Přehled sanačních metod, eliminujících skalní řícení a jejich limitní podmínky aplikace

MASARYKOVA UNIVERZITA, PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA, ÚSTAV GEOLOGICKÝCH VĚD

Přehled sanačních metod, eliminujících skalní řícení a jejich limitní podmínky aplikace (rešerše k diplomové práci)

Petr Olišar

Školitel: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.

Brno 2010

Rešerše k diplomové práci – Přehled sanačních metod, eliminujících skalní řícení a jejich limitní podmínky aplikace

Petr OLIŠAR

Obsah: Úvod ........................................................................................................................................... 3 Pouţívané sanační postupy ......................................................................................................... 4 Definice základních pojmů ..................................................................................................... 5 Přehled metod bez pouţití technických prvků........................................................................ 6 Očištění líce skalních stěn a svahů ..................................................................................... 6 Úprava morfologie skalních stěn........................................................................................ 7 Tvorba akumulačního prostoru .......................................................................................... 8 Přehled metod s pouţitím technických prvků......................................................................... 8 Síťování ............................................................................................................................... 8 Aplikace stříkaného betonu .............................................................................................. 11 Záchytné konstrukce ......................................................................................................... 12 a) záchytné ploty ........................................................................................................... 13 b) dynamické bariéry .................................................................................................... 13 c) galerie ....................................................................................................................... 14 d) záchytné valy ............................................................................................................ 15 Kotvení .............................................................................................................................. 16 a) hřebíky ...................................................................................................................... 16 b) kotvy ......................................................................................................................... 17 Železobetonová žebra ....................................................................................................... 18 Opěrné, zárubní a obkladní zdi ....................................................................................... 19 Plombování, výplňová injektáž ......................................................................................... 19 Shrnutí ...................................................................................................................................... 21 Literatura .................................................................................................................................. 22

Seznam zkratek: HEA

– high energy absorption, syn. absorbující velkou kinetickou energii

-2-


Petr OLIŠAR

Úvod Skalním řícením s.l. v souvislosti se sanačními technologiemi rozumíme obvykle typ svahových pohybů, vázaných na horniny. Sanační opatření proti skalním řícením totiţ zajišťují nejen ochranu vůči skalnímu řícení s.s. ale i proti skalním sesuvům, lavinám, suťovým proudům a dalším typům pohybů hornin. Horninou je dle v současnosti platné normy chápán přírodní agregát minerálů, konsolidovaný, stmelený či jiným způsobem propojený do podoby materiálu, obecně pevnějšího neţ zemina (ČSNI, 2004). V anglicky psané literatuře se většinou svahové pohyby dělí dle klasifikace HUTCHINSONA (1988), VARNESE (1978) nebo dle nového dělení pro Evropu dle výstupů projektu EPOCH (podle LEE & JONES, 2004). Základními typy skalních řícení s.s. jsou opadávání drobných úlomků hornin, pohybujících se po svahu buď saltací, nebo volným pádem, pád horninových bloků, a skalní řícení kdy dochází k uvolnění a volnému pádu větší kubatury hornin nebo ke kombinovanému pohybu této větší kubatury nejprve translačním pohybem, později volným pádem (NEMČOK et al., 1972). Z hlediska aplikované geologie je nutné toto základní členění dále doplnit dělením dle mechanismu vzniku svahových poruch v horninovém masivu. Jde o planární poruchy, klínové poruchy, poruchy dle rotačních ploch a překlápění bloků (HOEK & BRAY, 1974). Pokud popisované přírodní jevy mohou ohrozit lidské zdraví, ţivoty nebo majetek, stává se z nich neţádoucí jev (viz obr. 1), jehoţ projevy je nutno minimalizovat, nebo přijmout jiná opatření vedoucí ke sníţení vlivu tohoto geohazardu. Popis geologického hazardu a lokalizace jeho výskytu je úkolem posouzení stability skalních výchozů. Stabilita je v tomto případě charakterizována jako odolnost svahu či skalní stěny vůči porušení či kolapsu (KLICHE, 1999). Hlavní silou, působící na svah je především vlastní tíha hornin, naopak proti ní působí pevnost těchto hornin ve smyku, která je dále sniţována existujícími mechanickými nespojitostmi v masivu (HOBST & ZAJÍC, 1972). Stanovení rizika je obvykle zjišťováno separátně. Posouzení stability skalních výchozů je zatím obtíţně řešitelné numerickým modelováním, jako je to jiţ běţné při výpočtu stability zemních konstrukcí. Důvodem je nejenom jejich zpravidla obtíţná fyzická dostupnost pro podrobný Obr. 1 Pohled na skalním řícením zcela průzkum, ale zejména velmi sloţitá stavba zničenou hlavní silnici ve městě Yingxiu, Čína horninových masivů, jejichţ nehomogenitu nelze (foto Petr Olišar) zcela přesně vyjádřit matematickými výpočtovými funkcemi a laboratorním modelováním (KLICHE, 1999). I kdyţ především na bázi výzkumné činnosti jsou jiţ známy výpočetní postupy, které dovolují na základě pouţití moderní techniky (laserové scannery, velmi přesné fotopřístroje aj.) zjišťovat v krátkém čase např. některé potřebné strukturní údaje a rozlohy území, spočívá zjišťování dalších důleţitých dat (např. smyková pevnost diskontinuit, jejich průběh v prostoru aj.) nadále na výsledcích geologického průzkumu. Tento průzkum však musí vycházet z náročného přímého sondování, které je v praxi obtíţně proveditelné a časově i finančně náročné. Proto jsou pro hodnocení stability skalních stěn a svahů vyuţívány empirické klasifikační postupy. Z nich je moţno uvést často pouţívanou Slope Mass Rating [tj. hodnocení stability skalních svahů] (ROMANA, 1993), jeţ je variantou klasifikace podzemních výrubů Rock Mass Rating [tj. hodnocení skalního masivu] (BIENIAWSKI, 1989). Dlouhodobým pouţíváním jsou jiţ dostatečně známy vztahy mezi jednotlivými empirickými -3-


Petr OLIŠAR

klasifikacemi (HACK, 2002), jejich slabá místa, která jsou modifikována tak, aby lépe vystihovala situaci (např. TOMÁS et al., 2007). Pomocí dalších výzkumů byly vypracovány korelace mezi jednotlivými metodami a je diskutována platnost výsledků, vzešlých z empirických klasifikačních metod (např. DURAN & DOUGLAS, 2000). Horninové výchozy obecně jsou v průběhu času vystavovány geologickým činitelům. Mezi nejvýznamnější patří zvětrávací procesy. Jejich vliv na tyto výchozy je negativní a mění jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti směrem k méně příznivým hodnotám. Hloubkový dosah zvětrávání závisí na horninovém typu, tektonickém postiţení a klimatických podmínkách. Kromě negativních účinků vody ve zvětrávacím procesu (vliv roztaţnosti vody při mrznutí a tání, unášecí schopnost vody, chemické působení sráţek a prosakujících vod) je významný téţ vliv kořenů, které rozvírají existující diskontinuity v horninovém masivu a spolu s jiţ jmenovanými účinky např. tvoří v 70 % hlavní příčinu skalních řícení v Kalifornii (MCCAULEY, 1985 in CASALE et al., 2008). Vliv oslunění, souvisejících změn teploty a tedy změn roztaţnosti horninového materiálu je také jedním z významných působících činitelů (např. GUNZBURGER, 2005 nebo ZÁRUBA-PFEFFERMANN, 1931). Zvětrávací proces v podstatě nelze dostupnými postupy zcela zastavit, ale lze ho přiměřeně zpomalit, případně alespoň odstínit vlivy souvisejících negativních jevů, jedním z nichţ je skalní řícení. Z hlediska posuzování dlouhodobé stability lze vyčlenit dvě skupiny horninových výchozů s výrazně odlišnými projevy chování v čase. Jednak jde o přírodní výchozy, vzniklé působením geologických činitelů a jednak o výchozy antropogenního charakteru. Díky stále se zvyšující kvalitě strojních mechanismů ve stavebnictví dochází v poslední době k nárůstu zemních prací, které navíc postupují do obtíţněji těţitelných a rozpojitelných hornin. S tím souvisí rapidní nárůst počtu antropogenních skalních stěn a svahů. V případě přírodních horninových výchozů dochází ke stálému a pomalému působení geologických činitelů, takţe reliéf těchto výchozů je jiţ za dlouhou dobu jejich působení formován do rovnováţného stavu, coţ platí především pro území Českého masivu. Určité výjimky nastávají v případě výskytu méně odolných hornin, kde je rychlost zvětrávání daleko progresivnější a dochází tedy k častějšímu vyrovnávání tvaru reliéfu vůči změnám napjatosti v horninovém masivu. Naproti tomu horninové výchozy, vzniklé antropogenním způsobem, vykazují po svém vzniku větší náchylnost ke vzniku nestabilních partií, neboť došlo skokově ke změně napjatosti a intenzity působících činitelů na horninový masiv. Na tyto skutečnosti je třeba reagovat aplikací vhodných technických opatření, jejichţ návrh musí být zpracován na základě posouzení stability skalních výchozů. Pokud při návrhu nejsou akceptována doporučení posouzení stability skalních výchozů, dochází zpravidla k pozdějším časovým a finančním ztrátám (RUPKE et al., 2007). Nebezpečí skalních řícení je třeba uspokojivě vyřešit jednak při situování nových stavebních objektů a jednak při řešení údrţby stávajících stavebních objektů v blízkosti skalních výchozů. V případě, ţe výsledky posouzení dlouhodobé stability předmětných skalních výchozů není uspokojivé, jsou navrhována různá sanační opatření. Jejich cílem je odstínění negativních vlivů geodynamických jevů, probíhajících v terénech skalních stěn a svahů. Jedná se především o skalní řícení, mnohdy jde však o kombinaci dalších svahových pohybů (např. suťové proudy, skalní sesuvy aj.). Odstínění negativních vlivů skalních řícení lze dosáhnout mnoha postupy a jejich vzájemnými kombinacemi, jejichţ aplikovatelnost závisí na vlastnostech horninového prostředí na předmětné lokalitě.

Používané sanační postupy Sanační metody lze obecně rozdělit na dvě skupiny dle míry jejich spolupůsobení s horninovým masivem (BERTOLO et al., 2009). První skupinou jsou aktivní sanační metody, kde dochází k významnému spolupůsobení vnášených technických prvků sanace s horninovým prostředím tzn. aktivně je zvyšována stabilita vlastního horninového výchozu a výskyt projevů nestability je přímo -4-


Petr OLIŠAR

sniţován. Hlavní směr v této skupině představuje kotvení pouţité samostatně, nebo v kombinaci se síťováním, ţelezobetonovými ţebry, dále gabionové konstrukce, výztuţné pilíře, podezdívky a plomby, případně injektáţ. Druhá v pořadí je skupina pasivních metod, která zajišťuje pouze odstínění vlivu padajících horninových hmot a nikterak nepřispívá ke zvýšení stability vlastních skalních stěn a svahů. Jedná se především o síťování skalních stěn a svahů, vytváření záchytných bariér a plotů, vytváření akumulačních prostorů a ochranných galerií, případně další konstrukce (např. nástřik betonem). U některých technologií dochází k překrývání obou výše zmíněných skupin a je nutné posoudit individuálně, zda je technologie pouţita v aktivním či pasivním smyslu. Alternativně lze sanační metody rozdělit na metody bez pouţití technických prvků a s jejich pouţitím. Definice základních pojmů Protoţe v textu a praxi jsou pouţívány některé specifické termíny, jejichţ výklad je nejednoznačný, je třeba nejprve stanovit jejich význam: Skalní svah

– ukloněná plocha, omezující skalní těleso od okolního prostředí, mající jinou fyzikální podstatu než hmota skalního tělesa, skloněná pod menším úhlem než 60° (definice STRAKY, 1967 in PAVLÍK, 1981)

Skalní stěna

– ukloněná plocha, omezující skalní těleso od okolního prostředí, mající jinou fyzikální podstatu než hmota skalního tělesa (PAVLÍK, 1981). Skalní stěnou se obecně rozumí plochy strmějšího sklonu neţ skalní svahy včetně ploch vertikálních.

