Často kladené otázky

Dotaz investora: Dá se k projektu pro stavební povolení dodat „geologický posudek“, který podle geologických map předpokládá nějakou třídu zeminy a potom po provedení výkopů základů na místě provést ve spolupráci se statikem prohlídku a navrhnout systém založení?

Každý dobře ví, že bez dobrých základů se dům stavět nedá. Základy jsou nejdůležitějším prvkem stavby, jelikož zajišťují stabilitu celého objektu. Aby základové konstrukce plnily svoji funkci správně, musí být navrženy dle charakteru horninového prostředí, povrchového reliéfu území a podzemních vod. Základové konstrukce mohou být tedy navrženy správně až při plném pochopení geologického vývoje staveniště, znalosti složení a kvality základových zemin včetně úložních poměrů a hydrogeologických poměrů (obrázek 1). Hlavním problémem, se kterým se dnes setkáváme při zakládání staveb, je nedostatečnost inženýrskogeologického průzkumu. Není výjimkou, že jeho zadavatelem je projektant bez dostatečné geologické zkušenosti, který je navíc tlačen investorem nebo soutěžními podmínkami k neúměrně nízkým cenám. Tak vznikají často projekty staveb zcela bez inženýrskogeologického průzkumu. Daní za to jsou obvykle konzervativní řešení s vyššími rozpočtovými náklady. Časté jsou i vícenáklady na odstranění důsledků vzniku neočekávaných situací, které musí zaplatit investor ještě ve fázi výstavby nebo i později během provozování hotového díla. Tyto vícenáklady zpravidla mnohonásobně překračují „úspory“ na geologickém průzkumu a zapracování jeho výsledků do stavebních projektů.

Ohledně této tematiky vřele doporučuji následující články:

https://www.casopisstavebnictvi.cz/clanky-podcenovani-geologickeho-pruzkumu-pri-priprave-staveb.html

https://www.casopisstavebnictvi.cz/clanky-rodinne-domy-pohledem-inzenyrske-geologie.html

https://stavba.tzb-info.cz/zaklady/21445-zakulisi-prace-geologa-aneb-jak-cist-geologicke-posudky

Obrázek 1: Proč provádět inženýrskogeologický průzkum?
Obrázek 1: Proč provádět inženýrskogeologický průzkum?

Prohlášení investora: Nám stačí jedna sonda, musíme šetřit!

Určení polohy a počtu sond je zodpovědný úkol, neboť jde jednak o to, aby se zbytečně neplýtvalo financemi, jednak o to, aby výsledek sondovacích prací byl spolehlivý. Potřebný počet sond a jejich rozmístění je závislý na povaze projektované stavby a na složitosti geologických poměrů. Sondy umisťujeme vždy tak, aby bylo možno podle výsledků sondovacích prací spolehlivě
vyřešit několik geologických profilů (obrázek 2) staveništěm a přilehlým územím – tzn. minimálně 3 sondy, ideálně 4 a více. Při umisťování sond na některých staveništích je třeba postupovat opatrně, aby sondováním nebyla porušena základová půda právě pod základy. Z toho důvodu se sondy pokud možno nenavrhují přímo pod základy, ale mimo půdorysy projektovaných základových konstrukcí (obrázek 3).

Dotaz projektanta: Máme vykopané základy, bude to stačit?

Hloubka sond se stanoví jednak podle potřeby projektovaného díla, jednak k ověření předpokládané geologické stavby území. Hloubka sond je tedy značně závislá na složitosti geologických poměrů, na pravidelnosti geologické stavby, na morfologických poměrech staveniště a na druhu stavby, zejména na jejím rozsahu a významu. Při tom si musíme uvědomit, že nejde jen o určení správného obrazu v úrovni základové spáry, ale i v hloubkách, kam zasahuje statický účinek základů. Tak např. pod základovou deskou s rovnoměrným zatížením p svislé napětí klesá u kruhové desky na 0,15p v hloubce rovné asi trojnásobnému poloměru a u základového pasu dokonce v hloubce větší než je trojnásobná šířka pasu (obrázek 4).

