Obsah Úvod... 3 Zemní práce Stroje pro zemní práce Zdroje... 29

Transkript

1 Zemní práce

2 Obsah 1. Úvod Účel zemních prací Geologický a hydrogeologický průzkum Geologický průzkum Hydrogeologický průzkum Geotechnické kategorie Vlastnosti zemin mechanika zemin Zrnitost Namrzavost a propustnost Měrná a objemová hmotnost Pórovitost Voda v zeminách konzistence zemin plasticita Smršťování zemin Stlačitelnost Únosnost Pevnost zeminy Třídění základových půd Podle únosnosti Podle soudržnosti Zemní práce Přípravné práce Přípravné vyměřovací práce Přípravné zemní práce Hlavní zemní práce Výkopové práce Ostatní činnosti Pomocné a zabezpečovací práce Zajištění stability stěn výkopů Odvodnění stavební jámy Dokončovací práce Stroje pro zemní práce Rýpadla Rozdělení rýpadel Dozery (shrnovače) Skrejpry (škrabače) Grejdry Rozrývače Nakladače Doprava Zhutňovací stroje Zdroje Použitá literatura Normy Zdroje fotografií... 29

3 Poznámky z pozemního stavitelství 1. Úvod 1.1 Účel zemních prací Zemní práce jsou první činnosti, které se při výstavbě na staveništi realizují. Základní normy: ČSN , ČSN , ČSN , ČSN EN ISO 14689, ČSN EN ISO Zemní práce jsou souborem činností od vytyčení stavby, přes realizaci výkopů, až po realizaci finálních úprav terénu v okolí dokončené stavby. Zemní práce mohou být adrenalinovou záležitostí. [001] 1.2 Geologický a hydrogeologický průzkum Pro zpracování projektové dokumentace založení stavby je nutná znalost složení a vlastností základové půdy hydrogeologický a geologický průzkum. Inženýrsko-geologický průzkum poskytuje geologické a geotechnické podklady pro návrh založení stavby. Výsledky průzkumů určí: geologickou stavbu; základové poměry vhodnost umístnění stavby; zatřídění zemin a hornin únosnost a stlačitelnost základové půdy; posouzení vhodné hloubky základové spáry; vhodnost použití zeminy z výkopu; vliv podzemní vody na základové konstrukce: chemické složení vody; výšku hladiny podzemní vody; směr proudění. Vliv zakládané stavby na stávající objekty; vliv navrhované stavby na sousední budovy. Nevhodná staveniště: zaplavované údolní nivy, bažiny, slatiny; území postižená nebo ohrožená sesouváním; pozemky ležící na zásobách nerostných surovin; pozemky se zemědělsky hodnotnou půdou; území přírodní, krajinné nebo historické rezervace; území v ochranných pásmech jímání vod nebo léčivých pramenů. Vhodná staveniště: území s vhodnou základovou půdou únosná, málo stlačitelné horniny (štěrky, písky, poloskalní a lehce rozpojitelné skalní horniny, ); kde hladina podzemní vody je trvale pod úrovní budoucích základových konstrukcí

4 E Zemní práce Geologický průzkum Geologický průzkum poskytuje podrobné údaje o vlastnostech a složení základové půdy v místě stavby a v bezprostředním okolí. Rozsah průzkumu určuje druh a rozsah výstavby; pro výzkum je potřebná předběžná situace stavby, údaje o druhu plánované konstrukce a předpokládaný způsob založení stavby; průzkumné metody jsou terénní práce (kopané a vrtané sondy a odběry vzorků) a laboratorní vyhodnocovací práce. Průzkum probíhá ve 3 fázích: orientační (předběžný) pro posouzení vhodnosti lokality (pro rozsáhlé stavby), vychází ze studia geologických map a výsledků předešlých průzkumů u sousedních objektů; podrobný pro správný (bezpečný a hospodárný) návrh založení, zpřesňuje; předběžný průzkum, jeho součástí je realizace sond (kopaných nebo vrtaných) doplňkový pro zpřesnění předchozích průzkumů. Sondy kopané Rozmístění sond při geologickém průzkumu [002] provádí se pro menší objekty; stupňovitá jáma se stupni po 0,6 m a minimální šířky 1,2 m (umožňuje přístup geologa), výkop realizován do hloubky maximálně 3 m. Sondy vrtané provádí se vrtnou soupravou takzvanými jádrovými vrty o průměru mm, které se označí a uloží do speciálních boxů (průzkum odebraných vzorků probíhá v laboratoři); minimální počet sond 3, lépe 5. Kopaná sonda [003] Vrtaná sonda [004] Vrtaná sonda odebrané vzorky [005] - 4 -

5 Poznámky z pozemního stavitelství Výsledkem geologického průzkumu: geologický profil; vlastnosti zemin (vycházející z laboratorní zkoušky); radonové zatížení (radonový průzkum) viz kapitola spodní stavba. 0,4 0,8 2,8 3,0 S7 Kopaná sonda 0,3 1,2 2,7 3,0 0,4 1,3 2,5 3,0 0,3 1,2 2,8 3,0 Hlína Štěrkopísek Štěrk Skalní podklad Geologický profil Hydrogeologický průzkum zabývá se podzemními vodami, které mohou přijít do styku s konstrukcemi; zjišťuje úroveň a stálost hladiny podzemní vody, původ vody, chemické složení a vliv na stavební konstrukce, které mohou být s vodou ve styku; vzorky se odebírají minimálně ze tří míst. Závěrem geologického a hydrogeologického průzkumu je zpráva shrnutí vlastností základových zemin a spodních vod, jejich vliv na stavbu a okolností, které mohou ovlivnit stavbu a její realizaci Geotechnické kategorie Podle výsledků provedených geologických a hydrogeologických zkoušek rozeznáváme základové poměry: jednoduché základové poměry: základová půda se v rozsahu stavebního objektu podstatně nemění; jednotlivé vrstvy mají přibližně stálou mocnost a jsou uloženy vodorovně; podzemní voda neovlivňuje uspořádání objektů a návrh jejich konstrukce. Složité základové poměry: základová půda se v rozsahu stavebního objektu místo od místa podstatně mění nebo vrstvy mají proměnlivou nosnost anebo jsou nepravidelně uložené; podzemní voda nepříznivě ovlivňuje návrh objektů. Podle náročnosti konstrukcí (jejich založení) rozlišujeme konstrukce: nenáročné konstrukce: nejsou citlivé na rozdíly v nerovnoměrném sedání (rodinné domy, garáže, nízké obytné domy, nízké zemědělské a průmyslové stavby). Náročné konstrukce: ostatní konstrukce, především výškové a staticky neurčité stavební konstrukce. Navrhování základů podle zásad geotechnických kategorií: Jednoduché základové poměry Složité základové poměry Nenáročné konstrukce dle 1. geotechnické kategorie dle 2. geotechnické kategorie Náročné konstrukce dle 2. geotechnické kategorie dle 3. geotechnické kategorie Výpočet podle 1. geotechnické kategorie: výpočtová únosnost základové půdy tabulky ČSN EN ; zatížení provozní (charakteristická) hodnota zatížení v základní kombinaci. Výpočet podle 2. geotechnické kategorie: výpočtová únosnost základové půdy hodnoty získané ze statistických rozborů zkoušek (v rozsahu celé ČR, v rozsahu určité oblasti výstavby); zatížení extrémní (návrhová) hodnota zatížení v nejnepříznivější základní nebo mimořádné kombinaci. Výpočet podle 3. geotechnické kategorie: výpočtová únosnost základové půdy podle výsledků zkoušek uskutečněných při průzkumu staveniště; zatížení extrémní (návrhová) hodnota zatížení v nejnepříznivější základní nebo mimořádné kombinaci