Skalní převis – plocha ve smyslu skalní stěny, jejíž sklon je vyšší než 90° (PAVLÍK, 1981) Kotva

– konstrukční prvek se statickou funkcí, umožňující přenášet sílu ze stavebního objektu do horninového prostředí. Skládá se z hlavy, táhla a kořene (PETRO et al., 2008). Centrálním prvkem je táhlo kotvy, které je v oblasti kořene pevně spojeno s horninovým prostředím (kotevní délka táhla). V oblasti volné délky je táhlo naopak vedeno bez kontaktu s okolním horninovým prostředím a je předepnuto na poţadovanou hodnotu (ČSNI, 2001).

Kořen

– část konstrukce kotvy, která je injektáží vetknuta do okolní horniny (BARVÍNEK & KOUBA, 2006)

Táhlo

– část kotvy, která přenáší tahovou sílu z kořenové délky kotvy do kotevní hlavy (ČSNI , 2001).

Hlava

– součást injektované horninové kotvy, která přenáší zatížení tahem z táhla na podkladní desku nebo konstrukci (ČSNI , 2001)

Hřebík

– výztužný prvek, instalovaný do zeminy, horniny či násypu, obvykle v subhorizontální poloze, který mobilizuje tření podél celé jeho délky v horninovém materiálu. Obvykle je zhotoven z kovů (ţelezo), méně často pak také z plastických hmot, vyztuţených různými vlákny, nebo z uhlíkových vláken (CEN, 2002). Hřebík je v kontaktu s horninou po celé své délce!

Svorník

– dle jedné z definic se jedná o hřebík vyšší únosnosti, používaný pro zpevňování skalních hornin (PETRO et al., 2008). Dle jiné jde o tyčový výztužný prvek užívaný v tunelovém stavitelství k zajištění výrubu a dle způsobu osazení působí jako hřebík, nebo jako kotva (BENEŠ & VERFEL, 2003). Dle slovníku -5-


Petr OLIŠAR

pojmů ve výstavbě (BARVÍNEK & KOUBA, 2006) jde o výztuž výrubu, používanou do doby definitivní výstroje podzemního díla, přičemž délka je omezena na 5 m. Principiálně jde o krátké (řádově jednotky m) tyčové prvky, slouţící primárně v hornictví ke kotvení výrubu. Při tomto pouţití se od počátku jednalo o prvky předpjaté, byť na niţší hodnoty předpětí. HOBST & ZAJÍC (1972) definují svorníky jako provizorní krátké kotvy. Termín však postupem času začal pokrývat i tyčové prvky trvalého charakteru, upínané po celé délce vrtu bez předpětí (nyní hřebíky). Výsledkem je nejednotný výklad tohoto pojmu a s přechodem na evropské předpisy by bylo ideální termín zcela opustit. V anglofonních zemích je situace o něco přehlednější, i kdyţ i zde v terminologii není úplně jasno. Pro hřebíky je zaveden název nail (převáţně pro zeminy, tzv. soil nail), nebo dowel (pro horniny). Pro předpjaté krátké prvky pak termín bolt, na rozdíl od dlouhých a předpjatých prvků, známých pod termínem anchor nebo tie back anchor (WHITTAKER & FRITH, 1990). Termín je v českém jazyce naprosto nejednoznačný a nebude v tomto textu pouţíván. Přehled metod bez použití technických prvků Očištění líce skalních stěn a svahů Jedná se o nejjednodušší pasivní metodu, která zajišťuje prosté odstranění vegetace a uvolněných horninových úlomků z plochy předmětné skalní stěny, nebo svahu. U pevných hornin má mnohdy dlouhodobý efekt, většinou se však samostatně neuţívá. Je zpravidla prvotním sanačním postupem před aplikací dalších, technických opatření. Mimo sníţení nebezpečí pádu horninových úlomků je během čištění obnaţen líc skalních výchozů tak, ţe je moţné provést geologický průzkum celého výchozu. Z toho důvodu se zařazuje před vlastní projektový stupeň připravovaných sanačních akcí. Čištění se provádí ručním nářadím, obvykle je téţ vyuţíváno pneumatického nářadí (sbíjecí kladiva). V opodstatněných případech lze pouţít také stlačeného vzduchu. Pouţití vodního proudu sebou nese riziko zvýšení tlaku vody v diskontinuitách masivu a zhoršení stabilitní situace. Negativní účinky vody byly jiţ popsány výše a právě z těchto důvodů se vodního média k čištění skalních stěn nevyuţívá často. Do této skupiny náleţí i odtěţení větších nestabilních partií ve skalních stěnách a na svazích. Tyto úpravy se provádějí buď pomocí pneumatických sbíjecích a vrtacích kladiv, případně hydraulických klínů, pneumatických podušek, chemických objemově roztaţných směsí (CASALE et al., 2008). Pro odtěţování méně odolných hornin lze uţít i vodního paprsku (ZAVORAL, 2002). Ruční čištění je sice velmi precizní, současně však extrémně pomalé a mnohdy nebezpečné. V poslední době se proto lze setkat téţ s mechanizovaným přístupem, kdy jsou skalní stěny čištěny téţ pomocí pneumatického a hydraulického nářadí, upnutého na ramenech stavebních mechanismů. Nevýhodou je zde omezená dostupnost a stálé ohroţení stavebních mechanismů (CASALE et al., 2008). Zkušenosti autora však ukazují, ţe tento postup nezaručuje precizní očištění líce skalní stěny a naopak vede k dalším indukovaným projevům nestability. Někdy se pouţívá také trhacích prací malého rozsahu, se kterými však souvisí několik dalších nevýhod jako např. rozlet kamenů, vzduchová vlna při výbuchu, otřesy). Podrobnosti návrhu trhacích prací a jejich specifika shrnuje CASALE et al. (2008). Rozsah a hloubka čištění musí být upřesňována pro kaţdý případ zvlášť přímo ve skalních stěnách geologem, protoţe stupeň zvětrání se místo od místa liší a přílišné odebrání hornin by ve specifických případech mohlo způsobit prohloubení stabilitních problémů. -6-


Petr OLIŠAR

Limity: Očištění je vţdy vhodné při opadávání drobných úlomků hornin, naopak můţe způsobit sníţení stability v případech, kdy se jedná o hluboké a rozsáhlé svahové poruchy (odkrytí a zpřístupnění diskontinuit pro infiltraci vody). Od očištění skalních stěn je často nutno upustit v případech, kdy nelze pod skalní stěnou např. omezit dopravní provoz, nebo by došlo k prodlení, které by mělo negativní vliv na stabilitu předmětné skalní stěny. V takových případech však vţdy následuje další instalace technických prvků sanace. Ruční čištění skalních stěn je limitováno v zásadě velikostí volných bloků ve skalní stěně do zhruba 0,5 m3. Nad tuto velikost je zpravidla nutné nasadit sbíjecí kladiva. Jejich pouţití vylučují pouze zdravé a pevné horniny nebo horniny prachovitého sloţení, v nichţ je činnost kladiva výrazně utlumena. Pneumatických podušek je moţno pouţít pouze v případech, kdy je moţné tuto zasunout do existující rozevřené diskontinuity (zpravidla minimálně 2 cm) a volná hloubka této diskontinuity musí být alespoň 30 cm. Maximální váha vysouvaného bloku můţe činit zhruba 60 t. Hydraulických klínů je moţno pouţít pouze ve zdravých a křehkých horninách. Maximální rozpínací síla klínu se pohybuje kolem 60 kN. Pouţití vodního paprsku je vhodné především pro pískovce a prachovce a velmi zvětralé horniny. Pouţití vodního média je však nutné případ od případu důsledně zváţit. Pouţití trhacích prací je limitováno maximální povolenou hodnotou amplitudy rychlosti kmitání (závislá na blízkosti stavebních konstrukcí nebo dalších nestabilních skalních objektů v okolí), vhodnou frakcí materiálu, vzniklého odstřelem, blízkostí nemovitostí vzhledem k rozletu materiálu a volbou vhodného roznětného zařízení, které minimalizuje selhávky (CASALE et al., 2008). Úprava morfologie skalních stěn Jedná se o upravení tvaru skalní stěny nebo svahu. Nejčastěji jde o rozčlenění souvislé skalní stěny na niţší vertikální stupně pomocí lavic. Tím se dosáhne nejen zvýšení stability, ale i vytvoření nerovností, které jsou schopny zpomalovat nebo zcela zachycovat pád horninových úlomků. Povrch lavic je moţné pokrýt zeminou nebo nehutněnou štěrkodrtí, aby došlo ke zvýšení tlumící schopnosti povrchu vůči dopadajícím úlomkům (DESCOEUDRES et al., 1999). Lavice zároveň slouţí jako přístupové cesty do prostoru skalní stěny a sniţují tak náročnost monitoringu nebo navazujících sanačních prací. Druhou moţností je celkové sníţení sklonu skalní stěny nebo svahu. Výhodou této metody je jednoduchost provedení a nenáročnost na speciální strojní vybavení, stejně jako nulové nároky na údrţbu a dlouhodobá funkce. Celý svah nebo jednotlivé lavice (tzv. bermy) se tvarují pomocí trhacích prací malého rozsahu s dočištěním pomocí ručních sbíjecích kladiv. V praxi mohou nastat dvě situace. Při první z nich kopíruje finální líc skalní stěny existující diskontinuitu v horninovém masivu. V tomto případě se uţívá běţných trhacích prací s tím, ţe vrty jsou ukončeny maximálně v úrovni této diskontinuity. Druhá a v praxi četnější situace nastává v případě, kdy finální výlom nikterak nesouvisí s průběhem diskontinuit ve skalním masivu. Za těchto okolností je nutné pouţít speciálních metod trhacích prací a to tzv. předštípnutí, známého pod názvem presplit (BROTHÁNEK & VODA, 1981) nebo hladkého výlomu (CASALE et al., 2008). Základním principem obou jmenovaných metod trhacích prací je omezení energie výbuchu obrysových náloţí tak, aby v jejich okolí nevzniklo porušení hornin, nebo aby toto porušení vzniklo v odtěţených horninách. Toho se dosahuje odlehčením obrysových náloţí při současném zvýšení jejich počtu (HORKÝ, 2006). Při metodě presplitu [tj. předštípnutí], dochází k vylomení štěrbiny mezi ideálně neporušeným masivem a odtěţovanou horninou v předstihu před tzv. těţebním odstřelem. Naopak při pouţití hladkého výlomu dochází k vytvoření tlumící vrstvy díky zpětnému účinku předobrysových náloţí a doplňkově účinkem obrysových náloţí za současného odpalu -7-


