu 

9

35.8

- warstwice terenu 

 

35.05 

2

35.35 

3

35.92 

36.33 

PRZEKRÓJ    I --- I 

Skala 

1:

250
100

I

I

I

IIa 

IIa

IIa

IIa

IIb

IIb

IIb

IIb 

IIa 

III 

III

III

IV

Gb 

Gb 

Gb 

Gb 

Pd 

Pd 

Ps 

Pd 

Ps 

Pd 

Pd 

Ps 

Pd 

Pd 

Nm 

Nmp 

Nm

Nm

Nm 

Nmp

Nmp

Ps 

Ps 

Pd 

Ps 

Ps 

Pd 

Po 

Po/Ż

Ż 

Po/Ż 

G

π 

Nmp 

35 

30 

25 

20 

[m npm] 

35 

30 

25 

20 

[m npm] 

Odległość   [m] 
Głębokość  [m] 

14.80 16.00

14.80

17.20 

21.30 18.70

27.40

33.0

32.85

33.10

33.0 

LEGENDA  DO  PRZEKROJÓW

TEMAT: 

Nr dokumentacji: 

CHARAKTERYSTYCZNE  PARAMETRY  GEOTECHNICZNE 

OBJAŚNIENIA GEOLOGICZNE 

wg PN-81/B-03020 

#

 - wartość ustalona metodą A 

Opis 

litologiczno-

genetyczny 

S

tr

at

ygr

afi

Symbol gruntu

Pr

of

il 

lit

ol

ogi

cz

n

Nr

 w

ar

st

w

ge

ot

ec

hn

ic

zn

ej

 

wg PN-86/B-02480

S

ym

bo

l geo

logi

cz

ne

ko

ns

ol

id

ac

ji gr

u

nt

Stan gruntu

St

opie

ń

 

zag

ę

sz

cz

en

ia

 

St

opie

ń

 

plas

ty

cz

no

ści 

Wi

lg

ot

n

ość

 

nat

ur

al

na

 

G

ę

st

o

ść

 

ob

to

ścio

w

a

 

Spójno

ść

 

K

ą

t t

ar

ci

a

 

we

wn

ę

tr

zn

ego

 

Edometryczny 

moduł 

ściśliwości 

Moduł 

odkształcenia 

Wy

tr

zy

m

a

ło

ść

 

na

 ś

ci

nani

Wsp

ół

cz

yn

n

ik 

ma

te

ria

łow

pierwot-

nej 

wtórnej pierwot- 

nego 

wtórne- 

go 

I

D

I

L

w

n

ρ 

c

u

φ

u

M

0

M

E

0

τ

fmax

 

γ

m

 

[ % ]

[g/cm

3

]

[kPa]

° ] 

[MPa]

[MPa] [MPa] [MPa]  [kPa] 

IIa 

IIb 

III 

IV 

Czw

art

orz

ęd 

Gleba 

Namuł 

Piasek 

Piasek 

Pospółka, żwir 

Glina 

Gb 

Nm, Nmp 

Pd 

Pd, Ps 

Po, Po/Ż, Ż 

G

π 

B

0.45

0.52

#

0.75

#

0.82

#

0.10

#

14.0

#

11.0

#

10.5

#

15.0

#

58.0

#

1.60

1.68

1.75

1.80

1.97

10.0

24.0

8.0

29.0

31.0

36.0

16.0

1.5

40.0

70.0

120.0

34.0

45.0

#

 

1

±0.2 

1

±0.1 

1

±0.1 

1

±0.1 

1

±0.15 

background image

2.3. Metody wyznaczania parametrów geotechnicznych według PN-81/B-03020: 

Metoda  A – polega na bezpośrednim oznaczaniu wartości parametru za pomocą polowych lub 

laboratoryjnych badań gruntu, wykonywanych zgodnie z obowiązującymi normami i innymi 
wymaganiami; metodę  tę stosuje się do obiektów kategorii III oraz kategorii II przy 
złożonych warunkach gruntowych. W metodzie tej np. kąt tarcia wewnętrznego i spójność 
wyznacza się z badań w aparacie trójosiowym lub skrzynkowym, a moduły  ściśliwości 
z badań w edometrze. 

