V současné době se opěrné a okrasné zdi z gabionů používají poměrně často. Je to možné přisoudit jednoduchosti jejich použití, příznivé ceně i jejich atraktivnímu vzhledu. Je ovšem nezbytné každou instalaci podobné stěny posoudit staticky a současně přísně dodržovat pravidla stanovená jejich výrobcem. Tato základní pravidla jsou všeobecně známá a dostupná. Přesto je možné se setkat s jejich nedodržováním, což následně vede k deformacím stěn a k jejich poruchám. Opravy jsou přitom obtížné, v krajním případě je nutné stěnu rozebrat a postavit znovu.
Opěrné a okrasné zdi se pro vyrovnání a zajišťování výškových změn terénu používají často. Podle okolností a možností je možné použít různé způsoby stavby zdí. V sousedním Rakousku lze spatřit opěrné zdi z velkých balvanů (obr. 1), u nás se staví úhlové (obr. 3) či kotvené opěrné stěny (obr. 2), často montované z velkých dílců [9, 11 a 12]. V poslední době se více objevují i opěrné stěny skládané z gabionů [8], které se prosazují díky jednoduchosti, nízké ceně i atraktivnímu vzhledu.
Návrh a posouzení gabionových stěn
Při návrhu gabionových zdí platí všechny náležitosti pro realizaci běžných opěrných zdí [3–5, 9]. Vždy je třeba zvážit, o jakou jde lokalitu, jaké jsou inženýrskogeologické podmínky na pozemku a je-li použití gabionů vůbec vhodné. Je nutné při výpočtech zvolit druh zemního tlaku na rub zdi – rozbor situace na místě samém se obvykle volí jako základní zemní tlak v klidu, nicméně nelze vyloučit ani použití posudku na aktivní zemní tlak.
Zásypy za zdmi by se měly provádět odpovědně, pokud možno z vytěženého materiálu, dostupného na staveništi. Měl by být předepsán způsob hutnění a úprava povrchu terénu před patou a na koruně zdi.
Obvykle se vyplácí posoudit i konstrukce a stavby ležící poblíž zamýšlené úpravy terénu – ať už na pozemku investora či na sousedících pozemcích. Podle místních podmínek totiž mohou v budoucnosti vzniknout problémy s okolními objekty, jejichž vlastníci by případné poruchy mohli přisoudit vlivu budování, existence či funkce opěrné zdi jakéhokoliv typu [1, 2].
Geologické poměry
Žádné stavby, tedy ani opěrné stěny, nelze stavět bez inženýrskogeologického průzkumu staveniště. Platí to i pro gabionové stěny. Jejich snadná dosažitelnost a jednoduchý způsob stavění někdy svádějí k podcenění výsledné spolehlivosti konstrukce. Projektant musí mít k dispozici údaje o skladbě a únosnosti podloží a současně je nezbytné ověření i stability území jako celku – tj. musí být výslovně řečeno, že zajišťovaný svah není ovlivněn sesouváním, což je úkaz často v dnešní době zmiňovaný v [3, 4, 5, 6] nebo [7].
Stav vegetace v okolí zdí
Je na místě upozornit, že poruchy zdí může do jisté míry ovlivnit přítomnost kořenových systémů blízkých stromů a keřů – a to i zbytků stromů, pařezů či kořenů –, které odebíráním vody z podloží nepříznivě ovlivňují tuhost stavby – dochází ke smršťování zemin a v důsledku toho k nerovnoměrnému sedání.
Nebezpečný je zejména vliv listnatých stromů. Vzrostlé listnaté stromy i keře potřebují značné množství vody k regulaci teploty listů ve vegetačním období (od druhé poloviny dubna do konce října). V tomto období odebírají kořeny stromů z půdy podzemní vodu z plošné oblasti, hloubky a v množství odpovídající druhu stromu, místním podmínkám a dlouhodobým klimatickým poměrům. Transpirace stromů způsobuje podstatně intenzivnější vysychání zeminy, zejména v klimaticky suchých obdobích, v nichž stromy svými kořeny odsávají vodu z větších vzdáleností a hloubek. V důsledku nerovnoměrných změn vlhkostí pak dochází k nerovnoměrnému smršťování podzákladí, které ve vodorovných směrech vyvolává potrhání s charakteristickými svislými plochami trhlin, ve svislém směru pak poklesy myšlených horizontálních rovin. Tyto poklesy jsou největší u stromu a se zvětšující se vzdáleností od stromů se zmenšují, až konečně vymizí.