Petr OLIŠAR

těţebního odstřelu-jedná se o modifikaci běţných trhacích prací (BROTHÁNEK & VODA, 1981). V některých případech lze uţít metody ovrtání, kdy je odlehčení zátěţe masivu těţebním odstřelem provedeno prostřednictvím husté linie vývrtů v obrysu budoucí stěny. Jedná se však o relativně málo ekonomickou a technicky obtíţně proveditelnou metodu (BROTHÁNEK & VODA, 1981). Limity: Úprava je vhodná pro svahy z odolnějších hornin, kde nehrozí postupná degradace vytvořených lavic a rychlé zaplnění akumulačních prostor na vytvořených lavicích. V případech, kdy by mohla orientace tektonického porušení skalního výchozu negativně spolupůsobit s vytvořenými lavicemi, je úprava taktéţ nevhodná. Limitujícím faktorem je zvýšení plochy trvalého záboru pozemků pro úpravu morfologie svahu a geologické parametry upravovaného masivu, které determinují výběr optimální metody vytvoření ţádaného tvaru. Tvorba akumulačního prostoru V případech, kdy pouhá změna tvaru líce skalní stěny, popisovaná v předchozím odstavci, nepřináší dostatečnou ochranu chráněných objektů pod skalní stěnou, je moţné pouţít jednoduché úpravy při patě skalní stěny. Opatření spočívá ve vytvoření záchytného prostoru pro uvolněné úlomky ze skalní stěny. Toho je moţné dosáhnout vytvořením příkopu, nebo umístěním záchytných plotů, bariér či valů (popsáno později). Velikost akumulačního prostoru příkopu v patě skalních stěn a svahů je nutno podloţit výpočtem tak, aby nedocházelo k přeskakování kamenů ven z vybudovaného záchytného příkopu, pokud nejsou určeny výhradně k transformaci formy pohybu horninových úlomků z volného pádu na válení po svahu (DESCOEUDRES et al., 1999). K návrhu se pouţívá specializovaných SW k simulaci pádu horninových úlomků (PIERSON et al., 2001). Pokud jsou budovány záchytné valy, budují se jako prosté sypané konstrukce, případně různým způsobem vyztuţené zemní konstrukce, o kterých bude uvedena zmínka později. První výzkumy, zabývající se trajektorií pádu horninových úlomků na svahu, prováděl a vyhodnotil v Americe RITCHIE (1963). Bylo zjištěno, ţe způsob pohybu horninových úlomků po svahu je závislý na sklonu svahu. RITCHIE (1963) vypracoval také podrobný graf s návrhovými hodnotami záchytných příkopů, jeţ byl zcela převzat pro potřeby projektování v dalších několika desetiletích. Nově zpracovali úpravu této metodiky PIERSON et al. (2001) a konstatují, ţe v podstatě jediným negativem původního grafu RITCHIEHO (1963) bylo doporučení hlubokého a strmého záchytného příkopu s poměrem 1,25 : 1 v těsném sousedství krajnice silnic, který nevyhovuje dnešním normám pro návrhy silnic. V rámci výzkumu tito autoři provedli reálné testy záchytu kamenů v příkopech a upravili dřívější závěry RITCHIEHO (1963) vypracováním nových grafů, které zohledňují jak nové předpisy, tak zjištěná data z provedených testů. Limity: Metodu lze vyuţít, pokud je mezi patou skalní stěny a chráněným objektem alespoň minimální odstup pro vytvoření záchytného akumulačního prostoru projektovaných dimenzí. Předpokladem bezvadné funkce je však pravidelná údrţba a čištění akumulačního prostoru. Přehled metod s použitím technických prvků Síťování Síťování představuje jednu z nejčastěji volených moţností sanace skalních výchozů. Pásy sítě lze na stěnu instalovat jak v provedení aktivním, tak pasivním. Aktivní způsob instalace v Čechách nemá speciální název. Speciální název cortical strengthening [tj. povrchové zpevnění] pro tento typ aplikace pouţívá společnost Maccaferri -8-


Petr OLIŠAR

(dle MACCAFERRI, 2007), ale jednotný pojem není dosud pouţíván. Při tomto způsobu instalace je nutné zajistit co nejdokonalejší kopírování tvaru líce skalní stěny sítí. MUHUNTHAN et al. (2005) uvádí, ţe metoda síťování je doporučována pro zajištění stability skalních stěn, kde dochází k opadu kamenů do velikosti 0,6 m. Fixace sítě na povrchu skalní stěny je nutné zajistit pomocí hřebíků či kotev odpovídajících délek. Tyto prostředky zajišťují kromě fixace vlastní sítě hlavní stabilizační prvek předmětné skalní stěny. Jejich rastr je v ČR obvykle navrhován v intervalu 1 aţ 4 m (např. POKORNÝ, 2005). Základním poţadavkem je co nejmenší deformace sítě při potenciálním vypadnutí horninových úlomků do sítě a minimální prostor mezi sítí a lícem skalní stěny, aby byla účinnost sítě aktivována v co nejkratší době po sanaci. Délka kotevních prvků musí zajišťovat protnutí potenciálně nestabilní vrstvy hornin a bezpečné zakotvení ve stabilních horninách. Před pokládkou sítě na svah nebo stěnu by měla tato být očištěna od volných úlomků hornin a nestabilních partií, včetně odstranění vegetace. Jako sítě je vyuţíváno mnoho různých materiálů jak kovových, tak plastových, případně kompozitních. Návrh je moţno mj. realizovat za pomoci specializovaného programového vybavení dodavatelských firem, např. MACRO 1 (MAJORAL et al., 2009) nebo RUVOLUM (DUFKA, 2006). Faktické ověření parametrů jednotlivých materiálů zatím v zásadě chybí, i kdyţ kaţdý výrobce samozřejmě provádí laboratorní testy svých výrobků. Z ojedinělé studie BERTOLA et al. (2009) , kteří podrobili několik vzorků ocelových sítí testům na přírodní skalní stěně však vyplývá, ţe výsledky laboratorních testů se s výsledky terénních zkoušek značně rozcházejí. V budoucnu je tedy testování v reálných podmínkách nutné věnovat více prostoru. Při pasivním způsobu instalace sítí na svah je pletivo fixováno na svahu pouze na horním a někdy i spodním okraji. Fixace horního okraje můţe být provedena přímo na hraně sítě, nebo můţe být síť na horní hraně napojena lanovými smyčkami na kotvy výše ve svahu (MUHUNTHAN et al., 2005). Síť v zásadě vytváří jakousi oponu, z čehoţ vychází i anglický pojem „drapery“ [tj. závěs], označující tento typ instalace. Na spodním okraji sítě je občas vyuţíváno pouze zatíţení sítě např. betonovým závaţím (ONDRÁŠEK & GALVÁNEK, 2005). Variantou pokládání sítí přímo na svah je jejich poloţení v určitém odstupu od svahu, takţe mezi napnutou sítí a lícem skalní stěny vznikne mezera pro propad uvolněných kamenů, případně je síť na horní hraně fixována k sloupkům plotu, takţe vzniká tzv. hybridní systém (MAJORAL et al., 2009). Pasivní způsob instalace pouze zajišťuje vedení padajícího úlomku mimo chráněné objekty. Je zde tedy nutná navazující údrţba akumulačního prostoru při patě skalní stěny. Kovové sítě se vyrábějí ve dvou základních variantách – drátěné sítě s hexagonálním dvouzákrutovým okem (viz obr. 2) a sítě s obdélníkovým okem (viz obr. 3). Dále existuje škála speciálních vysokopevnostních sítí z ocelových lan (např. Omega síť) s různým způsobem spojení na kříţení lan (tzv. HEA panely), sítě z drátěných splétaných prstenců nebo sítě kombinované z drátu a lana, dodávané pod názvem Steelgrid (ALFÖLDI & DUFKA, 2008). Antikorozní ochrana je řešena pokovením (Zn, AlZn), často v kombinaci s potaţením síťoviny plastem. Je tak zajištěna dlouhodobá ţivotnost v řádu minimálně sta let (DUFKA, 2006). Při návrhu je nutné přizpůsobit velikost ok Obr. 2 Dvouzákrutová ocelová síť. pouţité sítě konkrétní lokalitě tak, aby neumoţňovala Na snímku je patrné spojení pásů propad nejmenší frakce horninových úlomků, které se sítě. (foto Petr Olišar) v místě vyskytují. Pokud toho není moţné dostupnými sítěmi dosáhnout, je nutno pouţít speciální geokompozity plastových trojrozměrných matrací a sítí (viz obr. 4), případně kompozitů s biodegradabilními materiály (SCHIECHTL & STERN, 1996). Jedná se o materiály, primárně slouţící jako protierozní opatření na zemních svazích, poslední jmenované kompozity navíc zajišťují trvalé ozelenění velmi a zcela zvětralých -9-


