Zabezpieczenie budynku przy zapadaniu się podłożu wskutek podziemnych wyrobisk cz.2

W większości przypadków pierwszymi objawami grożącej katastrofy są nagłe spękania i zarysowania budynków albo tworzenie się zapadlisk, szczelin i lejów na powierzchni terenu. Katastrofy budowlane, a nawet zapadanie budynków pod ziemię, jak wspominają kroniki miejskie, zdarzały się od dawna. Przybierały one różne nasilenie w zależności od przyczyn wywołujących ruchy.

Podstawowym warunkiem zabezpieczenia budynków na takich obszarach będzie przede wszystkim powstrzymanie deformacji i ruchów podłoża, co wiąże się przeważnie z koniecznością przeprowadzenia bardzo skomplikowanych zabiegów, niekiedy o charakterze górniczym. Na rozwiązanie konstrukcyjne zabezpieczenia w danych przypadkach wywierają głównie wpływ: budowa geologiczna górotworu, wymiary i usytuowanie wyrobisk, właściwości strukturalne gruntów i zaistniała sytuacja.
Schemat, zasypania wyrobiska w Chełmie Lubelskim podsadzką piaskową 1 — mur zaporowy, 2 — urobek, 3 — podsadzka piaskowa,4 — podsadzka stabilizowana, 5 — otwory wiertnicze.

Jako środki zabezpieczenia należy wymienić przede wszystkim znane i stosowane od dawna w górnictwie zasypanie wyrobiska podsadzką piaskową  lub podsadzką z gruntu naturalnego z odpowiednimi stabilizatorami, np. w przypadku gruntów lessowych stosuje się jako stabilizator domieszkę szkła wodnego. Jeżeli korytarze lub komory mają być dostępne, pułap i filary wyrobisk wzmacnia się specjalnymi konstrukcjami w postaci obudowy wykonanej z drewna, cegły, betonu, żelbetu itp. Powinny przy tym być wykonane zabiegi chroniące podziemia od wilgoci i umożliwiające ich przewietrzanie.

Prace w podziemiach są bardzo niebezpieczne i nieraz trudne do realizacji, ponieważ niejednokrotnie trzeba je prowadzić tuż pod fundamentami uszkodzonych budynków, które w razie niedopatrzenia grożą zawaleniem. Bywa również, że grunt jest tak osłabiony, że w każdej chwili może grozić usuwem. Stąd prace zabezpieczające zwykle prowadzone są bardzo ostrożnie i trwają przez dłuższy czas.
Równolegle z tymi pracami, a w wielu wypadkach i wcześniej, muszą być prowadzone roboty związane z zabezpieczeniem zagrożonych obiektów budowlanych i terenu.

Problem zabezpieczenia budynków na obszarze podatnym na ruchy tektoniczne podłoża jest bardzo trudny. Metody technicznego zabezpieczenia muszą być dostosowane odpowiednio do zaistniałych warunków gruntowych, a także obejmować profilaktycznie budynki lub zespoły w zasięgu strefy zagrożenia, choćby budynki te nie wykazywały bezpośrednio uszkodzeń.

W opracowaniu koncepcji zabezpieczenia konstrukcyjnego budynku mogą być pomocne metody, jakie stosuje się na terenach szkód górniczych. Punktem wyjścia w danym przypadku powinna być analiza warunków posadowienia w kontekście zaistniałych przeobrażeń geologicznych podłoża oraz ustalenia charakteru istniejących i przewidywanych deformacji powierzchni terenu. Ważna jest zwłaszcza znajomość kierunku działania sił wywołanych ruchami wyrobisk. Dla budynków murowanych szczególnie są niebezpieczne odkształcenia i ruchy tektoniczne, gdy wyrobiska znajdują się na malej głębokości. W tym przypadku na stosunkowo niedużej przestrzeni terenu występują znaczne naprężenia, które w przypadku rozciągania rozszczepiają mury fundamentów. i niszczą nadziemny układ konstrukcyjny budynku.

Jak wynika z obserwacji, odporność budynków murowanych na szkodliwe wpływy sił wywołanych ruchami wyrobisk zależy od rodzaju konstrukcji budynku, jego wymiarów i ukształtowania w planie, materiałów oraz jakości gruntu, na którym budynek jest bezpośrednio posadowiony. Szczególnie łatwo ulegają uszkodzeniu wydłużone budynki parterowe posadowione na gruntach spoistych i twardych.

Zabezpieczenie budynków na opisanych terenach polega przede wszystkim na zapewnieniu niezbędnej stateczności i zwiększeniu odporności na działanie szkodliwych sił. Można to osiągnąć bądź to przez wprowadzenie pewnych zmian konstrukcyjnych w budynku, bądź też przez zastosowanie elementów konstrukcyjnych dodatkowych. Ważne jest, aby wprowadzone środki pozwoliły zwiększyć niezmienność geometryczną, a tym samym i sztywność przestrzenną układu oraz odporność konstrukcji murowanych na działanie sił rozciągających i ściskających. Jako skuteczne środki zalecane są: wprowadzenie żelbetowych przepon kotwiących, ułożonych na fundamentach budynku i podobnie — w płaszczyznach stropów, względnie stropów monolitycznych łączonych ze ścianami odpowiednio skonstruowanymi wieńcami. Bardzo celowe mogą być również kotwie stalowe lub żelbetowe, zakładane w zależności od zaistniałych uszkodzeń wewnątrz lub zewnątrz budynku, a także inne elementy wzmacniające.

W budynkach o znacznych wymiarach lub niekorzystnych kształtach rzutu poziomego można wprowadzić pionowe przerwy dylatacyjne, które powinny dzielić układ na niezależne bloki (segmenty) dostosowane do warunków terenowych (odkształceń terenu). Przerwy dylatacyjne powinny przebiegać w jednej poprzecznej płaszczyźnie budynku przez całą jego wysokość łącznie z fundamentami.

W zakresie zabezpieczenia powierzchni terenu prace powinny zmierzać przede wszystkim do zabezpieczenia podłoża przed penetracją wody i wilgoci oraz przed działaniem wstrząsów.

Najbardziej destrukcyjny wpływ na podłoże z wyrobiskami wywiera brak właściwego odpływu wód powierzchniowych, a zwłaszcza opadowych z jezdni arterii komunikacyjnych. Woda, gromadząc się na jezdni, przecieka do podziemi, powodując skutki już uprzednio opisane. Niebezpieczeństwo w tym wypadku wzrasta w miarę zagęszczenia zabudowy, wad sieci wodociągowej i kanalizacyjnej.

Z terenu zagrożonego musi być w większości przypadków wyeliminowany wszelki ruch kołowy, a zwłaszcza ruch ciężkich pojazdów, który pośrednio lub bezpośrednio staje się przyczyną naruszenia równowagi starych wyrobisk i powiększa uszkodzenia budynków znajdujących się w zasięgu wpływu drgań i wstrząsów.