Problematika zakládání staveb provází obyvatele naší planety odedávna. Dávná společenství i my v současnosti si celkem logicky vybíráme pozemky s jednoduchými základovými poměry. S vývojem vědy a techniky se situace měnila, mění a jistě měnit bude, což umožňuje využívat i dříve problematické lokality.
Výzvy při zakládání staveb
Některá nezastavěná území a místa nebyla využita z důvodů, jako jsou například komplikované majetkoprávní vztahy, chráněné krajinné a archeologické oblasti nebo naopak neatraktivní polohy. Pokud se však území jevila jako nedotknutelná a problematická z hlediska inženýrskogeologických, hydrogeologických či klimatických poměrů, konfigurace terénu, vodního režimu nebo často i přístupu stavební mechanizace, s vývojem vědy a techniky se situace měnila, mění a jistě měnit bude.
Problematické lokality
- Poddolovaná území: Zde se geotechnici musejí zabývat nepříznivými projevy, jako jsou propady, závaly, nerovnoměrné sedání objektů na povrchu.
- Sesuvná území: Nebo oblasti, které jsou k sesuvným projevům náchylné geologickou nebo hydrogeologickou skladbou či morfologickým vývojem, včetně antropologických vlivů.
- Zaplavené oblasti: Oblasti s častým výskytem povodní, kde je třeba zajistit kvalitní založení vzhledem k destrukčním vlivům vodního proudu nebo desítkám metrů neúnosných fluviálních sedimentů.
- Území s organickými zeminami nebo velmi měkkými sedimenty: Zde často dochází k poruchám vlivem špatného, respektive neodpovídajícího způsobu založení v prostředí objemově nestálých zemin.
- Rekultivované skládky a navážky: Plochy s ekologickou zátěží, respektive skládky s kontaminací, lze povětšinou řešit jen pomocí displacementových metod, neboť jakýkoliv vývrtek nebo výkopek, který se musí dekontaminovat, se vždy stává velmi nákladnou překážkou.
- Seizmické nebo nadměrné dynamické aktivity: Samostatná a v moderním stavebnictví podstatná kapitola.
Naši předkové nebo nedávno ještě i my sami jsme často měli respekt z komplikací a nadměrných finančních nákladů. Hledala se řešení spočívající v nalezení jiné geotechnicky jednodušší lokality nebo jiné trasy dopravní stavby. V současnosti však moderní a nadstandardní metody zakládání staveb umožňují realizaci i náročných objektů v těchto podmínkách.
Způsoby zakládání staveb
Plošné zakládání
Dosti těžko přicházely a přicházejí do úvahy metody klasického, respektive plošného zakládání, neboť únosné a stabilní podloží zde převážně nebývá v odpovídajícím dosahu. Průběžné zdi masivních staveb se obvykle zakládají na základové pásy. Pokud jsou základy až pod úrovní podzemního podlaží, bude postačovat hloubka založení okolo 600 mm. Protože pásy nejsou izolovány proti zemní vlhkosti, volí se materiál, který je odolný vůči účinkům vlhkosti (lomový ložní kámen, prostý beton, prokládaný beton a výjimečně při větších šířkách železobeton).
Typy plošných základů:
- Základové patky: Pro sloupový systém, s možným rizikem vzniku trhlin při příliš velkém vyložení.
- Základové pásy: Pro stěnový systém, nebo v případě, že patky jsou příliš velké a není splněna vzdálenost mezi patkami, nebo u málo únosné půdy pro patky.
- Základové rošty: Protnutí základových pasů, sloupový systém na méně únosných zeminách, vzdorování seismickému zatížení, vysoké ztužení základové zeminy.
- Základové desky: Univerzální základová konstrukce, snese téměř vše, pokud je na to nadimenzována, pro nepravidelné systémy, kombinované systémy, špatné základové poměry, zakládání pod HPV.
Funkční požadavky na základy
Požadavky na funkci základů vyplývají z předpisů obecně závazných, technických norem a zvláštních přání stavebníka. Závaznými požadavky jsou zejména ustanovení stavebního zákona, vyhlášek o technických požadavcích na stavby a na stavební výrobky. Důležité je zajistit stabilitu stavby, zabránit promrzání základové spáry a chránit základy před vodou a agresivními látkami.
