Stabilizace a ochrana skalního ostrohu pod pražským Vyšehradem

¤Vyšehradský skalní masiv je tvořen tzv. vrstvami letenskými (z doby ordoviku, tj. ze starších prvohor), v nichž se střídají jílovité, prachovité a drobové břidlice s vrstvami křemičitých pískovců, křemenců, drobových pískovců až drob.
V roce 2006 investor, NKP Vyšehrad, rozhodl skálu stabilizovat a předejít tak lokálním spadům uvolněných částí. Rozsah ochrany je ohraničen přibližně polovinou západní strmé části nad Vltavou a zejména části jižní směrem k budově porodnice.

Podklady pro návrh stabilizace

Hlavním výchozím podkladem bylo:

• fotogravimetrické zaměření skalního ostrohu a vytyčení charakteristických příčných řezů, které zpracovala v roce 1975 Geodesie Praha.

Dalšími podklady byly:

• vlastní doměření projektanta - autora tohoto článku, zejména ve vytipovaných řezech;
• technologie zpevňování a obnovy skalních stěn firmy EXPLOSIVE service, a.s., aplikované v podobných podmínkách.

Doplňujícím podkladem z archivní oblasti byl podrobný geologický průzkum zájmového území NKP Vyšehrad zpracovaný roku 1972. Tento elaborát byl z hlediska stability území doplněn zájmovým územím NKP Vyšehrad. Výsledkem studie bylo konstatování potřeby stabilizačních zásahů do větší hloubky skalního masivu, aby se předešlo jeho dalšímu rozkladu.

Složení masivu z hlediska petrografie (orientačně)

Hrubozrnné křemencové složky převládají nad břidličnými, což způsobuje, že v některých partiích tvoří letenské vrstvy strmé nepřístupné stěny s četnými převisy. Nezvětralé letenské vrstvy lze zařadit do 6.-7. třídy, navětralé vrstvy do 5. třídy.
V geologickém průzkumu se lokality Vyšehradská skála přímo dotýkají čtyři dokumentační body, jimiž jsou charakterizovány druhy hornin na výchozech, systémy puklinatosti a sklony vrstev. Nejtypičtější místo - strmý ostroh Libušiny lázně - popisuje jako silně rozpukanou oblast se staršími i mladšími puklinami, značně rozevřenými a vytvářejícími kulisovité rozčlenění ostrohu.
Staré pukliny jsou od sebe vzdáleny 1200-3000 mm. Na severní straně ostrohu je výrazná průběžná puklina jdoucí od pasu skály až k vrcholu. Celá skalní stěna nad severním portálem tunelu s lavicovou odlučností ve sklonu 55° je z předválečné doby kotvena silně zkorodovanými železnými trny. Některé lavice jsou v převisu. Pokryvné útvary v prostoru skály jsou málo pevné.

Technický stav skály v době projektového návrhu

Letenské vrstvy v oblasti skály jsou ve spádu k SZ a k SSZ. Pukliny nad tunelem vytvářejí komínovité tvary a přispívají tím k padání kamenů (výjimečně i bloků). Nad jižním portálem tunelu byly v minulosti z bezpečnostních důvodů zavěšeny ochranné sítě. Severozápadní stěna je tvořena převislými lavicemi. Mocnost převislých vrstev se pohybuje mezi 300-700 mm. Jednotlivé lavice jsou od sebe odděleny povrchovými trhlinami, z nichž některé byly v minulosti zabetonovány.
Letenské vrstvy obsahují, jak bylo uvedeno, také jílovité břidlice, které snadno zvětrávají, k čemuž přispívá příkrý sklon souvrství. Srážková voda tedy může snadno pronikat po plochách břidličnatosti a puklinami dovnitř masivu. Proto jsou zde i pronikavější účinky mrazu. Zvětráváním se postupně uvolňují původní jílovité součástky horniny, které na odlučných plochách působí jako mazadlo. Tím se snižuje tření na těchto plochách a je narušována i soudržnost horniny.