Metoda  B – polega na oznaczaniu wartości parametru na podstawie ustalonych zależności 

korelacyjnych pomiędzy parametrami fizycznymi lub wytrzymałościowymi a innym 
parametrem, tzw. wiodącym (najczęściej jest to I

L

 lub I

D

), wyznaczonym metodą A. W normie 

PN-81/B-03020 lub w różnych pozycjach literatury można znaleźć nomogramy i tabele do 
odczytywania parametrów na podstawie I

D

 i I

L

 (rys. 2.4). Metodę  tę można stosować do 

obiektów I i II kategorii geotechnicznej przy prostych warunkach gruntowych. 

Metoda  C – polega na przyjęciu wartości parametrów określonych na podstawie praktycznych 

doświadczeń budownictwa na innych podobnych terenach lub na podstawie dokumentacji 
archiwalnych opracowanych dla sąsiednich obiektów. Metodę  tę można stosować do 
obiektów I kategorii geotechnicznej. 

 

Rys. 2.4. Nomogramy do wyznaczania parametrów mechanicznych gruntów metodą B według PN-81/B-03020. 

 

0.20 0.40  0.60  0.80 1.00 

25

° 

30

° 

35

° 

40

° 

45

° 

 φ

(n)

 

I

D

 

PN-81/B-03020-3 

Ż/Po 

Pr/Ps 

Pd/P

π 

0.0

0.20

0.40

0.60

0.75

I

L

PN-81/B-03020-4

0

°

5

°

10

°

15

°

20

°

25

°

 φ

(n)

B

A

C

D

PN-81/B-03020-5 

I

L

0.0 0.20 0.40 0.60

0.75 

10

20

30

40

50

60

c

(n)

[kPa] 


 

260

M

0

 

[MPa] 

I

D

 

0.0 0.40  0.60  0.80  1.0 

240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Ż/Po 

Pr/Ps 

Pd/P

π 

PN-81/B-03020-6 

 

I

L

0.0

0.40

0.60

0.80

0.75

PN-81/B-03020-7

M

0

[MPa]

80

70

60

50

40

30

20

10

0

A

B

C

D

Grupy gruntów spoistych: 

A – grunty morenowe skonsolidowane 

(np. gliny, gliny piaszczyste i piaski gliniaste w stanie półzwartym)

 

B – inne grunty skonsolidowane i morenowe nieskonsolidowane,

(np. pyły i gliny pylaste półzwarte, giny, piaski gliniaste twardopla-
styczne)

 

C – grunty nieskonsolidowane (zastoiskowe), 

(np. gliny zwięzłe i gliny piaszczyste plastyczne)

 

D – iły, niezależnie od genezy 

background image

W metodzie A wartość charakterystyczną danego parametru geotechnicznego x

(n)

 wyznacza się jako 

średnią arytmetyczną z wartości x

i

 uzyskanych z N oznaczeń : 

=

i

)

n

(

x

N

x

1

 

Wartość współczynnika materiałowego 

γ

m

 wyznacza się wówczas na podstawie analizy 

statystycznej wyników badań: 

2

1

2

1

1

1

1

/

)

n

(

i

)

n

(

m

)

x

x

(

N

x





±

=

±

=

ν

γ

= 1 

± (0.1 ÷ 0.25) 

Gdy współczynnik zmienności 

ν

 przekracza wartość 0.25, to należy przeprowadzić analizę 

zmienności parametrów i dokonać dodatkowego podziału warstw. 

W metodzie B i C, wartości charakterystyczne parametrów wyznacza się w sposób opisany wyżej 
(np. z nomogramów), natomiast współczynnik materiałowy przyjmuje się 

γ

m

 = 1 

± 0.1. 

Wartość obliczeniową parametru wyznacza się według wzoru: 

)

n

(

m

)

r

(

x

x

=

γ

 

Wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych wykorzystuje się w analizie stanów 
granicznych użytkowalności (SGU) – np. w obliczeniach osiadań i przemieszczeń. Wartości 
obliczeniowe parametrów wykorzystuje się w analizie warunków stanów granicznych nośności 
(SGN) – np. przy sprawdzaniu nośności podłoża gruntowego, stateczności skarp itp. 

