Problémy se sesuvy půdy a stabilitou svahů – Příklad havárie

Spolehlivost předpovědi budoucího chování stavby na základě průzkumu staveniště může být ohrožena mnoha faktory. Různé základové půdy se chovají podle svých vlastností a protože tyto vlastnosti 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].

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 – např. v okolí Nechranické přehrady, poblíž Ivančic, u Vyškova, přímo v Brně, v oblasti Českého středohoří a na řadě dalších míst [1–19].

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. Jestliže se ve svahu zasáhne do přirozeného vyvážení terénu výkopem nebo násypem (především v patě či koruně svahu), dochází také k narušení přirozené stability terénu a je-li eventuálně přítomna 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.

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.

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 geotexti-liemi (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.

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 pilotách. Terén před dvěma prvými domy byl upraven jako zahrada; pro vyrovnání výškových úrovní bylo u jednoho z nich použito svahování, u dalšího pak byla vystavěna mohutná gabionová kotvená opěrná stěna (obr. 16).

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, který byl ve velmi špatném stavu a 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).

Odstranění stavby nebylo prováděno po etapách a také se neuvažovalo o zabezpečení paty svahu. Obnažení paty svahu na výšku 3,5 m a její nedostatečné zajištění pak mělo přímou souvislost s následným mohutným sesuvem svahu (obr. 6, 9–14).

Nelze ovšem pominout okolnost, že lokalizace starého objektu, nepromyšleně postaveného v patě svahu, nebyla z geotechnického hlediska rozumná (obr. 4, 9).)

Důsledky 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 nestabilním (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).

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 (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 o 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.

Přehled geomorfologických a hydrogeologických poměrů
Podle [15] náleží lokalita ke geomorfologickému celku I2D-2 Bobravská vrchovina s následující hierarchií:
– Předkvartérní podklad – v zájmovém území horniny brněnského masívu, zde zastoupené granodiority až diority.
– Kvartérní pokryv – 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 (obr. 7, 8). Geofyzikální měření provedla firma KOLEJKONSULT & servis, spol. s r. o., Brno [16].

Stabilizace svahových pohybů
Na geologicko-geofyzikálním řezu na profilu (obr. 7) byla zpětným výpočtem stability podle Petterssona při stupni bezpečnosti F = 0,95 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 hrozilo 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 skalního podkladu tvořeného horninami brněnského masívu. 

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.

Všech zásahů do svahů, nejsou-li předem zjištěny jejich vlastnosti, je třeba se vyvarovat. Následky nerozumných úprav svahů mohou být závažné, škody mohou dosáhnout nevídané výše [1–3, 5–10, 13–19].

ANTONÍN PASEKA, FRANTIŠEK HUBATKA, ZDENĚK BAŽANT
foto archiv autorů

Literatura:
1) EDEN, W. J. Evidence of Creep in step natural Slopes of Champlain sea Clay. Canadien Geotechnical Journal. 1977, 14, 620–627.
2) SCHIEDEGGER, A. E. Physical Aspects of Natural Catastrophes. Amsterdam: Elsevier, 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., V. MENCL. Inženýrská geologie. Praha: NČAV, 1974.
5) ZÁRUBA, Q., V. MENCL. Sesuvy a zabezpečování svahů. Praha: NČAV, 1987.
6) Zakládání na svazích. Sborník. Ústí nad Labem: Dům techniky ČSVTS, 04/1986.
7) STABIL, s. r. o., Brno. ZŠ Brno. Pavilony „B“ a „C“ – statické zajištění objektu. 2009.
8) GEOTEST Brno, a. s. 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., L. KLUSÁČEK. Statika při rekonstrukcích objektů. Brno: CERM, 08/2010.
12) PUME, D., F. ČERMÁK: Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí. Praha: Arch, 1998.
13) PASEKA, A., Z. BAŽANT: Nezbytnost spolupráce statika a inženýrského geologa při výstavbě na problematickém podloží. In Zakládaní staveb. Brno: 11/2004.
14) PASEKA, A., Z. BAŽANT a F. HUBATKA. Příčiny a důsledky nestability svahu z pohledu statika a geotechnika. Konference Svahové deformace a pseudokras. Brno: 05/2011.
15) BOHÁČ, P., J. KOLÁŘ: Geomorfologické 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.
17) PASEKA, A. a kol.: Svahové pohyby. Oktaedr VUT v Brně, 2014.
18] KOLEKTIV: Příklady řešení stability svahů. Oktaedr VUT v Brno, 2014.
19) KOLEKTIV: Průvodce po vybraných geologických lokalitách Moravskoslezské oblasti. Oktaedr VUT v Brně, 2014.

Doc. Ing. Antonín Paseka, CSc., (*1940)
absolvoval VUT v Brně, fakultu stavební. Řadu let pracoval v různých funkcích jako inženýrský geolog a geotechnik, v současné době je činný jako docent stavební fakulty na Ústavu geotechniky VUT Brně. Specializuje se na inženýrskou geologii, geotechniku a zakládání staveb. Je autorizovaným inženýrem pro geotechniku, získal odbornou způsobilost pro práce v inženýrské geologii.

Mgr. František Hubatka (*1960)
absolvoval Univerzitu Karlovu v Praze, Fakultu přírodovědeckou, katedru aplikované geofyziky. Pracuje jako geofyzik-specialista ve firmě KOLEJKONZULT & servis, spol. s r. o., Brno.

Doc. Ing. Zdeněk Bažant, CSc., (*1933)
pracoval jako stavbyvedoucí, později jako projektant statiky v PVÚ VUT, nyní je členem ústavu betonových a zděných konstrukcí VUT FAST Brno. Zabývá se navrhováním a posuzováním betonových a zděných konstrukcí. Podílel se na řadě projektů nosných konstrukcí budov, hal a jiných inženýrských staveb. Je autorizovaným inženýrem v oboru statika a dynamiky staveb a soudním znalcem v oboru stavebních konstrukcí.