Stabilizační opatření v minulosti

Celková stabilita masivu byla zabezpečena koncem 80. let systémem předpjatých ocelových kotev. Rozšiřování trhlin však pokračuje a je podporováno dynamickými účinky z husté dopravy po komunikaci a zejména v tunelu (tramvaje).
Zvláštní pozornost při projektovém návrhu byla věnována stabilitě skalního masivu, který je charakterizovaný jednotlivými řezy. Z celkem devíti řezů jsou pro orientaci vybrány:

• Řez 1-1´:
  relativně povlovná situace; svah opřen v úpatí o zídku; v horní třetině je nápadně vystouplý ostroh - silně rozrušený.
• Řez 2-2´:
  relativně strmá situace se dvěmi zvětralými lavicovitými místy s tím, že je opět svah opřen o zídku.
• Řez 4-4´:
  situace obdobná situaci řezu 3-3´ s tím, že hrany jsou zkorodované a úpatí je opřené do opěrné zídky.
• Řez 8-8´:
  nejvíce problematický řez skalou, která ve svém finále je zakončena vodou; tyto oblasti jsou velmi strmé, prakticky v celém rozsahu zkorodované.

¤ Řez 1-1´, řez 2-2´

¤ Zpevnění sítí - detail

¤ Detail 1

¤ Situace vyšehradské skály s označením typických - charakteristických řezů

¤ Řez 4-4´, řez 8-8´

Analýza poruch - souhrnně

Stabilita skalního svahu je ohrožena sníženou pevností horniny ve smyku a v tahu na jedné nebo několika přirozených odlučných plochách prostupujících horninu. Zvláště nebezpečné jsou pukliny sklopené po svahu pod úhlem menším, než je sklon svahu, a větším, než je jejich úhel vnitřního tření. Ty pak tvoří smykové plochy. Ve směru řezů se projevuje hustá síť přirozených odlučných ploch, avšak nevyskytují se tektonické poruchy nebo zlomy. Plochy vrstevnatosti jsou velmi nerovné až zvlněné. Pro toto prostředí je obtížné stanovení pravděpodobné smykové plochy. Všechny výsledky průzkumů byly podkladem pro návrh zabezpečení uvolňujících se kamenů pomocí sítí s kotvícími prvky.

Návrh sanace skalního masivu

Navržená sanační opatření byla rozdělena na jednotlivé etapy:

• kácení dřevin a mýcení porostu;
• dílčí odtěžení skalního masivu v souvislosti s uvolněnými lokalitami (bude provedeno v předstihu před sanací skal a investor zajistí vytyčení všech event. inženýrských sítí nacházejících se v dané lokalitě);
• vyplnění a zpevnění porušených oblastí, resp. prasklin;
• celková ochrana aplikací záchytných sítí;
• vybudování záchytného plotu v určené oblasti.

Veškeré sanační práce jsou prováděny ručně, prostřednictvím odborně proškolených a způsobilých pracovníků.
Definitivní rozsah sanačních prací je upřesňován na základě výsledků čištění skalních svahů a na základě posouzení postupu prací v průběhu provádění. Upřesnění nebo změna je stanovována na pravidelných kontrolních dnech stavby za účasti geotechnického dozoru, technického dozoru investora, projektanta sanace skalních svahů a dodavatele sanačních prací.

Těsnění spár a puklin

Trhliny a spáry jsou mechanicky očišťovány a vyplňovány zálivkovou cementovou maltou VM K 100. Tato malta, bez ohledu na typ kamene, vyplní volná místa, nesmršťuje se a spojí jednotlivé i uvolněné části ve skále (přilnavost v tahu 1,5 N/mm²).

