Obnova historické obvodové zdi Obory Hvězda
Cílem studie bylo stanovení funkční způsobilosti historické zdi letohrádku Hvězda a posouzení její použitelnosti. V článku jsou prezentovány možnosti návrhu obnovy zdi při využití optimálních technologií, analýza návrhů řešení a zhodnocení rizikových faktorů. Vlastnímu návrhu obnovy předcházel podrobný stavebně technický průzkum. V závěru článku je popsán průběh realizačních prací, včetně zvoleného materiálového řešení obnovy. Na provádění materiálových analýz se podílel Kloknerův ústav ČVUT, návrh obnovy byl konzultován s NPÚ.
1. Úvod – základní charakteristika objektu
Obvodová zeď ohraničuje oboru Hvězda, na jejímž území se nachází stavba letohrádku téhož jména na půdorysu pěticípé hvězdy. Obora Hvězda je zbytkem někdejšího pralesa ustupujícího po desátém století nově budovanému městu. Na počátku měla být pohanským obětištěm, později nevelkou tvrzí na hraně svahu nad Litovickým potokem. Vlastní oboru, původně nazývanou Nová královská, založil v roce 1534 král Ferdinand I., který ji později nechal obehnat zdí. Obora založená pro loveckou kratochvíli panstva byla původně oplocena dřevěným plaňkovým plotem, ale vzhledem k útěkům zvěře se již roku 1562 začala budovat opuková zeď. Několika kilometrová zeď se dvěma branami (dnes má tři) byla postavena do roka. Dlouhý a dramatický vývoj královské obory však zahrnoval nejen období slávy a lesku, ale také krušná období válek a velkoplošného kácení. Třicetiletá válka oboře velmi ublížila – Ferdinand II. sice dal opravit bojem poškozenou budovu i zeď, ale nepřátelské armády plenily území dál. Zkázu obory dokončili Švédové, kteří dokonce strhli měděnou střechu letohrádku i s hvězdou a vyplenili stromy v oboře a blízkém okolí.
V letech 1929–1938 byl vypracován návrh celkové rekonstrukce obory Hvězda, návrh však byl realizován pouze z části. Důležitým rokem pro celou oboru byl rok 1952, kdy byla dokončena přeměna letohrádku na museum Aloise Jiráska, později rozšířené o dílo Mikuláše Alše. V té době se uvažovalo o zbourání části zdi tak, aby pracující při příležitosti oslav státních svátků měli snazší přístup k letohrádku. Později byla tato část zdi opětovně dostavěna a celá ohradní zeď prošla rekonstrukcí. Nevhodně provedená oprava zahrnovala použití břizolitové omítky na povrchu opuky, která vykazovala nedostatečnou přídržnost a postupně odpadávala.
![Obr. 1: Situace řešeného úseku v širších vztazích [3]](/docu/clanky/0210/021064o1.jpg)
![Obr. 2: Situace řešeného úseku v širších vztazích [3]](/docu/clanky/0210/021064o3.jpg)
Obr. 1–2: Situace řešeného úseku v širších vztazích [3]
Od šedesátých let minulého století přestala být obora Hvězda prioritou vládních zájmů, a tudíž již nebyly k dispozici finanční prostředky na její opravu. Pravděpodobně v 70. letech byl na částech zdiva proveden torkret. Systematicky se zeď po úsecích opravuje od roku 1995 [2].
Obr. 3: Letecký pohled na oboru Hvězda. Galerie (Akademický bulletin AV ČR)
Obr. 4: Letohrádek Hvězda (foto: megapixel)
Geologické podloží oblasti tvoří ve spodní části žluté až žlutošedé, hrubozrnné kaolinitické pískovce peruckých vrstev. Obsahují silnou příměs vodnatého oxidu železitého – limonitu. O tom, že vznikaly v neklidném prostředí nedaleko mořského břehu, svědčí jejich výrazné křížové zvrstvení. Právě v těchto pískovcích se vyskytuje tzv. zvodeň – zvodnělá vrstva, která byla využita jako jímací místo vody při stavbě vodovodu pro Pražský hrad v době vlády Rudolfa II.