Petr OLIŠAR

skalních výchozů, kde by se vegetace sama neudrţela. Jednotlivé pásy sítě různých šířek, instalované paralelně svisle vedle sebe se mezi sebou spojují buď obyčejným drátem, nebo speciálními drátěnými sponami (obr. 2) či ocelovými články (obr. 3). Typ sítě s hexagonálním tvarem oka je obvykle vyráběn z drátu nominální pevnosti 350 aţ 550 N/mm2 (MACCAFERRI, 2007), zatímco speciální síť s obdélníkovým tvarem oka pro pouţití ve skalních stěnách z drátu nominální pevnosti 1 770 N/mm2 (GEOBRUGG, 2009) a jen výjimečně je jiţ uţíváno klasického pletiva pro ploty z drátu pevnosti 350 aţ 450 N/mm2 (MUHUNTHAN et al., 2005). Vlastnosti materiálu spolu s pouţitým typem oka určují chování sítě Obr. 3 Obdélníková ocelová síť. ve skalní stěně - sítě z hexagonálního pletiva nejsou Uprostřed je patrný způsob napojení pruţné, ale díky pouţité pevnosti drátu jsou snadno pásů sítě. Díky předepnutí sítě je tvar ok poněkud zdeformovaný. (foto tvarovatelné a jsou tedy určeny na skalní stěny a svahy, Petr Olišar) tvořené obvykle pevnějšími horninami, tvořícími členité morfologické tvary. Nejdůleţitější pozitivní vlastností je jejich nízká deformace při zatíţení (MAJORAL et al., 2009). Jejich výhodou je také zvýšená odolnost dvouzákrutových spojů, kdy se při přerušení drátu nešíří tato porucha do okolí porušeného místa a síť zůstává nadále funkční (ALFÖLDI & DUFKA, 2008). Sítě z pletiva obdélníkového jsou pruţné a lze je částečně předepnout, naopak díky vysoké pevnosti drátu není síť v jednom směru snadno tvarovatelná (MUHUNTHAN et al., 2005), takţe jejich pouţití spadá především do oblasti velmi aţ zcela zvětralých hornin, které je moţno před aplikací vytvarovat do příznivého tvaru a zároveň kde je ţádoucí a technicky moţné předepnutí sítě na povrchu. Součástí systému jsou i speciální podloţky, které zajišťují spolu s hřebíky optimální uchycení a předepnutí sítě na svahu (DUFKA, 2006). I kdyţ na trhu existují plastové sítě (většinou různá geosyntetika, původně určená pro vyztuţení zemin), není jejich pouţití na skalních výchozech široce uţíváno zejména pro jejich nulovou odolnost vůči poţárům, obtíţné spojování pásů, sníţenou moţnost kopírování nerovností a také nepříliš estetické působení. U plastových sítí je významným parametrem také stupeň odolnosti materiálu vůči ultrafialovému záření. Limity: Metodu pasivního síťování lze pouţít pouze v případě postupného opadávání drobných úlomků hornin. Z literatury je známo, ţe takto instalované sítě nejsou schopny zachytit více, neţ 5–10 m3 sutě (MUHUNTHAN Obr. 4 Geokompozitní ocelová síť et al., 2005), mnohdy i méně, coţ je dokladováno s polypropylenovou hnědou trojrozvýpočty v programu MACRO (MAJORAL et al., 2009. měrnou matrací. (foto Petr Olišar) Nevýhodou a limitem pasivního síťování je i nemoţnost překrývání snadno erodovatelných horninových materiálů, protoţe metoda nijak nezabraňuje další erozi a postupem času tedy dochází k rozšíření eroze a výskytu nestabilních materiálů i mimo kontury jiţ sanovaného úseku (MUHUNTHAN et al., 2005) Metoda aktivního síťování pak obecně dobře slouţí k zachycení pádu horninových bloků ve skalních stěnách a na svazích do velikosti 0,6 m, přičemţ je známo, ţe sklon svahu pod 50° je pro instalaci sítí negativní (MUHUNTHAN et al., 2005). Kromě diskutabilního sklonu svahu je limitem metody především potřebný nízký stupeň zvětrání (pro umoţnění vrtání kotevních prvků a propad zvětraliny sítí) a uvedená maximální velikost bloků. -10-


Petr OLIŠAR

Aplikace stříkaného betonu Metodu stříkaného betonu nelze jednoznačně zařadit do pasivních metod, neboť v některých případech, kdy jsou kotvy výztuţného prvku betonu fixovány dostatečně hluboko v masivu, se jedná o metodu aktivní. Principiálně jde o nanášení betonové směsi nástřikem na horninový podklad buď samostatně, nebo častěji ve spojení s výztuţnou ocelovou sítí. Účelem je zpevnění povrchu zvětráváním narušené horniny a její ochrana před dalším zvětráváním. Směs se skládá z cementu, kameniva do 8 mm, vody a aditiv, zajišťujících dobrou zpracovatelnost směsi a následné mechanické vlastnosti (urychlovače, plastifikátory, vlákna, drátky aj.). BRAWNER (1994, in KLICHE, 1999) uvádí, ţe pro aplikace stříkaného betonu na skalní stěny se uţívá nástřiku v jedné či více vrstvách o síle kaţdé z nich od 50 mm do 75 mm. Způsob nanášení je moţný ručně, nebo strojně to dvěmi technologickými způsoby – suchým procesem (obr. 5), nebo mokrým procesem (obr. 6). V oblasti podzemního stavitelství, kde se stříkané betony pouţívají především, je majoritně zastoupena varianta mokrého způsobu (HILAR, 2006). V podmínkách sanací skalních stěn, kde hraje roli obtíţná dostupnost a postačují zde menší objemy nanášených směsí, stále převaţuje aplikace suchého postupu (BALLOU & NIERMANN, 2002). Při suchém procesu je suchá směs pomocí nenáročného zařízení pneumaticky hnána aţ do trysky stříkací pistole, kde dochází k řízenému zvlhčování vodou, případně aditivy. Stlačený vzduch pak unáší zvlhčenou směs proti skalnímu líci, na němţ v ideálním případě zcela ulpívá. Při dopadu směsi na skalní stěnu jsou však některá zrnka písku odraţena od stěny a tak dochází k značnému odpadu (30 – 60 %). Nevýhodou je i vysoká prašnost. Při aplikaci mokrého procesu je do zařízení dávkována jiţ hotová maltová směs včetně vody. Pouţívají se speciální cementové směsi mechanicky aktivované, plastifikované a provzdušněné. Aktivace spočívá v urychlení hydratace cementových částic a ve zlepšení vazné schopnosti cementu. Vlastní proces, při kterém se těchto vlastností dosahuje se děje buď mechanicky – mletím cementu za mokra, nebo chemicky při pouţití speciálních činidel. Namíchaná směs je hydraulicky dopravována hadicí do stříkací trysky, kde je, pomocí trysek se stlačeným vzduchem, vrhána proti sanovanému povrchu. Finální produkt je velmi podobný tomu, který vznikne při suchém procesu (HOEK, 2005). Před aplikací stříkaného betonu je nutno skalní stěnu či svah očistit od vegetace, omýt vodou (v duchu jiţ výše uvedených informací), případně otryskat pískem a těsně před stříkáním betonu zvlhčit. Pokud se od nastříkaného betonového pláště vyţaduje určitá statická funkce, je nutno jeho sílu zvýšit aţ na zhruba 30 cm a zajistit řádné proloţení ţeleznými sítěmi, které budou ukotvené do horninového masivu (KRAUS & TYC, 1965).

Obr. 5 Stříkaný beton – suchý proces aplikace. (Hilar, 2008)

Obr. 6 Stříkaný beton – mokrý proces aplikace. (Hilar, 2008)

Při silném zvodnění diskontinuit ve skalní stěně, která má být pokryta vrstvou stříkaného betonu je nutno pod podkladní vrstvu poloţit geodrény, které vodu odvedou mimo prostor mezi skalní stěnou a vrstvou stříkaného betonu. Voda se nesmí hromadit za pláštěm stříkaného betonu a působit na něj hydrostatickým tlakem! Většímu rozšíření uţívání stříkaných betonů v ČR na sanace skalních stěn částečně brání skutečnost, ţe relativně tenké vrstvy stříkaného betonu v našich zeměpisných šířkách -11-


Petr OLIŠAR

snadno promrzají a praskají. Zmírnění tohoto nedostatku můţe přinést pouţití příměsi puzzolánu (tzv. mikrosilika), nebo pouţití vláken či tzv. drátkobetonů. Pro zvýšení pevnosti betonu se pouţívá přísada (8–13 % hmotnosti cementu) z jemně mletých puzzolánů, které s cementem reagují v době jeho hydratace a dovolují zvýšení jeho pevnosti dvakrát aţ třikrát oproti obyčejným směsím písku s cementem (HOEK, 2005). Progresivní metodou je zmíněná metoda tzv. drátkobetonu, která ve světě postupně nahrazuje kombinaci stříkaného betonu s ţeleznými výztuţnými sítěmi. Pro lepší manipulovatelnost jsou vlastní drátky distribuovány ve svazcích, podobných svazkům náplně do kancelářské sešívačky. Drátky jsou slepeny lepidlem, které je vodou rozpustné a po vhození těchto svazků do betonové směsi dojde k rovnoměrnému rozptýlení jednotlivých drátků ve vlhké směsi (HOEK, 2005). Při suchém procesu se drátky v zásadě neuţívají (HILAR, 2006). Limity: Ač se jedná o poměrně rychlou metodu, má několik významných úskalí, která její větší rozšíření zpomalují. Nevýhodou je nutnost zajištění drenáţe pro vodu, coţ z hlediska dlouhodobé funkce bývá někdy problém (BUŘIČ & BŮŢEK, 2006). Značnou nevýhodou je estetické provedení stříkaných ploch, které sice lze probarvit na poţadovaný odstín (KLICHE, 1999),ale přesto není v některých případech výsledný efekt dostačující a zde je pak nutno pouţít klasických obkladních zdí, které konstrukci prodraţí. Dále je nevýhodou nízká odolnost vůči promrzání – zejména u tenkých nástřiků (BUŘIČ & BŮŢEK, 2006). Nedostatkem je omezená, ne-li téměř nulová moţnost jednoduchých oprav případných trhlin. Pro omezení eroze a dalšího zvětrávání velmi a zcela zvětralých hornin je to však velmi účinná metoda. Naopak výhodou zůstává moţnost aplikace na vybrané, relativně malé oblasti skalních stěn, které opatření vyţadují, na rozdíl od např. síťování, kdy aplikace na menší plochy je ekonomicky nevýhodná. Při vhodné aplikaci na silně zvětralé horninové masivy se jedná o jednu z mála bezúdrţbových a dlouhodobě účinných metod. Záchytné konstrukce Jako záchytné konstrukce lze označit celou škálu technických prvků, jejichţ pouţití se liší v závislosti na velikosti kinetické energie horninových úlomků, jeţ mají zachytit. Záchytné konstrukce nachází uplatnění všude tam, kde existuje velká rozloha potenciálně nebezpečných skalních stěn a svahů, které mají buď příznivý sklon pro tuto aplikaci, nebo jsou tak rozsáhlé, ţe není reálné zajistit jejich sanaci jiným způsobem. Dimenzování jednotlivých záchytných konstrukcí (výška, typ, zaloţení) se provádí především na základě analýzy vyskytujících se horninových úlomků a bloků na sanované ploše, vyšetření pravděpodobných trajektorií pádu těchto bloků na základě znalosti morfologie a materiálové skladby území. V současné době existuje jiţ mnoho počítačových programů, které jsou schopné simulovat pád bloků po svahu dle zadaných vlastností (např. Rockfall, Geostru aj.). Svou roli hraje i vegetační pokryv na posuzovaném svahu. DORREN et al.(2005) uvádějí, ţe na základě jejich reálného testu dochází na zalesněných svazích ke sníţení rychlosti (z 15,4 na 11,7 m.s-1) a výšky odrazu padajících bloků (z 8 na 2 m). Zároveň klesá počet bloků, které dopadnou aţ k chráněnému objektu (na 235 m dlouhém zalesněném svahu dopadlo pouze 35 bloků ze sta k chráněnému objektu na rozdíl od 95 bloků ze sta při nezalesněných podmínkách. Nevýhodou je vytvoření průseku padajícími bloky. Pokácení a poloţení kmenů diagonálně k průběhu svahu v tomto průseku má pozitivní vliv na sníţení rychlosti padajících bloků. Metodiku pravděpodobnostní analýzy pohybu bloku po svahu s vzrostlou vegetací vypracovali a s terénními daty porovnali MASUYA et al. (2009). BERGER & DORREN (2007) vyvinuli výpočetní program ROCKFOR.NET (volně pouţitelný na webu www.ecorisq.org/en/rockfornet.php), s jehoţ pomocí lze kvantifikovat zbytkové riziko pádu horninových bloků pod zalesněnými svahy. Program uvaţuje porost jako řady stromů, seřazené na vrstevnici, přičemţ mezera mezi stromy je zadána jako 90 % průměru obvyklých horninových bloků na lokalitě. Tím je -12-