6 E Zemní práce 1.3 Vlastnosti zemin mechanika zemin Mechanika zemin se zabývá vlastnostmi zemin po stránce mechanické a fyzikální a chováním zemin při jejich zatěžování. Zemina = směs pevných částic hornin, vody, vzduchu, organických látek a dalších příměsí, skládá se tedy ze třech fází: PEVNÁ fáze zrna hornin, tvořící skelet (kostru) mezi zrny jsou póry; PLYNNÁ a KAPALNÁ fáze póry mezi zrny jsou vyplněné vodou a vzduchem. Vzduch Voda Hornina Vzájemný poměr jednotlivých fází a jejich vztah ovlivňuje vlastnosti zeminy; vlastnosti zeminy se mění vlivem mnoha činitelů (teplota, voda, zatížení atd.); ve stavební praxi nutno navrhnout stavbu tak, aby Skladba zeminy. zemina přenášela zatížení i při nejméně příznivých podmínkách; vlastnosti zemin určujeme přímo v terénu X laboratorními zkouškami; rozlišujeme vlastnosti zemin: fyzikální: vlhkost; objemová hmotnost; hustota pevných částic; pórovitost číslo pórovitosti, stupeň nasycení; zrnitost namrzavost, propustnost, smršťování. Mechanické vlastnosti: stlačitelnost zeminy; únosnost zeminy; pevnost zeminy (napětí ve smyku) úhel vnitřního tření zeminy. Chemické vlastnosti: rozbor vody; obsah vápna, uhličitanů, chloridů atd.; určení mineralogického složení. Póry Skelet Zrnitost je hmotnostní podíl zrn jednotlivých velikostí vyjádřený v procentech; zkoušky se provádějí: prosévací pro zrna větší než 0,063 mm proséváme soustavou sít; hustoměrná (jestliže je víc než 10 % zrn menších než 0,063 mm) pro zrna menší než 0,063 mm prováděna sedimentací (usazováním). Vyhodnocení zkoušky probíhá graficky vodorovná osa (logaritmická) ukazuje velikost zrn, svislá osa (lineární) hmotnostní propad v %; znalost zrnitosti umožňuje určit další vlastnosti především namrzavost a propustnost. Prosévací zkouška [006] Normová sada sít [007] Průběh sedimentační zkoušky [008] - 6 -

7 Poznámky z pozemního stavitelství Třídění zemin ČSN ČSN EN ISO Skupiny zemin Složka Ozn. Vel. zrn Frakce Ozn. Velikost zrn Velmi hrubozrnná zemina Hrubozrnná zemina Jemnozrnná zemina velký balvan LBo do 630 balvanitá b >200 balvan Bo kamenitá cb valoun Co štěrkovitá g 2 60 štěrk Gr 2-63 hrubozrnný CGr střednězrnný MGr 6,3-20 jemnozrnný FGr 2,0-6,3 písčitá s 0,06 2 písek Sa 0,063-2,0 hrubozrnný CSa 0,63-2,0 střednězrnný MSa 0,2-0,63 jemnozrnný FSa 0,063-0,2 prachová m 0,002 prach Si 0,002-0,063 hrubozrnný CSi 0,02-0,063 střednězrnný MSi 0,0063-0,02 jemnozrnný FSi 0,002-0,0063 jílová c < 0,002 jíl Cl 0, Namrzavost a propustnost A. Namrzavost je schopnost zeminy obsahující dostatečné množství vody tuto vodu zadržovat; nepříznivá je namrzavost například u jílů voda v pórech zmrzne a zvětší svůj objem přibližně o 9 %, tím se zvyšuje i objem zeminy; po rozmrznutí je narušena únosnost zeminy, zemina má vyšší vlhkost než před zmrznutím hloubka základové spáry v takzvané nezámrzné hloubce (v našem podnebí je stanovena mezi mm podle typu zeminy a oblasti); nenamrzavé zeminy propustné nesoudržné zeminy; namrzavé zeminy soudržné zeminy. B. Propustnost je ovlivněna typem zeminy (jíl, prach, písek, štěrk) a jeho ulehlostí; podle propustnosti rozlišujeme zeminy propustné a nepropustné; ovlivňuje řadu věcí například možnost vsakování dešťových vod Měrná a objemová hmotnost A. Měrná hmotnost používá se označení hustota ρ hustota pevných částí ρs poměr hmotnosti jednotlivých pevných zrn vysušené zeminy ms a objemu VS těchto částí ρs = ms / VS (kg.m -3 ); zjišťuje se v pyknometrech; přibližné hodnoty: ρs pro jíly kg.m -3 ; ρs pro písky kg.m -3 ; ρs pro běžné zeminy kg.m -3. B. Objemová hmotnost Pyknometry [009] hmotnost objemové jednotky zeminy včetně pórů; rozlišujeme: objemová hmotnost zeminy v přirozeném stavu ρ; objemová hmotnost zeminy nasycené (plné vody) ρsat; objemová hmotnost zeminy vysušené ρd; objemová hmotnost zeminy pod hladinou vody ρsu (hmotnost vody zmenšena o vztlakovou sílu); ρ = mv / V (kg.m -3 ); kde: mv hmotnost zeminy (kg) pevná, plynná i kapalná fáze, V objem, který právě zemina zaujímá