2.4. Specjalistyczne badania terenowe (badania „in situ”) 

W przypadku większości obiektów kategorii II i wszystkich obiektów kategorii III oprócz typowych 
badań geotechnicznych (wiercenia i badania laboratoryjne próbek) wykonuje się pomiary 
parametrów mechanicznych gruntów w miejscu ich zalegania za pomocą tzw. badań „in situ”. 
Zaletą tych badań jest to, że pomiar odbywa się na gruncie rodzimym, w naturalnych warunkach 
stanu naprężenia i wilgotności, jaki panuje w podłożu. Pobieranie próbek, a następnie ich obróbka 
w laboratorium  może znacząco zmienić parametry gruntu w wyniku odprężenia i nieuchronnego 
naruszenia struktury. 

Do badań specjalistycznych „in situ” zalicza się: 

a) Sondowania dynamiczne 
Sondowania dynamiczne polegają na wbijaniu w grunt żerdzi z odpowiednią końcówką (stożek, 
krzyżak lub cylinder) za pomocą bijaka opuszczanego grawitacyjnie na podbabnik, połączony 
z żerdzią. W czasie wbijania mierzy się opory zagłębiania żerdzi, wyrażone liczbą uderzeń bijaka 
na 10 cm lub 20 cm zagłebienia (

N

10

N

20

). Schemat sondy wbijanej przedstawiono na rys. 2.5a. 

Rezultatem sondowania jest schodkowy wykres oporów wbijania sondy, pokazany przykładowo na 
rys. 2.5b.  
Wyróżnia się w Polsce następujące rodzaje sond dynamicznych: 
  - sonda lekka SD-10 – masa bijaka 10 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N

10

, zasięg stosowania 

do 10 m, końcówka - stożek 

background image

  - sonda  średnia SD-30 – masa bijaka 30 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N

10

, zasięg 

stosowania do 20 m, końcówka - stożek 

  - sonda ciężka SD-50 – masa bijaka 50 kg, wysokość spadu 0.50 m, pomiar N

10

, zasięg stosowania 

do 30 m, końcówka - stożek 

  - sonda  b.  ciężka SD-63.5 – masa bijaka 63.5 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N

20

, zasięg 

stosowania do 30 m, końcówka - stożek 

  - sonda ITB-ZW (nie normowa, ale popularna) – m. bijaka 22.5 kg, wysokość spadu 25 cm, 

  N

10

 , do 10 – 12 m, stożek lub krzyżak   

  - sonda SPT (Standard Penetration Test), m. młota 65 kg, wys. spadu 0.75 m, pomiar N

30

końcówka cylindryczna, w czasie wbijania jednoczesne pobieranie próbki gruntu do cylindra. 

 

Rys. 2.5. Schemat sondy wbijanej (a) i przykładowy wykres sondowania (b). 

Sodny wbijane stosowane są  głównie do gruntów niespoistych. Pozwalają one na określanie 
wartości stopnia zagęszczenia I

D

 gruntu na podstawie oporów N

10

 lub N

20

 

N

30

. Pozwalają również 

na precyzyjne określenie lokalizacji warstw słabych. 
Sonda z końcówką krzyżakową pozwala również na badanie wytrzymałości na ścinanie 

τ

f

 dla 

gruntów słabych spoistych i organicznych. Badanie to wykonuje się poprzez obrót końcówką wokół 
osi żerdzi i pomiar oporu (momentu obrotowego). Ścinanie gruntu odbywa się po pobocznicy walca 
gruntowego, utworzonego przez obrót końcówki krzyżakowej. 
 

 

H

s

 

bijak 

o masie M 

podbabnik 

podkładka 

sprężysta 

prowadnica 

bijaka 

żerdź 

końcówka 

stożkowa 

końcówka 

krzyżakowa 

(powiększenie) 

10cm (lub 20cm) 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

10

20

30

40

50

Liczba uderzeń na 20 cm wbicia sondy 

Profil 

litologiczny 

Obserw.

wody 

Głęb.

ppt. 

Interpretacja

N

20

I

D

 

Opracował:  ....................................................................... 

