1 Geotechnický průzkum

Transkript

1 1 Geotechnický průzkum Geotechnický průzkum musí poskytnout dostatečné údaje o základové půdě a podzemní vodě na staveništi a v jeho okolí pro sestavení prostorového modelu geologických a hydrogeologických poměrů na staveništi a pro řádný a pravdivý popis základních vlastností základové půdy a pro věrohodné stanovení charakteristických velikostí parametrů základové půdy, jež buď samy, nebo ve formě hodnot návrhových vstupují do příslušných geotechnických výpočtů. 1.1 Základová půda Základovou půdou se nazývá prostředí obklopující základy staveb. Tvoří ji zeminy v přirozeném uložení, jež jsou obyčejně produkty různého zvětrávání hornin, a dále horniny v různém stupni porušení. Za základovou půdu se obyčejně nepokládají materiály vzniklé lidskou činností, jako jsou různé navážky, zásypy, skládky apod., pokud vlastnosti těchto materiálů nejsou zlepšeny speciálními metodami tak, aby byly pro zakládání přijatelné. Základové půdy se třídí podle různých kritérií, nicméně jeden z nejlepších systémů třídění základových půd je součástí bývalé ČSN : Základová půda pod plošnými základy z roku 1987 x), obr. 1, jenž byl sestaven pro základovou půdu tvořenou zeminami. Ty se třídí zejména na základě granulometrického rozboru, kde kritériem je velikost zrn tvořících pevnou součást zemin. Podle velikosti těchto částic se rozlišují: (1) velmi hrubé částice aa) balvanitá složka (b) > 200 mm ab) kamenitá složka (cb) 200 až 60 mm (2) hrubé částice ba) štěrková složka (g) 60 až 2 mm bb) písčitá složka (s) 2 až 0,06 mm (3) jemné částice (f) ca) prachová složka (hlína, silt) (m) 0,06 až 0,002 mm cb) jílová složka (c) < 0,002 mm Velmi hrubé částice se obyčejně z dalšího třídění vylučují a jejich přítomnost se popisuje jako příměs pokud (b + cb) < 20 % celkové hmotnosti zeminy; v případě většího podílu (b + cb) se popisují jako zeminy kamenité, popř. balvanité a jejich vlastnosti se popisují individuálně. Částice menší než 60 mm se třídí na základě trojúhelníkového diagramu podle obr. 2. K podrobnému rozlišení jemnozrnných zemin, ale i zemin s podílem částic f > 15 % (g + s + f) slouží tzv. plasticita zemin, která se charakterizuje podle polohy v diagramu plasticity na obr. 3 za pomoci konzistenčních mezí w L a w p, respektive podle čísla plasticity I p = w L w p, x) Přestože tato norma byla v souvislosti s definitivní platností ČSN EN zrušena, bude zejména její část týkající se klasifikace základových půd jistě i nadále využívána projektanty geotechnických konstrukcí. 9

2 Ge o technický průzkum přičemž základním ukazatelem je vlhkost, jež patří mezi základní laboratorní zkoušky zemin a lze ji stanovit i na porušených vzorcích. Tento diagram se používá zejména pro podrobné rozlišení jemnozrnných zemin, pro rozlišení plasticity, jež se dělí na nízkou (L), střední (I), vysokou (H), velmi vysokou (V) a extrémně vysokou (E), a dále pro stanovení jejich konzistence, pro niž se definuje stupeň konzistence I C = (w L w) / I p (tab. 1). Jemnozrnné zeminy (F) se dále třídí na 8 tříd (tab. 4), písky (S) a štěrky (G) pak na 5 tříd (tab. 2 a 3). Obr. 1 Schéma klasifikačního systému základových půd tvořených zeminami Obr. 2 Klasifikační diagram zemin s částicemi < 60 mm 10

3 Tab. 1 Konzistence zemin Konzistence Stupeň konzistence I C Chování zeminy kašovitá měkká tuhá pevná tvrdá < 0,05 0,05 až 0,50 0,50 až 1,00 > 1,00 při sevření se protlačuje mezi prsty dá se lehce hníst v prstech hněte se obtížně v prstech lze do ní vtisknout nehet vyschlá, při úderu kladiva se drolí Obr. 3 Diagram plasticity jemnozrnných zemin Horniny se dělí do 6 tříd (tab. 5) na základě velikosti prosté tlakové pevnosti σ c, jež se dá stanovit i na vzorcích nepravidelného tvaru. Třídám R1 až R3 odpovídají skalní horniny, třídám R4 až R6 pak poloskalní horniny, přičemž třída R6 tvoří přechod mezi poloskalní horninou a zeminou vesměs pevné až tvrdé konzistence. Tab. 2 Třídění písčitých zemin Třída Název Symbol Kvalitativní znaky S1 S2 S3 S4 S5 písek dobře zrněný písek špatně zrněný písek s příměsí jemnozrnné zeminy písek hlinitý písek jílovitý SW SP S F SM SC f < 5% (g + s + f) f < 5% (g + s + f) a není SW f = 5 15 % (g + s + f) f = % (g + s + f) f = % (g + s + f) 11