V nadloží se vyskytují typické mořské uloženiny korycanských vrstev. Spodní hrubozrnné pískovce jsou překryty rázem žlutošedým, středně zrnitým pískovcem. Třetí vrstvou jsou nazelenalé až tmavě zelené, středně zrnité až jemnozrnné pískovce s glaukonitem, který zbarvuje pískovce do zelena. V pískovcích jsou četné zkameněliny mlžů.
Nad touto vrstvou jsou úlomky opuk nejmladšího souvrství bělohorského, které je v oboře Hvězda odkryto v bývalém lomu u samotného letohrádku. V minulosti se v něm lámala opuka, která sloužila jako výborný stavební kámen, ze kterého je postavena značná část středověké Prahy a byl rovněž použit při stavbě letohrádku Hvězda. [3]
Ohradní zeď obory Hvězda o tloušťce 640-1480 mm byla původně tvořena opukovým zdivem z opracovaných i neopracovaných lomových kvádrů na maltu o nízké pevnosti – vápennou či vápenohlinitou. Výška zdi se v řešeném úseku od Kralupské brány po Jinočanskou pohybuje od 1,9 do 2,95 m.
Opuková zeď je v koruně zastřešena spádovanou železobetonovou deskou, místy rovněž poškozenou. Na několika úsecích byla zeď opatřena betonovým torkretem. Tato vrstva je vyztužena kari sítí. Prostorové ztužení zdi tvoří železobetonová střešní deska. V některých částech zdi byly provedeny provětrávací otvory. Torkretová vrstva vykazuje značnou degradaci, dochází k její dezintegraci a odtrhávání od původní zdi.
2. Stavebně technický průzkum [4, 5]
Na degradaci ohradní zdi se podílelo několik faktorů, z nichž nejvýznamnější jsou:
- Vnější vlivy v čase
Konstrukce obvodové zdi je neustále vystavena cyklickým klimatickým účinkům vody a vlhkosti. Na ohradní zeď obory působí povětrnostní vlivy a zmrazovací cykly, což narušuje strukturu materiálu a dochází tak k jeho degradaci. - Vliv mechanických a fyzikálních vlastností zabudovaných materiálů
Problematika zabudovaných materiálů vychází především z nevhodného sanačního řešení v minulém století. Provedením torkretové vrstvy na původní opukové zdivo dochází na rozhraní fází k fyzikálním změnám vlastností materiálu. Degradační procesy se projevují zejména vysokou vlhkostí zdiva, jeho nasákavostí a salinitou.
Obr. 5: Původní stav obvodové zdi, podzim 2017
2.1 Provedené průzkumy
Vizuální hodnocení, předběžné průzkumy
V rámci předběžného průzkumu bylo definováno několik systematicky se opakujících poruch konstrukce zdi:
- Degradace a koroze kusových staviv a malty
- Vypadávání kusového staviva ze stěny – vznik kaveren, odlupování torkretové vrstvy
- Projevy vlhkosti (vlhkostní mapy na původním zdivu i na vrstvě torkretu) a salinity zdiva
- Trhliny v původním zdivu i na betonovém torkretu
- Biodegradace
- Mechanické porušení zastřešení koruny zdi
- Zřícení celého úseku zdi
- Vandalismus
2.2 Výsledky průzkumu
Průzkum založení zdi
V kritickém úseku zdi bylo provedeno z vnitřní strany zdi celkem 15 sond k základové spáře. Sondami bylo zjištěno, že hloubka základové spáry se pohybuje od 750 do 1050 mm, přičemž v některých případech nebylo základové spáry dosaženo. Šířka základu oproti tloušťce stěny je ve většině sond rozšířena o 60–340 mm. V ostatních případech kopíruje tloušťku stěny v její patě. Materiálová charakteristika zdiva základů je shodná s nadzemní částí zdiva, tzn., že základ je tvořen hrubým řádkovým zdivem z opuky a málo pevné malty. Na základě kopaných sond lze zeminu charakterizovat jako soudržnou, jemnozrnnou hlinito-písčitou, pevné konzistence (třída F3–F4 dle ČSN 731001). Zemina nevykazuje plasticitu.