8 E Zemní práce Pórovitost mezi pevnými částicemi zemin jsou dutiny póry vyplněny vzduchem a vodou. Pórovitost n je poměr celkového objemu pórů Vp v zemině k celkovému objemu zeminy V; n = ((ρs - ρd ) / ρs) * 100 [%] pórovitost je závislá na druhu zeminy a její ulehlosti. Průměrné hodnoty pórovitosti Zemina pórovitost [%] písek jílovité zeminy jíl hlinité zeminy bentonit až Voda v zeminách konzistence zemin plasticita ovlivněna množstvím jílů při stejné vlhkosti mohou mít zeminy různou konzistenci; stav: tekutý (kašovitý) zemina se v Průměrné hodnoty vlhkosti zavřené pěsti protlačuje mezi Zemina vlhkost [%] prsty; plastický: písek měkký zeminu lze lehce hníst; jílovité zeminy tuhý lze tvořit válečky o průměru 3 mm jíl Pevný válečky se drobí; bentonit až 80 tvrdý zeminu lze rozbíjet na celistvé kusy Smršťování zemin projevuje se především u jílů (převážná část zrn menší než 0,005 mm); změna objemu (zmenšení) při snižování vlhkosti za normálních podmínek (nemění se teplota a tlak) Stlačitelnost ve stavitelství sedání stavby (hmotnost stavby působí na základovou spáru); Základová spára spára mezi zeminou a spodní stranou základů; Sedání stlačitelnost (konsolidace) z pórů v zemině se vypuzuje vzduch a voda, na jejich místo se zatlačují pevné částečky zeminy (jinak se chovají soudržné a jinak nesoudržné zeminy): nesoudržné (písčité) zeminy velké póry, rychle se stlačují (póry obsahují vzduch), ale stlačí se málo (malá pórovitost); soudržné (jílovité) zeminy malé póry, stlačují se pomalu (póry obsahují vodu roky), stlačí se hodně (velká pórovitost) Únosnost Smrštění zeminy [010] zjišťuje se nejčastěji přímo na staveništi; zkouška únosnosti se provádí zatěžovací deskou: zjišťujeme mez únosnosti zeminy [MPa]; při překročení meze napětí dochází k trvalému porušení základové půdy projeví se například stálým zatlačováním objektu do zeminy; zkouška se doporučuje hlavně u nesoudržných zemin

9 Poznámky z pozemního stavitelství Pevnost zeminy určujeme především smykovou pevnost je důležitá pro: posouzení stability výkopů a násypů; určení soudržnosti zemin a stanovení úhlu vnitřního tření zeminy. Úhel vnitřního tření zeminy je ovlivněn především velikostí a tvarem zrn, ulehlostí a vlhkostí zeminy; nesoudržné písčité zeminy pevnost je dána pouze třením mezi jednotlivými částicemi úhel vnitřního tření φ u písčitých zemin je úhel φ téměř totožný s úhlem přirozeného sklonu zeminy (volně sypané); soudržné zeminy (zrna menší 0,063 mm) pevnost je určena soudržností a úhlem vnitřního tření. Úhel vnitřního tření φ, napětí zeminy ve smyku T a soudržnost C se určují v Casagrandově prostém smykovém přístroji nebo v tříosém přístroji. 1.4 Třídění základových půd Podle únosnosti únosnost základové půdy je rozhodující pro návrh způsobu zakládání; zatřiďujeme pro stanovení jejich únosnosti a velikosti přetvoření do čtyř základních skupin: skupina A horniny skalní a poloskalní; skupina B zeminy štěrkovité (víc než 50 % zrn větších než 2 mm); skupina C zeminy písčité (víc než 50 % zrn menších než 2 mm); skupina D zeminy soudržné; zvláštní skupinu E tvoří horniny v násypech a zeminy pro zakládání staveb nevhodné (kypré písky) Podle soudržnosti A. Nesoudržné zeminy jsou písčité, štěrkovité nebo balvanité horniny; neudrží se v příkrých sklonech bez pažení; chovají se jako sypké hmoty, propouští vodu, neprojevuje se vzlínání, proto jsou nenamrzavé a objemově stálé; jako stavební materiál a základová půda velmi vhodné. B. Soudržné zeminy jsou velmi jemnozrnné jílovité horniny; v suchém stavu se udrží po určitou dobu ve sklonu bez pažení; velmi dobře přijímají vodu, ale nepropouštějí ji, nabývají na objemu a na povrchu se rozbahňují; objemově nestálé zeminy více, ale pomalu stlačitelné delší doba sedání stavby; pro zakládání staveb jsou méně vhodné až nevhodné

10 E Zemní práce 2. Zemní práce 2.1 Přípravné práce Přípravné vyměřovací práce před zahájením zemních prací je nutné stanovit jejich rozsah vytyčení staveniště (vytyčovací výkres); po vytyčení obrysů stavby se vytyčují výkopy a základy (výkres základů a výkopů). a 0,5 0,7 0,9 b c d e 2-5 m a) kolík c) dvojitý kříž e) profilová lavička b) laťový kříž d) rohová lavička Přípravné vytyčovací práce vytyčení staveniště [011] Přípravné zemní práce umožňují realizaci hlavních zemních prací: bourání objektů dle výkresu bouracích prací; odstranění křovin, stromů, pařezů kácení, vyvracení; odstranění drnu (sejmutí ornice) odstranění kvalitní zeminy radlicovými stroji na skládku pro pozdější použití; vytyčení obrysů stavby a základů (lavičky). Přípravné zemní práce sejmutí ornice [012] V rozích ve vzdálenosti min. 1,5 m od budoucí stavby postavíme lavičky; vyměříme výkopy (výkres výkopů), natáhneme provázky a vypískujeme. Přípravné zemní práce vytyčení stavby [013]

