Podceňování geologického průzkumu při přípravě staveb

Nejčastější chyby při návrhu založení

Geologický, respektive hydrogeologický průzkum by měl být optimálně prováděn již pro návrh ve stupni dokumentace pro územní rozhodnutí. Bohužel se stává, že pro některé stavby není proveden ani ve stupni pro stavební povolení nebo pro provádění stavby. Z toho potom plyne nezdravá improvizace při návrhu zakládání. Statik ve statickém výpočtu v takovém případě uvádí minimální únosnost v základové spáře a nutnost přebírání spáry geologem bez toho, že tato skutečnost je zajištěna. Je otázkou, co se stane, když se předpoklad statického výpočtu nepotvrdí. Projektová dokumentace se předělává, nebo je v horším případě stavba provedena podle původní dokumentace s předpokladem, že se dá využít bezpečnosti skryté v návrhu. Obě varianty jsou špatné a projektant, stavební firma i investor by se jim měli vyhýbat.

Často se pro zakládání z důvodu úspor využívá pouze nahlížení do archivu Geofond. Tento způsob by však měl být používán pouze s příslušnou mírou opatrnosti. Doporučoval bych jej pouze v případě, že místo výstavby je v něm dobře zmapováno. V ostatních případech, kdy je prozkoumáno pouze okolí stavby, jej lze dobře využít např. pro studii jako orientační údaj, který bude v následných stupních dokumentace upřesněn detailním průzkumem.

Problémem je, že bez geologie nejsme schopni správně určit způsob založení. Z toho důvodu je občas navrženo plošné založení tam, kde by vhodnou variantou bylo založení na pilotách. Plošné založení je v takovém případě velmi často dražší variantou a investorovi se absence geologického průzkumu prodražuje. To samé platí i pro opačné případy. Z výsledků geologického průzkumu by mělo vyplynout, jak založíme stavbu, která je částečně podsklepena nebo má různou úroveň podzemních podlaží. Velmi časté poruchy u takového typu staveb jsou důkazem podceňování problému nerovnoměrného sedání. U halových a dopravních staveb je nutný geologický průzkum pro návrh způsobu hutnění pod podlahou, respektive pod konstrukcí vozovky. Bez toho prakticky nelze bezpečně a kvalitně stavbu provádět. Jak je to v praxi dodržováno, vidíme často na popraskaných podlahách a zvlněných silnicích u dokončených staveb.

Nelze opominout důležitost zabezpečení staveb proti pronikání spodní vody do budov a návrh materiálu, který lze použít v závislosti na její agresivitě. I to je další z příkladů, kdy zanedbáním řádného hydrogeologického průzkumu je snížena životnost stavby degradací použitých materiálů, a důsledkem toho může docházet i k poruchám a zatékání do podzemní části budov. Na tomto místě je potom nutné uvést ještě další problém, který se váže na provádění stavby. Úroveň hladiny podzemní vody by měla být zohledněna v průběhu výstavby. Zanedbáním této skutečnosti může docházet k porušování základové spáry jejím nadzvednutím hydrostatickým tlakem nebo v horším případě v nadzvednutí celé spodní stavby. Archimédův zákon stále platí, i když se na to občas zapomíná. Současně s tím je nutné posoudit i možnost kolísání výšky podzemní vody pod základy. U soudržných, jílovitých zemin to může vést k neočekávaným poruchám konstrukcí.

Speciální kapitolou je geologický průzkum prováděný pro již existující stavby, které se stavebně upravují a jejichž úpravami dochází ke změně základových poměrů. V takovém případě je velmi často nutné provádět sondy k původním základovým konstrukcím a posuzovat, zda je nutné stavebně upravovat základy, což je někdy velmi obtížné a nákladné. V tomto případě jde hlavně o zkušenost statika, který uvedenou konstrukci posuzuje, a zároveň o jeho komunikaci s geologem.

Praktické příklady

Kostel svaté Barbory v Manětíně
Uváděný problém není pouze záležitostí dnešní doby, což můžeme sledovat i na historických stavbách. Když jsme před lety prováděli návrh statického zabezpečení kostela sv. Barbory v Manětíně, zjistili jsme, že stavba byla již v samotném začátku postavena na velmi nevhodném místě. Jednalo se o geologický zlom v místě mezi věží a lodí kostela. Navíc byl kostel založen na vrstvě břidlic, které jsou ve spádu. Spolu s tím, že kostel nemá okapy, to vedlo k tomu, že došlo k rozlomení kostela a jeho klouzání po břidlici, na které se vlivem zatékání do základové spáry tvořila tenká vrstva jílovité konzistence. Stav podloží v tomto případě nebyl jistě v době výstavby blíže zjišťován, což mohlo odpovídat tehdejším znalostem v oblasti mechaniky zemin.