Nn

Nmp

Pd 

Nm//Pd

Nm 

Ps 

13

20

32

0.60

0.70

0.81

10.4

1.8

Temat:  ................................................................  Data : .......................... 

Przy otworze nr : ....... 

Firma: 

Rzędna terenu : ..................... 

Badanie sondą dynamiczną  SD63.5 

Sondowanie nr  ...... 

................................................................ 

1

÷2

a) b) 

background image

b) Sondowania statyczne 

Do sondowań statycznych zalicza się: 
  - sondę wciskaną CPT (Cone Penetration Test), lub CPTU. 
  - sondę wkręcaną (ST) 

Sodowanie CPT polega na statycznym zagłębianiu w 
grunt  żerdzi o średnicy 

φ35.7 mm, zaopatrzonej w 

stożek i tuleję cierną. Prędkość wciskania wynosi 
około 2 cm/s. W czasie wciskania mierzy się opór 
gruntu pod stożkiem 

q

c

 [MPa] oraz opór tarcia gruntu 

o tuleję cierną 

f

s

 [MPa]. Pomiar może odbywać się w 

sposób cykliczny – np. co 10 lub 20 cm zagłębienia – 
przy pomiarze manualnym hydraulicznym lub w 
sposób ciągły – przy pomiarze automatycznym 
(elektronicznym). 
W sondowaniu CPTU dokonuje się jeszcze pomiaru 
ciśnienia wody w porach gruntowych 

u [kPa]. 

Schemat konstrukcji sondy CPT oraz przykładowe 
wykresy sondowań przedstawiono na rys. 2.6.  
 

Rys. 2.6. Schemat sondy wciskanej CPT (a) i przykładowe wykresy sondowań: b) na podstawie pomiarów cyklicznych, 

c) z pomiarów automatycznych. 

Sondownia CPT i CPTU pozwalają na określenie stanu gruntów spoistych i niespoistych (I

L

 i I

D

) na 

podstawie oporów q

c

 i rodzaju gruntów, w sposób przybliżony, na podstawie współczynnika tarcia: 

100





=

c

s

f

q

f

R

Im większe 

R

f

 tym grunt bardziej spoisty. 

 

żerdź 

φ35.7 mm 

tuleja 

cierna 

q

c

 [MPa] 

f

s

 [MPa] 

20cm 

kotwy 

wkręcane 

w grunt 

siłowniki 

hydrauliczne

głowica 

wciskająca 

platforma 

np. samojezdna 

prędkość 

wciskania 

2 cm/s 

rejestracja

danych 

stożek 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

5

10

15

20

25

q

c

  [MPa] 

Profil 

litologiczny 

Obserw.

wody 

Głęb. 

ppt. 

Interpretacja

q

c

 

f

s

 

Opracował:  .................................................................... 

Nn 

Nmp 

Pd 

Nm//Pd 

Nm 

Ps 

10.4

1.8 

f

s

  [MPa] 

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

UWAGI: 

wykres 

q

c

 

wykres 

f

s

 

R

f

 

I

D

I

L

7.0 

0.6 

1.5 

10 

18 

1.0 

0.12 

0.038 

0.06 

0.12 

0.17 

0.035 

0.45

0.60

0.80

3.5 

1.7 

4.2 

6.3 

1.2 

0.94 

3.5 0.04  1.1 

Temat:  ........................................................................... 

Data : ..................... 

Przy otworze nr : ....... 

Sondowanie nr  ...... 

Firma: 

Rzędna terenu : ..................... 

Badanie sondą wciskaną  SW 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Profil 

litologiczny 

Obserw.

wody 

Głęb.

ppt. 

Interpretacja 

q

c

f

s

Opracował:  .................................................................... 

Nn

Nmp

Pd 

Nm//Pd

Nm 

Ps 

10.4

1.8

R

f

I

D

I

L

5

q

c

  [MPa] 

0.05

f

s

  [MPa] 

0.10 0.15 0.20 0.25

10

15

20

25

R

f

  [%] 

2

4

6

8

Temat:  .............................................................................................................................. 

Data : .................................... 

Przy otworze nr : ......................... 

Sondowanie CPT nr  ......... 

Firma: 

Rzędna terenu : ......................... 

