8. Metody ochranných a sanačních opatření a jejich kontrola

Metody sanace porušených svahů lze podle principu realizace rozdělit do několika skupin (Baliak in Hulla, Turček, 2002).

1. úprava tvaru svahu

2. odvodnění svahu

3. ochrana svahu před zvětráváním a erozí

4. zpevňování hornin

5. technická stabilizační opatření

6. zvláštní opatření

Při rozhodování o použití některé ze sanačních metod je kladen důraz zejména na typ svahové deformace, její hloubkový i plošný rozsah, objekt, který je svahovými pohyby ohrožen, příčina vzniku nebo skutečnost, zda k pohybům dochází ve skalním nebo zemním masivu. Z finančního hlediska hraje významnou roli důležitost objektu.

8.1 Úprava tvaru svahu

O úpravě svahu rozhoduje způsob jeho destrukce. Odlišné postupy se volí např. v případě svahu tvořeného zeminami, kde nejčastěji dochází k jednoduchému rotačnímu sesuvu, a svahu, kde hrozí vytláčení měkké vrstvy zemin z podloží.

Ke zlepšení stability svahů vede obecně zmenšení objemu zemního tělesa ve vyšších aktivních polohách svahu nebo naopak zvětšení v jeho dolní pasivní oblasti. K tomu slouží provedení přitěžovacích násypů u paty svahu (se zabudovanou drenážní vrstvou v patě násypu) jako jeden z nejjednodušších a nejdéle používaných způsobů stabilizace svahu. Lze také provádět odlehčovací zářezy v horní části, zmírnit sklon svahu, odstranit sesutý materiál (obr. 8.1.1a,b), případně přemístit materiál z horní části svahu k patě.

8.1 Odvodnění svahu

Odvodněním, jako jedním z nejdůležitějších sanačních prvků, se dociluje např. zmenšení pórového tlaku vody na smykové ploše a tím snížení aktivních sil.

Během srážek se voda dostává do přirozených kolektorů vsakem nebo se zachytává v přítomných trhlinách, odkud dále proniká do masivu, kde může působit jako faktor, snižující stabilitu svahu.

Negativním vlivům na stabilitu svahu v přípovrchové zóně lze zabránit povrchovým odvodněním svahu (viz. např. obr. 8.2.1). K okamžité sanaci se využívají prosté rýhy po spádnici, stabilizované nebo uklidněné sesuvy se odvodňují systémem vodotěsných dlážděných příkopů, rigolů a drenáží, utěsňují se trhliny, svah se překrývá fólií, vytváří se nepropustný bitumenový pokryv. Odvodňovací zařízení se musí pravidelně kontrolovat a udržovat. Zaústěno bývá do povrchové vodoteče nebo stávající kanalizace.

K hloubkovému odvodnění slouží systémy odvodňovacích vrtů. Správnou funkci vertikálních a šikmých vrtů zajistí jejich dosah, a to až do propustné vrstvy v podloží smykové plochy. Jsou-li horizontální vrty vybaveny perforovanou pažnicí, lze takový vrt propláchnout tlakovou vodou, a zabránit tak jeho zanesení a tím také snížení jeho funkčnosti. Účinnost vrtů lze zvýšit vybudováním štěrkových pilot nebo podzemních stěn vyplněných štěrkem. Do drenážních studní (obr. 8.2.2) se voda z okolního masivu stahuje systémem horizontálních vějířovitých vrtů. Ze studny se voda následně odvádí do povrchového toku např. dalším horizontálním vrtem, žebry, kanalizací atd.

K odvodňování se využívají drenážní trubky, jejichž výhodou může být, jsou-li ve své horní části perforované. Je lepší, aby spodní část děrovaná nebyla, protože po ní voda odtéká. Kanalizační trubky perforování nemají, jejich funkcí je pouze odvod vody.

Méně častým způsobem hloubkového odvodnění je elektroosmóza (obr. 8.2.3a,b), a to například v málo propustných, zvodněných zeminách (jílovité hlíny, hlíny, prachovité zeminy). Pokud se do takových zemin zavede stejnosměrný proud, začne se uvolňovat velké množství vázané vody, která se může následně ze zeminy čerpat (Hulla, Turček, 1998).

Pro mělkou drenáž se používají drenážní žebra v rýhách 1–2 metry hlubokých, vykopaných po spádnici a často také vybavených geotextilií a drenážním potrubím. Spolu s hlouběji uloženými žebry zlepšují také odpor proti usmýknutí.

Zcela ojedinělý drenážní prvek představují ražené odvodňovací štoly, které se obvykle kombinují s drenážními vrty.

