Rehabilitace odvodňovacích a odvětrávacích systémů klášterních budov
Obnova historického odvodňovacího a kanalizačního systému patří mezi základní úkoly při rekonstrukci budov. Na příkladech několika klášterů v Praze zmíníme realizované úpravy s vědomím, že vývoj metod a technologií nelze považovat za ukončený, a proto byly při sanaci voleny takové technologie a materiály (responzivní a odstranitelné), které v případě překonání současného stavu poznání historickou stavbu nijak neznehodnotí ani nepoškodí.
1. Úvod
Ochrana proti vodě a vlhkosti a jejich nežádoucím účinkům patří k základním požadavkům zajišťujícím spolehlivost a požadovanou životnost staveb. Před stavebními úpravami objektu je vždy nutné se důkladně seznámit s původním záměrem stavitele, dobovým řešením a archivní dokumentací. Poznání původního či staršího řešení, jeho technických parametrů a předpokládané funkce slouží ke zjištění příčin případných poruch stavby a k jejich odstranění a současně umožňuje obnovení funkce izolačního systému.
Historické podzemní konstrukce a technická opatření na ochranu stavby proti vlhkosti realizovaná původními staviteli vznikaly vždy s předem daným cílem a mají vazbu na vlhkostní režim objektu – vodu jímají a zachytávají, případně ji kontrolovaně odvádějí. Podzemní štoly a zděné kanálky mají často také funkci odvětrávací, kdy prouděním vzduchu a odvodem vodních par významně ovlivňují vlhkostní poměry staveb.
Větrací systémy, zpravidla se zřejmým odvlhčovacím účinkem, je možné sledovat zejména v barokních objektech. Snížení hladiny podzemní vody přinášejí i kanalizační stoky, které současně fungují jako větrané drenáže. Výstavba kanalizačních štol je známa především z barokních přestaveb velkých klášterů (Plasy, Teplá, Břevnov, Strahov).
Poučení o fungování těchto systémů a jejich důležitosti se bohužel často získává spíše negativním způsobem při pracné nápravě škod způsobených nepatřičnými zásahy do jejich funkce. Více jsou známy neblahé důsledky novodobého narušení těchto systémů – mimo jiné v důsledku neodborně a nedostatečně prováděných stavebních průzkumů nebo neznalosti či zanedbání geologických a hydrogeologických poměrů. Při provádění běžných úprav jsou často průduchy poškozeny zasypáním nebo zazděním, při přestavbách jsou komíny či ventilační průduchy dokonce bourány, čímž dochází k eliminaci proudění vzduchu. Pokud nedojde k nápravě těchto negativních zásahů, je ventilační a vysoušecí efekt nefunkční a průduchy se naopak stávají zdrojem vlhkosti.
Jejich narušená funkce se začne na stavbě negativně projevovat – v některých případech po relativně dlouhé době, někdy naopak se poškození projeví okamžitě – např. v důsledku zrušení kanalizačních štol procházejících pod objektem dochází prakticky k okamžitému zaplavení základových a navazujících konstrukcí. Po obnovení funkce systému však nedochází ke zlepšení stavu najednou, ale pozvolna, někdy může návrat do stabilizovaného režimu trvat 5–10 let (obnova Břevnovského kláštera trvala 8 let, v Plasech 12).
V následující části článku jsou uvedeny dva příklady průzkumu a sanace historických klášterů s původním odvodňovacím a odvětrávacím systémem. Oba objekty vykazovaly statické poruchy způsobené poškozením těchto systémů, liší se však přístupem k jejich rehabilitaci.
2. Rehabilitace historických odvodňovacích a odvětrávacích systémů
2.1.1 Klášter bosých karmelitek na Hradčanech
Klášter bosých karmelitek je barokní stavba na Hradčanském náměstí postavená v roce 1626. V roce 1950 byl objekt kláštera násilně vyklizen a přebudován na hotel, dnes slouží opět jako klášter.