Čtěte také: Detailní pohled na mechaniku zemin
Důležité body při návrhu:
- Hloubka založení by měla zamezit promrzání základové spáry, obvykle 0,8 m. V oblastech s vyšší hladinou podzemní vody nebo s jílovitými zeminami se doporučuje hloubku založení přiměřeně zvětšit.
- Doporučuje se zohlednit vliv vegetace a případné smršťování jílovitých zemin.
- Je třeba posoudit celkové a nerovnoměrné sedání a pootočení základů, aby nedošlo k poškození konstrukce.
Hlubinné zakládání
Pro zakládání v nepříznivých podmínkách je nutné využít hlubinné zakládání nebo hloubkové zlepšování zemin. Hlubinné zakládání v současnosti již zcela reprezentují pilotové základy nebo podzemní stěny.
Piloty
Piloty nacházejí využití velmi rozsáhlé, často až neodpovídající potřebám geotechnického problému. Bez vrtaných velkoprůměrových pilot by bylo již v podstatě nemyslitelné zakládat do nepříznivých geologických podmínek staticky náročné konstrukce. Prvky hlubinného zakládání, jako jsou piloty a podzemní stěny, dramaticky změnily k lepšímu možnosti sanování a zajišťování svahů proti sesuvům.
Dělení pilot:
- Dle technologie: Zhotovované na místě (vrtané, předrážené, injektorové), prefabrikované (beraněné, vibračně vháněné, šroubované, zatlačované, vyplachované).
- Dle materiálu: Dřevo, beton, železobeton, předpjatý beton, ocel.
- Dle velikosti: Mikropiloty (100-200mm), maloprůměrové (200-600mm), velkoprůměrové (>600mm).
- Dle přenosu zatížení: Opřené, třecí (plovoucí), vetknuté.
- Dle počtu: Osamělé, skupinové (svazky, řady, pole).
Technologie provádění pilot:
- Dřevěné piloty: Používají se z dubu nebo jehličnanů, ošetřené, s důrazem na kolísání spodní vody. Beraněním se zvyšuje únosnost zeminy.
- Železobetonové piloty: Vibrační nebo zatlačovací metody, betonované na místě (vrtané, drapákové).
- Vrtané piloty: Nejčastěji se vrtají pod ochranou výpažnice, betonáž se provádí zdola nahoru, vytlačováním bentonitové směsi.
- Drapákové piloty: Hloubí se drapákem na laně, paží se bentonitovou suspenzí.
- Franki piloty: Předrážené piloty, zemina se zatlačuje, používá se výpažnice a betonáž na místě.
Podzemní stěny
Zřizují se podél obvodu stavební jámy buď pomocí širokoprofilových vrtů (tzv. pilotové stěny), nebo průběžnými rýhami (tzv. milánské stěny), které se po vyztužení zabetonují. Podzemní stěny jsou nejmladší technologie zakládání staveb, jejichž využití se datuje od roku 1948.
Typy podzemních stěn:
- Těsnicí stěny: Fungují jako souvislé těsnicí clony, zabraňující průsakům vod. Používají se jíl, jílocementový beton, beton s použitím chemických složek nebo prostý beton.
- Pažící stěny: Vytvářejí provizorní pažení stavebních jam.
- Konstrukční stěny: Pro hloubkové zakládání různých objektů.
Štětovnice
K hloubení výkopů pod úrovní spodní vody se používají štětovnice, tj. speciální nosníky ze dřeva nebo z oceli zaberaněné do zeminy těsně vedle sebe. Takto vytvořená štětová stěna zachycuje nejen tlak vody, ale i zemní tlak. U staveb pozemního stavitelství se lze setkat zejména se stěnou provedenou ze zaberaněných ocelových štětovnic typu Larsen.
Čtěte také: Efektivní zakládání s vruty
Stavební jámy a jejich zajištění
Stavební jámy jsou klíčovou součástí zakládání staveb. Jejich návrh závisí na typu objektu, zatížení, geologickém podloží, hladině podzemní vody a okolní zástavbě.
Typy stavebních jam:
- Svahované jámy: Pro menší hloubky a stabilní zeminy. Sklony svahů závisí na typu zeminy (např. zdravé skalní 5:1, písek+voda 1:2,53,5).
- Pažené jámy: Používají se v méně soudržných zeminách nebo při větších hloubkách. Typy pažení zahrnují vetknuté, rozepřené nebo kotvené.
- Těsněné jámy: Pro zabránění průsaku vody.
- Jímky: Pro odvodnění.