Petr OLIŠAR

docíleno stavu, kdy virtuální blok nevyhnutelně musí narazit do modelových stromů a dojde k absorpci části jeho kinetické energie. Program pracuje s jiţ verifikovanými daty, týkajících se absorpce kinetické energie různými druhy dřevin. Nicméně např. nezohledňuje drsnost povrchu, takţe pro menší úlomky jeho závěry nebudou přesné. Důleţité pro návrh záchytných konstrukcí, ač dosud jen málo vyuţívané, jsou testy dezintegrace bloků při jejich kontaktu s podloţím. GIACOMINI et al. (2009) přináší základní informace o vlivu pádové energie a orientace foliace hornin na rozpad bloků při pádu na podloţí. Menší a nepravidelné úlomky totiţ mohou způsobit na záchytných bariérách větší škody, neţ pravidelné tvary větších bloků. Jedná se zejména o deskovité úlomky, které mohou při pádu získat na rychlosti během jejich rotace ve směru spádnice. Bylo zjištěno, ţe na dezintegraci hornin nemá v zásadě vliv výše kinetické energie, ale spíše orientace foliace vůči dopadové ploše. Jako nejméně odolné záchytné konstrukce lze označit záchytné ploty a pevné záchytné bariéry (např. z dřevěné kulatiny, osazené do ocelových profilů aj.), odolnější variantou jsou dynamické bariéry nebo konstrukčně zcela odlišné galerie a v současnosti nejvyšší odolnost vykazují záchytné zemní valy různých konstrukcí (DESCOEUDRES et al., 1999). a) Záchytné ploty Tyto bývají obvykle zhotoveny z ocelových sloupků, instalovaných v různé rozteči na svahu či ve skalní stěně a z pletiva plotu, vypnutého mezi nimi. Jako sloupků plotu je uţíváno prutů betonářské oceli, ocelových bezešvých trubek (OLIŠAR & NOVÁK, 2008) nebo ocelových zavrtávacích tyčí i jiných ocelových materiálů. Jako pletiva je obvykle vyuţito dvouzákrutových ocelových sítí (TÓTH & PRIBYLOVÁ, 2009 nebo BALÍK, 2008) nebo sítí s obdélníkovým okem. Ploty jsou vyztuţeny vodícími ocelovými lany v několika úrovních a jednotlivé sloupky jsou v různých vzdálenostech kotveny do svahu pomocí hřebíků (OLIŠAR & NOVÁK, 2008). Záchytné ploty se umisťují na horní hrany skalních stěn, nebo na příhodné místo v jejich blízkosti, případně při patě skalních výchozů (např. BALÍK, 2008). Odolnost konstrukce se liší dle pouţitých materiálů na výrobu. Informace o provedených testech kompletních plotů v zásadě v literatuře chybí, dle testu pouţitých sítí (dvouzákrutové sítě) lze odhadovat odolnost záchytných plotů na zhruba 15 kJ (MAJORAL et al., 2009). Ojedinělý test byl uskutečněn v Japonsku (MURAISHI et al., 2005), ale týkal se plotu jiţ vybaveného absorbéry kinetické energie, takţe se jiţ jednalo o přechodnou konstrukci mezi záchytnými ploty a dynamickými bariérami. Jeho dosaţená odolnost činila 75–90 kJ, ale při těchto hodnotách jiţ byla konstrukce téměř zničena. Navíc zde chyběla podrobnější specifikace pouţité sítě. Pevnost pevných bariér z dřevěné kulatiny, nebo jiných materiálů nepřesahuje 50 kJ (DESCOEUDRES et al., 1999). b) Dynamické bariéry Dynamické bariéry představují sofistikované záchytné prvky, schopné vzdorovat nárazu horninových úlomků a bloků aţ do kinetické energie 5 000 kJ (např. TRUMER SCHUTZBAUTEN, 2010). Relativně lehká konstrukce je schopná absorbovat vysoké kinetické energie díky elastoplastickému charakteru deformace záchytných prvků (GOTTARDI & GOVONI, 2009). Hlavními komponenty jsou základové patky, fixované na terénu pomocí hřebíků či mikropilot, kyvně uchycené sloupky, elastická síť a soustava ocelových lan s absorbéry kinetické energie. Sloupky jsou vyráběny z ocelových profilů, nebo trubek a na svah se instalují v intervalu zhruba 10–12 m. Elastická síť je vyráběna v několika provedeních, pro malé pádové energie do 500 kJ je obvykle vyrobena buď z obdélníkové vysoce odolné sítě, o které jiţ byla učiněna zmínka výše, nebo z tzv. HEA panelů, coţ jsou panely, splétané z ocelových lan. Vyšší hodnoty kinetické energie dynamických bariér jsou řešeny sítí, vytvořenou z prstenců drátu (GOTTARDI & GOVONI, 2009), nebo ze speciálně pletených lanových panelů (TRUMMER SCHUTZBAUTEN, 2010). Sítě z prstenců drátu jsou distribuovány ve -13-


Petr OLIŠAR

dvou zhruba rovnocenných řadách. První je zastoupena kruhy, spletenými z krouceného drátu průměru kolem 3 mm do prstence (obr. 7). Její nevýhodou je obtíţná oprava poškozené Obr. 7 Prstenec elastické sítě sítě v terénu díky Obr. 8 Prstenec elastické sítě ze z krouceného silného drátu o průznačné mechanické smyček tenkého drátu s dosud nenaměru 3 mm. (foto Petr Olišar) ukončovací svorkou .(foto pevnosti hotového lisovanou Petr Olišar) prstence. Druhá řada je zastoupena kruhy spletenými z několika smyček tenkého drátu, fixovaného na konci lisovanou svorkou (obr. 8). Elasticita i snadnost práce s takovým prstencem je daleko vyšší neţ v předešlém případě. Základním prvkem je však absorbér energie, který se v zásadě typově liší u kaţdého výrobce. Princip je zaloţen buď na principu tření, nebo na principu deformace vloţených elementů. Druhé jmenované jsou hojněji vyuţívány. Absorbéry jsou uchyceny na soustavě podpůrných a kotevních lan, které jsou kotveny zpravidla lanovými hřebíky do podloţí. Lze vyuţít i tyčové hřebíky. Lanové hřebíky jsou však výhodnější, neboť se při zatíţení přizpůsobí směru působení síly a nejsou jako tyčové hřebíky, namáhány nevhodně na střih. Testování dynamických bariér je v Evropské unii prováděno dle doporučení ETAG 27 (EOTA, 2008), které specifikuje jednotné vstupní podmínky testovaných bariér tak, aby bylo moţno výsledky testů mezi sebou porovnávat. Předchozí testy mezi sebou díky odlišným metodikám nebyly porovnatelné (např. PEILA et al., 1998, nebo DESCOEUDRES et al., 1999). V České republice se jedná o poměrně nový prvek, který dosud nedostál masivního rozšíření. První aplikace jsou provedeny na severu republiky v údolí Labe (ALFÖLDI & DUFKA, 2008 nebo ŠTÁBL, 2005). Své místo mají bariéry především v alpských zemích, kde je jejich instalace v mnoha případech nezbytná. c) Galerie Jedná se o tunelové stavbě podobný prvek, budovaný nad silnicemi či ţeleznicemi v místech, kde hrozí nebezpečí pádu kamenů, nebo sutě z velké výšky (viz obr. 9). Jejich rozmach nastal od 50. let 20.století, kdy byly často stavěny v alpských zemích. Obvykle byly dimenzovány na záchyt materiálu do energie 3 MJ. Protoţe však v posledních letech dochází k četným případům porušení těchto konstrukcí pády bloků a sutí s energií vyšší, bylo by vhodné hodnotu pro projektování bariér změnit na hodnotu 6 MJ (CHIKATAMARLA, 2007). Na stropní části ţelezobetonové konstrukce je obvykle nanesena tlumící vrstva Obr. 9 Schematický nákres zeminy, adekvátní očekávané kinetické energii (DESCOEUDRES ochranné galerie nad komunikací et al., 1999 ). Mechanické vlastnosti různých násypových dopravní s vyznačením trajektorie tlumících hmot jsou testovány laboratorně, aby bylo dosaţeno pádu úlomku. co nejvyšší absorpce kinetické energie (CHIKATAMARLA, 2007). V Čechách se díky absenci vysokých skalních stěn nad dopravními komunikacemi vůbec neuţívá.

-14-


Petr OLIŠAR

d) Záchytné valy Pouţívají se pro záchyt horninových úlomků a uvolněných bloků stejně jako přívalových proudů o větší kinetické energii neţ 3 000 kJ (MAJORAL et al., 2009) nebo 5 000 kJ (DESCOEUDRES, 1997 in LAMBERT et al., 2009). Je moţné je provádět jako prostou hutněnou rubaninu či zeminu v násypu odpovídajících dimenzí, nebo jako vyztuţenou zemní konstrukci různých typů (obr. 10). V praxi se uţívá konstrukcí z gabionů, vyztuţených násypů různými geosyntetiky, nebo speciálními geokompozitními výrobky (např. Terramesh fy. Maccaferri). Gabion je cizí název pro tzv. drátokoš, coţ je Obr. 10 Schematický drátokamenný prvek ve tvaru krychle nebo kvádru. Je vyrobený nákres záchytného valu z dvouzákrutové ocelové sítě se šestiúhelníkovými oky velikosti s vyznačením trajektorie do zhruba 12 cm vyplněné přírodním kamenem, případně padajícího úlomku. vhodným recyklátem. Kromě splétané drátěné sítě s hexagonálními oky se uţívají téţ gabiony sestavené ze svařovaných ocelových sítí ze silně pozinkovaných ocelových drátů ø 3 mm nebo 4 mm, oka velikosti do 10 cm. Gabion se sestává ze dna, bočních stěn, víka a přepáţek. U gabionů svařovaných se musí celý koš sestavit z jednotlivých panelů, koš ze splétaných sítí je dodáván v jednom kuse a je nutno pouze sešít boky a přepáţky vázacím drátem, nebo spirálami z drátu. Materiál gabionů je antikorozně upraven ţárovým pozinkováním ocelových drátů, nebo opatřením drátů slitinou AlZn, případně navíc potaţených PVC. Jako spojovacího materiálu je uţito vázacího drátu, háčků, spirál a krouţků, které jsou k tomu účelu speciálně vyvinuty. Pro výplň gabionů mohou být pouţity pouze pevné úlomky hornin, méně často valouny, které nepodléhají povětrnostním vlivům, neobsahují vodou rozpustné soli a nejsou křehké. Přednost mají horniny s vyšší měrnou hmotností a nízkou pórovitostí. Prázdné otvory tvoří 25 % z celkového objemu sestavené klece. Frakce výplňového materiálu musí být větší neţ průměr ok pletiva, aby nedocházelo k vypadávání kamene. Je moţno pouţít 10 aţ 15 % kamene menší frakce, čímţ se výrazně sníţí mezerovitost. I kdyţ původně byly gabionové konstrukce určeny k sestavení aţ na stavbě, jsou nyní k dispozici sestavené a naplněné gabiony přímo z výroby, coţ zvyšuje rychlost výstavby. Zatím se však jedná o novinku (MAJORAL et al., 2009). Testy gabionů z hlediska jejich odolnosti vůči nárazu horninových úlomků prováděli např. LAMBERT et al. (2009). Pro výstavbu záchytných valů lze pouţít také speciální sendvičové prvky, např. Terramesh nebo Green Teramesh, kde dochází ke kombinaci vyztuţení zeminy drátěnou kotvou a pouţití lícového vyztuţeného gabionového prvku. Tato lícová část je pro snadné ozelenění potaţena biodegradabilní rohoţí. Pro návrh existuje SW dodávaný výrobcem (MAJORAL et al., 2009). Místo ocelových sítí lze pouţít téţ výztuţení násypu geotextilií. Na poloţenou vrstvu geotextilie je navršena vrstva zeminy a tato je zhutněna, po té dojde k přehybu a nanáší se další vrstva. Lícová strana se buď přímo ozeleňuje, nebo zakrývá zeminou a ozeleňuje, případně se zakrývá jinou technickou konstrukcí, např. obkladní zdí, která však jiţ nemá statickou funkci. Předností vyztuţených zemin je jejich malá finanční náročnost, jednoduchost provedení a moţnost provádění prací i v zimních měsících (vyloučení mokrých procesů) a výsledný dobrý estetický a ekologický efekt. Limity: Základním limitem uvedených záchytných konstrukcí je především jejich odolnost vůči kinetické energii zachytávaných horninových úlomků. Přehledně a stručně tuto odolnost vyjadřuje obr. 11 z práce DESCOEUDRESE et al.(1999), i kdyţ díky technickému pokroku jsou především limity dynamických bariér jiţ výše. -15-