Rys. nr ........... 

7.0

0.6

1.5

10

18

1.0

0.12

0.038

0.06

0.12

0.17

0.035

0.45

0.60

0.80

3.5

1.7

4.2

6.3

1.2

0.94

3.5 0.04 1.1

a) 

b) 

c) 

background image

Istnieją opracowane naukowo procedury i nomogramy do wyznaczania niemal wszystkich 
parametrów wytrzymałościowych z wyników badań CPT, m. in. kąta tarcia wewnętrznego, 
spójności, modułów  ściśliwości, wytrzymałości na ścinanie 

Su, współczynnika filtracji k itd.. 

Znaleźć można również gotowe procedury do obliczania nośności i osiadań fundamentów 
bezpośrednich oraz pali bezpośrednio z wyników badań CPT. 

c) Badania presjometryczne 

Badania te wykonywane są za pomocą presjometru, skonstruowanego po raz pierwszy przez 
Menarda (Francja). Presjometr składa się z trzech elastycznych komór: środkowej komory 
pomiarowej i dwóch komór ochronnych – dolnej i górnej. Presjometr umieszcza się w otworze 
wiertniczym na określonej głębokości i wywiera ciśnienie poziome 

p na ściany otworu za pomocą 

komór. Komory ochronne potrzebne są do tego, aby zapewnić tylko poziome rozszerzanie się 
komory pomiarowej i stworzyć w gruncie płaski, osiowo-symetryczny stan odkształcenia, który jest 
łatwiejszy w interpretacji i w opisie teoretycznym. W czasie badania mierzy się ciśnienie wody (lub 
innej cieczy) 

p w komorze pomiarowej oraz objętość wtłaczanej wody V. Badanie wykonuje się do 

momentu podwojenia początkowej objętości otworu wiertniczego zajętego przez komorę 
pomiarową – 2(

V

c

+

v

0

). Ciśnienie, przy którym następuje to podwojenie nazywa się ciśnieniem 

granicznym 

p

gr

. Nie zawsze udaje się osiągnąć podwojenia objętości otworu, np. przy zbyt dużych 

luzach 

v

0

 pomiędzy otworem a komorą presjometru, ze względu na ograniczoną rozszerzalność 

komory i niebezpieczeństwo jej uszkodzenia. Wówczas wartość 

p

gr

 wyznacza się ekstrapolacyjnie. 

Na rys. 2.7 przedstawiono schemat konstrukcji presjometru i typową krzywą presjometryczną.  

 

Rys. 2.7. Schemat presjometru (a) i typowa krzywa badania presjometrycznego (b). 

Z badań presjometrycznych otrzymuje się dwa podstawowe parametry: ciśnienie graniczne 

p

gr

 oraz 

presjometryczny moduł ściśliwości gruntu 

E

M

, obliczany z odcinka prostoliniowego 

BC na krzywej 

presjometrycznej. Presjometr jest bardzo popularny we Francji, gdzie istnieje wiele procedur 
obliczeniowych, pozwalających na określanie nośności i osiadań fundamentów bezpośrednich 
i palowych na podstawie wyników badań presjometrycznych. Na rys. 2.8 pokazano przykładową 
metrykę badania podłoża gruntowego za pomocą presjometru. 

p [kPa] 

górna komora 

ochronna 

dolna komora 

ochronna 

komora 

pomiarowa 

otwór 

wiertniczy 

manometr 

żerdź 

objętościomierz 

regulator 
ciśnienia 

sprężony 

gaz 

a) b) 

V

[cm

3

]

v

0

 

p

0M

 

p

f

 

p

gr

 

v

f

 

p

[kPa]

V

c

V

c

+2v

0

V

c

 – objętość wyjściowa komory pomiarowej 

v

0

 – objętość przestrzeni pomiędzy otworem a komorą pomiarową 

odcinek tzw. „pseudosprężysty” 

do wyznaczenia modułu E

M

 

A

background image

 

Rys. 2.8. Przykładowa metryka badania podłoża gruntowego za pomocą presjometru. 

