Zabezpieczanie osuwisk – przyczyny powstawania i metody stabilizacji gruntu

Skuteczne zabezpieczenie osuwisk wymaga rozpoznania warunków geologicznych, właściwego doboru metod stabilizacji oraz systematycznego monitorowania stanu terenu.

Do podstawowych elementów osuwiska należą:

• skarpa główna,
• powierzchnia poślizgu,
• jęzor osuwiskowy,
• strefa odspojenia materiału,
• strefa akumulacji.

Osuwiska mogą rozwijać się stopniowo przez wiele lat lub uaktywnić się nagle w wyniku niekorzystnych warunków atmosferycznych lub działalności człowieka.

Gdzie występują osuwiska?

Osuwiska pojawiają się przede wszystkim na terenach o zróżnicowanej rzeźbie terenu oraz niekorzystnych warunkach geologicznych. Najczęściej występują:

• na terenach górskich i podgórskich,
• na stromych zboczach dolin rzecznych,
• na wysokich skarpach drogowych i kolejowych,
• w wyrobiskach kopalnianych,
• na klifach morskich,
• na sztucznie wykonanych nasypach i wykopach.

W Polsce największe zagrożenie osuwiskowe występuje w Karpatach, zwłaszcza w Beskidach, Bieszczadach i Pogórzu Karpackim, jednak lokalne osuwiska pojawiają się również w innych regionach kraju.

Źródło: pgi.gov.pl

Przyczyny powstawania osuwisk

Powstawanie osuwisk jest wynikiem współdziałania czynników naturalnych i antropogenicznych.

Czynniki naturalne

Najczęstsze przyczyny naturalne obejmują:

• długotrwałe lub intensywne opady deszczu,
• szybkie topnienie śniegu,
• podnoszenie się poziomu wód gruntowych,
• erozję podstawy zbocza przez rzeki lub morze,
• trzęsienia ziemi i wstrząsy sejsmiczne,
• niekorzystną budowę geologiczną (np. naprzemienne warstwy glin i piasków).

Czynniki związane z działalnością człowieka

Do najczęstszych należą:

• niewłaściwe wykonywanie wykopów,
• przeciążanie skarp budynkami lub nasypami,
• niekontrolowane odwodnienie lub nawadnianie terenu,
• wycinka drzew i usuwanie roślinności stabilizującej grunt,
• działalność górnicza,
• nieodpowiednio zaprojektowane drogi i infrastruktura.

Metody stabilizacji osuwisk

Dobór metody zabezpieczenia zależy od rodzaju gruntu, wielkości osuwiska, głębokości powierzchni poślizgu, warunków hydrogeologicznych oraz planowanego zagospodarowania terenu. W praktyce często stosuje się jednocześnie kilka metod.

Naturalne metody stabilizacji

Metody biologiczne są stosowane przede wszystkim przy niewielkich osuwiskach oraz jako uzupełnienie zabezpieczeń konstrukcyjnych.

Do najczęściej stosowanych należą:

• sadzenie drzew i krzewów o rozbudowanym systemie korzeniowym,
• obsiewanie skarp trawami,
• hydroobsiew - natryskiwanie pod ciśnieniem specjalnej mieszanki z wody, nasion, nawozów, mulczu (np. celulozowego) i biostymulatorów,
• faszynowanie - umacnianie brzegów rzek lub zbiorników wbitymi kołkami, przez które przeplata się wiązki gałęzi,
• umacnianie powierzchni matami biodegradowalnymi,
• poprawa odwodnienia powierzchniowego.

Roślinność ogranicza erozję, zmniejsza infiltrację wód opadowych oraz zwiększa spójność przypowierzchniowej warstwy gruntu.

Konstrukcyjne metody stabilizacji

Przy większych lub aktywnych osuwiskach stosuje się rozwiązania inżynierskie.

Najczęściej wykorzystywane są:

• mury oporowe

Przejmują parcie gruntu i stabilizują zbocze.

• palisady i ściany szczelinowe

Wykonywane z pali żelbetowych lub stalowych, zabezpieczają głębokie powierzchnie poślizgu.

• kotwy gruntowe

Przenoszą siły do stabilnych warstw gruntu znajdujących się poniżej powierzchni poślizgu.

• gwoździowanie gruntu

Polega na wzmacnianiu gruntu stalowymi prętami współpracującymi z warstwą natryskowego betonu lub siatką.

• drenaże

Ich zadaniem jest obniżenie poziomu wód gruntowych oraz zmniejszenie ciśnienia porowego odpowiedzialnego za utratę stateczności.

Stabilizacja z wykorzystaniem geosyntetyków

Geosyntetyki należą obecnie do najczęściej stosowanych materiałów w geotechnice. Są lekkie, trwałe oraz stosunkowo łatwe w montażu.

Do najważniejszych należą:

• geowłókniny

Pełnią funkcję separacyjną, filtracyjną oraz ochronną.

• geosiatki

Zwiększają wytrzymałość gruntu na rozciąganie i poprawiają stateczność nasypów oraz skarp.