Petr OLIŠAR

Pro instalaci záchytných plotů obecně je vhodné vyuţít svahů do 30°, v opačném případě je nutné zajistit správný odklon sloupků od svislice, aby nebyla sniţována účinná výška plotu a tedy jeho funkčnost. Limitem je téţ horninové podloţí, protoţe ploty je třeba vhodně fixovat do podloţí, coţ např. pohyblivé sutě umoţňují obtíţně. Pro instalaci dynamických bariér platí několik základních pravidel, mezi něţ patří maximální vertikální Obr. 11 Orientační přehled odolnosti různých druhů záchytných konstrukcí. (podle Descoeudrese et al., 1999) a horizontální rozestup jednotlivých sloupků, morfologie terénu a minimální délka budované dynamické bariéry, přičemţ ne kaţdý terén splňuje tyto poţadavky. Kotvení V podstatě jediná aktivní metoda, protoţe všechny ostatní metody lze do této kategorie zařadit na základě principiální podobnosti s kotvením. Principem metody je přenesení váhy hornin před předpokládanou smykovou plochou do jejího podloţí za touto smykovou plochou. Vnesením předpětí do kotvy dojde téţ ke zvýšení tření na potenciální smykové ploše. Kotvení líce horniny tak přispívá k vyrovnání napjatosti v hornině při povrchu skalní stěny. Kotvením se dosahuje spolupůsobení porušené oblasti v líci skalní stěny s neporušenou horninou. V současné terminologii je nutné v ČR termín kotva pouţívat pouze pro předepnuté prvky (viz Definice základních pojmů). Ke kotvení se však uţívá i hřebíků a proto je jejich popis v rámci kapitoly taktéţ uveden. Nejjednodušší pouţívané dělení vyuţívá k rozlišení kategorií rigidity materiálu kotvy – jde o kotvy tyčové (laminát, ocel) nebo lanové (ocel). Druhým často uţívaným dělením je členění na prvky předpjaté a nepředpjaté, které však ve světle výše uvedené platné definice kotvy postrádá smyslu. Nepředpjaté prvky působí proti pohybu kotveného bloku pouze vlastní smykovou pevností – pokud se jedná o výztuţné prvky, upnuté ve vrtu po celé jeho délce, jde o tzv. hřebíky (CEN, 2002). Volba délky kotev se odvíjí od mechanických vlastností horniny, zejména pevnosti ve smyku na plochách nespojitosti. Orientace těchto ploch vzhledem k ose kotvy je téţ velmi důleţitá, protoţe na ní závisí odpor proti vytrţení kotvy – nejvhodnější pro kotvení jsou horniny s plochami nespojitosti kolmými na směr kotev, naopak nejhorší vlastnosti mají horniny s hojnými odlučnými plochami rovnoběţnými s osou kotev. Pro zvýšení účinnosti kotvení lze metodu kombinovat s injektáţí, čímţ dojde k stmelení jednotlivých horninových bloků. a) Hřebíky Upnutí hřebíků je provedeno po celé délce vrtu a to několika způsoby: – vlepením pomocí

– cementové malty – syntetické pryskyřice.

– frikčním upnutím

– hydraulicky upínané hřebíky (např. Swellex) – hřebíky Split Set -16-


Petr OLIŠAR

Hřebíky s cementovým tmelem mají vysokou únosnost aţ kolem 1 000 kN (PRUŠKA, 2002). Pro úspěšnou funkci je nutné pracovat s maltami o nízkém vodním součiniteli, protoţe s jeho vzrůstající velikostí klesá pevnost tmele (HOBST & ZAJÍC, 1972). Hřebíky s tmelem ze syntetických pryskyřic se v současné době uţívají častěji. Do vývrtu je zasunuta ampule s dvousloţkovým lepidlem (obě sloţky jsou v ampuli uloţeny odděleně) a následně je tento tmel rozmíchán a vytlačen na celou délku vrtu zatlačováním rotující tyčí vlastního hřebíku. Prvek je zatuhlý po několika minutách, dle teploty a typu pouţitého lepidla. Umělou pryskyřicí upnuté hřebíky mají únosnost i přes 2 000 kN (PRUŠKA, 2002). Specifickým typem hřebíků, pouţívaných v nesoudrţných materiálech, nebo v sutích je zavrtávací kotevní tyč. Její předností je moţnost vrtání a instalace výztuţného prvku v jednom kroku bez nutnosti vysouvání vrtacího nástroje z vrtu. Vrtacím nástrojem je vlastní výztuţný prvek, osazený ztracenou vrtací korunkou. Po odvrtání tyče do poţadované hloubky je středovým kanálem přivedena injekční směs a ode dna vrtu je tento zaplněn. Cementová malta, zajišťuje dostatečnou antikorozní ochranu, pokud tvoří kolem tyče vrstvu o mocnosti větší neţ 25 mm (CEN, 2002). V ostatních případech je nutné zajistit jinou adekvátní antikorozní ochranu. Hřebíky jsou zpravidla na konci opatřeny podloţkou a maticí. Tyto prvky obecně slouţí k zpevnění povrchové vrstvy skalních výchozů. Větší síly při stabilizaci rozsáhlých svahových poruch je vhodné přenášet kotvami s.s.. Frikčně upínané hřebíky nachází vyuţití výhradně v podzemním stavitelství na dočasné zpevnění výrubu. Principiálně se u tzv. Split Setu jedná o svinuté pruţné svitky plechu do tvaru tyče s tím, ţe průměr je o málo větší, neţ vývrt v hornině. Svitek je svinut a vsunut do otvoru a po rozvinutí mobilizuje tření po celé své délce. Hydraulicky upínané hřebíky (např. Swellex) jsou v podstatě z plechu vytvořené vaky, svinuté do tvaru tyče, které se po instalaci do vrtu v hornině naplní pod tlakem vodou. Tím dojde k rozpínání kovového vaku a mobilizaci tření podél prvku. Antikorozní ochrana u dočasných prvků není poţadována a fyzicky je téţ obtíţně proveditelná. Z hlediska pouţitého materiálu se uţívají především kovové prvky, méně pak laminátové a to v případech výskytu agresivního prostředí, nebo nutnosti pozdějšího odtěţení líce výchozu (kovové prvky by byly překáţkou při výrubu). Laminátové prvky mají zhruba 1,4 krát vyšší únosnost, neţ obdobné ocelové prvky a vývoj těchto materiálů se stále zrychluje (ŠŇUPÁREK & JANÍČEK, 2001). Při instalaci dynamických bariér (MACCAFERRI, 2007), nebo fixaci horního vodícího lana sítě (MUHUNTHAN et al., 2005) se někdy uţívá lanových hřebíků, které vyuţívají ohebnosti výztuţného prvku k jeho ideálnímu přizpůsobení do směru působení sil. b) Kotvy Upnutí kotev je provedeno jen v oblasti kotevní délky (viz obr. 12) a to následujícími způsoby: – injektáţí kořene cementovou směsí – injektáţí kořene syntetickými pryskyřicemi – bodovým mechanickým upnutím různými způsoby Mechanicky upínané kotvy jsou fixovány do únosné horniny pomocí expanze kořene kotvy. Jednou z principiálních moţností je tyč opatřená na konci rozštěpem s vloţeným klínem, který je při instalaci do rozštěpu zaraţen, čímţ dojde k expanzi kořene. Jsou vhodné pouze pro dočasnou výztuţ a mimo hornictví se v zásadě nepouţívají. Tyto hřebíky mají průměrnou nosnost kolem 90 kN (PRUŠKA, 2002). Dalším typem jsou kotvy s tahovou upínací patkou. Zde se expanze a upnutí konce tyče dosahuje pomocí kuţelové hlavy na konci tyče, která je zatahována do rozštěpu zatíţením hlavy kotvy. Po zataţení kuţelové hlavy do rozštěpu dojde k upnutí kotvy. Průměrná nosnost činí kolem 150 kN (PRUŠKA, 2002). -17-


Petr OLIŠAR

Obr. 12 Schematické znázornění tyčové kotvy s popisem základních částí kotvy

Další moţností je fixace kořene pomocí šroubové patky. K upnutí dojde při otáčení kotevní tyče pomocí matice, jeţ je navařena na jejím vnějším konci. Tím dojde k zataţení kuţelového klínu do čelistí na konci tyče a upnutí kořene ve vývrtu. Průměrná nosnost činí kolem 200 kN (PRUŠKA, 2002). Všechny tyto bodově upínané typy kotev je po předepnutí moţné v celé volné délce zaplnit injekční směsí, pokud to situace vyţaduje. Takovýchto kotev se vţdy uţívá pouze jako dočasných kotvících prvků. Největších zatíţení dosahují kotvy, jejichţ kořen je ve vrtu fixován injektáţí cementovým tmelem, nebo speciálními syntetickými pryskyřicemi (HOBST & ZAJÍC, 1972). Upnutí je provedeno na poměrně velkou vzdálenost a tak je zatíţení horniny relativně nízké. Jako materiálu pro zhotovení kotev se většinou pouţívají tyče z profilované oceli, drátové kotvy, nebo pramencové kotvy ze 2 a více pramenců ocelových lan. Volná část táhla kotvy, která není zainjektována v cementové zálivce, nebo pryskyřicí, je chráněna polyetylénovými trubkami. Hlava kotev a jejich volná délka kotvy je vţdy antikorozně upravena. Nejčastěji se hlavy kotev vyplňují mazivy a osazují ochranným víkem (obr.12). Trvalé kotvy musí být chráněny předepsaným typem antikorozní úpravy (ČSNI, 2001). Předpjaté kotvy, se zhotovují upnutím kořene kotvy do vývrtu a po jeho zatuhnutí předpínáním speciálním lisem. Po dosaţení předpínacího tlaku a uklidnění síly se celý zbytek vývrtu zainjektuje buď středovým otvorem kotevní tyče, nebo trubičkou připevněnou k táhlu kotvy či vedoucí středem lana (HOBST & ZAJÍC, 1972). Pro zaplňování dlouhých vrtů injekční směsí je nutno vrt odvzdušnit. Toho je moţno docílit odvzdušňovací hadičkou, zavedenou do vrtu. Moţností provedení je více, ale výsledek je obdobný. Limity: Limitem předpjatých kotev je jejich praktická proveditelnost v exponovaných místech skalních stěn, protoţe s jejich kvalitním zhotovením souvisí dostupnost lokality pro speciální vrtací, injektáţní a předpínací zařízení. Předpjaté kotvy jsou choulostivé na otřesy, protoţe jejich vlivem dochází k postupnému vymizení přepětí (HOBST & ZAJÍC, 1972). U hřebíků je za limit povaţována jejich délka, protoţe od určité délky tyto nelze vrtat ručními pneumatickými kladivy, ale většími speciálními zařízeními, jejichţ pouţití ve vysokých a strmých skalních stěnách je spojeno s problematickou manipulací s těţkými břemeny. Železobetonová žebra Sanace skalních stěn a svahů pomocí ţelezobetonových ţeber je vţdy kombinována s kotvením, samostatně se neuţívá. Proto se jedná o aktivní metodu. Ţebra obvykle tvoří rošt a jsou přikotvena ke skalní stěně dlouhými kotvami. Jedná se v podstatě o horizontální a vertikální převázky kotev. Pokud se provede bednění a betonáţ precizně, jedná se -18-