Problémy s vegetací dále nastávají zejména u stavebních pozemků, kde se v podzákladí vyskytují sprašovo-jílovité zeminy. U těchto zemin je převážná část zrn menší než 0,002 mm. Kromě rozměru zrna se zde však výrazně uplatňuje i jejich mineralogické složení. Tím je dána jejich podstatná vlastnost, tj. při stejném zrnitostním složení a stejné vlhkosti se mohou chovat odlišně. Jak je všeobecně známo, sprašovo-jílovité zeminy jsou objemově nestálé a smršťují se.
Příklady problémů se stěnami
Gabionová zeď poblíž frekventované silnice
Mohutná opěrná gabionová stěna byla vybudována podél a poměrně blízko (cca 8 m) frekventované komunikace, kde často jezdí těžká vozidla (obr. 4). Poblíž opěrné stěny se nachází i výrobní hala, postavená ve vzdálenosti cca 5 m rovnoběžně se stěnou. Mezi zdí a výrobní halou byl situován trávník, ohraničený obrubníky; u haly je to pak pěší komunikace. V tomto zeleném pásu u paty zdi byly uloženy podzemní instalace.
Stavba byla založena na původně mírném svahu. Zásahy do terénu byly poměrně značné. Srovná-li se původní reliéf terénu s novým uspořádáním povrchu území, je možné říci, že vnější vzhled lokality se zásadně změnil.
Bylo třeba zajistit plošinu pro vybudování haly a oddělit ji zdí od silnice. V mezeře mezi zdí a silnicí pak bylo nutné upravit svah o sklonu cca 20 °, který byl v době posuzování pokryt vegetací. Ze svahu nad terén vyčnívalo množství pařezů původních křovin a stromů.
Pokrytí svahu bylo navíc zajištěno fólií, takže povrchová voda stékala po delší dobu přímo za rub zdi (obr. 5). Již brzy po realizaci zdi vznikly obavy, zda zeď nebude ohrožena nestabilitou svahu. Tato domněnka se v čase do jisté míry potvrdila, neboť brzy došlo nejprve k mírným a posléze ke značným posuvům a poklesům jednotlivých gabionů. Gabionová stěna se nacházela přímo v oblasti poklesové kotliny, docházelo k poklesu a k rozevření základové spáry.
Rozborem podkladů a po prohlídce na místě bylo zjištěno, že z neznámých důvodů byla stěna navržena nestandardně, nikoliv tak, jak je možné nalézt v běžně dostupném doporučení [10], které požaduje jinou konstrukční a tvarovou úpravu. Bylo konstatováno, že gabionová stěna je narušena lokální ztrátou stability – vyboulovaním (obr. 6). Bylo nutné ji zdokumentovat, přepočítat a stanovit její stabilitu a doporučit možné způsoby opravy. Nebyly odebírány vzorky materiálů a nebyla provedena kontrola pevnosti stavebních materiálů. Provedena však byla šachtice k základům zdi (obr. 7), přičemž bylo zjištěno, že zeď prakticky žádný základ nemá – základová spára nalezena v hloubce cca 0,2 m (snad by tam mohlo být štěrkové lože).
Inženýrskogeologické a hydrologické poměry byly zjišťovány jen při výstavbě vedle umístěné haly. Byly zde provedeny tři průzkumné vrty do hloubky 12,0 m. Z provedených vrtů vyplynulo, že základovou půdou opěrné gabionové stěny tvoří sprašová hlína – pevná, okrové barvy, eolická (F6/CI). Předkvartérní podklad v oblasti zdi tvoří vápnité jíly od hloubky 4,00 m, označované jako tégly s tenkými polohami jemnozrnných písků.