• geokomórki

Tworzą przestrzenną strukturę wypełnianą gruntem lub kruszywem, ograniczającą przemieszczanie materiału.

• geokraty i georuszty

Stosowane są do wzmacniania podłoża oraz stabilizacji stromych zboczy.

Nowoczesne geosyntetyki często współpracują z roślinnością, tworząc rozwiązania łączące wysoką skuteczność z korzystnym efektem krajobrazowym.

Jaką metodę zabezpieczenia wybrać?

Nie istnieje jedna uniwersalna metoda odpowiednia dla każdego osuwiska. Wybór powinien być poprzedzony szczegółową analizą obejmującą:

• badania geotechniczne,
• dokumentację geologiczno-inżynierską,
• analizę stateczności zbocza,
• ocenę poziomu wód gruntowych,
• określenie planowanego sposobu użytkowania terenu,
• analizę kosztów budowy i późniejszego utrzymania.

W praktyce najlepsze rezultaty przynosi zastosowanie kilku wzajemnie uzupełniających się metod, np. odwodnienia, kotew gruntowych oraz geosyntetyków wspomaganych roślinnością.

Trwałość zabezpieczeń osuwisk

Trwałość zabezpieczeń zależy od jakości projektu, wykonawstwa, zastosowanych materiałów oraz warunków środowiskowych.

Przy prawidłowym zaprojektowaniu orientacyjna trwałość wynosi:

• zabezpieczenia biologiczne – od kilku do kilkunastu lat, wymagają regularnej pielęgnacji;
• geosyntetyki – zwykle ponad 50 lat, w zależności od rodzaju materiału i warunków eksploatacji;
• konstrukcje żelbetowe – od 50 do nawet 100 lat;
• kotwy gruntowe trwałe – około 50–100 lat przy odpowiednim zabezpieczeniu antykorozyjnym.

Niezależnie od rodzaju zabezpieczenia konieczne są okresowe przeglądy techniczne oraz monitoring przemieszczeń i poziomu wód gruntowych.

Procedury awaryjne w przypadku aktywnego osuwiska

Aktywne osuwisko wymaga natychmiastowego podjęcia działań minimalizujących zagrożenie dla ludzi i infrastruktury.

Podstawowe procedury obejmują:

• Natychmiastowe zabezpieczenie terenu i wyznaczenie strefy zagrożenia.
• Wstrzymanie robót budowlanych oraz ruchu drogowego, jeśli istnieje ryzyko uszkodzenia infrastruktury.
• Powiadomienie odpowiednich służb, zarządcy terenu oraz władz lokalnych.
• Wykonanie doraźnego odwodnienia ograniczającego dopływ wody do osuwiska.
• Monitoring przemieszczeń przy wykorzystaniu pomiarów geodezyjnych lub systemów automatycznych.
• Opracowanie ekspertyzy geotechnicznej określającej przyczyny aktywacji osuwiska.
• Wdrożenie trwałych metod stabilizacji zgodnie z projektem geotechnicznym.
• W razie bezpośredniego zagrożenia – ewakuację mieszkańców oraz zabezpieczenie infrastruktury krytycznej.

System Osłony Przeciwosuwiskowej

Projekt SOPO (System Osłony Przeciwosuwiskowej) został uruchomiony w 2006 roku jako odpowiedź na potrzebę ograniczenia szkód powodowanych przez osuwiska, zwłaszcza w odniesieniu do infrastruktury budowlanej i komunikacyjnej. Od momentu jego wdrożenia geolodzy prowadzą systematyczne działania związane z identyfikacją, dokumentowaniem oraz monitorowaniem terenów zagrożonych ruchami masowymi ziemi. Uzyskane informacje dotyczące lokalizacji i zasięgu osuwisk przekazywane są administracji publicznej, która odpowiada za podejmowanie działań zapobiegających negatywnym skutkom tych zjawisk.

Dane opracowane w ramach projektu stanowią podstawę racjonalnego planowania przestrzennego oraz projektowania odpowiednich zabezpieczeń na obszarach narażonych na występowanie osuwisk. Dzięki temu możliwe jest ograniczenie strat materialnych, a także skuteczniejsze ostrzeganie mieszkańców terenów zagrożonych. W rezultacie funkcjonowanie Systemu Osłony Przeciwosuwiskowej przyczynia się do zmniejszenia ryzyka związanego z procesami osuwiskowymi.

SOPO jest przedsięwzięciem o zasięgu ogólnokrajowym, realizowanym etapowo. Jego głównym założeniem jest rozpoznanie i udokumentowanie wszystkich osuwisk oraz obszarów potencjalnie zagrożonych ruchami masowymi na terenie Polski, a także utworzenie systemu monitoringu powierzchniowego i wgłębnego na 60 wytypowanych osuwiskach.

Zgromadzone informacje stanowią podstawę do opracowania map podatności osuwiskowej, a w dalszej perspektywie umożliwiają stworzenie systemu prognozowania, oceny oraz ograniczania ryzyka osuwiskowego. W efekcie pozwala to na zmniejszenie skali szkód i zniszczeń wywoływanych przez rozwój procesów osuwiskowych.

Fot. gov.pl