Inžiniersko-geologický prieskum – jeho úlohy a ciele

26. apríla 2007

Sadanie budov, trhliny na fasádach objektov alebo zasypaná či zatopená stavebná jama, to sú len príklady porúch, ktoré môže spôsobiť zanedbanie alebo neuskutočnenie inžiniersko-geologického prieskumu. Nejeden projektant alebo realizátor sa stretol s prístupom nezmyselného šetrenia nákladov práve tam, kde cena za odstránenie porúch často prekračuje cenu za vykonanie prieskumu. Čo je vlastne úlohou inžiniersko-geologického prieskumu?

Všeobecne známou funkciou základov je prenos účinkov zaťaženia do horninového prostredia. Preto je pri ich návrhu dôležité poznať nielen konštrukciu a zaťaženie objektu, ale aj vlastnosti podložia. Neznalosť vlastností zemín môže mať za následok zlý návrh základov alebo spôsobu zakladania objektu, čo môže neskôr vyvolať poruchy v stavebnej konštrukcii.

Na zistenie inžiniersko-geologických pomerov staveniska treba vykonať terénne sondážne práce, odbery vzoriek zemín a hornín, podzemnej vody, ich laboratórnu analýzu a získané údaje spracovať v záverečnej správe inžiniersko-geologického prieskumu (napriek tomu, že inžiniersko-geologický prieskum nepredpisuje Stavebný zákon, je pri projektovaní inžinierskych stavieb dôležitým podkladom). Na základe týchto údajov potom môže statik navrhnúť správny spôsob založenia budovy.

Typy inžiniersko-geologického prieskumu

Inžiniersko-geologický prieskum sa vykonáva v jednotlivých etapách v závislosti od stupňa projektovej dokumentácie, náročnosti stavby a zložitosti inžiniersko-geologických pomerov:

orientačný prieskum – slúži ako podklad na vypracovanie najnižšieho stupňa projektovej dokumentácie. Zisťujú sa ním základné charakteristiky územia na posúdenie možnosti a vhodnosti územia na výstavbu alebo iné využitie
podrobný prieskum – na jeho základe sa pripravujú podklady na spracovanie projektovej dokumentácie výstavby s návrhom spôsobu zakladania stavby. Jeho úlohou je zhodnotenie poznatkov predchádzajúcej etapy prieskumu, realizácia a vyhodnotenie geologických a technických prác, odber vzoriek zemín, hornín, vody a ich laboratórne vyhodnotenie, geotechnické terénne skúšky a merania;
doplňujúci prieskum – rieši špeciálne problémy, ktoré vznikli pri vypracovávaní projektu stavby a počas výstavby. V rámci prieskumu sa vykonávajú geologické práce spresňujúce geologické poznatky, ktoré vznikli počas výstavby alebo prevádzky stavby. Sleduje sa správanie stavby, jej účinky na konkrétne geologické podmienky a vplyv na životné prostredie.

Úlohy inžiniersko-geologického prieskumu staveniska

Aby projektant alebo realizátor poznal geologické pomery na stavbe, rieši inžiniersko-geologický prieskum tieto základné problémy:

posúdenie geomorfologických pomerov staveniska,
prieskum zloženia základovej pôdy,
určenie únosnosti a stlačiteľnosti základovej pôdy,
zhodnotenie vplyvu podzemnej vody na zakladanie stavebných objektov,
určenie spôsobu výkopových prác a stanovenie tried ťažiteľnosti zemín a hornín základovej pôdy,
zakladanie stavieb v zložitých geotechnických podmienkach,
inžiniersko-geologické zhodnotenie základovej pôdy stavenísk.

Posúdenie geomorfologických pomerov
stavenísk

Inžiniersko-geologické pomery stavenísk a stavebnú činnosť môžu výrazne ovplyvňovať geomorfologické pomery, teda tvar povrchu terénu (členitosť terénu, sklon nerovností). Tvar reliéfu môže mať vplyv na posúdenie vhodnosti územia na konkrétnu výstavbu, a preto sa analýza genézy povrchových tvarov vykonáva už na začiatku prieskumu.