V 90. letech minulého století se začaly na objektu kláštera objevovat statické poruchy. Poškozením staré revizní šachty vznikla rozsáhlá zvodnělá kaverna, do které se část budovy začala propadat. V důsledku nerovnoměrného sedání došlo k náklonu budovy a část kláštera se usmykla směrem k Radničním schodům. Prvotní návrh řešení, který by objekt staticky zajistil, byla realizace táhel a stažení železobetonovým věncem po obvodě budovy (obr. 1) v odhadované ceně 105 mil. Kč.
Obr. 1 – Klášter bosých karmelitek na Hradčanech: situace s vyznačením návrhu statického zajištění
V následujících letech se pracovníkům společnosti Speleo podařilo v objektu kláštera identifikovat historické odvodňovací a větrací systémy. Některé z nich byly buď přestavbami, nebo neznalostí jejich významu zasypány, popř. zazděny jako nepotřebné – část odvodňovacích štol byla z bezpečnostních důvodů v roce 1950 zabetonována. V rámci vlhkostního průzkumu byly diagnostikovány poruchy objektu a analyzovány jejich příčiny. Odebrané vzorky stavebního materiálu prokázaly vysokou vlhkost zdiva vyvolávající degradaci zdících materiálů, která byla výsledkem spolupůsobení více nepříznivých vlivů:
• Nepříznivá geologická situace
Podloží je tvořeno vrstevnatými jílovitými břidlicemi. Jílovité zvětraliny všech typů břidlic jsou objemově nestálé a rozbřídavé. Letenskými břidlicemi protéká voda a dotace těchto vrstev vodou způsobuje rozbředání a odplavování jemných částic zeminy. Areál kláštera je dotovaný vodou ze strahovských bastionů. Voda migruje podél základů a vymývá z podloží jemný materiál břidlic, což přispívá k rozvoji následných statických defektů budovy.
• Nedostatečná funkčnost odvodňovacího a větracího štolového systému
Podrobnou rekognoskací terénu a průzkumem objektu byla nalezena u západní obvodové stěny zděná větrací šachta (Speleo, 2012). Podzemní prostor byl kdysi – při přestavbě na hotel – kompletně zasypán zeminou a odpadním materiálem. V důsledku takto vzniklé situace vlhký vzduch a voda zůstávaly v konstrukci a zavodňovaly okolní zdivo včetně přilehlé zeminy. Další část historického systému byla zaplněná betonem a zabraňovala odtoku vody. Voda se dostávala mimo štolu do podloží a podél trhlin v podkladu migrovala po svahu. Zásyp nasycený vodou byl nedávno ručně odtěžen a štola, klesající do hloubky cca 6 metrů pod objekt, zprůchodněna. Štola je zděná s valenou klenbou, dolní část je vymazána maltou, výše je ponecháno režné zdivo (obr. 2). Technický stav štoly je velmi dobrý, v místě pod základy kláštera je štola opatřena průduchy a odvlhčuje tak i základové konstrukce. Vlhkost je odvětrávaná ze štoly do shozové šachty komínovým efektem. Shozová šachta je pozůstatkem barokních záchodových prevetů a prostupuje vzhůru podél celé budovy až nad střechu, kde je ukončena větrací lucernou. V současné době lze konstatovat, že část štolového systému je funkční a vlhkostní režim ustálený, zdivo vysychá.
Obr. 2 – Klášter bosých karmelitek na Hradčanech: celkový pohled (www.pamatkypraha.eu), zděná štola s odvětrávacími průduchy (foto: J. Řehák – Speleo)
• Podmáčení objektů z prosakující kanalizace
Vlhkostní režim objektu ovlivňuje i nově zbudovaná kanalizace, která nahradila původní kameninové roury s netěsnými provazcovými spoji. Potrubí je nesprávně vedeno ve zhutnělém pískovém loži, které vytváří kolektor infiltračních vod z okolí a přivádí vodu k jednotlivým domům. Negativně se projevovala rovněž zanedbaná údržba dešťových svodů, které měly zanesené lapače střešních splavenin. Voda se neodváděla do kanalizace, ale stékala přímo k základům, kde opět způsobovala rozbředání základových zemin a jejich sycení vodou.
