Špecifiká inžinierskogeologického prieskumu

Inžinierskogeologický prieskum a jeho úloha

Inžinierskogeologický prieskum je súčasťou geologických prác. Tie sa riadia zákonom č. 313/1999 Z. z. o geologických prácach (geologickým zákonom) v zhode s jeho novelou č. 569/2007 (platí od 1. 1. 2008) a vyhláškou MŽP SR č. 141/2000 Z. z., na základe ktorej sa geologický zákon vykonáva. Tieto materiály upravujú podmienky projektovania, vykonávania, vyhodnocovania a kontroly geologických prác, štátnej geologickej správy, štátneho geologického dozoru a sankcií za porušenie ustanovení uvedeného zákona.

Základnou úlohou inžinierskogeologického prieskumu je zistiť inžinierskogeologické pomery územia, ktoré majú výrazný vplyv na technické riešenie a ekonomiku zakladania všetkých druhov stavieb. Pritom sa vychádza zo skutočnosti, že základová pôda a stavba spolu tvoria jednotný systém, ktorý vytvára vzájomnú interakciu. Tak ako je známe riešenie hornej stavby, musí byť známe aj jej podložie (3).

Vykonávanie inžinierskogeologického, resp. geotechnického prieskumu sa riadi platnými zákonmi a technickými normami STN,  EN (normy však majú len odporúčací charakter). Odbornej verejnosti v stavebníctve je známe, že zákon č. 50/1976 Z. z. o územnom plánovaní v stavebnom poriadku (stavebný zákon) v znení nasledujúcich zákonov vrátane zákona č. 237/2000 Z. z. (veľkej novely) vykonanie inžinierskogeologického prieskumu neukladá. V praxi to teda znamená, že obstarávatelia stavieb prenášajú tento problém na projektantov, ktorí si prieskum „môžu“ objednať.

Odborná verejnosť si však zároveň určite jasne uvedomuje, že pre úspešnú realizáciu inžinierskeho diela je dôležitá úzka spolupráca obstarávateľa, projektanta, inžinierskeho geológa, resp. geotechnika. Z toho vyplýva nevyhnutnosť týchto krokov:

• obstarávateľ, resp. projektant musí vedieť správne formulovať požiadavky na prieskum staveniska, ktoré musia byť reálne;
• projektant musí vedieť výsledky prieskumu náležite spracovať;
• inžiniersky geológ sa vyjadruje presne definovanými termínmi, ktorým musí projektant rozumieť;
• stavebný inžinier, ktorý pracuje priamo na stavbe, musí vedieť:

• posúdiť, či sa skutočnosť vo výkope zhoduje s inžinierskogeologickým posudkom, ktorý použil projektant ako základný podklad pri vypracovaní projektu;
• na základe vedomostí z inžinierskej geológie včas odhaliť prípadné nebezpečenstvo, ktoré sa prieskumom nezistilo.

Výsledkom vzájomnej spolupráce by malo byť úspešné zabezpečenie stavby, ktoré nesmie negatívne ovplyvniť prírodné prostredie.

Úloha inžinierskogeologického prieskumu je zvlášť dôležitá pri výstavbe na svahoch, pretože reliéf územia Slovenska výrazne ovplyvňuje spôsob jeho urbanizácie a voľbu zastavovacích, technologických a realizačných princípov výstavby občianskych stavieb. V prirodzenom urbanizačnom vývoji sa obce a mestá vytvorili väčšinou na rovinách alebo pahorkatinách našich nížin, kotlín a riečnych dolín. V súčasnosti je však výstavba nútená využívať aj svahy, ktoré sa vyznačujú často zložitými inžinierskogeologickými pomermi.

Rozbor inžinierskogeologických pomerov výstavby na svahoch

Rozbor inžinierskogeologických pomerov stavenísk je základnou úlohou inžinierskogeologického prieskumu pre všetky druhy stavieb a na všetkých staveniskách. Jeho úlohou je overiť:

• geomorfologické pomery staveniska,
• geologickú stavbu staveniska,
• vlastnosti hornín a zemín,
• hydrogeologické pomery na stavenisku,
• súčasné geodynamické procesy.

Dôkladný rozbor týchto základných zložiek je pri výstavbe na svahoch, kde sú väčšinou zhoršené inžinierskogeologické pomery, obzvlášť dôležitý.

