Statické problémy podzemných priestorov

Schéma dodatočného prehĺbenia stavebnej jamy pre vytvorenie štvrtého podzemného podlažia garáže Opera v Bratislave

Z 19. konferencie Zakladanie stavieb 2017, ktorá sa konala 11. až 13. októbra 2017 v Starej Lesnej, kde sa zišlo 80 odborníkov zo štyroch krajín, tu uverejňujeme jeden zo zaujímavých príspevkov, ktorý sa týka statiky stavieb. Význam ich podzemných priestorov sa bude v mestských podmienkach zväčšovať, preto sú cenné všetky informácie o problémoch, ktoré sa môžu na takýchto stavbách vyskytovať.

Pri vytváraní podzemných priestorov sa v Bratislave využíva existencia relatívne nepriepustného prírodného podložia tvoreného neogénnymi zeminami v neveľkej hĺbke na zaviazanie podzemných stien, čím sa dajú významne redukovať prítoky vody do stavebných jám. Podzemné steny sa vytvárajú ako železobetónové monolitické, prefabrikované, alebo steny z prerezávaných pilót. Ich stabilita sa zabezpečuje kotvením, alebo rozpernými systémami. V centrálnej časti mesta kolíšu hladiny podzemných vôd v štrkovitých zeminách v závislosti na vodných stavoch Dunaja. V takýchto pod­mienkach sa bežne vytvárajú štyri podzemné podlažia pre garáže či skladovacie priestory. Stabilitu podzemných priestorov proti vztlaku zabezpečujú obvykle zaťaženia od nadzemných konštrukcií budov. Problémy vznikajú vtedy, keď povrch územia nie je zaťažený stavebnou konštrukciou. Vtedy je potrebné redukovať účinky vztlaku. V príspevku sú uvedené problémy, ktoré bolo potrebné riešiť pre bratislavské garáže Opera, Carlton a Centrum.

Garáž Opera

Táto garáž je vybudovaná v blízkosti historickej budovy Slovenského národného divadla. Jej problémy sú naznačené na obr. 1. Podľa pôvodného projektu bola stavebná jama pre tri podzemné podlažia zabezpečená monolitickou podzemnou stenou, kotvenou v jednej úrovni, zaviazanou do nepriepustného podložia. V čase, keď už bola stavebná jama vyhĺbená, sa rozhodlo o dodatočnom vytvorení štvrtého podzemného podlažia.

Časť stavebnej jamy pre garáž Opera so stabilizačnými klinmi a armatúrou základovej dosky pod štvrtým podlažím

Stavebná jama sa prehĺbila len v strede a zabetónovala sa v nej časť základovej dosky. Zemné kliny pri stenách zabezpečovali ich stabilitu. Následne sa vytvorili časti stropov nad štvrtým a tretím podlažím; plnili funkciu rozpier. Kliny sa potom odstránili, základová doska sa skompletizovala až ku stenám a dokončila sa podzemná časť konštrukcie.

Na obr. 2 je vidieť zmrznuté prítoky vody cez hlavy kotiev z podložia blízkeho objektu základnej školy. Sú dôsledkom porušenia starého vodovodného potrubia. Potrubie bolo pravdepodobne porušené pri vytváraní novej stavebnej jamy. Podzemná stena však jednoznačne usmernila prúdenie vody, nasýtili sa hlinité zeminy pod základmi starej budovy, zväčšilo sa jej sadanie, vznikli nerovnomerné deformácie, popráskala obvodová stena a skomplikovala sa prevádzka.

Jednotlivé lamely podzemnej steny zrejme neboli dokonale utesnené, pretože cez niektoré z nich vtekala do podzemných priestorov voda. Preto boli po obvode stien štvrtého podlažia garáže vytvorené odvodňovacie žliabky. Zamáčané polohy sa v súčasnosti objavujú len vo veľmi malom rozsahu. Povrchové úpravy stien garáže sú v okolí netesných škár narušené, začali sa prekrývať panelmi s vkusnými grafitmi.

Garáž Carlton

Podzemná garáž pred hotelom Carlton v bezprostrednej blízkosti Dunaja je zvláštna tým, že jej strop nie je zaťažený stavebnou konštrukciou, tvorí ho povrch Hviezdoslavovho námestia. Garáž si preto vyžiadala zvláštne stabilizačné opatrenia na zabezpečenie stability proti vztlaku. V pôvodnom projekte boli navrhnuté dva rady kotiev. Po problémoch s vytváraním druhého radu kotiev bolo treba zabezpečiť stabilitu stien inak. Najprv sa zabudovala časť základovej dosky, pri stenách sa ponechal stabilizačný klin zeminy, do dosky boli votknuté oceľové stĺpiky, o ktoré boli opreté rozpery. Po odstránení klina sa skompletizovala základová doska a rozpery sa odstránili.