11 Poznámky z pozemního stavitelství 2.2 Hlavní zemní práce představují několik činností navzájem provázaných rozpojování, hrnutí, nabírání, nakládání, doprava, vyložení, srovnání, hutnění; některé činnosti probíhají najednou (např. při těžbě zeminy rypadly rozpojování + nabírání + nakládání) Výkopové práce převážně strojně (ruční výkop většinou jen doplňující prací po strojním výkopu začištění výkopu); volba technologie vykopávky je ovlivněna: prostorem rozměry (délka, šířka), sklonem povrchu, neodstranitelnými překážkami, rozměry přístupové cesty; technologií vlastnostmi těžené horniny, vlastnostmi povrchu, odstranitelnými překážkami, stavem přístupových cest; časem. Vlastnosti těžené horniny ovlivní: tvar stěn výkopu (úhel vnitřního tření, přirozená sklonitost); sled pracovních operací a techniku (těžitelnost a rozpojitelnost, objemová hmotnost, nakypření při těžbě, nasákavost, namrzavost). A. Těžitelnost a rozpojitelnost Rozpojování Třída Těžitelnost Horniny Ručně Strojně 1 1 zeminy 2 lehce těžitelné rypné rýč 3 sypké lopata všechny stroje kopné krumpáč na vykopávky 4 2 drobivé krumpáč, sochor rozrývače 5 lehko trhatelné sochory, 6 3 skalní horniny 7 těžce těžitelné těžko trhatelné B. Nakypření těžko trhatelné kladiva a klíny pneumatické nářadí odstřel Pozor na nutnost použití koeficientu nakypření KN 1,2 1,3 objem zeminy v pevném stavu násobit koeficientem nakypření pro objem zeminy k odvozu (uvedené objemové hmotnosti se vztahují k rostlému stavu). C. Vliv vody (povrchové, podzemní či gravitační, kapilární, pevné led) práce na suchu nad hladinou podzemní vody se zeminami přirozené vlhkosti; práce v mokru se zeminami rozmáčenými spodními, povrchovými nebo srážkovými vodami; práce ve vodě pod hladinou vody. Účinnost strojního těžení je pak ovlivněna především: odporem proti rozpojování síla, kterou musí pracovní nástroj překonat při rozpojení rostlé zeminy; vrstevnatostí ovlivní vnikání zubů nástroje; lepivostí prodlužuje vyprazdňování pracovního nástroje, zbylá zemina zmenšuje užitečný obsah; kypřivostí zeminy vliv na výkon strojů, kde je uváděn v m 3 za časovou jednotku; úhlem přirozené sklonitosti úhel, kdy zemina v přirozeném svahování nesjíždí

12 E Zemní práce Rozeznáváme tyto druhy výkopů: odkopávky; prokopávky; hloubené vykopávky: rýha vykopávka o maximální šířce 2 m, maximální hloubce 16 m, maximální rozměr je délka; šachta vykopávka o maximální půdorysné ploše 36 m 2, maximální rozměr je hloubka; stavební jáma hloubený výkop, který není šachtou, o šířce větší než 2 m a hodnotě poměru délky k šířce dna menší než 6 m. Zářez - hloubený výkop, který není šachtou a jehož šířka je větší než 2 m, poměr délky k šířce dna je větší než 6 m. Rýha [014] Šachta [015] Rýha [016] Jáma [017] Proces realizace výkopu je závislý na typu výkopu a typu navržené strojní sestavy (kombinace strojů pro danou činnost). Příklady typů výkopů: Jáma většinou rypadly, výkopek ukládán na nákladní auta a odvážen, hlubší výkopy po etážích (úrovních). Rýha výkop zahájíme v nejhlubším místě, postupuje proti spádu nivelety, využití rypadel + nákladních automobilů, u kanalizace, vody a kabeláže ukládáme zeminu vedle rýhy 0,75 m od hrany. Šachta většinou drapákovými rypadly, stabilita stěn zajištěna spouštěnými studnami. Příklady sestav strojů: skrývka ornice (dozer + nakladač + nákladní auto); výkop z jámy (rypadlo + nákladní auto); výkop z rýh (rypadlo + nákladní auto); rozměr stavební jámy musí umožňovat práci je-li nutné pracovat i z vnější strany budoucího objektu (např. realizace izolace) je nutné vytvořit pro danou činnost potřebný pracovní prostor mm Zvětšení stavební jámy o pracovní prostor

13 Poznámky z pozemního stavitelství Ostatní činnosti při provádění výkopů většinou přímo navazují i další činnosti, především: Rozvoz zemin rozpojováním zemin ve výkopech vzniká výkopek (hornina rozpojená vykopávkou), který je třeba přemístit (svisle či vodorovně) mimo staveniště a buď uložit na skládce nebo použít přímo na násypy, obsypy a zásypy. Skládky zemin jsou zemní tělesa nasypaná na povrch území; skládky se zřizuji trvalé, na které se sype neupotřebitelný výkopek nebo dočasné, na něž se sype výkopek, který se na stavbě ještě později použije; na skládkách se výkopek ukládá zpravidla v nakypřeném, tj. v neulehlém stavu; přeprava výkopku (vodorovná a svislá) na skládky nebo na místo jeho použiti je jen výjimečně ruční, volba dopravních prostředků závisí na objemu zemních práci a na způsobu jejich provádění. Zemní práce podle uložení výkopku: násyp; zásyp; obsyp; skládky (deponie). Hutnění zemin před uložením výkopku do zhutněných násypů upravit podloží násypu (odstraňuje se porost - traviny, křoviny, stromy i pařezy, snímá se ornice nebo se odstraňuje nevhodná zemina - bahno, rašelina apod.); hutněný násyp se zřizuje po tenkých vrstvách (150 až 700 mm), které se sypou, rozhrnují a zároveň se zhutňují; zhutňovací prostředky podle vlastnosti sypaniny a podle stanovené míry zhutnění; vrstvy sypané zeminy se zhutňují: pěchováním (ručním, pneumatickými pechy apod.); válcováním (hladké, rýhované, ježkové nebo pneumatické válce); vibrováním (vibračními deskami, vibračními válci apod.). Nejlepším násypovým materiálem je štěrkopísek s malým procentem jílovitých přimíšenin. Méně vhodné jsou jíly, hlíny a kamenité horniny. Při hutnění zemin je nutné zvolit nejen vhodný hutnící prostředek, ale i správný systém hutnění viz příklady. Ukázky správných a nesprávných postupů hutnění: a správný postup, b nesprávný postup [018]