Jádrové vývrty
Pro hodnocení zdiva zakrytého vrstvou torkretu byly po délce stěny provedeny jádrové vývrty o průměru cca 50 mm, které prokázaly velmi nízkou mechanickou soudržnost původního zdiva v oblastech pod torkretovou betonovou vrstvou. Vyplavením původní malty došlo ke snížení soudržnosti malty a opuky. Samotné opukové kvádry vykazovaly proměnlivou kvalitu danou rozdílným stádiem degradace.
Analýza vlhkosti
Vlhkost zdiva byla stanovena gravimetrickou metodou dle ČSN EN 730610. Na vnitřní straně ohradní zdi směrem do obory byla vlhkost do výšky 0,5 m nad terénem v rozmezí 2,15 až 20,17 % hmotnostních s průměrnou hodnotou 9,15 % hm. Jedná se tedy o vysokou hodnotu vlhkosti zdiva – lokálně o stav nasycení opuky.
V pásmu zdiva do 1 m byla stanovena vlhkost v rozmezí 0,95 až 17,96 % hm. s průměrnou hodnotou 9,53 % hm., tedy opět vysoká hodnota vlhkosti zdiva.
V oblasti nad 1 m byla naměřena vlhkost v rozmezí 2,1 až 14,17 % hm. s průměrnou hodnotou 7,12 % hm., což odpovídá zvýšené vlhkosti na hranici nasycení.
Analýza výsledků měření potvrdila, že kritický stav vykazují místa pod betonovým torkretem. Části zdiva ponechané bez úprav jsou v lepším stavu, neboť mohlo docházet k přirozenému odparu vlhkosti.
Chemická analýza – salinita zdiva
- ve stavebním materiálu (opuka, malta) bylo stanoveno zvýšené množství chloridů a dusičnanů
- obsah dusičnanů se pohybuje v rozmezí 0,03 až 0,98 % hmotnosti (velmi vysoký stupeň zasolení), důvodem přítomnosti dusičnanů v konstrukci je její biodegradace způsobená organickým rozpadem hmot.
- množství chloridů je v rozmezí 0,04 až 0,23 % hmotnosti (vysoký stupeň zasolení) – zdrojem chloridů jsou pravděpodobně posypové soli
2.3 Shrnutí příčin poruch
Průzkumy potvrdily, že na degradaci obvodového zdiva obory Hvězda se podílejí zejména následující faktory:
- pronikání vody a solí do konstrukce (atmosférická a podpovrchová voda),
- cyklické klimatické zatížení – mezi něž patří dlouhodobé vystavení účinkům větru, sněhu a teplotním změnám,
- vznik trhlin – v důsledku neprovedené dilatace dochází ve zdivu ke stavům napjatosti. Na diagnostikovaném zdivu byly shledány horizontálně, vertikálně či šikmo orientované trhliny přímkového charakteru, které probíhají v celé tloušťce jak stěny tak i torkretové betonové vrstvy. Tyto trhliny vznikly jako důsledek dilatačních pohybů a jejich obrazec se do budoucna bude pravděpodobně měnit a rozšiřovat.
- vandalismus.
3. Návrh obnovy
V návaznosti na zjištěné projevy degradace byl navržen postup sanačních prací pro obnovu řešeného úseku historické zdi. Jedná se především o uplatnění dvou přístupů:
- Sanace zdiva – snaha o zachování původního zdiva, odstranění torkretové vrstvy a provedení sanačních prací
- Celková obnova zdiva – v místech, kde původní zdivo není možné zachovat, bude provedena demolice stávající zdi a její nové vyzdění ze stávajícího materiálu (opukového zdiva po odstranění torkretové vrstvy).
3.1 Sanace zdiva
V první fázi sanace bylo třeba odstranit torkretovou betonovou vrstvu, případně všechny další omítky a stávající úpravy koruny stěny. Uvolněné, vypadlé nebo narušené části zdiva byly dočištěny. Veškeré chybějící zdivo bylo třeba doplnit, případně velmi rozpadlé části bylo nutné nahradit novými zdícími prvky, tj. opukovými kameny s nízkou nasákavostí (do 15 % hmotnosti) a křemennými příměsemi. Dozdívka byla provedena na vápennou maltu.