Zhoršené inžinierskogeologické pomery na výstavbu nových objektov na svahoch sú podmienené predovšetkým zložitejším reliéfom. Terénne úpravy na stavenisku sú potom veľakrát veľmi rozsiahle a náročné na technologické riešenia. Základová pôda na svahoch je často charakteristická svojou vyššou heterogenitou, ktorú spôsobujú nielen zmeny v jej litologickom zložení, ale aj veľké rozdiely v stupni zvetrávania, v tektonickom porušení a v rozvoľnenosti hornín tvoriacich svah. Veľmi často sú na svahoch komplikovanejšie aj hydrogeologické pomery a podzemná voda má spravidla tlakový charakter.

Najvýznamnejším faktorom, ktorý negatívne vplýva na inžinierskogeologické pomery, je však stabilita svahov. Najväčší podiel na jej znížení majú gravitačné svahové pohyby hornín, na slovenských svahoch dolín a kotlín veľmi rozšírené.

Na Slovensku stále prebieha rozsiahly regionálny výskum zameraný na svahové poruchy. Z doterajších výsledkov terénnych meraní sa zistilo, že svahové poruchy zaberajú rozlohu až 1 900 km², čo predstavuje asi 3,9 % z celkovej rozlohy Slovenska (1). Na zaregistrovaných porušených svahoch sa nachádzajú rôzne typy svahových porúch, z ktorých sú pre stavebnú prax najnebezpečnejšie predovšetkým zosuvy. Staré stabilizované zosuvy alebo svahy s potenciálnymi zosuvmi reagujú na prírodné faktory alebo na zásahy antropogénneho charakteru veľmi citlivo. Spomínaný prieskum zosuvov, ktorý sa na našom území realizoval počas ostatných 20 až 25 rokov, dokazuje, že až 90 % zosuvov vzniklo za priamej či nepriamej spoluúčasti antropogénneho faktora (2).

Najčastejším negatívnym antropogénnym zásahom je práve stavebná činnosť. Neodborný zásah do porušeného svahu môže spôsobiť aktivizovanie svahových pohybov. K aktivizácii starých zosuvov dochádza napr. pri priťažení ich aktívnych častí tiažou plytko založených objektov a budovaním násypov pri terénnych úpravách a výstavbe komunikácií. Málo stabilné svahy sa porušia podrezaním ich pasívnej časti pri terénnych úpravách, pri zárezoch pre objekty alebo komunikácie a pri výstavbe inžinierskych sietí. K porušeniu stability svahov prispievajú aj negatívne zmeny v hydrogeologických pomeroch na svahu. Dlhodobá výstavba spôsobuje urýchlenie zvetrávania hornín a vznik erózie na svahoch.

Stavebná činnosť sa teda stáva dôležitým faktorom aktivizácie svahových pohybov. Stabilita na svahoch je najdôležitejšou zložkou inžinierskogeologických pomerov stavenísk, ktorá v rozhodujúcej miere ovplyvňuje realizovateľnosť stavebného diela. Inžinierskogeologický prieskum pre objekty ležiace na svahu sa preto musí sústrediť predovšetkým na riešenie problematiky interakcie stavebného diela nielen so svojím bezprostredným podložím, ale aj so širším geologickým prostredím. Nevyhnutnosť riešenia interakcie v širšom systéme tvorí základný rozdiel oproti prieskumu stavenísk na plochých územiach.

V prípade, že inžinierskogeologický prieskum širšieho okolia stavby dokáže stabilitu staveniska v prirodzenom stave, problémy nebývajú veľmi zložité. Založenie objektu možno prispôsobiť prírodným podmienkam tak, aby sa jeho výstavbou stabilita svahu kriticky nezhoršila. Ak sa pri odkrytí základovej škáry predsa len zistia nepresnosti prieskumu a odchýlky od skutočnosti, možno ich eliminovať zmenou spôsobu založenia. Vyvolané zosuvy majú menšie rozmery, sú lokálneho charakteru a možno ich pomerne jednoducho stabilizovať.

Pri zakladaní objektov na svahoch, ktoré boli stabilné v prirodzenom stave, môžu určité nedostatky prieskumu spôsobiť iba časové straty a prípadné zvýšenie nákladov na stavbu, ktorá sa však dá realizovať. Podstatne zložitejšia situácia vzniká, ak svahy staveniska majú zníženú stabilitu a na ich povrchu sa prejavujú príznaky vývoja gravitačných svahových pohybov. Vtedy môže nedostatočný prieskum viesť k vzniku neodstrániteľných chýb a havárií. Na inžinierskogeologický prieskum stavenísk so zníženou stabilitou sa preto kladú zvýšené požiadavky. Výsledky prieskumu zásadne ovplyvňujú nielen ekonomickú náročnosť stavebného diela, ale aj jeho realizovateľnosť.