14 E Zemní práce 2.3 Pomocné a zabezpečovací práce Zajištění stability stěn výkopů Než začnu navrhovat způsob zajištění stavební jámy, musím znát: výškové i půdorysné rozměry navrhovaného objektu; geologické poměry; hydrologické poměry minimálně úroveň HPV a agresivitu podzemní vody; je-li v blízkosti objektu přítomna kolejová doprava; stav stávajících objektů v blízkosti výkopů (fotodokumentace pro případné stížnosti); vzdálenost stávajících budov a komunikací od výkopu, úroveň základové spáry sousedních objektů, způsob založení a počet podlaží apod.; inženýrské sítě v blízkosti výkopu; Rostlý terén Rostlý terén ornice navážka písčitý jíl pevná hlína navětralý křemenec křemenec Výškové a půdorysné rozměry budovaného objektu Geologické poměry na staveništi Rostlý terén HPV HPV SO4? CO2? Hydrogeologické poměry Kolejová doprava v blízkosti staveniště Rostlý terén Výkop Stav stávajících objektů Inženýrské sítě v okolí staveniště Rostlý terén Výkop Vzdálenost a hloubka založení stávajících budov. za určitých podmínek mohu stavební výkop se svislými stěnami (nesvahovaný) ponechat bez pažení; max. hloubka nepaženého výkopu se svislými stěnami: soudržné zeminy v intravilánu (zastavěná oblast) 1,3 m; soudržné zeminy v extravilánu (nezastavěná oblast) 1,5 m; nesoudržné zeminy 0,7 m. Pro větší hloubky je výkop nutno Nezajištěná rýha překročená max. hloubka [019] svahovat nebo pažit, vždy je ale třeba posoudit konkrétní situaci (hydrogeologické podmínky)

15 Poznámky z pozemního stavitelství Svahování X pažení pažení je většinou dražší a stojí více času spíše svahujeme a pažení použijeme jen v nutných případech: v blízkosti stávajících objektů; v blízkosti stávajících inženýrských sítí; v blízkosti stávajících komunikací; rýha v silnici či chodníku; kde je hladina podzemní vody nad úrovní dna výkopu a nelze ji snížit čerpáním; mezi dvěma novými objekty; kde to vyžaduje malá plocha staveniště nebo kde je nutno stabilizovat sousední pozemky. Chodník Rýhy v silnici a chodníku Blízkost stávajících komunikací Rostlý terén, Rostlý terén α > φ Blízkost inženýrských sítí α > Blízkost stávajících objektů Rostlý terén Soukromý pozemek Soukromý pozemek Malá plocha staveniště Propustné vrstvy HPV Nepropustné podloží Hladina podzemní vody nad úrovní dna výkopu

16 E Zemní práce Svahování provádíme všude tam, kde to lze (tam kde není ohrožena bezpečnost). Při návrhu svahů nás ovlivňuje především: jedná-li se o výkop trvalý nebo provizorní; jaké jsou geologické podmínky na staveništi; úroveň hladiny podzemní vody; hloubka výkopu; místní podmínky; u trvalých výkopů pak způsob úpravy trvalého terénu. Dobré zásady: Druh horniny Přípustný sklon svahu (výška/šířce) Prachovitá hlína 1 : 0,25 Jílovitý štěrk 1: 0,25 Hlína 1 : 0,25 1 : 0,5 Jíl 1 : 0,25 1 : 0,5 Jílovitá hlína 1 : 0,25 1 : 0,5 Jílovitý písek 1 : 0,5 Balvanitý písek 1 : 0,75 Hlinitý písek 1 : 1 Písčitá hlína 1 : 1 Písčitý štěrk 1 : 1 Skalní horniny 1 : 0,5 1 : 0,2 (stabilní) s rostoucí hloubkou výkopu navrhovat raději bezpečnější sklon; sklony na přípustné hranici je vhodné konzultovat s geologem; některé zeminy (např. spraše) udrží při počasí beze srážek velmi strmý sklon, ale po dešti nebo jiném přítoku vody (prasklé vodovodní potrubí) rychle povolují (břednou); přibližné sklony šikmých svahů v dočasných výkopech (pro hloubku do 3 m výkopu, při zákazu provozu strojů a zařízení v blízkosti výkopů) viz tabulku; výkopy hlubší než 5 m nebo v úrovni, kde se střídají dvě horniny s odlišnými vlastnostmi navrhujeme sklon svahu ve spodní části menší, nebo svah rozdělíme lavičkami (šířka lavičky cca 0,5 m); Sypaná hrázka Původní terén min. 0,5 max. 0,8m Odvodňovací příkop Hlína Písek min. 0,5 max. 5 m 1 : a a 1 Pevné břidlice max. 1,5 Odvodňovací příkop Svahovaná stavební jáma trvalé sklony svahů výkopů do hloubky 6 m se navrhují obvykle s těmito sklony: při hloubce výkopu do 2 m 1 : 1,5; při hloubce výkopu větší než 2 m a do 4 m 1 : 1,75; při hloubce výkopu větší než 4 m a do 6 m 1 : 2. Sklon trvalého svahu se navrhuje v souladu s jeho konečnou úpravou; ochrana svahu může být zajištěna pomocí: trávy, rostlin, keřů nebo stromů; stříkáním betonu; obkladem betonovými tvárnicemi; železobetonovými konstrukcemi a kotvami; hřebíkováním; drenážními štěrkovými žebry; přitížením spodní části a odlehčením v horní části svahu

17 Poznámky z pozemního stavitelství Pažení Základní dělení z hlediska propustnosti: pažení nepropustná kromě zajištění stavební jámy mají zabránit i přítoku vody do výkopu, obvykle uzavřený tvar a (pokud to lze) bývají zavázána do nepropustného podloží; pažení propustná. Z hlediska doby funkce pažení: trvalá (předpokládaná funkce delší než 2 roky po realizaci); dočasná (předpokládaná funkce maximálně 2 roky po realizaci). Z hlediska použité mechanizace lehká nebo těžká (požadavky na prostor). A. Příložné pažení vodorovné nebo svislé; tvořeno pažinami (kladenými na sraz), svlaky, rozpěrami a vzpěrami. S vodorovnými pažinami v soudržných zeminách do hloubky 6 m. Se svislými pažinami u širokých stavebních jam nebo u mělkých rýh; dříve se realizovala ještě pažení spouštěná a hnaná. P.T. P.T. Vodorovný svlak Pažiny Pažiny Vzpěra Rozpěra Svlak Rozpěra Příložné pažení s vodorovnými pažinami [020] Příložné pažení se svislými pažinami [021] B. Záporové pažení Ukázky pažení rýhy klasické dřevěné a systémové jedno z nejpoužívanějších propustných pažení; pažení se skládá ze: zápor svislé, většinou ocelové válcované nosníky, nejčastěji profil I, (2xI, 2xU, HBE) ve vzdálenosti cca 2 m; pažin vodorovné, nejčastěji dřevěné prvky (fošny, prkna, hranoly), případně železobetonové panely menších rozměrů. Zápory mohou být: beraněny do země (zápory se dají vytáhnout a znovu použít); osazeny do předvrtaného otvoru (cca 0,6 m) a zabetonovány. Pažiny vkládané ručně (po vrstvách do 1,5 m) a uklínovány; kotvení stěn provedeno zpravidla převázkou