Petr OLIŠAR

o esteticky zdařilé řešení. Tuto podmínku však není jednoduché dodrţet. Finanční a technická náročnost těchto prvků však předurčuje jejich pouţití jen pro významné stavby, např. přehrady (HOBST & ZAJÍC, 1972). I v zahraničí se pouţívá spíše výjimečně, nebo na sanace svahů, budovaných jiţ spíše zeminami, neţ horninami, často v kombinaci se síťováním pro zachycení jemné frakce mezi ţebry. Opěrné, zárubní a obkladní zdi Opěrné a zárubní zdi jsou konstrukce, které zajišťují stabilitu skalních svahů a stěn ze snadno zvětrávajících hornin nebo svahů, tvořených suťovými poli. Uţívají se také pro podchycení paty nestabilních skalních výchozů. Zdi se budují před čelem akumulací sutě, nebo tvoří statický podpůrný prvek pod nestabilním objektem mimo skalní zářez (např. ZAVORAL & KOMÁREK, 2002). Opěrné i zárubní zdi musí být dostatečně dimenzovány proti zemním tlakům a opatřeny důsledným odvodněním. Navrhují se jako gravitační (tíţné tzn. takové, jejichţ hmotnost zajišťuje dostatečný odpor proti jejich posunutí nestabilním prostředím) nebo kotvené (odpor proti posunutí je zajištěn přikotvením zdi do únosného podloţí). Budují se z monolitického betonu, z kamenů skládaných na sucho či jako zděných (případně budovaných z jiných stavebních materiálů). Stejně dobře lze pouţít jiţ zmíněných gabionových konstrukcí, nebo betonových tvarovek vyplněných horninovým materiálem. Pokud jsou zdi navíc kotvené (obr. 13), není nutno dimenzovat zdi tak mohutně proti překlopení. Na nedostatečně únosném podloţí se tíţné zdi zakládají na pilotách nebo mikropilotách. Opěrné zdi jsou budovány na podchycení nestabilních bloků a suťových polí resp. zemního tělesa v náspu obecně. Zárubní zdi představují ekvivalent opěrných zdí, avšak budovaných v zářezech (SŢDC, 2008). Pro povrchovou ochranu skalních stěn nebo svahů se uţívá téţ obkladních zdí, které mají za úkol zastavit zvětrávání Obr. 13 Kotvená opěrná horninového masivu a omezit erozi (Kraus & Tyc, 1965). Budují se zeď, zajišťující podporu jako zděné z kamenů nebo cihel v minimální síle, která zajistí skalního výchozu. ochranu líce skalní stěny, nezajišťující však statickou podporu sanovaných objektů (SŢDC, 2008). Obkladní zdi jsou v podstatě analogií stříkaného betonu tam, kde je nutné pouze omezit zvětrávání líce skalních stěn. Při správném návrhu, kdy je uvaţována správná hodnota aktivního zemního tlaku materiálu za rubem zdi a moţné působení hydrostatického tlaku na zeď (např. při nedostatečné údrţbě drenáţe můţe dojít k nadrţení vody za zdí), slouţí konstrukce po velmi dlouhou dobu. Limity: Základním limitem je odolnost navrţeného prvku vůči působícím silám. Největším potenciálním nebezpečím pro tyto konstrukce je nadrţená voda za tělesem zdí a proto je nutné kaţdou takovou konstrukci opatřit dlouhodobě funkční drenáţí za jejím rubem, kterou bude moţné v rámci údrţby pravidelně revidovat a čistit. Plombování, výplňová injektáž Plombování, výplňová injektáţ, případně podezdívání nestabilních bloků jsou lokální sanační zásahy, jejichţ cílem je podchycení nestabilních skalních bloků (obr.14) a ochrana skalního masivu před nepříznivými účinky vody a mrazu. Během plombování jsou vyplňovány povrchové dutiny, trhliny a spáry ve skalních stěnách a svazích odolnějším materiálem, např. vyzdívkou z mrazuvzdorných cihel, kamenů či prostého betonu, čerpaného za jednostranné bednění. Tím dojde k podepření lokálních převisů a zamezení pokračování zvětrávacích procesů (KRAUS & TYC, 1965). Pro zvýšení -19-


Petr OLIŠAR

spolupůsobení plomby s horninovým masivem je vhodné provázat konstrukci plomby se skalní stěnou trny z betonářské oceli, osazených ve vývrtech ve stěně. Při pouţití vhodných materiálů lze docílit téměř shodného vzhledu plomby jako má okolní skalní masiv. Při podezdívání se vytváří zděné nebo ţelezobetonové konstrukce mimo reliéf skalní stěny, či svahu. Prvek má funkci nosného pilíře. Pouţitý materiál a provedení je totoţné s plombováním povrchových dutin (KRAUS & TYC, 1965). Výplňová nízkotlaká injektáţ (tj. do 0,6 MPa, dle BARVÍNKA & KOUBY, 2006) se uţívá pro zpevnění a opětovné spojení silně tektonicky porušeného skalního masivu s velkým rozevřením trhlin bez výplně, nebo dutin, které jsou situovány hlouběji ve skalní stěně či svahu. Zároveň injektované výplně brání pronikání povrchové vody do skalních puklin. Injektáţ je nutno provádět jako nízkotlakou – směs je dopravována do dutin v podstatě jen gravitačně nebo s minimálním tlakem, aby vlivem vhánění injekční směsi nedošlo k pohybům nestabilních bloků. Nejčastěji se uţívá cementových injekčních směsí, pouze při poţadavku na rychlé zatuhnutí směsi (havarijní sanace) se pouţívá k injektáţi syntetických 14 Podezdívka, podpírající rychle reagujících umělých pryskyřic. Při sanaci Obr. nestabilní převis. Vše překryto ocelovou značně rozevřených a průběţných trhlin je vhodné do sítí. (foto Petr Olišar) trhlin před aplikací směsi vloţit výztuţnou síť, případně utěsnit spáru tak, aby nedocházelo k neţádoucímu úniku injekční směsi mimo sanovanou puklinu. Tam, kde nelze injektovat přímo, je nutno provést šikmý vrt do pukliny. Limity: Při plombování a podezdívání je nutné zváţit, zda sanované převisy jsou klíčovými bloky, jeţ je nutné skutečně podezdít, nebo zda bude vhodnější uvolněný blok zcela odstranit. Odstranění bloku je zpravidla i výhodnou ekonomickou volbou. Zároveň je vhodné se vyvarovat aplikace v místech, kde by odolnost materiálu horninového masivu byla výrazně niţší, neţ vybudovaná plomba, či podezdívka a hrozilo by nebezpečí jejího brzkého uvolnění a vypadnutí. Ve zvodnělých poruchách je nutno ponechat volný výtok těchto vod mimo plombu a podezdívku.

-20-


Petr OLIŠAR

Shrnutí Předkládaná práce přináší přehled v současné době pouţívaných sanačních metod, aplikovatelných při sanacích skalních stěn a svahů. Ve výčtu je uveden stručný popis jednotlivých opatření včetně limitních podmínek jejich aplikace. Ač je většina uvedených opatření pouţívaná jiţ po velmi dlouhou dobu v řádu mnoha desítek let, objevují se i zcela nové technologie, které postupně zaujímají výrazné postavení mezi sanačními opatřeními. Jedná se zejména o dynamické bariéry, jejichţ vývoj je kaţdým rokem posunut směrem k vyšším hodnotám absorbované kinetické energie. Nezanedbatelný je také postupně sílící trend výzkumu na poli ověření skutečných vlastností pouţívaných sanačních materiálů. Např. i kdyţ byly ocelové sítě pouţívány masově na sanaci skalních stěn, nebyla dlouho uspokojivě zvládnuta metodika jejich návrhu. Teprve výzkumy v devadesátých letech 20.století dovolily sestavit první SW algoritmy pro jejich návrh. Postupně se také sjednocují postupy instalací těchto prvků na skalní stěny. Vývoj v této oblasti je nutné systematicky sledovat, i kdyţ je zřejmá absence odborných článků na toto téma, zejména co se týká praktických zkušeností s jednotlivými sanačními prvky. To platí generelně jak pro tuzemsko, tak pro zahraničí obecně.