Řešení sanace
S důrazem na památkovou hodnotu objektu a v kontextu celé historické oblasti byly v první řadě využity odvlhčovaní metody a technologie, které představují minimální zásah do konstrukce. Je důležité, že bylo nalezeno historické řešení izolace stavby, které – na základě posouzení jeho účinnosti – bylo třeba respektovat a rehabilitovat. Zprůchodněním štolového systému byla odstraněna místa, kde docházelo ke kumulaci vody, a současně došlo k obnovení cirkulace vzduchu a tím k odvádění vody z konstrukce. Cílem těchto opatření bylo snížit přirozeným prouděním vzduchu zavlhčení zdiva. Sledování účinnosti vzduchového systému a měření vlhkosti zdiva potvrzuje trend vysychání.
2.1.2 Klášter theatinů na Malé Straně
V lokalitě pod Pražským hradem již několik let probíhá rekonstrukce objektu bývalého kláštera theatinů a jeho úprava na obytný dům. Jedná se o historicky významný objekt, který je zapsán do Státního seznamu nemovitých kulturních památek a je součástí Pražské památkové rezervace.
Obr. 3 – Klášter theatinů: výsek z Hollarova prospektu (1630), klášter se zahradou byl postaven na skalní terase jižního svahu hradčanské ostrožny (pohled ze západu)
Zkoumaný klášter je založen na strmém svahu hradčanské ostrožny. Geomorfologicky je terén značně komplikovaný. Jedná se převážně o poměrně strmé jižní svahy budované letenskými břidlicemi, které mají úklon vrstev severním směrem, to je směrem do Jeleního příkopu, což je z hlediska výstupu pramenů podzemních vod na povrch nepříznivé. Navíc terén byl významně antropogenně modelován a dotvářen hlavně hlubokými hradními příkopy a výstavbou fortifikačních staveb – hradby Malé Strany, hradní příkop, přístupová komunikace na hrad – Zámecké schody. Všechny tyto zásahy a stavby měly vliv na reliéf terénu a na hydrogeologické podmínky lokality.
Svah byl postupně přizpůsobován vytvářením teras, které na jižní straně vznikaly vylámáním skalního podloží. Na takto vzniklých platech byly budovány jednotlivé domy. Pro co nejlepší využití celého stavebního prostoru byly budovy přistavěny těsně ke skalnímu útvaru, část obvodových zdí byla založena přímo jako přizdívka ke skalní stěně (obr. 4). K zamezení průniku zemní vlhkosti do stavebních konstrukcí sloužila již ve středověku řada odvodňovacích a větracích systémů, které odváděly vodu a vlhkost mimo stavební konstrukce a zachovávaly je v přijatelně suchém stavu [1].
Obr. 4 – Vytváření teras na svahu hradčanské ostrožny: předpokládaný průběh původního terénu, část odvodňovacího systému k zamezení průniku zemní vlhkosti do stavebních konstrukcíV severní části kláštera obrácené směrem ke svahu, která je z hlediska vlhkosti nejvíce exponovaná, se z větracího systému zachovala kopaná podélná větrací chodba, která zajišťovala větrání případně odvod infiltračních vod. Chodba navazuje na středověkou chodbu nalezenou za velikým sálem refektáře. V tomto místě byla také realizována otevřená vzduchová vrstva (podobná konstrukci anglického dvorku), která přerušuje vlhkostní tok ze zeminy do konstrukce (obr. 5 a 6). V případě přítoku většího množství infiltračních vod z povrchu či ze skalního puklinového systému sloužil k odvedení vody kanálek vysekaný ve spodní části chodby.
Současně se podařilo identifikovat historický odvodňovací systém: jímací galerii, která dříve sloužila k zachytávání podzemní vody a historickou kanalizaci, která zajišťuje odvodňování sklepních prostor a drenuje základy hlavní budovy [1].