18 E Zemní práce Vrt Zemina Zápora Výkop < 2m (3 d vrtu) Pažiny Zemní kotva Převázka Vrt Zemina Pracovní úroveň pro realizaci kotev P.T. Zápora 2 I Pažiny Budoucí dno výkopu Zemní kotva Schéma záporových pažení s jednoduchou nebo dvojitou záporou a realizace kotvení C. Štětové stěny [022] [023] Záporové pažení jedná se o nepropustné pažení; pažení je složené z jednotlivých ocelových prvků (štětovnic), které jsou vedle sebe zaberaněny a spojeny na zámky; Schéma štětovnice vhodné jsou pro písky a štěrkopísky, nevhodné pro skalní horniny; zajištění je provedeno kotvením, nebo rozepřením. Zámek štětovnic [024] Štětovnice [025] Beranění štětovnice [026] Štětovnicová stěna kotvená zemními kotvami [027]

19 Poznámky z pozemního stavitelství D. Pilotové stěny piloty jsou o průměru 0,6 1,2 m; podle vzdálenosti pilot rozeznáváme pilotové stěny: volně stojící, kde a > d; převrtávané, kde a < d. Kde a je vzdálenost pilot, d jejich průměr. Realizace piloty volně stojící: realizace vrtu paženého bentonitovou suspenzí (nebo výpažnicí); vsazení armakoše; zabetonování; provedení drenáže; osazení ocelových trnů; provedení torkretu (stříkaný beton) v prostoru mezi pilotami; kotvení pomocí železobetonových převázek; realizace věnce v hlavě piloty. Realizace piloty převrtávané: jedná se o nepropustné pažení; nejprve se realizují liché a následně sudé piloty; postup se oproti volně stojícím pilotám liší především různým vyztužením sudých a lichých pilot; vyztužené většinou jen sudé piloty (případně musí být tvar armakoše liché piloty upraven tak, aby nezasahoval do vrtu sousední piloty); vrt pouze jako zapažený ocelovou výpažnicí; do vrtu se po vyvrtání osadí výztuž v podobě armakoše a pilota se zabetonuje pomocí betonovacích trub. Svislé odvodnění Výkop Stříkaný beton Železobetonový věnec Stříkaný beton Zemina Piloty volně stojící schéma Liché piloty nevyztužené Pilota s výztuží P.T. Svislý drén Pilota Liché piloty vyztužené Piloty převrtávané schéma Sudé piloty vyztužené Sudé piloty vyztužené Vrtací souprava pro piloty [028] Výpažnice, osazování armakoše [029] Převrtávaná pilotová stěna [030] Pilotová stěna z pilot samostatně stojících [031]

20 E Zemní práce E. Podzemní stěny (Milánské) jedná se o železobetonové stěny vetknuté pod dno budoucího výkopu; tloušťka stěn cca 0,6 1m, výška až desítky metrů. Realizace monolitické stěny: výkop rýhy šířka = stěna + 0,5 m, hloubka 1 m; realizace vodících zdí tloušťky 0,2 m; vyhloubení podzemní stěny drapáky (po záběrech šířky 2 6 m) pažených bentonitovou suspenzí, záběry hloubeny ob (1, 3, 2, 5, atd.); osazení armakoše; vybetonování (betonovací trouby); kotvení přímo stěnou (vhodné umístit trouby otvory). cca 1m š + 0,5m Rýha pro zídky Rozpěry Vodící zídky Betonáž pomocí betonovací trouby Železobetonový věnec P.T. Vodící zídky Pažící suspenze Vložení výztuže Výkop Postup realizace Milánské stěny Realizace Milánské stěny zídky, vkládání armakoše [032] Hotová Milánská stěna [033] Realizace prefabrikované panely: provádí se výkop rýhy v šířce stěna + 0,5 m a hloubce 1 m; zrealizují se vodící zdi tloušťky cca 0,2 m; následně se vyhloubí podzemní stěny drapáky (po záběrech šířky 2 6m) pažených bentonitovou suspenzí; osazení panelů; realizace věnce v koruně pažící stěny. Realizace prefabrikované Milánské stěny [034]

21 Poznámky z pozemního stavitelství F. Mikrozápory (mikropiloty) jsou maloprofilové ocelové trubky (DN < 100 mm) osazené do vrtu (DN 200 mm), vrt vyplněn ocelovou zálivkou; vzdálenost mikrozápor cca 3 profily. Kde DN je průměr. Postup realizace: vyhloubení vrtu; vyplnění vrtu cementovou zálivkou; zapuštění mikrozápory; pro mikropiloty navíc injektování kořene mikropiloty; kotvení pomocí převázek a zemních kotev. Výztužná ocelová trubka cca 100 mm Průměr vrtu cca 200 mm Postup realizace mikrozápory (mikropiloty) Postup realizace mikropiloty Mikropilota [035] G. Trysková injektáž zapaží jámy pomocí zemino-cementových sloupů vzniklých vtryskáním cementové směsi do předvrtané zeminy pod tlakem. Postup realizace: realizace maloprofilového vrtu (do 200 mm); tryskání cementové suspenze pomocí vrtné soupravy; promíšení cementové směsi se zeminou; vznik betonových sloupů (průměr cca 600 mm); délka sloupů se provádí až 60 m; možnost vyztužit (ocelové trubky) a zakotvit (zemní kotvy). Strojní souprava pro realizaci tryskové injektáže [036] Betonové sloupy zajišťující pažení stavební jámy [037] H. Kotvení a rozepření používá se pro zajištění stability pažení ve větších hloubkách (případně zmenšení deformace), používají se: Hlava Zemní kotvy namáhané tahem obvykle ocelové prvky osazené do vrtu Výztuž s cementovou zálivkou; běžně o průměru cca 100 mm, délka v desítkách m běžně m (100 m); Injekční trubka zemní kotva se skládá ze třech základních částí hlavy, volné délky a ko- Kořen piloty řene. Schéma zemní kotvy