Čím jsou tedy půdorysné rozměry základů a jeho zatížení větší, tím více se uplatňují hlubší a hlubší vrstvy. Praktické důsledky pro návrh hloubky sond jsou patrné z obrázku 5, kde jsou zakresleny hranice oblastí, v nichž stavba vyvozuje napětí větší než 20 % namáhání v základové spáře. Vidíme, že při stejném jednotkovém zatížení zasáhne tato oblast u patek sloupů pilotové střechy jen do štěrkové vrstvy, zatím co u rámové konstrukce, založené na široké desce, zasáhne i do vrstvy jílu a do skalního podkladu. Sondy pro posouzení základové půdy se tedy hloubí až na pevný skalní podklad, nebo je-li příliš hluboko, alespoň do hloubky, do níž budou zasahovat účinky navrhovaných základových konstrukcí.

Prohlášení investora: „To kopnu ručně a prachy jsou doma“.

Vrtná souprava? Bagr? Ruční vrtání (Edelmanův vrták, motorizovaný šnek)? Samozřejmě by měly být tyto průzkumné technologie kombinovány alespoň s geofyzikálním měřením, popř. jinými doplňujícími průzkumnými metodami (dynamická penetrace, atd.), ale o tom mnohdy investor nechce slyšet.

Volba záleží na geologické stavbě území a charakteru projektované stavby. Jaký bude hloubkový dosah ovlivnění stavbou? Dostane se tam velká vrtná souprava typu ZIL nebo bagr? Lze očekávat mělkou hladinu podzemní vody? Jak hluboko je předpokládáno pevné skalní podlož? Lze očekávat štěrky? Budou případné stěny výkopu stabilní?

Vrtná souprava: Cena cca 1 000 Kč/metr bez DPH. Hloubkově neomezené. Staveniště musí být přístupné pro vrtnou soupravu (příjezdová trasa, přibližně rovinatý povrch, zákonem stanovená vzdálenost inženýrských sítí, atd). Vrtáním na jádro s korunkou z tvrdokovu je umožněn komplexní a hloubkově přesný popis zemin/hornin v celém odvrtaném intervalu. Skalní/poloskalní horniny
jsou většinou rozvrtány (drť/prach – nelze určit charakter puklin a původní uložení). Při vrtání pod hladinou podzemní vody je za použití pažení (běžné) vytěžené jádro minimálně ovlivněno podzemní vodou (laboratorní výsledky jsou minimálně ovlivněny vrtnou technologii).

Bagr: Cena cca 800 Kč/hod bez DPH. Omezený hloubkový dosah (délka ramena). Staveniště musí být přístupné pro bagr, (příjezdová trasa, přibližně rovinatý povrch, prostor pro vytěženou zeminu, zákonem stanovená vzdálenost inženýrských sítí, atd). Omezení třídou těžitelnosti zemin/hornin (skalní horniny prostě nevybagruje). Sonda musí být natolik velká, aby do ní byl umožněn vstup geologa s jejím celkový popisem (od shora až po dno). Přesný a komplexní popis sondy v celém intervalu. V případě nepažených sond hrozí riziko zavalení geologa. Kolaps i 1 m hluboké sondy (dřepíte na dně a popisujete) může vést k smrtelným zraněním (zkušenosti z báňské záchranné služby). Pažení, hlavně plné, většinou znemožňuje komplexní popis sondy, prodlužuje a prodražuje její vyhotovení. Pod hladinou podzemní vody již nezíská žádné relevantní výsledky (zkreslené výsledky laboratorních rozborů, popisovat výkop pod vodou? = odvodnění = zvýšení ceny).

Ruční vrtání: Cena proměnlivá (dle charakteru vrtané zeminy za metr nebo za hodinu). Omezený hloubkový dosah. Omezení vrtného postupu vlastnostmi a složením zemin (v zeminách pevné/tvrdé konzistence obtížné až nemožné, ve štěrkovitých zeminách obtížné až nemožné, skalní a poloskalní horniny neproveditelné, nesoudržné písky nemožné vytěžit jádro). Vhodné i do nepřístupnějších terénů (svahy, výkopy, jámy). Vrtání šnekem zeminy promíchá = zkreslené zatřídění, nepřesné hloubkové určení, nepopsatelné některé charakteristiky (vrstevnatost, textura, struktura). Vrtání Edelmanovým vrtákem zeminy nepromíchá, ale nelze popsat některé charakteristiky (vrstevnatost). Vrtání pod hladinou podzemní vody, většinou bez pažení = případné zavírání sondy, ztráta vrtného nářadí, zkreslené laboratorní výsledky.

Motto: Nejdůležitější úkol inženýrského geologa je nejvěrohodnější přisouzení fyzikálně mechanických vlastností té které zemině.

