Jak je to u nás s gabiony?

Jak je to u nás s gabiony? (Nacházejí gabiony odpovídající uplatnìní v dopravních stavbách?) 1. Úvod Širší laické veøejnosti slovo gabion (viz obr. 1) vìtšinou mnoho neøíká. Stavbaøi, zejména z oboru vodohospodáøských nebo liniových dopravních staveb, již urèitou pøedstavu o gabionové konstrukci mají. Pøispívá k tomu mj. prezentace dodavatelských firem v odborných periodikách, pøíp. na semináøích a výstavách [1,2,3]. Pøesto si na všech stupních výstavby kladou rùzné otázky. Napøíklad:

228

Jakou funkci a za jakých podmínek tuto funkci gabionová konstrukce plní? (projektant) Kolik bude stát instalace gabionové zdi ve srovnání s „klasickou“ konstrukcí, napø. monolitickou ŽB zdí? Jaká je oèekávaná životnost? (investor) Jaký kámen mohu použít? (dodavatel) Jak nároèná je údržba? (správce, provozovatel) Ne na všechny tyto otázky si však dovedou vždy nalézt správnou odpovìï. A mnohdy ji ani pøíliš intenzívnì nehledají.

Silnièní obzor - roè.63 - 2002

Obr. 1

Schéma gabionu

Zkusme si tyto otázky zodpovìdìt. Pøedem si však dovolím upozornit na fakt, že zobecnitelné jsou pouze základní informace, požadavky a podmínky pro výstavbu gabionù. Jednoznaèné odpovìdi na nìkteré otázky týkající se tìchto konstrukcí však nelze bez znalosti dalších souvislostí dát. Každou jednotlivou konstrukci je totiž tøeba posuzovat komplexnì. Nedostateènost znalosti všech požadavkù, podmínek a okolností, které vedly k vìtší èi menší úspìšnosti jednotlivých staveb, mùže navíc vést èasto k nepodloženému pøeceòování této konstrukce, nebo naopak k despektu k této technologii. 2. Oblasti využití a funkce gabionových konstrukcí Základní témata pøi propagaci gabionových konstrukcí postihují pochopitelnì pomìrnì podrobnì a výstižnì firemní materiály výrobcù a dodavatelù, napø. [4]. Pøesto, aniž bychom se pouštìli do podrobností, øeknìme si pár slov alespoò o oblastech využití a funkci gabionù a jejich výhodách, resp. nevýhodách. Pomineme-li typické funkce rozsáhlého využití ve vodohospodáøských stavbách, pak i v dopravních stavbách (a už silnièních nebo železnièních) nalezneme celou øadu vhodných, úèelných a esteticky velmi pøíznivì pùsobících aplikací. Patøí sem zejména opìrné a zárubní zdi, nábøežní ochranné a opevòovací zdi (v blízkosti vodoteèí), stabilizaèní zdi v sesuvech, zpevnìní svahù násypù èi záøezù, zdi v patì nebo korunì svahu (pro zkrácení délky svahu v omezených podmínkách), ochranné zdi proti sesouvajícím se nebo padajícím kamenùm (kamenná pole, narušené skalní masivy), køídla nebo i opìry mostù (viz obr. 2), stavby v intravilánu (protihlukové clony, konstrukce vymezující rùzné úrovnì), obkladní stìny, odvodòovací konstrukce. K tìmto aplikacím se pojí jejich funkce, èasto již obsažená v jejich pojmenování: mezi ty ménì nároèné (tím ovšem ne nevýznamné!) patøí ochranné, obkladní a opevòovací konstrukce. Konstrukce se statickou funkcí, stabilizaèní, podpìrné a opìrné vyžadují statický výpoèet. Na závìr odstavce o využití si dovolím zmínit aplikaci, jejíž význam je zdùraznìn stále nièivìjšími následky v poslední dobì èetných extrémních srážek. Kromì zøejmých, ale možná stále málo rozšíøených možností využití gabionù u soubìžného vedení vodoteèe a komunikace mùže být dùležité i u malých vodoteèí (pøi uvážení víceleté vody) zabezpeèení okolí jejich køížení v širší oblasti ko-

