Vliv některých faktorů na stabilitu svahu

Obr. 1: Stav hliniště zhruba v roce 1956 (archiv ÚMČ) [16].

Obr. 2: Situace hliniště po ukončení těžby cca v roce 1960 (archiv ÚMČ) [16].

1. Úvod

Spolehlivost předpovědi o budoucím chování stavby na základě průzkumu staveniště může být ohrožena mnoha faktory. Různé základové půdy se chovají podle svých vlastností; protože ty jsou dány geologickou povahou horniny, je účelné srovnávat je s podobnými geologickými podmínkami jiného staveniště. Příslušnost hornin na staveništi k určité geologické jednotce by měla již předem u inženýrského geologa a u projektanta – statika vyvolat představu, jak se bude stavba na příslušném podloží chovat, jaké mohou být potíže při stavbě a jak by tedy měl být zaměřen i průzkum – citát z [4].

Obr. 3: Stav svahu po úpravě geotextíliemi (jaro 2003) [16].

Obr. 4: Problematická stavební činnost v patě svahu (03–04/2010).

V současné době jsou čas od času zastavována území, která jsou z hlediska zakládání málo příznivá. Jedním z takových míst jsou staveniště na svazích, často náchylná k sesouvání. O stabilitě svahů se všeobecně méně hovoří, přitom však jde obvykle o hlavní příčinu poruch na nich stojících objektů a inženýrských sítí. Rozsáhlé škody, vyvolané svahovými pohyby v terénu, se však v poslední době, kdy dochází k pozvolným změnám v klimatu, objevují velmi často [1 až 16].

Nedávným příkladem by mohl být rozsáhlý sesuv svahu v Českém středohoří u Dobkoviček, způsobený morfologickými, geologickými, tektonickými, hydrogeolo-gickými faktory a také stavební činností.

2. Přirozená rovnováha v terénu

Je třeba si uvědomit, že v přírodě obvykle panuje v terénu klidová rovnováha, daná v průběhu času přirozeným zvlněním terénu.

Stabilitu území však nelze pokládat za neměnnou – může být ovlivněna přirozenou cestou, jako je např. nadměrná dotace vody – déšť, povodně, nebo cestou umělou – výkopy, násypy. V těchto případech může docházet k sesuvům, mnohdy velmi rozsáhlým.

Také, jestliže se ve svahu zasáhne do přirozeného vyvážení terénu výkopem nebo násypem (především ale v patě či koruně svahu), dochází k narušení přirozené stability terénu a je-li eventuálně přítomná i voda (povrchová nebo podzemní), může dojít k pohybům po smykové ploše, která se vytvoří v podloží ve vrstvách, náchylných k posuvům jedna po druhé. Jestliže se nepodaří zajistit svah přirozeným sklonem tak, aby nedošlo k sesouvání, je nezbytné vybudovat opěrné zdi nebo svah vhodně zpevnit – kotvami, hřebíky, pilotami atd.

Obr. 5: Situace svahu (nahoře koruna, dole pata) orientační směry řezů L1, L2 (Obr. 7, 8).

Obr. 6: Mohutný výškový odtrh (pokles max. až 4 m) a posuv v koruně svahu. Vlevo ve spádu jsou uloženy geotextilie

Je tedy zřejmé, že nelze v žádném případě zanedbat spolupráci inženýrského geologa a statika, kteří společně rozhodnou, jak se svahem a jeho úpravou vhodně zacházet. Pokud tomu tak není, může dojít k havárii svahu se závažnými následky pro objekty, ležící v oblasti náchylné k sesouvání.

Obr. 7: Geologicko-geofyzikální řez posuny přetvořeným svahem přes dům v koruně svahu a přes garáže v patě (profil L2 – Obr. 5). Zemní těleso z geotextilií (šipka) [16].

Obr. 8: Geologicko-geofyzikální řez posuny přetvořeným svahem v proluce vlevo od domu a garáže (profil L1 – Obr. 5). Zemní těleso z geotextilií (šipka) [16].

3. Aktivní sesuv

Příkladem potvrzujícím problémy, vyvolané nedodržením pravidel stavebních prací na svazích, je sesuv v předměstské části Brna. V patě svahu byla již před mnoha léty postavena celá řada objektů, obytných i provozních. Nad nimi se nacházel velmi strmý svah, jehož tvar byl výsledkem lidské činnosti – kdysi se zde těžila hlína pro potřebu místní cihelny. Hliniště bylo později zavezeno různorodými navážkami – Obr. 1, 2.

Nahoře v koruně svahu, v místě s krásným rozhledem, bylo zhruba před 15 lety vybudováno několik nových rodinných domů. Pro lepší využití pozemku byla stavební parcela rozšířena přísypem výšky přes 8 m, který byl zajištěn geotextiliemi (viz Obr. 3, 7, 8).

Došlo tak k významnému zhodnocení lokality, ovšem za cenu výrazného snížení stability původního svahu, změněného touto úpravou. Jakýkoliv další nevhodný impulz do stability svahu tedy mohl vyvolat nežádoucí svahový pohyb.