Zajištění stěn výkopů
Záporové pažení:
Doporučuje se při provádění rozměrných a hlubokých stavebních jam, jejichž výkop je proveden soudržnými zeminami. Po obvodě budoucí stavební jámy se zaberaní válcované ocelové tyče tvaru I, a to ve vzájemné vzdálenosti do 2 m a do hloubky nejméně 1,5 m pod úroveň předpokládaného dna stavební jámy. Po zaberanění zápor se postupně hloubí stavební jáma a do přírub zaberaněných zápor se zasouvají vodorovné pažiny.
Roubení:
- Tento typ roubení se používá k zajištění stěn výkopů jam a rýh, které se provádějí v méně soudržných zeminách při hloubce výkopu do 6 m.
- Po vyhloubení prvního pracovního záběru se osadí na dno první rám a nahoru druhý rám, který je zajištěn sloupky, skobami a rádlovacím drátem.
- Za rámy se spustí svislé pažiny a aktivují se ke stěnám výkopu klíny. S postupem hloubení se vyrážení klíny a pažiny se dorážejí na dno výkopu a dotahují se klíny.
- Tohoto roubení se používá u výkopů v soudržných zeminách nebo ve zvodnělých zeminách.
Dnes se při rozsáhlých zemních pracích uplatňují při zajišťování stěn výkopů častěji podzemní stěny než tradiční roubení.
Odvodňování stavebních jam
Hloubí-li se stavební jáma pod úrovní hladiny spodní vody, musí se voda ze stavební jámy odvádět povrchovým odvodněním. Svahy výkopových jam u hlubších výkopů chrání před přítokem povrchové vody lavičky - bermy.
Metody odvodňování:
- Povrchové odvodnění: Probíhá souběžně s hloubením jámy, pro menší plochy v propustných zeminách. Voda je jímána v nejnižší části jámy a odčerpávána.
- Hlubinné odvodnění: Odvodnění vně jámy před otevřením, nebo pod dnem jámy. Používají se čerpací vrty, čerpací jehly nebo elektroosmóza.
- Čerpací vrty: Snižují hladinu podzemní vody v okolí jámy, čímž zabraňují proudění vody boky stavební jámy.
- Čerpací jehly: Ocelové bezešvé trubky pro snížení hladiny podzemní vody o 3 (až 5) m.
- Elektroosmóza: Urychluje stahování vody k čerpacím jehlám (katody), mezi nimiž jsou umístěny trubky (anody).
Zlepšování vlastností základových půd
Z důvodu vzrůstající potřeby využití podmínečně vhodných i nevhodných základových půd nacházejí v poslední době stále širší uplatnění jak ve světě, tak i v České republice metody hloubkového zlepšování zemin. Princip těchto metod spočívá ve vylepšení fyzikálních, mechanických, deformačních či chemických vlastností zemin, tvořících dané podloží.
Čtěte také: Zakládání staveb od A do Z
Metody hloubkového zlepšování:
- Předkonsolidace násypem: Historicky prověřená metoda.
- Dynamická konsolidace: Pomocí ubíjení závažím.
- Hloubkové vibrování: Využití hloubkového vibrátoru pro úpravu mechanicko-deformačních parametrů zemin i v hloubkách. Tyto metody jsou hospodárné a umožňují rychlé stavební práce.
- Vyztužování podloží: Pomocí ocelových prvků nebo štěrkových pilířů. Například štěrkové pilíře byly použity při výstavbě hypermarketu Carrefour (dnes Tesco) v Brně - Králově Poli.
- Hloubkové míchání (Deep Soil Mixing - DSM): Velmi moderní technologie, která spočívá v mechanickém hloubkovém míchání zemin s cementem nebo vápnem. Je závislá na návrhu správné receptury, mísicí energii a množství a druhu pojiva. Příklady použití mokrého procesu DSM pro založení v Polsku zahrnují větrné elektrárny a komerční centra.
- Injektáž: Pomocí kapalných látek, bez změny struktury (např. do dutin zeminy) nebo se změnou struktury (např. rozřezání jílu a injektování spár).
- Odvodňování: Studně, jehly, povrchové čerpání, vysušování (vypalování), elektroosmóza, zmrazování.
- Změna struktury zeminy: Záměna jinou zeminou, příměsi (pevné, kapalné).