8.2 Ochrana svahu před zvětráváním a erozí

Způsob ochrany svahu před zvětráváním a erozí se volí zejména s ohledem na skutečnost, zda je svah tvořen zeminami nebo skalním masivem.

Zhoršení mechanických vlastností zeminového prostředí je možné zabránit výsadbou trav a dřevin, jejichž kořeny prorůstají zeminou, a tak jí zpevňují. Kromě toho také odsávají z podloží vodu. Pro tento účel jsou vhodné listnaté dřeviny s hlubokým kořenovým systémem a velkou spotřebou vody.

Pomoc při zmírňování účinků zvětrávání a eroze poskytují vlnolamy, případně kamenné dlažby pro zpevnění břehů vodních toků a také geomříže.

Odlišné postupy se používají u sklaních stěn. Osvědčily se pláště ze stříkaného betonu, torkretové omítky (obr. 8.3.1), kotvené obkladové stěny, geomříže (obr. 8.3.2).

8.3 Zpevňování hornin a zemin

Zpevňováním hornin se docílí zvýšení jejich smykové pevnosti a následně růstu pasivních sil. K tomu slouží především injektování. Zřídka se používá tepelné zpevňování zemin spalováním nafty nebo plynu v zapažených vrtech, elektrochemické zpevňování, rozrušení již vzniklých kluzných ploch odpalem náloží trhavin ve vrtu (jen s dočasným účinkem).

Při výjimečně používaném zmrazování zemin se chladící látka do zeminy vpravuje trubkami, které obvykle sahají do hloubky ne větší než 10 m, čímž je předurčen hloubkový dosah této metody (Hulla, Turček, 1998).

V případě měkkých jílů se do nich pro zvýšení únosnosti a urychlení konsolidace přidává nehašené vápno ve formě vápenných pilot (obr. 8.4.1a,b). Tyto zároveň pomáhají snižovat vlhkost a zvyšovat pevnost právě jemnozrnných zemin. Do vrtů hlubokých maximálně 10 m se dutým soutyčím vhání pod tlakem práškové vápno. Pevnost takto vytvořené piloty se zvyšuje s postupně probíhajícími chemickými reakcemi (Hulla, Turček, 1998).

8.4 Technická stabilizační a sanační opatření

Tato opatření zabezpečují nebo zvyšují stabilitu svahu v zeminách i skalních horninách. Využívají k tomu zabudování umělých nosných a zpevňujících prvků.

8.5.1 Opadové stěny a galerie

Ke klasickým technickým opatřením se řadí opadové stěny nebo galerie, sloužící k zabezpečení provozu stavebního díla pod svahem.

Opadové stěny stabilitu svahu sice nezvyšují, zachycují však padající úlomky hornin. Sekundárním stabilizačním faktorem je přitížení a podepření paty svahu. Podmínkou správné funkce je pravidelné čištění akumulačního prostoru za opadovou stěnou.

Galériemi se chrání především liniové dopravní stavby a potrubní vedení na exponovaných svazích v horském terénu. Galérie částečně podepírá svah a částečně překrývá komunikaci.

8.5.2 Zpevnění povrchu svahu

Rozprostřením drátěného pletiva lze zabránit vypadávání úlomků horniny. Pletiva se upevňují krátkými kotvami do horniny. Tento způsob je vhodný v suchých a teplých oblastech, kde nedochází k rychlému zvětrávání holých skalních stěn vlivem mrazu a srážek.

Hloubkovým spárováním se zabraňuje vnikání vody do puklin, poruch a diskontinuit skalních masivů a jejímu následnému zmrazování a rozmrzání. Horniny náchylné k plošnému zvětrávání se speciálním torkretovacím zařízením (obr. 8.5.1) pokryjí vrstvou cementové omítky. Nezbytnou podmínkou pro hloubkové spárování i torkretování je dokonale očištěný povrch horniny.

Stále častěji se ke zpevňování povrchových vrstev svahů násypů a zářezů v zeminách využívají geotextilie – tkaniny a rohože ze syntetických vláken (obr. 8.5.2). Jsou odolné vůči klimatickým vlivům a mají dobré pevnostní a deformační vlastnosti.

8.5.3 Opěrné a zárubní zdi

Opěrnými a zárubními zdmi (obr. 8.5.3.1a,b, 8.5.3.3) se zabezpečuje čelo sesuvu a svahy zářezů nad komunikacemi a zástavbou tehdy, není-li možné upravit je do stabilních sklonů. Zatímco dříve se jednalo o masivní konstrukce, v současné době se přistupuje k tenkostěnným zdem, které mohou být založeny na pilotách nebo se kotví do horninového masivu. Používají se k tomu prutové nebo lanové kotvy.