Metodika prieskumu na svahoch

Výsledkom inžinierskogeologického prieskumu na málo stabilných svahoch má byť konkrétny výstup s návrhom optimálneho a bezpečného spôsobu výstavby stavebného diela. Návrh musí riešiť spôsob realizácie tak, aby sa výstavbou stabilita svahu nielen nezhoršila, ale naopak, aby sa prispelo k jeho stabilizácii. Pretože stabilita svahu je spravidla rozhodujúcou zložkou inžinierskogeologických pomerov, musí prieskum prednostne riešiť tieto úlohy:

• určenie plošného rozsahu svahovej poruchy,
• zistenie polohy šmykovej (klznej) plochy,
• určenie rýchlosti pohybu,
• objasnenie hydrogeologických pomerov,
• určenie parametrov šmykovej pevnosti,
• výpočet stability svahov,
• návrh stabilizácie svahov.

Svahové poruchy sú charakteristické mnohými špecifickými zvláštnosťami. Preto nemožno jednoznačne odporúčať všeobecne platný postup na riešenie prieskumu a stabilizácie svahov. Rozsah a použitie jednotlivých metód prieskumu treba vždy citlivo prispôsobiť konkrétnym inžinierskogeologickým podmienkam, etape prieskumu a ekonomickej závažnosti riešeného problému.

Na začiatku prieskumu stability svahov sa odporúča preštudovať si archívne materiály, ktoré môžu obsahovať dôležité informácie. V rozsiahlej miere sa tiež používajú sondážne práce jadrovými súpravami bez použitia výplachu. Sondy sa umiestňujú do charakteristických profilov tak, aby sa pomocou nich mohli identifikovať šmykové plochy a priniesť podklady na geotechnické výpočty stability. Na získanie potrebných charakteristík základových pomerov sú vhodné aj kopané šachty, hĺbené až do predkvartérneho podkladu. Pri prieskume sa venuje zvýšená pozornosť odberu neporušených vzoriek zemín z oslabených, prípade šmykových zón. Kvalita vzoriek ovplyvňuje presnosť pevnostných charakteristík potrebných na stabilitné analýzy.

V praxi sa osvedčili aj geofyzikálne metódy. Na zistenie rýchlosti svahových pohybov sa používajú rôzne geodetické merania, metódy pozemnej fotogrametrie alebo rozličné špeciálne zariadenia, ktoré sa osádzajú na trhlinách na povrchu alebo vo vrtoch.

Uplatňujú sa aj rôzne hydrogeologické prieskumné metódy a režimové pozorovanie na určenie kolísania hladiny podzemnej vody.

Organickou súčasťou inžinierskogeologického hodnotenia nestabilných svahov je inžinierskogeologické mapovanie. Obsah a metodika spracovania máp stability svahov sa odlišujú od iných druhov inžinierskogeologických máp predovšetkým v tom, že prednostne analyzujú stabilitu ako najdôležitejšiu zložku inžinierskogeologických pomerov svahov.

Návrh opatrení na zabezpečenie stability objektov

Ako sme už spomenuli, návrh objektu na málo stabilnom svahu musí vyplývať z konkrétnych výsledkov inžinierskogeologického prieskumu. Najčastejšie zásady, ktoré sa pri návrhu v praxi používajú, možno všeobecne zhrnúť do niekoľkých bodov:

• určenie najúčinnejších a ekonomicky najvhodnejších preventívnych sanačných prác – stavenisko treba v predstihu zabezpečiť tak, aby nedošlo k ďalšiemu porušeniu rovnováhy a škodám na nových objektoch. Medzi sanačné práce patrí predovšetkým zachytenie prameňov, odvodnenie zamokrenín, protierózne opatrenia, opatrenia proti zvetrávaniu a pod. Podcenenie, resp. nerešpektovanie tejto zásady vedie často k rozsiahlym následkom na občianskych stavbách (pozri obrázky);