4. Domy na horní úrovni svahu

U dvou domů bylo při stavbě použito plošné založení na roštech, vyztužených armokoši; základy byly spuštěny až na úroveň „rostlého“ terénu – do sprašových hlín – Obr. 3, 10. Další objekt byl již založen na pilotech. Terén před dvěma prvými domy byl upraven jako zahrada; pro vyrovnání výškových úrovní bylo u jednoho z nich použito svahování, u dalšího pak vystavěna mohutná gabionová nekotvená opěrná stěna – Obr. 16.

5. Vznik svahového pohybu

Pokud by nedošlo k dalšímu zásahu do svahu, byla by, i přes zjištěné nedostatky zpevnění svahu, havárie téměř vyloučena. To se však nestalo. V patě svahu byl odstraněn menší objekt ve velmi špatném stavu, který měl být nahrazen novou stavbou. Původní objekt byl kdysi založen v patě svahu po odebrání části zeminy tak, že jeho zadní stěna a zdi kolmé k ní mohly být považovány za opěrnou zeď vysokou cca 2,5 m. Při novostavbě se sice postupovalo podle statického projektu, nicméně stabilitu za ním ležícího 20 m vysokého svahu při odtěžení jeho paty projekt neřešil – Obr. 4.

Obr. 9: Zdeformovaný a pokleslý svah. Pohled shora – viz i Obr. 4.

Obr. 10: Geodetické měření v místě poklesu a posunu svahu; viz Obr. 4, 9.

Odstranění stavby nebylo prováděno po etapách a také se neuvažovalo se zabezpečením paty svahu. Obnažení paty svahu na výšku 3,5 m a její nedostatečné zajištění pak v přímé souvislosti následně vyvolalo mohutný sesuv svahu – Obr. 6, 9 až 14. Nelze ovšem pominout, že lokalizace starého objektu, nepromyšleně postaveného v patě svahu, nebyla z geotechnického hlediska rozumná – Obr. 4, 9.

6. Výsledky havárie svahu

Následky zásahu do svahu byly velmi vážné. Po odbourání stavby byla pata svahu odlehčena, změnily se napjatostní poměry svahu a svah se stal nestabilní – Obr. 5, 6. I když byla postavena na místě odstraněného objektu nová stavba, záhy následovalo při neustále probíhajícím sesouvání masy zeminy nejprve porušení zdiva této stavby trhlinami a posléze tlak zeminy stavbu zcela zničil – Obr. 13, 14. Došlo též k vyvrácení opěrných zídek na svahu – Obr. 12.

Obr. 11: Devastované oplocení (šipka), rozsáhlý pokles terénu.

Obr. 12: Zničená opěrná zídka (šipka) – vlevo střecha garáží – viz i Obr. 16.

Obr. 13: Zemním tlakem poškozená čelní stěna stavby v patě svahu.

Obr. 14: Porušení vnitřních zdí mohutnými trhlinami u stavby z Obr. 4, 9, 13.

Současně se dala do pohybu i zemina v horní části svahu, včetně přisypaného a geotextiliemi zajištěného svahu násypu, jehož odlučná oblast – ohraničená mohutnými trhlinami v terénu – se nacházela ve vzdálenosti 5–6 m od obvodové zdi jednoho z domů – viz Obr. 6, 9, 10.

Také gabionová zeď u dalšího domu se zdeformovala a za ní se též vytvořily v terénu odtrhy – Obr. 15, 16. Posléze se započal sesouvat celý svah i s přísypem, přičemž spodní (akumulační) část sesuvu byla již na vedlejším pozemku, kde její čelo tlačilo na místní železobetonové zídky a nasouvalo se i na střechy tamějších garáží a přitížilo je – Obr. 12, 18. Pokud by garáže nebyly provizorně podepřeny, pak by došlo k prolomení jejich stropů. Po neuváženém pokusu a vyplnění vzniklých výškových nerovností v koruně svahu se po deštích sesuv dále rozšířil, vytvořila se rozsáhlá trhlina a vznikl výškový skok s největšími hodnotami svisle cca 4 m a vodorovně cca 2 m.

Obr. 15: Propad terénu za gabionovou zdí (šipka).

Obr. 16: Svahovým pohybem narušená gabionová zeď (šipka).

7. Přehled geomorfologických a hydrogeologických poměrů

Podle [15] náleží lokalita ke geomorfologickému celku I2D-2 Bobravská vrchovina s následující hierarchií:

Předkvartérní podklad tvoří v zájmovém území horniny brněnského masívu, zde zastoupené granodiority až diority.

Kvartérním pokryvem jsou pleistocénní eolické sedimenty – spraše a sprašové hlíny, místy značných mocností.

Antropogenní sedimenty – navážky a zásypy. V minulosti probíhala v tomto území stavební i těžební činnost (cihlářské suroviny). Vytěžený zemník pak byl zavezen stavebním rumem a přemístěnými zeminami, případně ještě i jiným odpadem.

Z hydrogeologického hlediska se v okolí lokality vyskytují typy hornin s propustností podle puklin i horniny s propustností průlinovou. U průlinově propustných spraší je v důsledku jejich makrostavby vyvinuta anizotropie propustnosti. Dobře propustné jsou navážky, předkvartérní podklad má propustnost puklinovou.