4 Ge o technický průzkum Tab. 3 Třídění štěrkovitých zemin Třída Název Symbol Kvalitativní znaky G1 G2 G3 G4 G5 štěrk dobře zrněný štěrk špatně zrněný štěrk s příměsí jemnozrnné zeminy štěrk hlinitý štěrk jílovitý Tab. 4 Třídění jemnozrnných zemin GW GP G F GM GC f < 5 % (g + s + f) f < 5 % (g + s + f) a není GW f = 5 15 % (g + s + f) f = % (g + s + f) a pod čarou A f = % (g + s + f) a nad čarou A Třída Název Symbol Kvalitativní znaky F1 hlína štěrkovitá MG f = % (g + s + f) a g > s F2 jíl štěrkovitý CG f = % (g + s + f) a g > s F3 hlína písčitá MS f = % (g + s + f) a s > g F4 jíl písčitý CS f = % (g + s + f) a s > g F5 hlína s nízkou a střední plasticitou ML, MI f > 65 % (g + s + f) a w L < 50 % F6 jíl s nízkou a střední plasticitou CL, CI f > 65% (g + s + f) a w L < 50 % F7 hlína s plasticitou vysokou, velmi a MH, MV, ME f > 65% (g + s + f) a w L > 50 % F8 extrémně jíl s plasticitou vysokou, velmi a extrémně Tab. 5 Třídění hornin na základě pevnosti CH, CV, CE f > 65 % (g + s + f) a w L > 50 % Třída σ c [MPa] Pevnost Charakteristika Příklady R1 >150 velmi vysoká kladívkem lze těžko otloukat R vysoká kladívkem lze těžko rozbíjet R střední kladívkem lze lehce rozbíjet R nízká lze škrábat nožem, ne nehtem zdravé vyvřeliny a přeměněné horniny zdravé sedimenty a navětralé R1 zdravé měkké sedimenty a navětralé R2 zdravé slabě zpevněné sedimenty R5 1,5 5 velmi nízká lze rozdrobit rukou zdravé velmi slabě zpevněné sedimenty R6 0,5 1,5 extrémně nízká lze škrábat nehtem zcela zvětralé sedimenty 12

5 1.2 Cíle geotechnického průzkumu Hlavním cílem geotechnického průzkumu je poskytnutí takových údajů o geologických a hydrogeologických poměrech staveniště a jeho okolí, jakož i o vlastnostech základové půdy, jež umožní technicky správný, ekonomicky přijatelný a časově i technologicky proveditelný návrh geotechnické konstrukce za výrazné redukce geotechnických rizik, spojených s tímto návrhem i jeho realizací. Konkrétní cíle geotechnického průzkumu se mohou v podrobnostech lišit, a to jak s ohledem na jeho příslušnou etapu, tak na druh a složitost geotechnické konstrukce. Geotechnický průzkum je třeba vždy chápat jakožto jeden z nejdůležitějších podkladů, podle něhož se řídí návrh a provádění geotechnické konstrukce, nikoliv jako cíl jistého snažení, a tomu je třeba jej přizpůsobit. 1.3 Etapovitost geotechnického průzkumu Při provádění geotechnického průzkumu se dodržují zásady etapovitosti, a to jednak s přihlédnutím k jednotlivým fázím přípravy stavby a její dokumentace (studie proveditelnosti, dokumentace pro územní řízení, dokumentace pro stavební povolení, dokumentace pro provedení stavby), jednak z hlediska principu postupného zvyšování úrovně znalostí o daném geotechnickém prostředí a soustředění se na to, co je důležité. Jednotlivé etapy geotechnického průzkumu jsou: předběžný průzkum, podrobný průzkum, doplňkový průzkum a sledování v průběhu realizace stavby. Pro sanace a rekonstrukce stávajících stavebních a geotechnických konstrukcí se provádí obyčejně jednostupňový průzkum, jenž má vesměs charakter průzkumu podrobného, popř. i doplňkového. Předběžný průzkum má vždy zahrnovat důkladnou prohlídku staveniště a jeho okolí, studium archivních materiálů (rešerše např. z Geofondu) a seznámení se stavebním záměrem. Jen zcela výjimečně se provádějí odkryvné terénní práce, nicméně nepřímé průzkumné metody (geofyzikální měření) jsou relativně časté. Výsledkem předběžného průzkumu má být umožnění: stanovení obecné vhodnosti staveniště; srovnání vhodnosti několika stavenišť, pokud to přichází v úvahu; odhadu změn a dopadů na staveniště a jeho okolí, jež mohou být zapříčiněny plánovanými pracemi (výstavbou); naplánování podrobného průzkumu, popř. i doplňujícího průzkumu, jež budou následovat; určení zemníků, pokud to přichází v úvahu. 13