Vnější půdorysné rozměry opěrné gabionové zdi byly ověřeny z dokumentace a měřením na místě samém. Byla zjištěna délka cca 45,5 m, výška cca 4,0 m, část zdi pak byla stupňovitě snížena. Nad sebou byly uloženy čtyři gabiony rozměrů 1,0×1,0x1,0 m (šířka x délka x výška – obr. 8). Gabiony byly vyplněny lomovým kamenem různé velikosti.
Stav zdi byl neuspokojivý. Vzdušný lic opěrné stěny se středem (tj. cca 2,0 m nad úrovní terénu) vybočuje, což dokazují měření. Vzrůstajícím tlakem došlo na vzdušném líci cca 0,5 m nad terénem k deformacím obalujících drátů a drcení výplňového kamene (obr. 6). V obou případech (tj. jak pro zemní tlak v klidu, tak i pro aktivní zemní tlak) opěrná gabionová zeď při přepočtu nevyhověla.
Gabionová zeď kolmo na sklon svahu
Lokalita, na níž byla vystavěna gabionová opěrná stěna (obr. 9 a 10), se nachází na předměstí Brna. Část parcely byla před výstavbou stěny a rodinného domu za ní tvořena velice strmým svahem, jehož tvar byl výsledkem lidské činnosti, což potvrzuje současné geofyzikální měření. Jednalo se o opuštěné hliniště místní cihelny.
Prostor hliniště byl později zavezen různorodou navážkou a překryt zeminou – došlo tak k významnému zhodnocení lokality, ale i ke snížení stupně stability původního svahu, tvořeného navážkami. Na podkladě provedených šetření, zejména geofyzikálního proměření sesuvu bylo zřejmé, že do oblasti zdi a domu zasahuje tahová zóna, vázaná na odlučnou oblast sesuvu. V zóně se vyskytují tahová napětí, která způsobují poruchy zdi a základového zdiva domu (obr. 11 a 12).
Zjištěná tahová napětí ovlivnila negativně inženýrské sítě (vodovod, kanalizaci) a základy domu i zdi.
Možnosti úprav
Při řešení poruch gabionových stěn jsou v zásadě dvě možnosti – buď lze stávající stěnu upravit tak, aby vyhovovala po statické stránce, nebo je třeba zeď odstranit a vybudovat novou.
Obě možnosti jsou ovšem závislé na vlastnostech lokality, ve které gabionová opěrná zeď stojí – tj. na vlastnictví pozemků, na instalacích uložených v blízkém okolí současných zdí v podloží, na možnostech prostorových (zelený pás vedle zdi, komunikace podél stěny haly, blízká silnice apod.). Tyto problémy je nezbytné vyjasnit předem, tedy před zahájením prací na projektu opravy a na její realizaci.
Lze zvážit následující postupy:
– Varianta 1 – Celkové odstranění stávající gabionové zdi a její náhrada novou gabionovou zdí. Nově navržená gabionová stěna by měla mít jiný příčný profil než zeď původní, např. dle doporučení [10].
– Varianta 2 – Celkové odstranění stávající gabionové zdi a její náhrada za tížní gravitační nebo lépe úhlovou opěrnou železobetonovou stěnu.
– Varianta 3 – Přistavení další gabionové zdi před stávající zeď. Nová zeď by měla být dobře založena do nezámrzné hloubky, například přisypáním zeminy k patě nové stěny. Spojení původní a nové zdi by se provedlo například ocelovými táhly z betonářské výztuže.
– Varianta 4 – Představení nové železobetonové zdi – obálky – ukotvené zemními kotvami do podloží, jak je ukázáno na obr. 2.
Ať už bude zvolena jakákoliv z variant opravy stěny, je třeba pro ni vypracovat podrobný projekt včetně statického výpočtu a technické zprávy.