Silnièní obzor - roè.63 - 2002

Obr. 2

Gabion jako souèást mostní konstrukce

lem propustku (viz obr. 3), popø. køídel mostu, kdy mùže být provedeno dostateèné zpevnìní k zamezení podemletí komunikace pomocí gabionù. Bystrý pozorovatel si navíc mùže aktuálnì úèinnost gabionových konstrukcí na nìkolika pøípadech provìøených v poslední dobì pøívalovými dešti a povodnìmi

Obr. 3

Opevnìní propustku

zhodnotit sám. (Ucelené posouzení se nám již nepodaøilo do tohoto vydání zaøadit).

229

3. Výhody a nevýhody gabionù K nejvýznamnìjším pøednostem, nebo možno øíci též k charakteristickým znakùm, patøí zejména: – pružnost: Konstrukce jsou pružné, ohebné, tzn. že jsou schopny svou deformovatelností bez porušení pøenést nestejnomìrné sedání, popø. omezený (pøípustný) pokles (posuv), napø. na ménì stabilním podloží (stavba pøímo bez základu na základovou spáru), – trvanlivost: V pøípadì užití ocelových èástí s náležitou protikorozní ochranou a kameniva splòující pøedepsané požadavky (TKP 30 – viz 7) vykazují gabiony dlouhodobou životnost bez jakékoli údržby. Navíc konstrukce, u nichž pøipustíme a umožníme prorùstání vegetací, jsou jejím koøenovým systémem a hlinitou výplní postupnì zpevòovány, – pevnost: Sítì (výztuž) umožòují svou pevností pøenášet síly zemního masivu (resp. úèinky vody) a celá konstrukce z gabionù tvoøí kompaktní „monolitickou“ konstrukci (pùsobí napø. jako tížní monolitická zeï), – propustnost: Propustnost umožòuje snižovat hydrostatický tlak, vysoká pórovitost gabionu zabezpeèuje bez dalších opatøení (pouze filtraèní geotextilie za rubem zdi) drenážní funkci, – environmentální aspekty: Sem patøí pøedevším citlivé zaèlenìní stavby do pøírody (krajiny) svým pøirozeným charakterem (kámen, èasto porostlý vegetací) a možnostmi dekorativního zaèlenìní i v zástavbì intravilánu. Ekologiètìjší než jiné podobné konstrukce jsou gabiony i technologií výstavby a absorbcí zvuku. – ekonomiènost: Vhodnì a ve vhodném prostøedí navržená a realizovaná stavba je finanènì ménì nároèná než jiné konstrukce pro stejný úèel (monolit, pažicí, obkladové kotvené opìrné stìny apod. - „rigid a semirigid“ konstrukce). – další pøednosti (ovlivòující také mj. zmínìnou ekonomiènost): minimální údržba, jednoduchost výstavby, nenároènost na profese, využití (je-li) místního zdroje kamene (pøíp. recyklátu), nenároènost na základ (pouze úprava základové spáry) a na prostor (též úspora zemních prací), tvarová pøizpùsobivost (i prostupùm), možnost èlenìní a navazování èástí konstrukce, menší závislost na klimatických podmínkách, rychlost výstavby. Ve výètu nevýhod (vzhledem ke snaze pøispìt k pøimìøenému rozvoji této technologie) budu možná trošku nekritický. Patøí sem zejména: zhodnocení vhodnosti technologie v konkrétních podmínkách, tedy závislost na dostupnosti vhodného materiálu (kamene), vyšší pracnost, nepøipouštíme-li deformovatelnost, pak vyšší nároky na kvalitu ukládání kamene, dodržení požadavkù na vzhled (jsou-li vysoké). Jak je patrno, nevýhody nejsou