22 E Zemní práce Rozeznáváme zemní kotvy: tyčové X pramencové; předpjaté X nepředpjaté; dočasné X trvalé. Postup realizace: vyvrtání vrtu; vyplnění vrtu cementovou zálivkou (pomocí plastové trubky); osazení kotvy do vrtu; injektování kořenové části; napnutí kotvy a případné provedení ochrany hlavy kotvy proti korozi. Kořen piloty je až za hranicí smykových ploch Úhel vnitřního tření Schéma zemní kotvy Dno výkopu Rozpěry namáhané vzpěrným tlakem prováděny obvykle z oceli nebo dřeva; rozepřít lze všechny typy pažení; levnější varianta než zemní kotvy, ALE rozepření zasahuje do prostoru výkopu. [038] [039] Realizace rozepření Odvodnění stavební jámy stavební jámu je často nutné odvodnit (od dešťové a podzemní vody). Zamezit vnikání vody nebo ji odstraňovat můžeme těmito způsoby: použitím nepropustného pažení; odvodněním povrchové nebo hloubkové (studně nebo čerpací jehly); zmrazení; injektáž; elektroosmóza (v případě zemní vlhkosti). Cílem všech metod odvodnění je snížit hladinu podzemní vody minimálně na úroveň 0,5 m pod úroveň základové spáry objektu Povrchové odvodnění využívá se ve chvíli, kdy je hladina podzemní vody pod úrovní dna výkopu (odvedení dešťové vody); je nejvýhodnější odvodnění z ekonomického hlediska; nedoporučuje se v zeminách s více než 20 % zrn menších než 0,1 mm; skládá se ze sběrných drénů a sběrné studně, odkud se voda odčerpává do kanalizace; příkopy (drény) se provádějí otevřené nebo uzavřené; studna je zpravidla pažená o průměru cca 1,5 m. Povrchové odvodnění Čerpání vody je nutné provádět trvale (záloha čerpadel a energie). Sběrná studna Obvod stavby Sběrný drén

23 Poznámky z pozemního stavitelství Hloubkové odvodnění používá se, je-li hladina podzemní vody nad úrovní dna výkopu; rozeznáváme odvodnění pomocí: A. Studní hladina podzemní vody se snižuje pomocí skupiny čerpacích studní umístěných po obvodě stavební jámy; vzdálenost studní cca 30 d (běžný průměr studny je cca mm); do vrtu se vloží zárubnice (ocelová perforovaná trubka), která se obsype filtračním materiálem (aby se studna nezanášela jemnými frakcemi); filtrační materiál je použit i na dno studny. Hloubkové odvodnění rozmístění studní po obvodu stavební jámy B. Čerpacích jehel maximální výška čerpání cca 6 m; hladina vody se snižuje pomocí skupiny jehel umístěných po obvodu jámy (vzdálenost cca mm); Čerpací jehly jehly jsou připojeny na sběrné potrubí; [040] hlavní potrubí napojené na čerpací stanici (ta je společná pro několik desítek jehel). Snižování hladiny podzemní vody je nutné realizovat u obou systémů POMALU první 3 m rychlostí 1 m/den následně 0,5 m/den. Čerpací studna Původní hladina podzemní vody Dno výkopu Dočasně snížená hladina podzemní vody Zemní práce v zimním období: Dočasné snížení hladiny podzemní vody odčerpáváním vody zemní práce (zejména rozpojování zeminy) jsou za mrazu pracnější a nákladnější, proto se omezují na nezbytné případy; musí být prováděny tak, aby se omezilo promrzání zeminy pracuje se po menších záběrech, které zrychlují postup zemních prací; je také potřeba provádět různá preventivní opatření proti zamrzání zeminy. Nálezy ve výkopu: nálezy s historickou, archeologickou, paleontologickou nebo geologickou hodnotou je nutno nahlásit předem příslušnému orgánu a zastavit zemní práce až do rozhodnutí příslušného úřadu. 2.4 Dokončovací práce úprava povrchů výkopů a násypů: zajištění proti povětrnostním vlivům; rozvoz ornice (humusování) min. tloušťky 100 mm; osetí (ochrana povrchu před půdní erozí), případně rozprostření travních koberců

24 E Zemní práce 3. Stroje pro zemní práce 3.1 Rýpadla jsou stroje s vlastním pohonem pro dobývání hornin nebo pro zemní práce (rýpání, rozpojování a přemísťování); pracovní proces je odřezávání zeminy břitem či zuby zvolené lopaty, těžení zeminy (oddělováním z celé rostlé masy), ubíráním z jedné strany nebo nabírání z volné hromady zeminy Rozdělení rýpadel A. Podle druhu podvozku Rýpadlo s traktorovým podvozkem Rýpadlo s pásovým podvozkem Rýpadlo s kolovým podvozkem Rýpadlo s automobilovým podvozkem Rýpadlo s plovoucím podvozkem Rýpadlo s kráčivým podvozkem Rýpadlo s kolejovým podvozkem

25 Poznámky z pozemního stavitelství Rýpadlo s automobilovým podvozkem [041] Rýpadlo s kolejovým podvozkem [042] Rýpadlo s plovoucím podvozkem [043] Rýpadlo s kráčivým podvozkem [044] B. Podle velikosti Mikrorýpadlo [045] Minirýpadlo [046] Malé rýpadlo [047] Střední rýpadlo [048] Těžké rýpadlo [049] Velkorýpadlo [050] C. Příslušenství rýpadel lžíce (těžební lopaty) podkopové, čelisťové, skalní, svahovací, profilová atd.; bourací kladiva, kleště (univerzální nůžky); zhutňovací zařízení, drapáky, vrtáky, rozrývací zuby; frézy, radlice, drážkové systémy. Naklápěcí lžíce Podkopová lžíce Skalní lžíce Svahovací lžíce Čelisťová lžíce Profilová lžíce Kleště Bourací kladivo Vrták Radlice Otloukací fréza Drapák Pracovní nástroje - rypadla