3.2 Celková obnova
Tato varianta byla uplatněna v úsecích s velmi degradovaným zdivem nebo na místech, kde by sanace dle předchozí varianty nebyla proveditelná. S ohledem na historický význam obvodové zdi obory byla snaha o vytvoření zdiva s obdobným charakterem. Z tohoto důvodu se ukázalo jako nejvhodnější řešení vytvoření materiálové a tvarové repliky stávajícího zdiva.
Stavební postup pro obnovu historické zdi byl navržen následující:
Před provedením nové repliky zdiva byla stávající část odstraněna v plném rozsahu – po demolici byly původní základy obnaženy a mechanicky očištěny. Případné chybějící části zdiva byly doplněny opukovými kvádry. Na základě analýzy technického stavu základového zdiva bylo možné provést zpevňující injektáže maltou. Jednou z nejdůležitějších částí obnovy bylo samotné vyzdění stěny, nejvhodnějším řešením odpovídajícím historické předloze se jevilo provedení zdiva typu emplekton. Jedná se o antickou techniku, tedy o druh zdiva, které je tvořeno dvěma lícovými stěnami a výplní mezi nimi z lité malty prokládané lomovým kamenem. Pro tyto účely byla jako výplňový materiál použita stávající opuka a lícové zdivo tvoří „ztracené bednění“, které bylo provedeno z opuky shodných vlastností s původně použitým materiálem. Konkrétně se jednalo o metodu vyzdívání opus incertum (nazývané též opus antrum – tedy metoda, kdy je využito nepravidelné zdivo z lomového kamene).
Zastřešení koruny zdi bylo provedeno ostře pálenými cihlami kvality červené „zvonivky“ z cihelny Šitbořice s vnějším přesahem 50 mm od líce zdi a s vnitřním přesahem cca 100 mm a vyspádováním 25–30 % směrem do obory jako v případě sanační varianty č. 1. Cihly byly uloženy v požadovaném sklonu do speciální trasvápenné malty se zatřením spár vodonepropustnou spárovací maltou s trasem. Povrch byl pro zvýšení životnosti opatřen vhodným vodoodpudivým nátěrem (Porosil ZV).
Dilatační úseky ohradní zdi byly stanoveny cca po 20 metrech, do spár byl vložen polystyren tloušťky 10 mm stejně jako do základů.
Obr. 6: Sanace zdiva, varianta 2
Pro zachycení tlaku zeminy při provádění výkopů v místech s velkým rozdílem výšky terénu na vnější a vnitřní straně zdi bylo provedeno záporové pažení. Do zemních vrtů ve vzdálenosti přibližně po 1,5 m průměru 300 mm jsou zakotveny I-profily 160, do kterých byly postupně při provádění vkládány fošny tl. 50 mm impregnované proti vlhkosti.
Obr. 7: Pažení výkopu a provedení izolace z bentonitových rohoží
Zemní vlhkost je eliminována hydroizolací z bentonitových rohoží na rubové straně zdi a srážkové vody jsou odváděny navrženým odvodňovacím systémem (Obr. 7 a 8).
Obr. 8: Provedení odvodnění
4. Realizace obnovy
Po odstranění torkretové vrstvy nebylo možné vzhledem k technickému stavu původní historické zdi realizovat pouze sanaci zdiva, ale bylo přistoupeno k celkové obnově v podobě emplektonu (varianta 2). Byť by se prvním přístupem pravděpodobně docílilo autentického vzhledu zdi, ukazovalo se toto řešení i v nejvíce zachovalém úseku jako velmi rizikové vzhledem k možnému opakovaní vzniku poruch. Při dalším postupném odstraňování torkretu bylo zřejmé, že zeď není možné zachovat z důvodu její progresivní degradace, snížené pevnosti a samovolnému drolení či vypadávání celých kusů staviva. Na několika místech dosáhl stupeň degradace až havarijního charakteru.
Z pohledu historického významu konstrukce by bylo zřejmě výhodnější provedení varianty č. 1, nicméně bohužel vzhledem ke stávajícímu stavu zdiva, poničeného nevhodným užitím torkretu, byla stávající zeď odstraněna v celém rozsahu, zdivo bylo uloženo na mezideponii a vytříděno pro další použití. Při realizaci bylo převážně použito výše uvedených technologických postupů s menšími změnami, které vycházely především z nově zjištěných skutečností, týkajících se v minulosti použitých technologických postupů či stávajícího stavu základové konstrukce.