230

urèitì pøevažující a nepøekonatelné. Jsou dány, domnívám se, nevýhodou zásadní – nedostateènými zkušenostmi (pøedevším absentujícího kritického zhodnocení variant) a z nich pramenícím despektem k této technologii. 4. Hlediska posuzování uvažované gabionové stavby Tradice, estetické hledisko – zaèlenìní do krajiny, environmentální hledisko Tradice pochopitelnì nepatøí do okruhu otázek vztahujících se ke konkrétní stavbì. Nicménì není od vìci poznamenat, že aè se s gabionovými stavbami setkáváme u nás teprve v posledních letech, maximálnì desetiletích, ve svìtì (napø. Itálie – fa Maccaferri) jsou registrovány stavby dnes již z pøedminulého století (tedy pøed r. 1900). K vìtšímu rozvoji dochází zejména v šedesátých, sedmdesátých letech minulého století, v poslední dobì též z dùvodu nových technologických postupù antikorozní ochrany drátu. V podmínkách støední Evropy se dobøe daøí rozvoji gabionových staveb na Slovensku, v oblasti Alp spíše ve Švýcarsku a v jejich dolomitické èásti v již zmiòované Itálii, k èemuž napomáhají geografické podmínky – gabionové stavby jsou vhodné, úèelné a ekonomické zejména v podhorských oblastech v podmínkách horních tokù øek a pøi jejich styku s komunikacemi. Zde, ale i v èlenitém prostøedí vysoèin a pahorkatin nalézají, a mohly by nacházet i širší uplatnìní i v Èechách a na Moravì. Tím se dostáváme k hledisku estetickému a environmentálnímu – kdo zná nehezké („hladové“) opìrné a zárubní betonové zdi nìkdy ještì v nepøíliš dotèeném krajinném prostøedí (a to nejen) podhorských pastvin, luk a lesù, dá jistì zapravdu zastáncùm gabionù. Tyto stavby vzhledem k absenci chemických smìsí a nižším požadavkùm na mechanizaci jsou souèasnì šetrnìjší k životnímu prostøedí (což se uplatní zejména u staveb budovaných èasto v chránìných oblastech). Je pak na kompetentních orgánech, jakou váhu tomuto hledisku pøisoudí. Tøebaže jsou již dnes budovány i betonové stavby se slušnì vyhlížejícími pohledovými plochami, pøírodní materiál mùže pùsobit „èistìji, lehèeji, pøirozenìji“. Zde si dovolím poznamenat, že mnohé gabionové stavby pùsobí velmi esteticky dokonce i v intravilánu, a to i v tìsné blízkosti bytových staveb (viz obr.4). Materiál gabionù Co se týèe materiálu vlastního gabionu, ten mùže být buï z košù z drátìného pletiva, nebo ze svaøovaných sítí. I když jisté rozdíly v obou typech jsou, není zásadního dùvodu upøednostòovat nìkterý z nich (záleží na vkusu a pøípadném využití urèitých výhod toho kterého typu). V estetickém vzhledu záleží totiž zejména na zkušenosti nejen firmy, ale dokonce “konkrétního výkonného pracovníka“. Zásadní je však splnìní materiálových požadavkù na dráty, z nichž je gabion (jednotlivé díly vèetnì spirál a spon) tvoøen. Jsou to zejména tlouška, pokovení, tahová pevnost drátu, popø. velikost ok apod. Právì na tìchto parametrech (a agresivitì prostøedí – v silnì agre-

Silnièní obzor - roè.63 - 2002

nábøežních zdí nebo stabilizaèních konstrukcí sesuvù svahù. V druhém pøípadì – konstrukce s výraznou statickou funkcí - musí návrh obsahovat statický výpoèet konstrukce (stabilita podobnì jako pro tížní zdi na všechny mezní stavy a stavební fáze – viz obr. 5), s uvážením zejména hydrogeologických a hydrologických pomìrù posuzovaných pro nejnepøíznivìjší klimatické období, pøípadné