Geologická stavba území byla ověřena geofyzikálním měřením (georadarem Pulse EKKO PRO, VES). Hlavním výstupem geofyzikálního měření byly geologicko-geofyzikální řezy, viz Obr. 7, 8. Geofyzikální měření provedla firma KOLEJKONSULT & servis, spol. s r.o., Brno [16].

Obr. 17: Čelo posunující se zeminy za objektem v patě svahu (Obr. 4, 13, 14).

Obr. 18: Úprava (zajištění) svahu, realizované v září–říjnu 2010 [16].

8. Stabilizace svahových pohybů

Na geologicko-geofyzikálním řezu na profilu (Obr. 7) zpětným výpočtem stability podle Petterssona při stupni bezpečnosti F = 0,95 byla ověřena pevnost na zjištěné smykové ploše hodnotou ϕ_res = 18°. Vzhledem k různorodým podmínkám (navážkám) byla doporučena do statických výpočtů hodnota ϕ_res = 15°. V případě odebrání vrstvy přísypu při koruně svahu o mocnosti 2,0 m se zvýší stupeň bezpečnosti na F = 1,10, při odebrání vrstvy 4,0 m mocné je F = 1,22. Požadovaný stupeň bezpečnosti je F = 1,1 až 1,3 [4]. Odtěžování horniny svahu s cílem zvýšení jeho stability nemohlo být realizováno, protože bylo velké riziko, že mechanizmus odebírající zeminu by ještě více svah přitížil a zřítil se po svahu.

Firmy SVIPP Brno, s.r.o. a TOPGEO Brno, s.r.o. zabezpečily patu porušeného svahu kotvenou pilotovou stěnou – Obr. 17, 18. Jak piloty, tak i kořeny kotev dosáhly skalní podklad tvořený horninami brněnského masívu.

9. Závěr

Neuvážené a neprofesionálně prováděné stavební práce v patě svahu podle nedokonalého projektu byly v příčinné souvislosti s vyvoláním svahových pohybů na horních parcelách v koruně svahu. Následky nerozumných úprav svahů mohou být závažné, škody mohou dosáhnout nevídané výše [1 až 3, 5 až 16].

Literatura

• [1] EDEN, W. J.: Evidence of Creep in step natural Slopes of Champlain sea Clay. Canadien Geotechnical Journal, 14, 620–627, 1977.
• [2] SCHIEDEGGER, A., E.: Physical Aspects of Natural Catastrophes. Elsevier, Amsterdam, 1975.
• [3] PASEKA, A.: Poruchy staveb způsobené vlivy založení a kvalitativními změnami v základové půdě v sídlišti Brno-Lesná. Celostátní seminář „Zakládání staveb na objemově nestálých zeminách se zohledněním vlivu vegetace, Brno, 1986.
• [4] ZÁRUBA, Q., MENCL, V.: Inženýrská geologie. NČAV. 512 str. Praha, 1974.
• [5] ZÁRUBA, Q., MENCL, V.: Sesuvy a zabezpečování svahů. NČAV Praha, 1987.
• [6] ZAKLÁDÁNÍ NA SVAZÍCH: Sborník, Dům techniky ČSVTS. Ústí nad Labem, 04/1986.
• [7] STABIL, s.r.o. Brno: ZŠ Brno. Pavilony „B“ a „C“ – statické zajištění objektu, 2009.
• [8] GEOTEST Brno, a.s. Brno – ZŠ: Závěrečná zpráva II. etapy statického a geotechnického posudku areálu ZŠ v Brně, 2009.
• [9] VUT V BRNĚ, FAST: Brno – Sychrov – znalecký posudek ÚGT, 2004.
• [10] MENCL, V.: Konstruktivní úpravy při budování sídlišť na svazích. Sborník Zakládání na svazích, Ústí nad Labem, 1986.
• [11] BAŽANT, Z., KLUSÁČEK, L.: Statika při rekonstrukcích objektů. 6. vydání (upravené), CERM Brno, 01/2015, ISBN 978-80-7204-912-7.
• [12] PUME, D., ČERMÁK, F.: Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí. Praha, Arch, 1998.
• [13] PASEKA, A., BAŽANT, Z.: Nezbytnost spolupráce statika a inženýrského geologa při výstavbě na problematickém podloží. „Zakládaní staveb“, 11/2004 Brno, ISBN 80-7204-356-0.
• [14] PASEKA, A., BAŽANT, Z., HUBATKA, F.: Příčiny a důsledky nestability svahu z pohledu statika a geotechnika. Konference „Svahové deformace a pseudokras“, Brno 05/2011.
• [15] BOHÁČ, P., KOLÁŘ, J.: Geomorfologického členění ČR. 1996.
• [16] KOLEJKONZULT & servis, spol. s r.o., Brno – Potocká 54 (Hubatka, F., Frolka, J., Kuda, F.): Geologicko-geofyzikální profil od ul. Prokofjevova po ul. Potocká. Brno 10–12/2014.