Závěr
Záměrem tohoto příspěvku je upozornit na možné poruchy a problémy s gabionovými stěnami, které jsou ukázány na dvou praktických příkladech. Nastíněné varianty řešení je možné využít podle konkrétních podmínek na místě. Příklad dobře provedené gabionové zdi je na obr. 13.
Závěrem je vhodné opět zopakovat, že při návrhu nebo opravě (ať už bude zvolena jakákoliv z variant oprav) gabionových stěn, je třeba na ni vypracovat podrobný projekt včetně statického výpočtu a technické zprávy.
Vždy a stále navíc platí zásada prof. V. Mencla [3]: „Na rozsahu podrobného průzkumu, zejména sondovacích prací, se nemá šetřit. Dobrý a spolehlivý průzkum je nejlepší ochranou investora i projektanta před nesprávnými dispozicemi již v počátečním studiu stavebních prací a při plánování stavby. Zejména v dnešní době, kdy se klade důraz na řádné propracování plánů, je pečlivý geologický průzkum staveniště nezbytný. Má-li být plán splněn ve stanoveném termínu, je nezbytné, aby všechny informace a podklady, podle nichž inženýr provádí své výpočty, konstrukční plány a rozpočty, byly správné a spolehlivé, pokud je to vůbec v lidských možnostech.“
Poděkování
Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. LO1408 AdMaS UP – Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu Národní program udržitelnosti I.
ZDENĚK BAŽANT, JAN KOLÁČEK
foto archiv autorů
Literatura:
1) PUME D., F. ČERMÁK a kol: Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí. ARCH Praha, 1993.
2) BAŽANT Z., L. KLUSÁČEK. Statika při rekonstrukcích objektů. 6. vydání. CERM Brno, 01/2015.
3) ZÁRUBA Q., V. MENCL. Inženýrská geologie. Praha: NČAV, 1974.
4) ZÁRUBA Q., V. MENCL. Sesuvy a zabezpečování svahů. Praha: NČAV, 1987.
5) MENCL V. Konstruktivní úpravy při budování sídlišť na svazích. Ústí nad Labem: sborník Zakládání na svazích, 1986.
6) PASEKA A., Z. BAŽANT: Nezbytnost spolupráce statika a inženýrského geologa při výstavbě na problematickém podloží. Brno: Zakládaní staveb, 11/2004.
7) BAŽANT Z., A. PASEKA, F. HUBATKA. Vliv některých faktorů na stabilitu svahu [online, cit. 12. 10. 2015]. Dostupné z: www.tzb-info.cz.
8) BAŽANT Z., J. KOLÁČEK. K poruchám opěrných stěn z gabionů. Brno: sborník Sanace 2017. VUT FAST Brno, 2017.
9) MAJDÚCH D., K. ARINGER. Oporné múry a podzemné steny. Bratislava: ALFA, 1982.
10) www.gabiony.cz.
11) BAŽANT Z., L. KLUSÁČEK, V. MELOUN. Montované konstrukce. Brno: CERM, 2003.
12) ZICH M., Z. BAŽANT. Plošné betonové konstrukce, nádrže a zásobníky. Brno: CERM, 2010.
Doc. Ing. Zdeněk Bažant, CSc., (*1933)
absolvoval FAST VUT v Brně v r. 1956, pracoval jako stavbyvedoucí firmy Průmyslové stavby Gottwaldov, n. p., a projektant v oboru statiky pozemních staveb PVÚ VUT v Brně. Pracuje jako docent a vědecký pracovník ÚBZK FAST VUT v Brně. Je autorizovaným inženýrem pro statiku a dynamiku a znalcem v oborech rekonstrukce staveb a plošné a montované konstrukce.
Ing. Jan Koláček, Ph.D., (*1981)
absolvoval FAST VUT v Brně v r. 2006, pracuje jako odborný asistent a vědecký pracovník ÚBZK FAST VUT v Brně a jako samostatný projektant pozemních a inženýrských konstrukcí. Je autorizovaným inženýrem pro mosty a inženýrské konstrukce.