Obr. 4

Gabion v intravilánu

sivním prostøedí je nutná zvláštní úprava, napø. galvanizace Zn-Al nebo potažení PVC) je závislá životnost gabionu. Podobnì je tomu s výplòovým kamenem. Pøi splnìní požadavkù týkajících se velikosti, kritérií pevnosti, nasákavosti, resp. trvanlivosti a hmotnosti, ani zde zásadnì nezáleží ani tak na druhu, velikosti èi tvaru kamenù, jako na jejich vyskládání do koše, což kromì již zmiòovaného estetického hlediska mùže mít u gabionù se statickou funkcí vliv i na deformace konstrukce. Zde je na místì pøipomenout, že kromì firemní literatury dodavatelù, která více èi ménì obsahuje technická data, požadavky na dílèí prvky gabionových konstrukcí, projekèní a technologické postupy, referenèní stavby apod. (viz napø. [4]), je nutno u staveb pro rezort dopravy dodržovat ustanovení závazného pøedpisu TKP kapitola 30 [7], který se v èásti C gabionovými konstrukcemi zabývá. Zcela zásadní je pak doložení kvality (zejména ocelových prvkù gabionu) pøíslušnými platnými atesty, certifikáty a Prohlášením o shodì (ve smyslu Zákona 22/1997 Sb. a Naøízení vlády 178/97 Sb.). U námi posuzovaných staveb nebyla zjištìna závažná koroze ocelového drátu gabionu, nebo dosavadní doba exploatace vzhledem k pøedpokládané životnosti je (a vlastnì ještì dlouho bude) k významnìjšímu hodnocení tohoto hlediska velmi krátká. Tím spíše je pøísná kontrola kvality dodávaného materiálu zásadní. Co se týèe kamene, byl na posuzovaných stavbách nìkolikrát rozpad zaznamenán i v této pomìrnì krátké dobì. Zde jde o to, jedná-li se o k degradaci náchylné jednotlivé kameny, èi jde o nevhodný materiál „ánblok“ a mohou se postupem èasu rozpadat další kameny. Funkce gabionových konstrukcí - návrh Pøi zpracování návrhu zamýšleného použití gabionové konstrukce je dùležité si uvìdomit, jaké požadavky na ni klademe, jakou funkci bude plnit. V pøípadì ochranné funkce komunikace (opevnìní vodoteèe, ochranné zídky v patì nebo korunì svahu, zídky proti pádu kamenù, opevòující konstrukce, obkladové zdi, protihlukové clony) budou hlediska a požadavky pøi posuzování odlišná od posuzování konstrukcí opìrných a zárubních zdí, køídel, pøíp. i opìr mostních konstrukcí,

Silnièní obzor - roè.63 - 2002

Obr. 5a

Schéma výpoètu - geometrické uspoøádání

Obr. 5b

Schéma výpoètu - zobrazení sil

kotvení a rovnìž podmínky pro provádìní (základ, filtraèní prvek, zásyp – hutnìní, odvodnìní apod.). Projektanti pøi dodržení pøíslušných norem a pøedpisù mohou pøimìøenì, to jest vhodnì a zodpovìdnì, využít firemních výpoèetních postupù èi software (napø. Maccaferri – viz Silnièní obzor 2/2000). Podklady pro návrh Ke splnìní bìžných požadavkù, mezi nìž i zde patøí znalost hydrogeologických pomìrù a geodetické zamìøení staveništì, si dovolím uvést pár poznámek. Tøebaže mezi výhody gabionù patøí velká pružnost a deformovatelnost (tam, kde ji pøipustíme), nižší tlak vody na rub konstrukce vzhledem k její propustnosti a minimální nároky na základ, je tøeba hydrogeologické a hydrologické pomìry (ve stavební fázi i pro dobu exploatace) dobøe znát. Jde zejména o vliv tìchto pomìrù na únosnost základové spáry (nezapomenout na posouzení celkové stability!), nebo napø. o stabilitu svahu ve stavební fázi odkopu. Nedostatky v prùzkumné a projekèní fázi pak mohou v kumulaci napø. s nepøíznivými podmínkami a pochybe-