Základová konstrukce
Jedním z problémů, které se během realizace vyskytly, bylo řešení způsobu založení, neboť po rozebrání prvního úseku zdi bylo zjištěno, že základy buď nebyly provedeny v celé délce zdi, nebo se z velké části téměř rozpadají. Původním předpokladem bylo zachování stávajících základů a jejich využití. Vzhledem ke zjištěným skutečnostem bylo navrženo jejich doplnění a zesílení v místech, kde dochází k jejich drolení. Po odstranění částí zbytků zdi byl určen způsob a hloubka založení nové zdi. Základy, které bylo možné zachovat, byly opraveny. V chybějících úsecích byly základy provedeny z betonu třídy C 20/25 XC1.
Svislá konstrukce
Pro zdění byl použit materiál ze tří zdrojů: kamenivo z původní zdi, stavební materiál z jiné části obory a nové opukové kvádry přímo z lomu v Přední Kopanině. Vybourané kamenivo bylo postupně odváženo do třídičky. Na základě zjištěné kvality stávajícího zdiva bylo zpětně využito cca 20 % vybouraného materiálu. Při zdění byly provazovány obě lícní vrstvy kameniva a byly zachovávány minimální spáry a průběžné vodorovné spáry. Malé kameny byly použity pouze na vyplnění prostoru mezi velkými kameny. Pro zdění byla zvolena malta KVK 0261. Vzhledem k nestejné tloušťce prováděné zdi v různých úsecích byla zachována vnější „rovná linie“.
Obr. 9: Stav základů ohradní zdi po odkrytí
5. Zhodnocení obnovy a přínos studie
Hlavní přínos studie lze spatřit zejména v rehabilitaci historických technologií a materiálového řešení v rámci obnovy, tj. užití emplektonu a tras vápnité malty, způsob odvodnění a zamezení působení vlhkosti bentonitovými rohožemi. Studie ukazuje, že využití kombinace materiálů na historické bázi a moderních technologií, respektujících požadavky NPÚ, může být výhodná pro optimální realizaci rekonstrukce historické stavby. Obnova ohradní zdi byla úspěšně dokončena v srpnu 2019.
Poděkování
Skutečnosti uvedené v článku byly získány při realizaci projektu obnovy historické obvodové zdi obory Hvězda a analyzovány v rámci institucionálního výzkumu. Poděkování patří všem, kteří se na obnově historické ohradní zdi podíleli.
Obr. 12–13: Nový stav zdi – pohled ze strany obory, příčný řez s drenáží (červenec 2019)
Literatura
- Boháčová D.: Projektová dokumentace Obnovy historické obvodové zdi obory Hvězda pro vydání stavebního povolení v rozsahu prováděcí dokumentace (DPS) a autorský dozor při realizaci stavby
- Archivní podklady a informace zástupců investora OOP MHMP
- Geologie obory Hvězda (Naučná stezka, Portál životní prostředí hl. m. Prahy)
- MENCL, V.: Stavebně technické průzkumy. Praha ČKAIT, 2012, ISBN 978-80-87438-27-5
- Kolektiv autorů: Průzkum technického stavu obvodové zdi obory Hvězda, ČVUT v Praze, Kloknerův ústav
- ČSN 73 0610: Hydroizolace staveb – Sanace vlhkého zdiva – Základní ustanovení
- ČSN 73 0600: Hydroizolace staveb – Základní ustanovení
- Směrnice WTA 2-4-94: Hodnocení a sanace fasádních omítek s trhlinami
- Balík, L. – Kolísko, J.: Průzkum technického stavu části obvodové zdi okolo obory Hvězda, zpráva KÚ 07136
The aim of the study was to determine the functional reliability of the historic wall of the Hvězda summer house and to assess its applicability. The article presents the possibilities of freestanding wall renovation design using optimal technologies, analysis of solution proposals and evaluation of risk factors. The actual design of the renovation was preceded by a detailed structural survey. At the end of the article, the course of implementation work is described, including the selected material solution of restoration. The Klokner Institute of the Czech Technical University participated in the material analyses and the renewal proposal was consulted with the National Heritage Institute.