Prefabrikované kotvené stěny se umísťují tam, kde nelze postavit holé vysoké opěrné a zárubní zdi. Prvky, montované s odskokem, se po dokončení výstavby naplní zeminou a osadí vegetací.

Stále rozšířenější jsou gabionové stěny (obr. 8.5.3.2a,b), drátěné koše plněné kamenivem. Střídavě se na sebe kladou a vytvářejí opěrnou konstrukci, která se časem může zanést zeminou a zarůst vegetací. Gabiony lze snadno přizpůsobit nepravidelnému povrchu, kladou vysoký odpor tlakovému i tahovému namáhání, jsou propustné a při jejich aplikaci lze případně využít místní materiál (Hulla, Turček, 1998).

8.5.4 Kotvení skalních stěn

Je-li skalní stěna narušena průběžnými plochami diskontinuit, které jsou orientovány na směr vytvářené skalní stěny, využívá se jako hlavního stabilizačního prvku kotev (obr. 8.5.4.1 a 8.5.4.2), které umožňují přenášet sílu do horniny. Při navrhování stabilizace kotvami je potřeba brát v úvahu délku kotev a spolehlivý přenos sil z hlav kotev na okolní horninu.

8.5.5 Injektáž

Při injektáži se vrty a perforací vhání pod tlakem do pórů a puklin v hornině cementační směsi, které bývají obvykle tvořeny cementovým mlékem (cement s vodou v poměru většinou 2:1). Vytvoří se tak „nové těleso“, které musí proniknout smykovou plochou a zároveň nesmí způsobit vzdouvání hladiny podzemní vody.

Tomuto způsobu stabilizace svahu předchází speciální průzkum vlastností hornin, aby se stanovil nejlepší druh a složení injekční směsi, velikost injekčních tlaků, rychlost a technologie injektování. Následuje samotná injektáž, která se však již jako samostatný stabilizační prostředek v současnosti příliš nepoužívá a dnes se spíše kombinuje s jinými zabezpečovacími prvky (injektování kořenů mikropilot a kotev).

Při tryskové (proudové) injektáži se používají vysoké injekční tlaky. Proud injekční směsi nebo vody rozrušuje strukturu původní zeminy a volný prostor se vyplňuje cementovou suspenzí.

8.5.6 Pilotové a podzemní stěny

Ochranu významných komunikací zajišťují velkoprůměrové pilotové stěny. Zhotovují se nejčastěji vrtáním s následným vložením armatury a vyplněním betonovou směsí. Spojují se trámcem a mohou být ukotveny hluboko pod smykovou plochu. Pilotová stěna nesmí tvořit hráz přirozenému proudění podzemní vody, musí být dokonale odvodněna.

Pro sesuvy s mělkou smykovou plochou (max. 3 – 4 m) se s úspěchem využívají mikropiloty. Do maloprofilového vrtu se vloží ocelová trubka a kořen mikropiloty se zainjektuje cementovým mlékem. Podobně se budují mikrozápory, kdy se do vrtu vkládá místo ocelové trubky I-profil.

Výhodou pilotových stěn (obr. 8.5.6.1, 8.5.6.2) je, že mohou být postaveny již v předstihu před zásahy do tělesa sesuvu (vyhloubením zářezu).

Hluboké výkopy se paží monolitickými podzemními stěnami. Stejně jako pilotové stěny, mohou být i podzemní stěny vybudovány ještě před započetím výkopu. Je-li podzemní stěna kvalitně ukotvena, zemní masiv se již při výkopech nedeformuje, což umožňuje budovat hluboké stavební jámy i v bezprostřední blízkosti starší zástavby.

8.5.7 Kombinace stabilizačních prvků

Velmi výjimečně se aplikují sanační a stabilizační prvky samostatně. Nejčastěji používanou kombinací je kotvení spolu s plošným zpevňováním (obr. 8.5.7.1). Nedílnou součástí bývá odvodnění aktivní zóny, zachycení a odvod povrchových vod. Nevhodné je vyvedení vrtů přímo na povrch. V zimním období může voda ve vrtech zamrzat a způsobit vzdutí hladiny podzemní vody. Vhodnější je proto zavést vyústění vrtů do zakryté studny.

8.5 Zvláštní opatření

Pokud by sanace ve fázi přípravy stavby představovala výrazné navýšení nákladů na výstavbu, přistupuje se k opatřením vedoucím ke změně lokality výstavby nebo trasy, svahová porucha se přemosťuje, případně se překonává tunelem. Tyto případy jsou uvedeny v kapitole 9 (Zakládání staveb v sesuvných oblastech).