Какво е торф и органична почва?
Торфът е почва с високо съдържание на органична материя (над 20–50% по тегло), образувана от частично разложени растителни остатъци в условия на постоянна влажност и слаба аерация. Разграничаваме: торф (peat, над 50% органика), органична глина (10–50% органика) и гитиа (много мека органична глина). Торфищата покриват около 3% от земната повърхност и са концентрирани предимно в умерения климатичен пояс – Скандинавия, Северна Европа, Канада, Сибир.
В България торфените почви не са широко разпространени, но се срещат в блатисти зони около реките и в някои планински торфища (Рила, Родопи). По-честото предизвикателство в България са органичните глини и силтове в алувиалните равнини на реките.
Инженерни характеристики на торфа
Торфът е изключително проблематична строителна основа по следните причини:
- Много ниска носимост – неотдренираната якост cu на торфа е 5–20 kPa (за сравнение: нормална глина е 20–100 kPa). Дори лека конструкция може да надвиши носимостта.
- Огромна компресируемост – компресионният индекс Cc на торфа е 1–5 (при нормална глина е 0,1–0,5). Слягането при натоварване е 10–50 пъти по-голямо от нормалните глини при същото натоварване.
- Бавна консолидация – коефициентът на консолидация Cv е много нисък поради ниската пропускливост. Консолидацията може да продължи десетилетия.
- Значително ползване (creep) – след завършване на консолидацията торфът продължава да слага поради ползване на органичната структура (secondary compression). Индексът на ползване Cα може да е значителен.
- Разграждане при намалена влажност – при снижаване на нивото на подпочвените води органичната материя се окислява и разгражда – допълнително необратимо слягане.
Методи за изследване на органичните почви
Стандартните методи за изследване на почвите са по-малко приложими при торфа. SPT е неподходящ – при меки органични почви N-числото е 0 и не дава информация. По-подходящи са: vane shear test (крилчата проба) за директно измерване на неотдренираната якост, CPT при меки условия (нискокапацитетни машини), лабораторни одометърни изпитвания (за параметри на консолидация) и лабораторна проба за органично съдържание (Loss on ignition, LOI).
Фундиране при органични почви
Замяна на торфа
При малки дълбочини (до 3–4 м) пълното изкопаване и замяна с добра почва е практичното решение. При по-голяма дълбочина разходите са непосилни. Дори при замяна, ако органичният пласт е дебел и под заместения слой продължава, слягането може да продължи.
Пилотно фундиране
Пилотите, прескачащи органичните пластове и опиращи се в по-здрава почва или скала отдолу, са най-надеждното решение. Ключов проблем: при слягане на торфа около пилота, „негативното триене" (downdrag) действа надолу и натоварва пилота допълнително. При дебели органични пластове негативното триене може да удвои натоварването на пилота – задължително отчитане при проектирането.
Предварително натоварване с насип
Поставяне на тежък насип (surcharge) предизвиква консолидацията на органичната почва преди строителство. При комбинация с вертикални дренажни фитили (PVD) процесът се ускорява. При завършване на консолидацията насипът се отстранява и строителството започва. Методът изисква много дълго изчаквателно期 (месеци до години) при дебели торфени пластове.
Геосинтетично армиране
При ниски насипи върху много меки органични почви (пътни насипи) геомрежите и геотекстилите армират основата и разпределят натоварването – намалявайки риска от пробиване и от страничен изтик. Методът не намалява слягането – само предотвратява катастрофалния провал.
Торф при изкопни работи
Изкопаването в торфени почви е проблематично. Торфът е много мек и нестабилен – откосите не могат да стоят вертикално. Укрепването е задължително дори при плитки изкопи. Торфената почва е лоша за засипване – при уплътняване не постига необходимата плътност и продължава да слага. Извадената торфена почва трябва да се депонира далеч от строителната площадка и да се замени с добра почва за засипване.
Рехабилитация на насипи върху торф
При съществуващи пътни насипи върху торфени основи, деформирали се с години, рехабилитацията е сложна задача. Вариантите включват: микропилоти за укрепване на насипа и конструкцията върху него (без да се пипа торфа), допълнително натоварване за стимулиране на оставащата консолидация, и при много лошо слягане – пълна замяна на торфа под насипа при временно отклоняване на трафика.
Торфища в България
Планинските торфища в Рила и Родопите са защитени природни обекти. Те не са обект на строителство. Органичните алувиални почви в равнинните части (долините на Марица, Тунджа, Дунавски притоци) са по-чест строителен проблем. При строителство в такива зони задължително е геотехническото проучване с определяне на органичното съдържание и параметрите на консолидация.
Мониторинг при торфени почви
При строителство върху органични почви мониторингът е особено важен поради непредсказуемостта на поведението. Слягащомерите (settlement plates), нивелацията на реперите и пиезометрите са задължителни. При насипи върху меки органични основи: инклинометри за проследяване на страничните деформации – признак за начало на провал.