231

ními pøi realizaci vyústit do vážné poruchy nebo až k havárii konstrukce [6]. (Vlastní technologie za to nemùže!) Dalším pøedpokladem úspìšnosti variantního øešení jsou dále napø. aspekty krajinotvorby, znalost dostupnosti vhodného kamene, pomìrù staveništì a pøedpokládaného termínu provádìní (viz níže) atd., které je tøeba vzít v potaz už pøi návrhu. Prostorové podmínky a dostupnost staveništì Prostorové podmínky a dostupnost staveništì mohou být jedním z rozhodujících hledisek pro výbìr varianty konstrukce (typu zdi). Technologie monolitického betonu potøebuje prostor pro vybudování základu, bednìní konstrukce, pøístupové cesty pro dovoz betonu a prostor èi další zaøízení pro ukládání betonu do bednìní (vèetnì potøeby el. energie –hutnìní betonu, svaøování výztuže). Naproti tomu gabionové konstrukci postaèí „støídmìjší“ pøístup pro dovoz košù (sítí), kamene a pøípadnì mechanizmus (nakladaè, èi malý bagr). Pøíkladem mohou být nìkteré stavby na železnièním koridoru. K uvedeným nižším nárokùm lze pøipoèíst i nezávislost jednotlivých fází výstavby, pružnost a pøizpùsobivost pøi èlenìní konstrukce, nenároènost na profese (pro esteticky kvalitní dílo je ovšem pøítomnost zkušeného „kameníka“ nezbytná). Doba a klimatické podmínky výstavby Vzhledem k absenci mokrého procesu, nižší závislosti na stavu pøístupových cest v nepøíznivým klimatickém období, ani jiným technologickým omezením pøi práci v zimì (mrazu) – s výjimkou dodržení podmínek pro ukládání zásypového materiálu – lze gabionové konstrukce provádìt (s mírnou nadsázkou) bez ohledu na klimatické období. Pro konstrukce stavìné èasto v podhorských oblastech se pak toto hledisko zvýrazòuje. Rovnìž doba (rychlost) výstavby vzhledem k postupnému prùbìžnému a nezávislému provádìní pøi vhodnì volené pracovní skupinì bývá vìtší než u „klasických“ technologií. Dodržení požadavkù a postupù provádìní Mezi dùležité fáze (prvky) výstavby, které mohou rozhodovat o výsledné kvalitì, patøí pøedevším pøedepsaná kvalita materiálù, kvalitní pøíprava základové spáry, pøedepsané spojování a vyztužení košù, vyskládání kamene, hutnìní zásypu za rubem zdi apod. Naše zkušenosti z rekognoskace gabionových staveb ukazují, že nekvalita pøi realizaci se projevuje zatím pøevážnì ve vzhledu, nikoliv ve funkèní zpùsobilosti. Toto je ovšem dáno i tím, že vìtšina staveb co do funkce a jejího umístìní není citlivá na deformaci gabionové konstrukce. Dodavatel, koordinátor, investor – technický dozor S pøedchozím tématem úzce souvisí organizace celého realizaèního procesu. Tato je sice pochopitelnì dána smluvními vztahy partnerù zúèastnìných na výstavbì, dobrá znalost pozice jednotlivých èlánkù tohoto èasto komplikovaného øetìzce investorem pøed zahájením vý-