V uvedeném případě jsme navrhovali kromě dalších opatření podchytit základy mikropilotami a kostel opatřit okapy, aby do základové spáry nevnikalo tak velké množství dešťové vody. Zcela nepochopitelně byla instalace okapů odmítána ze strany památkářů s odůvodněním, že když nebyly nutné dříve, nejsou nutné ani nyní. Konečný stav po cca dvaceti letech od našeho návrhu na statické zabezpečení je stále neuspokojivý, protože vedle opravy krovu se na uvedené památce prakticky nic nezměnilo.

Dům U Zvonu v Plzni
Pavlačový dům U Zvonu v centru Plzně byl stržen po povodni v roce 2002. Jeho odstranění doprovázela celá řada emocí. Přitom se jednalo rovněž o špatné vyhodnocení základových poměrů a podcenění podloží na staveništi již v době jeho výstavby. Uvedená stavba byla postavena v místě, kde se nacházela původní, poté zasypaná mlýnská strouha. Jeho architektonická hodnota nebyla vysoká, technická kvalita pavlačového městského domu také nebyla ceněna vysoko, nicméně se v jeho přízemí nacházely prostory původní dílny Františka Křižíka, což zvyšovalo jeho historickou hodnotu.

Povodeň v roce 2002 však nebezpečně narušila stabilitu této stavby. Umístění v prostoru původní mlýnské strouhy mělo na stav této stavby zásadní vliv. Voda si samozřejmě vybrala tu nejsnazší cestu, tj. počala proudit původním korytem mlýnské strouhy a vyplachovala tak podloží pod základy. Celá stavba se tak stala nestabilní. Byly dvě možnosti. Nákladně dům podchytávat a odklánět dopravu, nebo jej strhnout. Po vyhodnocení nákladů na podchytávání bylo vcelku rychle rozhodnuto o demolici narušené stavby.

Lis CKVJ 2500 v areálu Škodových závodů v Plzni
Základ lisu CKVJ 2500 byl podle původního projektu navržen bez vyhodnocení základových poměrů v místě. V tomto případě je nutné podotknout, že se jednalo o základ pod těžký lis, velmi dynamicky namáhaný. Během jeho používání došlo po čase k jeho naklonění a vyřazení z provozu, což přinášelo majiteli veliké hospodářské ztráty. Co bylo příčinou? Vedle nedostatečného vyztužení a dalších konstrukčních chyb (např. velmi podstatnou chybou byla malá hmotnost základu) bylo jednou z dalších příčin i podcenění geologických podmínek v místě stavby.

V jejím okolí byla umístěna v minulosti řada studen, ze kterých se čerpá voda pro snížení hladiny podzemní vody. To u základu lisu bylo zcela opomenuto. Došlo tak k průsaku vody do základové spáry a naklonění základu. Při zkušebním vrtu betonovou konstrukcí tryskala voda základem jako fontána. I v tomto případě se dalo této okolnosti vyhnout za pomoci správného vyhodnocení základových poměrů, zejména řešením pronikání vody do základové spáry. Nikoho nenapadlo při návrhu základu přemýšlet o tom, proč jsou na jiných místech v hale studny, ze kterých je čerpána voda. Správným postupem při návrhu, tj. kvalitním vyhodnocením základových podmínek, se dalo předejít pozdějším problémům.

Skladová hala Sulkov
Jednalo se o přístavbu přízemní haly typové soustavy VUZO (vícelodní univerzální zemědělská stavba) s atypickým zděným pláštěm z cihelných bloků Porotherm postavená po roce 2000 jako krajní přístavba ke stávající hale. Rozpětí lodí je 12,0 m, v délkovém modulu po 4,5 m a světlé výšce 4,20 m. Nosnou konstrukci tvoří betonové sloupy vetknuté do základových patek. Podle informace zástupců investora došlo k porušení zkoumané části haly na podzim roku 2007 a od té doby se poruchy zvětšovaly a přibývaly. Trhliny se objevovaly zejména ve zděném obvodovém plášti, mezi nosnou železobetonovou konstrukcí i zděným pláštěm a betonovou podlahou.