26 E Zemní práce D. Podle způsobu těžby 1. Cyklická rýpadla pracují v cyklech (především lopatová); mezi cyklická rýpadla patří: Rýpadla s výškovou lopatou používají se především pro práce nad opěrnou rovinou; pracovním nástrojem je lopata, která se plní pohybem směrem od rýpadla nahoru. Rýpadla s hloubkovou lopatou využívají se pro práce pod opěrnou rovinou; pracovním nástrojem je lopata, která se plní pohybem směrem k rýpadlu a zpravidla i směrem dolů. Rýpadla s drapákem využívají se pro práce pod opěrnou rovinou; jako pracovní nástroj slouží čelisťový drapák; kromě těžby zemin se často využívají také pro transport materiálu (dřeva, prefabrikátů apod.). Rýpadla vlečnou lopatou pracovní zařízení je zavěšeno na lanech (pomocí lan se ovládá i jeho pohyb); jako pracovní nástroj slouží obvykle vlečný koreček; obvykle se využívají pro těžbu písku, případně při těžbě materiálu ze dna toků. 2. Kontinuální rýpadla pracují nepřetržitě (především kolesová rýpadla); mezi kontinuální rýpadla patří: Korečková rýpadla; Rýpadla příkopová rýhovače, pluhy. 3. Speciální rýpadla mezi speciální rýpadla patří rýpadla: plovoucí; sací; demoliční; s beranícím zařízením; s pěchovacím zařízením; tunelová apod.. Rýpadlo s výškovou lopatou Rýpadlo s hloubkovou lopatou Rýpadlo s drapákem Rýpadlo s vlečnou lopatou Korečkové rýpadlo Rýhovač

27 Poznámky z pozemního stavitelství 3.2 Dozery (shrnovače) jsou traktorové stroje sloužící k rozhrnování, hrnutí zeminy, urovnání povrchů, popř. k demolici; jejich pracovním nástrojem je radlice, někdy bývají opatřeny i rozrývačem; mohou těžit zeminy v ploše ve vrstvách maximálně 0,25 m (sejmutí ornice); pracovním procesem je hrnutí zeminy na kratší vzdálenosti (do cca 60 m); Dozer. jsou schopné pracovat ve svahu do sklonu 25 v pojezdové i příčné rovině. Rozeznáváme: Buldozer čelní shrnovač, radlice je kolmá na směr jízdy, lze s ní pohybovat svisle; Angledozer boční shrnovač, radlice se může nejen zvedat, ale může se i vyklonit až o 30, čehož lze využít, např. při odklízení cest, zahrnování výkopů apod.; Tiltdozer dovedou radlici zvedat, vyklonit až o 30 a navíc i natočit na hranu, to je vhodné např. pro odstranění balvanu, vytvoření rýhy, rozrývání zeminy apod.. Buldozer Angledozer Tiltdozer 3.3 Skrejpry (škrabače) Skrejpr Skrejpr rozpojuje, nabírá a převáží zeminu na místo vykládky (vše v jednom úkonu); pracovní zařízení jsou korba, břit a elevátor; vyprazdňování korby je prováděno vyklápěním nebo výtlačnou stěnou a zpětným chodem elevátoru; používají se převážně při stavbách dálnic, silnic, letišť, při provádění zářezů a náspů, při skrývkách a úpravách rozměrných ploch; ekonomická přepravní vzdálenost se pohybuje cca od 100 m do 2000 m. 3.4 Grejdry rozprostírají horniny (štěrky), přesně urovnávají pláně výkopu nebo násypu; základní pracovní zařízení je radlice umístěná mezi předními a zadními koly (lze natáčet v rovině vodorovné, svislé, zvedat a vysouvat mimo stroj). Grejdr Grejdr

28 E Zemní práce 3.5 Rozrývače jsou to stroje nebo zařízení opatřené trny (například zařízení pro buldozer); slouží k rozrytí ulehlých a hrubozrnných štěrků, suchých nebo zmrzlých jílovitých hornin; rozpojují nesnadno rozpojitelné horniny, štěrkové, živičné, betonové vozovky, vytrhávají kořeny, uvolňují balvany; nože dlouhé 0,5 2 m (čím tvrdší podklad, tím kratší nůž volit). 3.6 Nakladače slouží především pro manipulaci s materiálem: nakládání, vykládání a přemisťování na krátkou vzdálenost; hrnutí zeminy do zásypů, úprava pláně, případně těžbu zemin 1. třídy. Stejně jako u rypadel existují různé druhy podvozků kolové, pásové, atd. a různé druhy velikostí. 3.7 Doprava Rozrývač Pásový nakladač nakládka probíhá jak do standardních nákladních automobilů Tatra, tak do specializovaných pro zemní práce dempry ty rozeznáváme: s pevným rámem velké přepraví kapacity (až 300 t, běžně 40 t), vysoká stabilita při jízdě ve svahu; kloubové s pohonem všech kol (pro náročný terén). Nákladní automobil Tatra 3.8 Zhutňovací stroje cílem je zhutnění nového zemního tělesa (násypu, zásypu) tak, aby nepodléhalo dalšímu sedání. Používají se především: válce: statické (hladké, ježkové, segmentové, pneumatické) působí tlakem (vlastní tíhou stroje); vibrační tlak (nejen vlastní tíha, ale i rázy běhounu), vibrace, hnětení, rázy; oscilační. Dusadla údery; vibrátory: pěchy vibrace; desky vibrace. Dempr Vibrační deska a pěch Ježkový válec

29 Poznámky z pozemního stavitelství 4. Zdroje 4.1 Použitá literatura 4.2 Normy 4.3 Zdroje fotografií Vydání této knihy podpořili:

30 Základy stavitelství v kostce Ing. Tomáš Karlík Ing. Marek Novotný, Ph.D., soudní znalec Vydal: A.W.A.L. s.r.o. Eliášova 20, Praha 6 Jazyková korektura textu: Kateřina Zelená Propagace, marketing: autoři, Ing. Josef Remeš, Kateřina Zelená Administrativní podpora: Kateřina Zelená Počet stran: 40 Nulté vydání, Praha 2018 ISBN: Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků. Publikace je určena nejširšímu okruhu zájemců, pracovníkům ve stavebnictví a především studentům a pedagogům středních a vysokých škol technického zaměření s orientací na stavebnictví.