-21-


Petr OLIŠAR

Literatura ALFÖLDI, K. & DUFKA, D. (2008): Zabezpečenie skalného svahu v Děčíne pomocou dynamickej bariéry proti padaniu skál. – In: Aldorf, J. & Janíček, D. (eds.): Sborník příspěvků konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2008, 50–56 . Ostrava. BALÍK, M. (2008): Stabilizace a ochrana skalního ostrohu pod praţským Vyšehradem. – Časopis Stavebnictví, 9, 54–60. Brno. BALLOU, M. A NIERMANN, M. (2002): Soil and Rock Slope Stabilization Using FiberReinforced Shotcrete in North America. – Shotcrete, 4, 3, 20 –23. Michigan. BARVÍNEK, R. & KOUBA, A. (2006): Slovník pojmů ve výstavbě – geotechnika a zakládání staveb. – ČKAIT. Praha. BENEŠ, I. & VERFEL, J. (2003): Technické kvalitativní podmínky staveb Českých drah. – České dráhy. Praha. BERGER, F. & DORREN, L.K.A. (2007): Principles of the tool Rockfor.net for quantifying the rockfall hazard below a protection forest. – Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen, 158, 157–165. Illnau. BERTOLLO, P. – OGGERI, C. & PEILA, D. (2009): Full-scale testing of draped nets for rock fall protection. – Canadian Geotechnical Journal, 46, 306–317. BIENIAWSKI, Z.T. (1989): Engineering rock mass classifications. − John Wiley & Sons. New York. BRAWNER, C.O. (1994): Rockfall Hazard Mitigation Methods Participant Workbook. – U.S. Department of Transportation, Federal Highway Institute. Washington. BROTHÁNEK, I. & VODA, J. (1981): Trhací práce s řízeným výlomem. – SNTL. Praha. BUŘIČ, P. & BŮŢEK, J. (2006): Údrţba skalních zářezů a svahů. – In: Aldorf, J. & Janíček, D. (eds.): Sborník příspěvků konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2006, 75–82 . Ostrava. CASALE, M. – OGGERI, C. – PEILA, D. (2008): Improvements of safety conditions of unstable rock slopes through the use of explosives. − Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, 473–481. CEN (2002): prEN 14490 Execution of special geotechnical works – Soil nailing. – European comittee for standardization. Brussels. ČSNI (2001): ČSN EN 1537 Provádění speciálních geotechnických prací – Injektované horninové kotvy. – Český normalizační institut. Praha. ČSNI (2004): ČSN EN ISO 14689-1 Geotechnický průzkum a zkoušení – Pojmenování a zatřiďování hornin – Část 1: Pojmenování a popis. – Český normalizační institut. Praha. DESCOEUDRES, F. (1997): Aspects géomécaniques des instabilités de falaises rocheuses et des chutes de blocs. – Publications de la société suisse de mécanique des sols et des roches, 135, 3–11. Zürich. -22-


Petr OLIŠAR

DESCOEUDRES, F. – STOFFEL, S.M. – BÖLL, A. – GERBER, W. & LABIOUSE, V. (1999): Rockfalls. – In: Disaster Resilient Infrastructure, 37–47. United Nations. International Decade for Natural Disaster Reduction. New York & Geneva. DORREN, L.K.A – BERGER, F. – LE HIR, C. – MERMIN. E & TARDIF, P. (2005): Mechanism, effect and management implications of rockfall in forests. – Forest Ecology and Management, 215, 183–195. DUFKA, J. (2006): Systém stabilizace svahů – Geobrugg – Tecco. – In: Aldorf, J. & Janíček, D. (eds.): Sborník příspěvků konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2006, 97–99 . Ostrava. DURAN, A. & DOUGLAS, K. (2000): Experience with Empirical Rock Slope Design. – In: Proceeding of conference GeoEng 2000. Melbourne. EOTA (2008): ETAG 27, řídící pokyn pro evropské technické schválení sestavy na ochranu proti padajícímu kamení (falling rock protection kits). – European Organisation for Technical Approvals. Brussels. GIACOMINI, A. – BUZZI, O. – RENNARD, B. & GIANI, G.P. (2009): Experimental studies on fragmentation of rock falls on impact with rock surface. – International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 46, 708–715. GEOBRUGG (2009): TECCO rockfall drapes: Durable and impressive performance. – MS, informační materiál. Geobrugg Fatzer AG, Romanshorn. GOTTARDI, G. & GOVONI, L. (2010): Full-scale Modelling of Falling Rock Protection Barriers. – Rock Mechanics and Rock Engineering, 43, 3, 261–274. Wien. GUNZBURGER, Y. − MERRIEN-SOUKATCHOFF, V. − GUGLIELMI, Y. (2005): Influence of daily surface temperature fluctuations on rock slope stability: case study of the Rochers de Valabres slope (France) − International Journal of Rock Mechanics & Mining sciences. 42, 331–349. Amsterdam. HACK, R. (2002) : An Evaluation of Slope Stability Classification. – In: Proceeding of ISRM Eurock 2002 conference. Madeira. HILAR, M. (2008): Stříkaný beton v podzemním stavitelství. – ITA-AITES. Praha. HOBST, L. & ZAJÍC, J. (1972): Kotvení do hornin. – SNTL. Praha. HOEK, E. (2005): Rock Engineering, Course Notes. − dostupné na: http://www.rocscience.com/hoek/PracticalRockEngineering.asp; září 2005. HOEK, E. & BRAY, J.W. (1974): Rock Slope Engineering − Spon Press. London. HORKÝ, J. (2006): Moderní trendy v rozpojování hornin výbuchem. – In: Aldorf, J. & Janíček, D. (eds.): Sborník příspěvků konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2006, 135–138. Ostrava. HUTCHINSON, J.N. (1988): Morphological and geotechnical parameters of landslides in relation to geology and hydrogeology. – In: Bonnard, C. (ed.): Landslides, 3–35. Rotterdam. -23-


Petr OLIŠAR

CHIKATAMARLA, R. (2007): Optimisation of cushion materials for rockfall protection galleries. – Swiss Federal Institute for Technology. Zurich. KLICHE, C.A. (1999): Rock Slope Stability. − Society for Mining Metallurgy and Exploration. Littleton. KRAUS J., TYC P. (1965): Sanace svahů ţelezničních násypů a zářezů. – NADAS. Praha. LAMBERT, S. – GOTTELAND, P. & NICOT, F. (2009): Experimental study of the impact response of geocells as components of rockfall protection embankments. – Natural Hazards and Earth System Sciences. 9, 459–467. LEE, E.M. & JONES, D.K.C. (2004): Landslide Risc Assessment. – Thomas Telford Books. London. MACCAFERRI (2007): Cortical Strengthening Design. – MS, Maccaferri. Trento. MAJORAL, R. – BERTOLO, P. & GIACCHETTI, G. (2009): BIOS: Best Improvement Of Slope. – MS, prezentace. Maccaferri, Belluno. MASUYA, H. – AMANUMA, K. – NISHIKAWA, Y. & TSUJI, T. (2009): Basic rockfall simulation with consideration of vegetation and application to protection measure. – Natural Hazards and Earth System Sciences. 9, 1835–1843. MCCAULEY, M. – WORKS, B. & NARAMORE, S. U.S. Department of Transportation. Washington.

(1985): Rockfall mitigation. –

MUHUNTHAN, B. – SHU, S. – SASIHARAN, N. – HATTAMLEH, O. A. – BADGER, T. C. – LOWELL, S. M. A DUFFY, J. D. (2005): Design Guidelines for Wire Mesh / Cable Net Slope Protection. – Federal Highway Administration, Washington. Report No. WA RD 612.2. (dostupné na: http://www.wsdot.wa.gov/research/reports/fullreports/612.2.pdf; únor 2010) MURAISHI, H. – SAMIZO, M. & SUGIYAMA, T. (2005): Development of Flexible Low-Energy Rockfall Protection Fence. – Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, 46, 161–166. Tokyo. NEMČOK, A. – PAŠEK, J. & RYBÁŘ, J. (1972): Classification of Landslides and Other Mass Movements. − Rock Mechanics, 4, 71–78.Wiena. ONDRÁŠEK, P. & GALVÁNEK, M. (2005): ČD, přejezd ţelezničním uzlem Choceň: Sanace skalních stěn v km 270,4 – 270,7. – In: Sborník příspěvků konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2005,78–83. Ostrava. OLIŠAR, P. & NOVÁK, M. (2008): Realizační dokumentace stavby I/18 Strečno – Dubná Skala, odstránenie havarijného stavu skalných stien. – MS, projektová dokumentace. ARCADIS Geotechnika, Praha. 08 0055-025. PAVLÍK, J. (1981): Geotechnické způsoby určování stability skalních stěn. –SNTL. Praha. PEILA, D. – PELIZZA, S. & SASSUDELLI, F. (1998): Evaluation of behaviour of rockfall restraining nets by full scale tests. – Rock Mechanics and Rock Engineering, 31, 1–24. Wiena. PETRO, L. – FRANKOVSKÁ, J. – MATYS, M. – WAGNER, P. ET AL. (2008): Inţenýrskogeologický a geotechnický terminologický slovník. − Štátny geologicky ústav Dionýza Štúra. Bratislava. -24-


Petr OLIŠAR

PIERSON, L.A. – GULLIXON, C.F. & CHASSIE, R.G. (2001): Rockfall Catchment Area Design Guide. – Federal Highway Administration, Washington. Report No. FHWA-OR-RD02-04. (dostupné na: http://www.oregon.gov/ODOT/TD/TP_RES/docs/Reports/RockfallReportEng.pdf; září 2008) POKORNÝ, V. (2005): Optimalizace trati Benešov u Prahy – Strančice, sanace skalních svahů. – MS, projektová dokumentace. SUDOP Praha. Praha. PRUŠKA, J. (2002): Geomechanika – Mechanika hornin. – vydavatelství ČVUT. Praha. RITCHIE, A. M. (1963): Evaluation of rockfall and its control. − Highway Research Record, 17, 13−28. Washington. ROMANA, M. R. (1993): A geomechanical Classification for slopes: Slope Mass Rating. − In: J. A. Hudson (ed.): Comprehensive Rock Engineering, Principles, Practice & Projects, Vol. 3, Pergamon Press, 575−600. Oxford. RUPKE, J. – HUISMAN, M. – KRUSE, H.M.G. (2007): Stability of man-made slopes. – Engineering Geology, 91, 16–24.Amsterdam. SCHIECHTL, H.M. & STERN, R. (1996): Ground Bioengineering Techniques. – Blackwell Science. London. STRAKA, J. (1965): Mechanika hornin. – ČVUT. Praha. SŢDC (2008): SŢDC S4 Ţelezniční spodek. – SŢDC. Praha. ŠŇUPÁREK, R. & JANÍČEK, D. (2001): Kotevní prvky ze syntetických materiálů. – Geotechnika, 2, 23–26. Praha. ŠTÁBL, S. (2005): Sanace skal a svahů km 500,1 – 501,9 Praha – Děčín – II.stavba. MS, projekt stavby. SG Geoprojekt. Brno. TOMÁS, R. – DELGADO, J. & SERÓN, J.B. (2007): Modificationof slope mass rating (SMR) by continuous functions. − International Journal of Rock Mechanics & Mining sciences, 44, 1062−1069. Amsterdam. TÓTH, V. & PRIBYLOVÁ, B. (2009): I/18 Strečno – Dubná Skala, odstránenie havarijného stavu skalných stien a svahov. – Silnice - ţeleznice, 4, 52–53. Ostrava. TRUMER SCHUTZBAUTEN (2010): Rockfall protection system TS-5000. –Technický list. (dostupné na: http://www.trumerschutzbauten.com/Downloads/Ausschreibung/Text_TS-5000.pdf; leden 2010) VARNES, D.J. (1978): Slope movement types and processes. – In: Schuster, R.L. & Krizek, R.J. (eds.): Landslides: analyses and control, 11–33. Washington. WHITTAKER, B.N. & FRITH, R.C. (1990): Tunneling, Design, Stability and Construction. – The Institution of Mining and Metalurgy. London. ZÁRUBA-PFEFFERMANN, Q. (1931): O stabilitě svahů nad povltavskou silnicí u Štěchovic a Vraného. − Technický obzor, 39, 16, 293−297, 17, 330−333, 18, 351−355. Praha. ZAVORAL, J. (2002): Sanace nestabilních objektů v Hřensku. – Geotechnika, 3, 13–16. Praha. -25-


Petr OLIŠAR

ZAVORAL, J. & KOMÁREK, M. (2002): Sanace nestabilního skalního bloku na hotelem Lugano v obci Hřensko. – Geotechnika, 2, 13–16. Praha.

-26-

Přehled sanačních metod, eliminujících skalní řícení a jejich limitní podmínky aplikace

Recommend Documents