Na území Slovenska sa vyskytujú najmä tieto tvary reliéfu:

plošiny,
elevácie,
údolia,
svahové tvary – erózne, deluviálne (svahové hlinitokamenité uloženiny), solifunkčné (hlinitopiesočnaté zeminy), zlomové, zosuvné, eolitické (sprašový pokryv).

Prieskum zloženia základovej pôdy

Pri návrhu výpočtového modelu základov a základových pomerov je dôležité poznať jednotlivé vrstvy základovej pôdy a ich vlastnosti. Preto cieľom inžiniersko-geologického prieskumu je vytvorenie inžiniersko-geologického profilu podložia stavebného objektu, na základe ktorého možno vytvoriť výpočtový model.

Na zistenie inžiniersko-geologického profilu sa používajú tieto terénne sondážne práce:

vŕtané sondy (jadrové, špirálové),
penetračné sondy,
kopané sondy a ryhy,
prieskumné štôlne a šachty.

Voľba typu a kombinácie terénnych sondážnych prác závisí od zložitosti inžiniersko-geologických pomerov, náročnosti stavebného objektu a od stupňa projektovej prípravy.

Prieskumné sondy sa využívajú aj na odber vzoriek potrebných na laboratórne analýzy. Odobraté vzorky však musia byť neporušené.

Na prieskum základovej pôdy terénnymi sondážnymi prácami treba určiť:

počet prieskumných sond – závisí od veľkosti stavebného objektu a zložitosti geologických pomerov;
rozmiestnenie sond – treba pokryť celý skúmaný stavebný objekt tak, aby sa dali vykresliť charakteristické inžiniersko-geologické profily;
hĺbku sond – závisí od veľkosti zaťaženia základov, ich šírky a hĺbky. Všeobecne možno povedať, že v jednoduchých podmienkach možno hĺbku, ktorá sa rovná trojnásobku šírky základov, považovať na hĺbenie vrtov za dostatočnú. Ak sa skalné podložie nachádza blízko povrchu, obyčajne stačí zavŕtať do podložia 1 až 2 m.

Na základe sondážnych a laboratórnych prác v inžiniersko-geologickom profile sa vyznačí zatriedenie zemín a hornín podľa STN 731001 Základová pôda pod plošnými základmi.

Vplyv podzemnej vody na zakladanie objektov

Podzemná voda, ktorá sa nachádza v mieste základovej škáry, negatívne ovplyvňuje inžiniersko-geologické pomery:

zhoršuje vlastnosti zemín, hornín (konzistenciu, pevnosť) – znižuje sa napr. únosnosť základovej pôdy vo výkopoch;
sťažuje podmienky pri základových prácach – podzemnú vodu treba odčerpávať zo základových jám, resp. musia sa vykonať opatrenia proti jej prítokom, čo zvyšuje náklady na stavbu;
môže trvalo a nepriaznivo pôsobiť na časti konštrukcie pod jej hladinou, a preto ich treba pod hladinou podzemnej vody izolovať;
negatívne pôsobí ako významný faktor súčasných geodynamických procesov (svahové pohyby, zvetrávanie, sufózia), ktoré komplikujú základové pomery.

V súvislosti s podzemnou vodou sa inžiniersko-geologický prieskum zameriava na:

zistenie hladiny podzemnej vody (nielen v priebehu prieskumu, ale aj jej režim – rozkyv hladín). Pri zakladaní stavebných objektov treba určiť maximálnu a minimálnu hladinu podzemnej vody;
prítomnosť napätého horizontu blízko pod úrovňou základovej škáry objektu, čo môže spôsobiť hydraulické porušenie základovej pôdy, resp. jej blízkeho okolia. Preto je v niektorých prípadoch dôležité zistiť aj hĺbku ďalších horizontov podzemnej vody a určiť ich vztlakovú úroveň;
nový stavebný objekt môže negatívne ovplyvniť režim podzemnej vody. V takýchto prípadoch sa vypracováva prognóza zmeny režimu podzemnej vody pri vybudovaní diela, ktorá rieši možné vzdutia hladiny podzemnej vody, ale aj možnosti jej poklesu. To môže ovplyvniť okolité objekty a spôsobiť napr. nadmerné sadnutie alebo môžu vplývať na stav hladiny vodných zdrojov;
zistenie podkladov na výpočet prítokov podzemných vôd do stavebnej jamy (koeficient filtrácie);
odporúčanie optimálneho spôsobu odvodnenia a ochrany stavebnej jamy pri výkopových prácach. Odvodnenie sa vykonáva dvoma základnými spôsobmi. Pri dočasnom odvodnení stavebnej jamy možno zabezpečiť zníženie hladiny podzemnej vody v stavebných jamách povrchovým alebo hĺbkovým odvodnením. Druhý spôsob sa používa v prípade, že je filtračný koeficient veľmi veľký, čerpané množstvá vody sú vysoké alebo pri zakladaní vo veľkých hĺbkach pod hladinou podzemnej vody. Ochrana stavebnej jamy sa rieši tesnením po obvode alebo pod dnom (pomocou tesniacich stien);
zistenie laboratórnymi analýzami chemického zloženia podzemných vôd, pretože môžu agresívne pôsobiť na betónové a oceľové konštrukcie.

Určenie spôsobu výkopových prác

Zakladanie stavebných objektov sa vykonáva v svahových stavebných jamách. Preto je dôležité určiť sklon svahu alebo spôsob paženia stavebnej jamy (štetovnicové, pomocou podzemných stien, pilótových stien, často v kombinácií s rozopieraním alebo kotvením). Ak nie je určený sklon svahu alebo sa nedodrží odporúčaná hodnota, môže sa svah zosunúť a spôsobiť okrem materiálnej škody úraz alebo dokonca smrť.

Stanovenie tried ťažiteľnosti zemín a hornín základovej pôdy

Správne určenie tried ťažiteľnosti je dôležité na navrhovanie vhodného spôsobu vykonávania výkopových prác, správnu voľbu stavebných mechanizmov alebo plánovanie časového harmonogramu výstavby. Dôležité je aj na určenie nákladov na výstavbu stavebného diela.

Pri vykonávaní inžiniersko-geologického prieskumu sa stanovuje ťažiteľnosť zemín a hornín podľa STN 73 30 50 Zemné práce. Podľa tejto normy sa zeminy a skalné horniny rozdeľujú do siedmich tried ťažiteľnosti. Cenový rozdiel medzi jednotlivými triedami je pomerne veľký, preto správne zatriedenie podstatne ovplyvňuje reálnu kalkuláciu nákladov na stavbu.

Záver

Na úspešnú realizáciu inžiniersko-geologického prieskumu a následne aj stavby je dôležitá úzka spolupráca obstarávateľa prác, projektanta, statika, inžinierskeho geológa a geotechnika. Ak má táto spolupráca fungovať, musí:

obstarávateľ (resp. projektant) správne formulovať požiadavky na prieskum staveniska,
projektant správne interpretovať a spracovať výsledky prieskumu,
inžiniersky geológ sa musí vyjadrovať presne definovanými termínmi, ktorým musí projektant rozumieť,
stavebný inžinier, ktorý pracuje na stavbe, musí vedieť posúdiť, či situácia vo výkope sa zhoduje s inžiniersko-geologickým prieskumom, ktorý využil projektant ako základný podklad pri vypracovaní projektu.

Inžiniersko-geologický prieskum základovej pôdy treba vykonávať pre všetky druhy stavieb (podzemné, líniové, pozemné, vodohospodárske). Predíde sa tak možným komplikáciám a škodám pri realizácií a využívaní stavieb.

Mgr. František Baliak, inžiniersky geológ
FOTO: autor

Autor pôsobí vo firme Geo-Ferrys, s. r. o. ako inžiniersky geológ. V odbore inžinierska geológia a hydrogeológia pracuje od roku 1979.