Obr. 5 – Klášter theatinů: refektář kláštera, pohled do odkryté středověké chodby
Obr. 6 – Klášter theatinů: odkrytá středověké chodba (foto J. Řehák – Speleo), schéma původních opatření proti pronikání vlhkosti do obvodových zdí (s vyznačením středověké chodby za refektářem)V rámci podrobného průzkumu bývalého kláštera byly zdokumentovány poruchy vyvolané trvale podmáčeným podložím. Jedná se především o trhliny v severní části objektu způsobené pohybem stavby po svahu (obr. 7).
Průzkum stanovil vlhkost zdiva jako zvýšenou až velmi vysokou. Chemická analýza vodorozpustných solí obsažených ve stavebním materiálu prokázala vysoký až velmi vysoký obsah dusičnanů – jednoznačně residuum splaškových vod a velmi vysoký obsah síranů, které se do zdiva dostávají z podloží. Vysoký obsah chloridů ve zdivu navazujícím na terén ukazuje na zbytky posypových solí.
Obr. 7 – Porušení zdiva kláštera v důsledku podmáčeníŘešení sanace
V exponované, severní části kláštera směrem ke svahu byla obnovena odvětrávací vzduchová vrstva mezi objektem a terénem (obr. 8).
K zamezení průniku vody do objektu byla v části nefunkčního štolového systému realizována chemická injektáž spojená s povrchovým ošetřením hydroizolačním tmelem, pomocí vrtů byla vytvořena rubová izolace (obr. 9). Uzavření jímacích cest vody se projevilo průsakem vody v sousedním objektu navazujícím na klášter.
Obr. 8 – Sanace kláštera theatinů: obnovení odvětrávací vzduchové vrstvy mezi objektem a terénemRealizované sanační úpravy neřeší omezení vlivu zdroje vlhkosti, ale jen jeho negativní důsledky. Po aplikaci hydroizolace dochází k hromadění vlhkosti za instalovanou clonou a následně může dojít k jejímu přesunu do jiných částí objektu. V případě injektáží navíc v historických objektech hrozí nebezpečí ucpání a zneprůchodnění původních odvodňovacích a větracích systémů těsnící hmotou. Takové škody jsou nevratné a z dlouhodobého hlediska obvykle znamenají zhoršení vlhkostního stavu původních konstrukcí.
Obr. 9 – Sanace kláštera theatinů: plošná chemická injektáž3. Závěr
Obnova historického odvodňovacího a kanalizačního systému patří mezi základní úkoly při obnově budov. Zkušenosti z jiných klášterních souborů vedou k přesvědčení, že základní příčinou zvýšené vlhkosti konstrukcí a změn v podloží projevujících se statickými poruchami budov, je porušení původních odvodňovacích a kanalizačních systémů. Tyto systémy budované po staletí a spravované úzkostlivě při vědomí jejich důležitosti pro stabilitu budov navazovaly na zkušenosti tehdejších stavitelů.
Názory na ochranu staveb proti vodě a vlhkosti se v čase mění. Vývoj odvlhčovacích metod a technologií nelze považovat za ukončený, a proto by – zvláště při sanaci památkových objektů – měly být vždy voleny technologie a materiály reversibilní a odstranitelné, které v případě překonání dnešního stavu poznání, stavbu nijak neznehodnotí nebo nepoškodí.
Poděkování
Výsledky uvedené v článku byly získány v rámci řešení grantu SGS č. 161 – 1611667A124 Rehabilitace historických metod a technologií při obnově památek.
Literatura
- Řehák, J. Thunovská 192/27, Praha 1, Bývalý klášter theatinů, Průzkum odvodňovacích a větracích systémů – I., Prosinec 2001, Archiv firmy Řehák – SPELEO
The paper comments the original drainage and ventilation systems discovered in Prague Castle area. During a detailed survey of two former convents historical moisture-removing systems were found and documented. Failures and deterioration processes of these historical structures are described. The important achievements of the in-situ inspection and laboratory analysis together with interventions and maintenance of the systems are presented.