Ocelové záchytné sítě

¤ Ochrana jižní části skalního masivu
Ocelové sítě jsou tvořeny hexagonálními oky s potahem PVC (typ 8/10, drát 2,7/3,7 mm). Únosnost sítě 46 kN/m². Barva PVC je šedá.
Součástí ?stavebnice? jsou svorníky, celozávitové kotevní tyče, injektážní zavrtávací svorníky, svorníky pro lokální upevnění, roznášecí desky svorníků, kotvy lan a lana, včetně lanových spojek.
Záchytné ocelové sítě s potahem PVC a ocelové sítě s polymerovou výplní budou kladeny na sraz a vzájemně průběžně propleteny vázacím drátem s dvojitou smyčkou v každém druhém oku sítě. Stejným způsobem bude vázacím drátem provázána ocelová síť ohnutá přes lano. Přesah zahnuté sítě přes lano je 500 mm. Obvodová lana jsou součástí záchytných ocelových sítí. V případě ostré členitosti skalní stěny je třeba sítěmi kopírovat skalní reliéf. Svorníky budou situovány také do skalního úžlabí.

Záchytné ocelové ploty ZP1 a ZP2

Ploty jsou tvořeny plotovými úseky uspořádanými kulisovitě, se vzájemným překrytím a s možností průchodu mezi jednotlivými úseky. Délky jednotlivých úseků lze v průběhu realizace upravit s ohledem na konfiguraci terénu.
Sloupy plotů ZP1 jsou vetknuty do zdravé skály na hloubku 700 mm. Ocelové plotové pletivo s potahem PVC, typ 8/10 je ke každému sloupu plotu přichyceno vázacím drátem s potahem PVC profilu 2,4/3,4 po výšce s roztečí 250 mm. Při patě plotu a ve vrcholu je pletivo vyztuženo vázacím drátem.
Lana plotu ZP1 profil 10 mm s potahem PVC. Každé lano bude propleteno pletivem v každém poli. Kotevní lana budou ukončena obtočením okolo sloupu a provlečena oky navařených plechů (hrany děr plechu pro vedení lan plotu musí být oboustranně zbroušeny). Pletivo plotu bude u paty přihnuto ke svahu a kotveno ocelovými kolíky. Vzdálenost kolíků 1,0 m. Krajní sloupy plotů ZP1 budou kotveny ocelovými lany profilu 10 mm s potahem PVC v rovině plotu, vnitřní sloupy plotů ZP2 budou kotveny ocelovými lany profilu 14 mm s potahem PVC kolmo na rovinu plotu.

Zabezpečení stavby v průběhu provádění

Konstrukce a dimenze provizorních ochranných a záchytných konstrukcí respektuje morfologii terénu a hmotnost zachytávaného materiálu. Zachycený materiál se průběžně odstraňuje. Pro jednotlivé druhy práce musí být před jejich zahájením vypracovány samostatné technologické postupy odpovídající příslušným ČSN, TKP ČD, TEP č. 1/2001, zákonům a vyhláškám a stanovující zásady bezpečnosti práce a příslušná opatření pro zajištění bezpečnosti silničního provozu v průběhu jejich provádění.

Realizace části projektového návrhu

K dnešnímu dni byla provedena ochrana části stavebního masivu na jihozápadní straně nad tunelem a části jižní. Během prací došlo k návrhu úpravy povrchů sítí (byly barevně tónovány) a k dílčím úpravám při kotvení. Zde bylo využito zejména tvaru úžlabí a velkých puklin. Všechny změny realizace proti projektové dokumentaci byly zaznamenány na pravidelných kontrolních dnech. Práce byly prováděny s maximální bezpečností a přitom za plného provozu, bez jediného dopravního problému. To mohlo být docíleno pouze vynikající spoluprací investora NKP Vyšehrad, Ing. Františka Stádníka, a dodavatele, firmy ARGO s.r.o.

Autor projektu a tohoto článku děkuje panu Pavlu Buřičovi - řediteli speciálních prací firmy EXPLOSIVE service, a.s., za zapůjčené podklady a zejména za předání jeho bohatých zkušeností s podobnými akcemi.

Základní údaje o stavbě
Stavba: Stabilizace a ochrana skály pod Vyšehradem
Investor: NKP Vyšehrad
Projektant: Ing. Michael Balík, CSc.
Dodavatel: ARGO, s.r.o.