d) Badania dylatometryczne 

Badania dylatometryczne w pewnym sensie przypominają badania presjometryczne. Dylatometr, 
skonstruowany przez Marchettiego (Włochy) jest płaską końcówką, kształtem przypominającą 
łopatkę, przymocowaną do żerdzi. Końcówka ta zaopatrzona jest z jednej strony w elastyczną, 
okrągłą membranę. Ostro zakończoną łopatkę dylatometru wciska się w dno otworu wiertniczego 
i dokonuje badania poprzez wywieranie poziomego nacisku membraną na grunt. W czasie badania 
mierzy się ciśnienie 

p

1

, potrzebne do przemieszczenia membrany na 1 mm (rys. 2.9). Przed 

wychyleniem membrany mierzy się ciśnienie 

p

0

, jakie zostało zmobilizowane w gruncie po 

wciśnięciu dylatometru. Wynik badania pozwala na określenie dylatometrycznego modułu 
ściśliwości gruntu 

E

D

. Podobnie jak w przypadku innych badań, opracowano procedury 

umożliwiające określanie wartości różnego rodzaju parametrów gruntu oraz pozwalające na 
obliczanie nośności i osiadań podłoża gruntowego na podstawie badań dylatometrycznych. 

 

Rys. 2.9. Schemat konstrukcji dylatometru Marchettiego. 

 

Profil 

geologiczny 

E

M

 

[MPa] 

p

gr

 

[kPa] 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

10

5

1

50

1000

500

100

5000

Nasyp 

niebudowlany 

Namuł 

piaszczysty 

Ił  piaszcz. 

półzwarty 

Piasek 

i  

żwir 

3.5

1.0

1.5

2.0

10

40

35

25

20

30

230

125

170

200

1100

1300

1150

800

700

1200

95 mm 

60 mm 

240 m

m

 

żerdź 

przewód pneumatyczny

+ kabel elektryczny 

membrana

elastyczna

15 mm

p

0

1mm

wychylenie

membrany 

p

1

 

background image

e) Próbne obciążenia gruntu. 

Próbne obciążenia gruntu wykonuje się najczęściej pod budownictwo drogowe, parkingi, place 
składowe i mocno obciążone posadzki magazynów. Badanie to polega na stopniowym zwiększaniu 
obciążenia na sztywną płytę stalową ułożoną na powierzchni gruntu lub w dnie wykopu i pomiarze 
osiadań tej płyty. Płyta ma kształt koła o średnicy 80 cm (powierzchnia 0.5 m

2

). Obciążenie zadaje 

się za pomocą siłownika hydraulicznego, górą zapartego o konstrukcję balastową. Próbne 
obciążenie wykonuje się do momentu osiągnięcia nośności granicznej podłoża gruntowego lub do 
podwojenia nacisków przewidywanych na grunt w projekcie posadowienia obiektu. Badania tego 
typu wykonuje się w celu określenia  ściśliwości i sprężystości podłoża gruntowego oraz jego 
nośności, co pozwala na optymalne zaprojektowanie posadowienia budowli (np. konstrukcji drogi). 
Próbne obciążenie gruntu wykonuje się również jako kontrolę jakości wykonania nasypów 
drogowych. Próbnymi obciążeniami można zbadać również głębsze warstwy podłoża. Przeprowa-
dza się je przez ułożenie płyty badawczej w dnach specjalnie wykonanych studni. Płyta połączona 
jest ze sztywnym stemplem, wyprowadzonym ponad studnię, na którym umieszcza się siłownik 
hydrauliczny i do którego podłącza się czujniki do pomiaru osiadań. 

2.5. Przyjmowanie obliczeniowych i reprezentatywnych profili geotechnicznych do 
projektowania 

Korzystając z dokumentacji geotechnicznej, a głównie z przekrojów geotechnicznych i legendy do 
tych przekrojów projektant przygotowuje sobie tzw. profile geotechniczne obliczeniowe lub profile 
reprezentatywne do obliczeń. Bardzo często wybiera się wtedy miejsca o najniekorzystniejszych 
warunkach gruntowych lub w niektórych przypadkach przyjmuje się uśrednione warunki gruntowe. 
W przypadku takich konstrukcji jak np. mosty, określa się oddzielne profile geotechniczne dla 
każdej z podpór. Przyjęcie właściwych profili geotechnicznych i tzw. wyprowadzonych parametrów 
geotechnicznych do obliczeń jest jedną z istotniejszych spraw w projektowaniu geotechnicznym. 
Profile obliczeniowe stanowią materiał wyjściowy do obliczeń statycznych posadowienia, m. in. 
obliczeń nośności, osiadań podłoża gruntowego, parcia i odporu gruntu itp. 