Provedenými pracemi (kopané sondy K1–K3 a vrtaná sonda J1) byly v prostoru při porušeném rohu haly ověřeny navážky proměnlivého charakteru až do hloubek 6,2 m. V jejich podloží byly zastiženy jemnozrnné zeminy – prachovité jíly tuhé až měkké konzistence s organickou (uhelnou) příměsí a od hloubky 7,1 m pak hrubozrnné zeminy – zvodnělé štěrkopísky. V základové spáře vystupují lupky o malé ulehlosti, s hodnotou penetračního odporu q_dyn< 2,5 MPa, tedy velice málo únosné. V hloubce od 0,2 do 0,55 m pod základovou spárou byla ověřena odlišná vrstva navážky, která byla hodnocena jako směs hnědého hlinitého písku s drobnými úlomky lupku (do 10 mm), uhelným prachem apod., vyskytují se v ní i tlející kusy dřeva. Dynamickou penetrací byl pro tuto polohu ověřen penetrační odpor od 13,0 do 13,5 MPa při povrchu (pravděpodobně důsledek zastižení hrubšího materiálu) a s hodnotou q_dyn = 1,4 MPa při bázi. Vzhledem k tvaru poruch a směru trhlin na svislých konstrukcích lze předpokládat výrazné sednutí jihovýchodního rohu haly.

Pro zastavení sedání stávajících základových konstrukcí bylo navrženo zajištění podloží pod patkami tryskovou injektáží. S ohledem na nutnost rovnoměrného podepření patky bylo nutno provést vrty z obou stran. Toto řešení bylo finančně velmi náročné, i když by se v případě kvalitně provedeného geologického průzkumu před zahájením stavby nemuselo provádět. Jednalo se jako vždy o šetření nákladů na nesprávném místě.

Logistické centrum
Vhodným návrhem založení skladové haly centra jsme díky podrobnému geologickému průzkumu ušetřili investorovi značné náklady. V tomto případě jsme původně uvažovali se založením stavby na pilotách, což má většinou pozitivní efekt. U lehkých hal se pilotovým založením vyhneme velkým patkám (stabilita) a neporušujeme ani horní zhutněnou vrstvu pod podlahou. V uvedeném případě bylo podloží pod skladem velmi členité. Na některých místech skála vybíhala jen asi 1,5 m pod terén. Proto jsme v tomto případě v rozporu s ustáleným pravidlem o jednotném způsobu založení stavby řešili kombinaci patek na skále s pilotami ve stejném dilatačním úseku. To vše po konzultaci s geologem stavby. Výsledek byl potom pro investora optimální a opravdu podrobný průzkum se mu i přes jeho náklady mnohonásobně vrátil. Dopředu byl určen způsob zakládání na jednotlivých úsecích a dodavatel stavby neměl manévrovací možnost stavbu prodražovat vícepracemi.

Rodinné domky
Kapitolou samou pro sebe jsou rodinné domky. U nich se geologický průzkum podceňuje nejvíce. Přitom se nejedná o výrazné náklady při stavební přípravě. Většinou se v současnosti staví nepodsklepené domky, a proto lze zjišťovat stav podloží pouze sondou, lehkou technikou. Hloubka sondy cca 3 m většinou plně dostačuje svému účelu. Přesto se poměrně často potkáváme s poruchami, které vznikají podceněním přípravy stavby. Na rozbředlém jílu nelze zakládat jako na písčité zemině a základ má v takovém případě jiné parametry. Ne vždy tak jde zakládat stavbu rodinného domku jen na základových pasech z prostého betonu. Náprava poruch je následně velmi nákladná a občas těžko proveditelná. To je patrné na řadě rodinných domků postavených v minulosti, kde často nebyla dodržena zámrzná hloubka ani potřebná dimenze základů a docházelo tak k poruchám zvláště v místech otvorů (prasklé parapety a nadpraží).

Zejména u těchto menších staveb je zapotřebí provádět neustále osvětu mezi laickou, ale i odbornou veřejností. Je v zájmu každého developera, aby se k prodaným nemovitostem nemusel v rámci reklamačního řízení vracet. To by si všichni měli uvědomovat, zejména když náklady geologického průzkumu cenu stavby navyšují jen minimálně a lze je převést v ceně na budoucího uživatele stavby.

Závěr

Z výše uvedených příkladů jednoznačně vyplývá, že geologický průzkum v procesu výstavby nelze opomíjet. Je na příslušném projektantovi (mělo by se jednat o statika), aby určil jeho potřebný rozsah. Ten závisí na jeho zkušenostech a rovněž na komplikovanosti stavebního záměru. Jednoznačně v tomto případě platí povinnost pro projektanta, která je definována v předpisech ČKAIT, aby si přizval ke spolupráci dalšího odborníka, jestliže nemá znalosti na požadované úrovni. V případě, že to neučiní, přebírá tak veškerou odpovědnost za škody a komplikace spojené s jeho rozhodnutím. To by si měl každý uvědomit před tím, než se pustí na příliš tenký led. Spolupráce a konzultace rozsahu průzkumu s geologem je v takovém případě zcela jistě na místě.

Zdroj informací: Archiv firmy TORION, projekční kancelář, s.r.o.
Na zakázkách uvedených v článku spolupracovali: Ing. Václav Honzík, Ing. Anna Kopecká