• návrh vhodného rozmiestnenia objektov – inžinierskogeologický prieskum odporučí rozmiestnenie objektov, ktoré sa musí rešpektovať pri zastavovacom pláne. Objekty sa rozmiestňujú tak, aby náročnejšie, ťažšie objekty boli situované v pasívnych častiach svahu. Návrh terénnych úprav musí prispieť k zlepšeniu pomeru pasívnych a aktívnych síl. Presun materiálu musí preto smerovať po svahu a nesmie sa pripustiť väčšie podrezanie svahu. Na výraznejšiu stabilizáciu možno použiť aj výkopový materiál, z ktorého sa po predchádzajúcej drenáži podložia budujú priťažovacie násypy. Trasy inžinierskych sietí by sa mali navrhovať po spádnici, pokiaľ možno plytko pod povrchom. V prípade, že sa zabudujú súčasne s drenážou zaústenou do kanalizačnej siete, možno ich zároveň využiť aj ako trvalý stabilizačný odvodňovací prvok;

• určenie spôsobu zakladania jednotlivých objektov – z výsledkov inžinierskogeologického prieskumu sa navrhne aj spôsob zakladania jednotlivých objektov. Stabilitu svahu zvyšuje hĺbkové zakladanie, ktoré by malo v citlivých častiach svahu siahať až pod pravdepodobnú šmykovú plochu;
• projekt organizácie výstavby územia – v prípade výstavby viacerých občianskych stavieb na určitom území sa odporúča vypracovať projekt organizácie výstavby. Hlavným cieľom projektu je koordinácia výstavby tak, aby sa začalo so zásahmi, ktoré zvýšia stabilitu svahu. Podľa predchádzajúcich zásad treba urobiť v dostatočnom predstihu inžinierske siete. Výstavba jednotlivých objektov sa môže začať až po dokonalom odvodnení povrchu dotknutého územia postupne smerom od spodnej časti k vyšším častiam svahov. Projekt treba vypracovať tak, aby sa jednotlivé zárezy a výkopy otvárali iba v krátkych úsekoch a na krátky čas. Všetky väčšie terénne úpravy sa musia rýchlo stabilizovať pomocou oporných múrov, kotvením, prísypmi, zatrávnením a pod.

Záver

Na svahoch porušených zosuvmi stoja na Slovensku tisíce rôznych pozemných i priemyselných stavieb, stovky kilometrov štátnych ciest, železníc, stovky stožiarov vysokého napätia a rôznych iných objektov (vodné stavby, diaľkovody, inžinierske siete a pod.). Táto skutočnosť len potvrdzuje názor, že zosuvné svahy možno v niektorých prípadoch využívať na výstavbu, pretože nebezpečenstvo oživenia zosuvov ďalšou výstavbou nemusí byť neriešiteľné a na zosuvoch možno nielen bezpečne, ale aj ekonomicky stavať. Zosuvom sa netreba za každú cenu vyhýbať, rozumným návrhom objektov možno dokonca podstatne prispieť k stabilizácii zosuvných svahov. Základným predpokladom správne navrhnutej výstavby občianskych stavieb na svahoch je však kvalitný inžinierskogeologický prieskum, ktorý je schopný už na začiatku procesu výstavby určiť mieru jej rizika.

Článok je jeden z výstupov grantovej úlohy VEGA č. 1/0599/08.

prof. RNDr. František Baliak, PhD.
Foto: archív autora

Autor článku pracuje na Katedre geotechniky Stavebnej fakulty STU v Bratislave od roku 1964. Od 1. 2. 2000 zastáva funkciu vedúceho katedry. Vo svojej vedeckovýskumnej a odbornej činnosti sa zameriava predovšetkým na problematiku gravitačných svahových pohybov, interakcie stavieb s geologickým prostredím a na hodnotenie geofaktorov životného prostredia.

Literatúra:
(1)    Baliak, F., Malgot, J.: Vplyv zosuvov na prírodné prostredie a stavebnú činnosť na Slovensku. In: Geológia a životné prostredie. Zborník prednášok. Bratislava: Geologický ústav D. Štúra, 2000, s. 19 – 22.
(2)    Malgot, J.: Osobitosti inžinierskogeologického prieskumu pre výstavbu objektov na svahoch. In: Geotechnické problémy výstavby v sklonitom teréne. Zborník prednášok. Bratislava: Dom techniky ČSVTS, 1985, s. 7 – 13.
(3)    Hulla, J., Turček, P., Baliak, F., Klepsatel, F.: Predpoklady a skutočnosť v geotechnickom inžinierstve. Bra­tislava: JAGA GROUP, 2002, 254 s.