6 Ge o technický průzkum Podrobný průzkum zahrnuje již vesměs veškeré práce potřebné k získání co nejúplnějších poznatků o geotechnických poměrech na staveništi. Je zpravidla podkladem pro dokumentaci pro stavební povolení a musí vždy správně odhalit nejdůležitější geotechnická rizika příslušného staveniště s ohledem na druh a rozsah plánované stavby. Podrobný průzkum tedy zahrnuje: využití poznatků z průzkumu předchozího (předběžného); dostatečný rozsah odkryvných technických prací (jádrových vrtů, včetně odběru vzorků zemin i podzemní vody, popř. sond kopaných); polních zkoušek penetračních, popř. pressiometrických, včetně příslušných měření; geofyzikální měření, pokud jím lze vyjasnit problematiku předchozími zkouškami neřešitelnou; hydrogeologické zkoušky, pokud jsou jejich výsledky nezbytné a mají konkrétní uplatnění; laboratorní zkoušky na odebraných vzorcích zemin a hornin v takovém rozsahu, který je nutný pro správné zatřídění vrstev základové půdy a jsou-li přímo využitelné jako podklad pro stanovení vstupů pro geotechnické výpočty. Podrobný průzkum musí podat informace o následujících geotechnických aspektech: geologické stratigrafii do potřebné hloubky, přírodních, nebo umělých podzemních prostor či kaveren, degradaci hornin, zemin nebo sypaniny, zlomům, puklinám a ostatním plochám diskontinuit, možnosti časového přetváření zemního a horninového prostředí, bobtnavým a prosedavým zeminám či horninám, přítomnosti odpadů a umělých zemních struktur, hydrogeologickým poměrům na staveništi, případně vlivu výstavby na jejich změnu. Doplňkový průzkum, který není uveden v ČSN EN , bývá realizován v těch případech, kdy při plánovaných pracích průzkumu podrobného dojde k takové situaci, že vzniklý geotechnický problém nelze uspokojivě objasnit, nebo v případech výrazné změny ve tvaru, statickém působení, či umístění stavby. Doplňkový průzkum bývá v těchto případech podkladem pro dokumentaci pro provedení stavby. 1.4 Zpráva o geotechnickém průzkumu Každá etapa geotechnického průzkumu je uzavřena závěrečnou zprávou, jež sestává: z prezentace všech dostupných geotechnických informací, včetně geologických jevů a relevantních údajů; z popisu stavby (díla), pro které byl průzkum (jeho příslušná etapa) prováděn, včetně uvedení jeho konstrukčního, statického či dynamického působení; z vyhodnocení geotechnických informací získaných příslušným průzkumem s přihlédnutím k informacím předcházejícím (i archivním) a s uvedením předpokladů, na základě kterých se interpretovaly výsledky zkoušek. 14

7 Prezentace geotechnických informací sestává zejména: z účelu a rozsahu geotechnického průzkumu (jeho příslušné etapy); z obecného popisu morfologie staveniště, včetně jejího známého či zjištěného vývoje; z geologie staveniště řešené nejlépe v prostorovém 3D modelu, popř. v jednotlivých dostatečně vypovídajících řezech vedených do potřebné hloubky; z popisu všech zjištěných, popř. pravděpodobných geologických anomálií (zlomech, tektonických pásem, dutinách či kavernách atd.) s případným doporučením jejich následného zkoumání v rámci doplňkového průzkumu; z hydrogeologických poměrů na staveništi, včetně prognózy kolísání hladiny podzemní vody; z údajů o agresivitě podzemní vody; z přehledu terénních a laboratorních prací; z přehledu odvozených hodnot geotechnických parametrů. Závěrečná zpráva neobsahuje vyhodnocení charakteristických hodnot geotechnických parametrů základových půd, neboť to je na zodpovědnosti projektanta geotechnické konstrukce. Rovněž tak v závěrečných zprávách často uváděné doporučení k metodě zakládání objektu lze chápat pouze jako informativní. 15