Využití zemin stávajícího podloží vyvažuje náklady na výkopy a vývrtky zemin spojené s jejich odvozem a uložením na skládku. Tímto způsobem lze zakládat konstrukce všeho druhu.
Nakládání s vytěženou zeminou
Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP) řeší množství podnětů od občanů, kteří si stěžují na nakládání se stavebními odpady, přičemž více než polovina těchto podnětů souvisí s nakládáním s odpadní výkopovou zeminou.
Zemina jako odpad vs. nekontaminovaná zemina
Dle paragrafu 2 odst. 3 zákona o odpadech se tento zákon nevztahuje na vytěženou NEKONTAMINOVANOU zeminu, která bude použita pro účely stavby v místě, kde byla vytěžena. Pro možnost aplikace § 2 odst. 1 písm. e) zákona č. 541/2020 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších změn, je nezbytné splnit následující podmínky:
- Musí se jednat o zeminu (a jiný přírodní materiál) nekontaminovanou.
- Vytěženou během stavební činnosti.
- Pokud je zajištěno, že materiál bude použit ve svém přirozeném stavu pro účely stavby na místě, na kterém byl vytěžen.
V případě pojmu „nekontaminovaná zemina“ je nutné vycházet z hodnot obsahu škodlivin v zemině, které jsou přítomny v přirozeném pozadí dané lokality stavby. Kontaminovaná zemina je tedy taková zemina, která má obsah škodlivin maximálně rovný hodnotám pozadí dané lokality. Důkazní břemeno je v takovém případě na subjektu - investorovi nebo na dodavateli stavebních prací.
Zemina z brownfieldů
Pokud by stavební jáma byla prováděna na území (brownfield), které bylo úspěšně odsanováno na sanační limity stanovené v rozhodnutí ČIŽP, a zemina je kontaminována nad přirozené pozadí, jednalo by se o zeminu kontaminovanou. V takovém případě by bylo nutné použít vytěženou zeminu jako odpad ke zpětným zásypům v souladu s požadavky § 6 vyhlášky č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady. Kromě provozního řádu musí být zpracován hydrogeologický posudek a hodnocení rizika v dané lokalitě. Pokud by přicházelo v úvahu využití více než 1000 t zeminy, musí být zpracováno hodnocení rizika v dané lokalitě.
Nakládání s odpadní výkopovou zeminou
Zemina, která vznikla při výkopech základů stavby, se často pro subjekt stává v místě stavby neupotřebitelnou. Vzhledem k tomu, že odpadní výkopová zemina vzniká při poskytování služeb typu zemní práce či zakládání staveb, předpokládá se, že pokud není zemina využita v rámci původní stavby, je odpadem.
Využívání odpadních výkopových zemin je možné i mimo zařízení schválená krajskými úřady, pokud je terénní úprava povolena stavebním úřadem. V povolení musí být určena podmínka, že v rámci stavby bude využívána odpadní výkopová zemina katalogového čísla 17 05 04 nebo 17 05 06 a že budou splněny další zákonné požadavky, jako je vedení evidence o odpadech, splnění požadavků vyhlášky č. 294/2005 Sb., a povinnost ohlášení zařízení dle zákona o odpadech.
Moderní technologie v podzemním stavitelství
Použití protáčení, podvrtů nebo mikrotunelování je v dnešní době součástí téměř všech významnějších projektů liniových staveb. Jejich realizace není, při současném rozvoji strojního vybavení, omezená téměř žádnou překážkou.
Bezvýkopové technologie
Vyspělé země, zejména v oblastech husté městské zástavby, se stále více uchylují k bezvýkopovým technologiím pro výstavbu podzemních vedení. Tyto technologie zahrnují:
- Ruční tunelování (hand tunneling)
- Nemechanický štít (non-mechanical shield)
- Přímé protláčení (direct pipe jacking)
- Mikrotunelování (microtunnelling): Jednostupňová metoda zatlačování potrubí s dálkovým řízením ze stanoviště mimo potrubí. Vhodná pro široké spektrum geotechnických podmínek, včetně práce pod hladinou podzemní vody, s možností ovládání směru osy protlaku ve všech směrech. Není vhodná do skalních hornin nebo čistě štěrkových zemin.
Omezujícím faktorem použití bezvýkopových technologií jsou především geologické podmínky. Pro efektivní nasazení jsou nejvhodnější hlinité půdy a jíly bez podílu kamene.
tags: #zakladani #staveb #vyteena #zemina #informace