232

stavby mùže být významným aspektem pro úspìšnost stavby. (I zde èasto vystupuje vyšší dodavatel, poddodavatel(é), dodavatel materiálu a realizátor vlastní výstavby gabionù.) Proto osoba „urèitého koordinátora“ a jeho spolupráce s dozorem investora a jejich odborná vyspìlost vedle referencemi ovìøeného dodavatele dává dobrý pøedpoklad kvalitního provedení stavby. Peèlivá kontrola (ve smyslu uvedených TKP) je pak pochopitelnì podmínkou. Nìkdy totiž i zdánlivé malièkosti, napø. ponechané zbytky èerného drátu z pomocných konstrukcí, mohou když ne „zatím“ statiku, pak pøinejmenším estetický vzhled nepøíznivì ovlivnit (rezavìní). Komplexní náklady na stavbu Tím jsme se dostali v øazení k poslednímu, prakticky však èasto prvoøadému hledisku – cenì gabionové konstrukce. Jak bylo však již shora uvedeno, zadavatel (a projektant variantního øešení) by mìl pøi zpracování a výbìru varianty brát v úvahu všechna výše uvedená hlediska, tøebaže nìkterá z nich nelze finanènì ocenit (napø. hledisko estetické), nebo nejsou finanènì oceòována (hledisko termínu výstavby ve vztahu k pomìrùm na staveništi, bezúdržbový provoz aj.). Ani pøímé náklady nelze obecnì stanovit, budou záviset na podmínkách konkrétního staveništì a požadavcích investora (funkce gabionu, požadavek na vzhled, dostupnost materiálu atd., jak již bylo uvedeno). Pøesto lze orientaènì pro odhad finanèních nákladù vyjít z ceny dodávky vlastního materiálu (ocelových souèástí gabionu a kamene vèetnì dovozu) a výkonu pracov3 níkù (cca 5 – 8 m /1 prac./smìna) + správní a výrobní režie a zisku. Rùzné prameny pak uvádìjí, že cena gabionové konstrukce je napø. s betonovou zdí nejen srovnatelná, ale za podmínek vhodných pro jejich výstavbu i výraznì nižší, viz napø. [5]. Lze zde ještì podotknout, že charakter a funkce staveb dává pøedpoklad pro hledání cest získání sdružených prostøedkù pro investici z více zdrojù – rezort dopravy, vodního hospodáøství, prostøedky obce, úèelové zdroje (protipovodòové), nadace (environment – napø. Phare) apod. 5. Slovo na závìr Uvedené poznatky a doporuèení z oblasti gabionových konstrukcí, a to možná v mnohem širším rozsahu, jsou jistì mnohým úèastníkùm výstavby, kteøí s uvedenou problematikou pøišli do styku, dobøe známy. A ti se za prosazení gabionových staveb s vhodnými podmínkami pro gabionové stavby, myslím, postaví. Na stranì druhé zùstává jistì celá øada pracovníkù na všech stupních výstavby, pro které zde uvedené pojednání o gabionových stavbách mùže být impulsem pro prohloubení znalostí o nich a pro jejich následnou vhodnou a úspìšnou aplikaci. Abychom si mohli na otázku uvedenou v titulu odpovìdìt: „Gabiony, ano – a jsou to pìkné stavby!“

Silnièní obzor - roè.63 - 2002

Poznámka: Pro bližší zhodnocení gabionových staveb u nás, jejich chování po urèité dobì provozu, vzhledu, deformací, pøíp. poruch a plnìní požadavkù na nì kladených je v CDV provádìna rekognoskace vybraných staveb. Poznatky z tìchto prací budou využity mj. pro pøíští aktualizaci již zmínìného pøedpisu, pøíp. jako podklad pro TP. Pro zveøejnìní zajímavých poznatkù a doporuèení „nepøedpisového“ charakteru, které pro zainteresovanou odbornou veøejnost mohou být rovnìž zajímavé, bude doufáme nalezena vhodná platforma.

*)

Ing. Jiøí Pechman *) Ing. Vlastimil Horák

Literatura: [1] Nohejl, M.: série èlánkù o využitelnosti gabionových konstrukcí, Silnièní obzor è. 7/1996, 4/1997, 10/1997 [2] PSB-LBC – distributor: o výrobcích firmy Maccaferri, Geotechnika è. 4/1999 [3] Maccaferri: semináø o gabionech, Praha, XI/1999 [4] Agostini, R.: Flexible gabion structures in earth retaining works, Officine Maccaferri S.p.A., Bologna, 1987 [5] Vaner, L.: Hodnotová analýza sedmi typù opìrných zdí, semináø Zlepšování a vyztužování zemin, Praha, III/2002 [6] Ryšávka, R.: Podcenìní geotechnického rizika na pøíkladu havárie opìrné gabionové stìny v Ostravì, 29. konference Zakládání staveb, Brno, XI/2001 [7] Technicko kvalitativní podmínky (TKP) staveb pozemních komunikací, kapitola 30. - Speciální zemní konstrukce, MDS-OPK, Praha, 1997