3. KLASYFIKACJA FUNDAMENTÓW 

Ze względu na głębokość posadowienia, która uzależniona jest od głębokości występowania warstw 
nośnych wyróżnia się: 

1) Fundamenty bezpośrednie

, inaczej zwane fundamentami płytkimi lub płaskimi, do których 

zaliczamy: 

- stopy fundamentowe 
- ławy fundamentowe  
- ruszty fundamentowe 
- płyty fundamentowe 
- skrzynie fundamentowe 

Fundamenty bezpośrednie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie 
posadowienia i poniżej występują warstwy gruntów nośnych i mało ściśliwych, czyli takich które 

background image

będą w stanie bezpośrednio przenieść obciążenia przekazywane przez podstawy fundamentów i nie 
wykażą przy tym nadmiernych osiadań. 

2) Fundamenty głębokie

, inaczej zwane fundamentami pośrednimi, do których zaliczamy: 

- fundamenty palowe 
- studnie fundamentowe  
- kesony fundamentowe 
- inne fundamenty głębokie jak np. ściany szczelinowe i barety, kolumny itp.  

Fundamenty głębokie stosuje się wówczas, gdy w podłożu gruntowym w poziomie posadowienia 
i w pewnej  strefie  poniżej występują warstwy gruntów nienośnych (np. organicznych) lub o zbyt 
niskiej nośności do przeniesienia dużych obciążeń od budowli lub o zbyt dużej ściśliwości, grożącej 
nadmiernymi osiadaniami budowli, a warstwy wytrzymałe i mało  ściśliwe występują dopiero na 
pewnej głębokości. Fundamenty głębokie mają za zadanie przekazanie obciążeń z budowli na 
warstwy nośne leżące głębiej. Stosuje się je wówczas gdy metody wzmocnienia podłoża 
gruntowego (np. przez wymianę gruntu) są nieopłacalne lub trudne w wykonaniu.  

W niektórych przypadkach, niezależnie od warunków gruntowych stosuje się posadowienie na 
fundamentach głębokich. Na przykład przy posadawianiu: 

- na skarpach lub w pobliżu głębokich wykopów i uskoków naziomu, 
- budowli hydrotechnicznych, portowych, morskich, mostów przez rzeki, 
- punktowych budowli wysokich (wieże, maszty, kominy) 
- obiektów z kilkoma kondygnacjami podziemnymi, 
- obiektów specjalnych i strategicznych: turbozespołów, reaktorów w elektrowniach, wielkich 
pieców, itp. 

3) Inne budowle i konstrukcje geotechniczne 

Fundamentowanie jako dziedzina inżynierii nie zajmuje się tylko fundamentami jako takimi, ale 
również innymi konstrukcjami i robotami geotechnicznymi, do których możemy zaliczyć: 

- konstrukcje oporowe: ściany oporowe, obudowy wykopów, ścianki szczelne w nabrzeżach, 

- budowle ziemne: nasypy budowlane (drogowe i inne), wały przeciwpowodziowe, sztuczne skarpy, 

- płytkie budowle podziemne: tunele komunikacyjne, kondygnacje podziemne budynków, zbiorniki 

podziemne 

- konstrukcje kotwiące: bloki i płyty kotwiące np. dla różnych odciągów, zakotwienia iniektowane 

- konstrukcje wzmacniające podłoże gruntowe: konstrukcje z gruntu zbrojonego, iniekcje gruntowe 

- odwodnienia podłoża gruntowego i wykopów fundamentowych 

- wybrane elementy konstrukcji portowych i morskich : nabrzeży, falochronów, pirsów, platform, 

- inne konstrukcje współpracujące z gruntem. 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opracowanie: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dr inż. Adam Krasiński 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Katedra Geotechniki PG