Součástí geologického průzkumu pro zakládání staveb je laboratorní zjišťování a ověřování vlastností vrstev zemin potřebných pro určení charakteristických hodnot geomechanických vlastností. Vzorky mají být odebírané z každé vrstvy, která ovlivňuje chování základové konstrukce. Základním kritériem rozdělení typů zemin je zrnitostní složení. Kromě
zrnitosti je dalším rozlišovacím znakem u zemin např. plasticita, konzistence, číslo nestejnozrnitosti, číslo křivosti atd. K třídění a pojmenování zemin s částicemi do 60 mm slouží mimo jiné schéma klasifikačního systému zemin dle ČSN 73 1001 „Základová půda pod plošnými základy“ (obrázek 6). Na základě správného zatřídění, přesného určení plasticity, konzistence a dalších parametrů mohou být dané zemině přiřazeny geomechanické směrné normové charakteristiky vstupující do statických výpočtů pro správné navržení základů.

Nutno zmínit, že směrné normové charakteristiky uváděné normou ČSN 73 1001 „Základová půda pod plošnými základy“, mohou být do jisté míry nepřesné a zavádějící. Některé symboly zemin jsou slučovány (např CH+CV+CE), což lze podkládat za zcela nevhodné, neboť vlastnosti prachovito písčité jílovité hlíny (CH) musí být zákonitě odlišné od vlastností mastného a těžkého jílu (CE). Uváděný rozptyl hodnot (např. úhel vnitřního tření 4°–12° pro MH pevné konzistence) je zavádějící, neboť pak vznikne až několikanásobný rozdíl výpočtového namáhání naprosto stejné základové půdy při interpretaci navržených vlastností od bázlivého geologa nebo naopak velkoryseji uvažujícího geologa. Je sice pravda, že normové údaje jsou vesměs pojištěny tak vysokým stupněm bezpečnosti, že na žádném objektu nemůže z hlediska jeho založení dojít k havárii, avšak na straně druhé se stavba prodraží neekonomickými a zbytečně předimenzovanými základy. Proto je vhodné tyto směrné normové charakteristiky doplňovat o hodnoty vypočtené na základě laboratorních rozborů.

Zeminy jsou tedy pojmenovávány a klasifikovány zejména na základě procentuálního podílu štěrkovité frakce (g), písčité frakce (s) a jemnozrnné frakce (f). Je snad zcela evidentní, že přesné určení procentuálního podílu např. jemnozrnné frakce, tzn. zrna velikosti menší než 0,063 mm, je makroskopicky (pouhým okem) takřka nemožné. Jak chcete určit procentuální obsah něčeho, co vaše oko ani nerozliší? Ani 60 let praxe v oboru Vás nenaučí spolehlivě makroskopicky rozlišit 33 % a 37 % částic menších než 0,063 mm.

Dalším zásadním kritériem je konzistence zeminy. Makroskopicky ji lze „orientačně“ určit následovně: kašovitá – při sevření se protlačuje mezi prsty, měkká – dá se lehce hníst mezi prsty (co je lehce?), tuhá – hněte se obtížně v prstech (co je obtížně?), pevná – lze do ní vtisknout nehet (jak hluboko? Jakou silou?). Pro makroskopické určení nejsou stanoveny mezistupně měkká až tuhá a tuhá až pevná. Je jasné, že určení tohoto kritéria je velmi subjektivní a tudíž velmi proměnlivé. Spoléhat se pouze na makroskopické určení tohoto kritéria je považováno za nevhodné.

Plasticita se charakterizuje podle polohy v plasticitním diagramu pomocí konzistenčních mezí wL (mez tekutosti) a wP (mez plasticity). Z uvedeného vyplývá, že určení správné plasticity je možné pouze na základě laboratorních rozborů, popř. zkoušek přímo v terénu.

Písky s obsahem jemných částic f < 5% se podrobněji zatřiďují podle charakteru zrnitostní křivky. Přitom rozhodujícím kvalitativním znakem je číslo nestejnozrnitosti a číslo křivosti, které lze získat pouze z křivky zrnitosti. Křivku zrnitosti lze získat pouze laboratorním rozborem.

Z výše uvedených informací je jasné, že pro určení správných vlastností zemin a tedy pro správný návrh základů jsou laboratorní rozbory zemin nezbytností.

Obrázek 6: Schéma klasifikačního systému zemin dle ČSN 73 1001