Stabilita stavebnej jamy bola zabezpečená v hornej časti klincami s torkretovaným svahom, nižšie prefabrikovanými podzemnými stenami. Prefabrikáty podzemných stien s rovnakou dĺžkou boli s vystuženými medzerami osadzované do samotvrdnúcej suspenzie, ktorou sa eliminovali depresie v povrchu neogénu.

Po odstavení stavebného čerpania vnikali značné množstvá vody do najnižšieho podlažia cez porušené hydroizolácie. Miesta prítokov v základovej doske sa v krátkom čase úspešne utesnili polyuretanovými živicami. Po obvode stien sa vytvorili odvodňovacie žliabky, ktoré odvádzajú vodu presakujúcu niekedy cez zvislé škáry v stenách.

Pri povodni v roku 2002 bola hladina vody 0,5 m pod povrchom Hviezdoslavovho námestia. Vynechaním druhého radu kotiev sa zmenšila kapacita zvislých zložiek kotviacich síl, redukcia vztlaku sa stala veľmi vážnym stabilizačným problémom. Využilo sa veľmi dobré utesnenie stavebnej jamy podzemnými stenami a prakticky nepriepustný prírodný neogén, ponechali sa studne na odvodnenie stavebnej jamy a čerpacím systémom sa umožnilo podľa potreby znížiť vztlak v priestore pod základovou doskou garáže.

Ďalší problém vznikol v súvislosti s ochranou blízkeho amerického veľvyslanectva po udalostiach z 11. septembra 2011. Pôvodný vstup do garáží pri veľvyslanectve sa musel zrušiť a vytvoriť nový.

Garáž Centrum

Garáž je postavená v stiesnenom priestore medzi Františkánskym kostolom, kláštorom Uršuliniek, hlavnou poštou a budovou bratislavského magistrátu. Cirkevní hodnostári nesúhlasili s použitím kotiev, ktorými by sa mohli znehodnotiť podzemné priestory ich stavieb. Pred začatím stavby bolo treba venovať veľkú pozornosť pasportu okolitých stavieb, pretože sa na nich vyskytovali mnohé porušené polohy. Dodatočná požiadavka magistrátu na podzemné garáže medzi jeho budovou a kláštorom Uršuliniek spôsobila značné predĺženie doby výstavby súvisiace s potrebou archeologického prieskumu v historickom centre mesta.

Na zabezpečenie stability stavebnej jamy a okolitých stavieb boli použité steny z prerezávaných pilót postupne rozopierané stropmi garáže a základovou doskou. Postup výstavby bol spomalený aj potrebou použitia malej mechanizácie, ktorou sa odstraňovala zemina pod jednotlivými rozpernými stropmi.

Technický stav garáže je v súčasnosti pomerne dobrý. Podobne ako aj v iných podzemných priestoroch spôsobujú netesnosti v stenách znehodnocovanie povrchových úprav.

Závery

Stručný prehľad problémov, ktoré sa vyskytli v Bratislave pri vytváraní podzemných priestorov svedčí o tom, že stavebné spoločnosti ich vyriešili úspešne. Pri doterajšej prevádzke podzemných garáží či skladovacích priestorov sa neprejavili vážnejšie ťažkosti. Prakticky vo všetkých prípadoch sa vyskytli v podzemných stenách či v základových doskách po skončení stavebného čerpania lokálne prítoky vody do vnútorných priestorov. Po vnútorných obvodoch stien sa vytvárali žliabky na odvedenie vody k čerpacím systémom umiestneným v najnižších podlažiach. Prítoky do podzemných priestorov sú v súčasnosti už nepatrné, na ich elimináciu postačuje prirodzené odparovanie vody. Veľkú pozornosť treba venovať nezaťaženým podzemným priestorom v blízkosti vodných tokov, kde ich stabilita môže byť porušená vztlakom. Prítoky vody do vnútorných priestorov zanechali za sebou znečistené povrchy, ktoré sa vyskytujú najmä v najnižších podlažiach. Takéto polohy však tvoria viac estetické ako technické problémy. Osvedčili sa obklady stien s umeleckými či reklamnými motívmi, ktoré značne redukujú nepriaznivé dojmy.