Svahované stavební jámy

Svahované stavební jámy

Jáma – základní typ

Rýha – typ stavební jámy, kde převažuje podélný prvek

Šachta – převažuje hlubinný prvek

Základní části jámy: dno + svahy (boky)

Velikost a tvar dna – jáma musí být větší než konstrukce, kterou v ní vytváříme (kvůli pracovnímu prostoru) – obvykle o 0,3 až 1,6 m (bednění, izolace, komunikace…)

Sklon svahů

Pokud provádíme výkopy hluboké nad 1,5 m, musí být pažené nebo svahované (u mělčích není nutné) – sesutí nezajištěných svahů může mít katastrofální následky

U mělkých stavebních jam můžeme používat sklon 1:1

U hlubších soudržných (do 12 m) 1:2

U nesoudržných podle úhlu vnitřního tření (30° – 45°)

U hlubších vytváříme vodorovné lavice (bermy) šířky min. 50 cm (lze je také využít při odvodu HPV)

Mělké jámy můžeme navrhnovat bez výpočtu, ze zkušeností

Při výpočtech je nejdůležitější ověřit krátkodobou a dlouhodobou stabilitu – souvisí s vývojem pórových tlaků v čase (s konsolidací zeminy). Většinou je lepší používat efektivní parametry, totální jen u konsolidovaných svahů násypů

Stabilita dna

Zvednutí dna – po odtížení dojde k určitému zvednutí dna (velikost hlavně podle materiálu základové půdy; princip jako když odeberu větší část ze stohu papírů)

Vytlačení dna – efekt spojitých nádob (tlak zeminy za pažící kcí vytlačí zeminu před kcí v blízkosti paty stěny)

Protržení dna – v blízkosti jámy tlaková voda, která je překryta nepropustnou jílovou vrstvou. Pokud nepropustnou vrstvu ztenčíme, muže dojít k jejímu protržení. Aby nedošlo k protržení dna, musí platit

Sufoze – souvisí s prouděním vody a skladbou materiálu. Probíhá především u propustných a sypkých zemin v určitém rozmezí křivek zrnitosti – obvykle když je okolo 30% písčitých a zbytek jsou poměrně hrubé štěrkové částice => zemina je hodně porézní => dochází k vyplavení určitých frakcí zeminy.

Ztekucení – souvisí s prouděním vody a skladbou materiálu. Probíhá především u propustných a sypkých zemin. Týká se především písků, u kterých má většina zrn srovnatelnou velikost => nezaklíní se o sebe => snadno se uvedou do pohybu.

Jevy související s teplotou a vlhkostí ovzduší (promrzání, rozbřídání, smršťování) – vlivem změn skupenství vody dochází k objemovým změnám. Ochrana: před definitivním otevřením jámy ponecháme neodtěženou ochrannou vrstvu, kterou odstraníme až na poslední chvíli. Také děláme drény, aby voda dlouho nezůstávala stát na dně stavební jámy. Smršťování probíhá naopak při vysušování zeminy.

Stabilita svahů

Metoda mezní rovnováhy – viz MEZE (účinek stabilizujících sil musí převládat nad destabilizujícími)

Metoda řešení napjatosti a deformace zemního tělesa (MKP – metoda konečných prvků)

Metoda mezního stavu rovnováhy – stanoví mezní okamžik, kdy dojde k porušení (kritickou výšku, kterou nesmím překročit). Pouze pro jednoduché případy.

Zásady pro výkop v blízkosti budovy – důležitá je hlavně poloha HPV (min. 0,5 m pod dnem)

Odlehčení paty svahu – výkop slouží např. k odvodnění stavební jámy. Destabilizuje svah.

Přitížení koruny svahu – materiál vytěžený z jámy se vozí nahoru. Destabilizuje svah.

Způsoby stabilizace svahů – viz MEZE, může být u zkoušky

Sklony svahů pro různé materiály pro jámu do 6-8 m. Dole je důležité provést zabezpečení proti padajícím kamenům (bariéra u paty svahu).

Odvodňování stavebních jam

Zeminy se dělí dle koeficientu filtrace k [m.s^-1]

Používá se Darcyho zákon – v = ki (i – sklon)

Propustné zeminy (k > 10^-4) – je lepší je těsnit (náklady na čerpání vody by byly příliš velké)

Nepropustné zeminy (k < 10^-8) – většinou není třeba odvodňovat, nikdy ale nemůžeme počítat s absolutní nepropustností (např. může dojít k potrhání zeminy vlivem stavební činnosti => voda se dostane do jámy trhlinami)

Výchozí předpoklady pro odvodňování

Hydrogeologický (zda je tam voda, jaká je hladina HPV, zda dochází ke kolísání, ověření propustnosti => zjištění k) a inženýrskogeologický (co je tam za materiály, jak jsou rozmístěny) průzkum

Propustnost vrstev – může být různá pro různé vrstvy

Směry proudění – v některých vrstvách může převládat proudění v horizontálním směru, v jiných ve vertikálním směru

Zdroje napájení – zdrojem může být i kolísání HPV

Výška HPV, její kolísání

Možnosti odtoku vody z jámy

Odvodňování

Do jámy přitéká voda, zároveň ji odvádíme

Hlubinné odvodňování – základní metoda. Provádí se pomocí vrtaných čerpacích studní nebo pomocí čerpacích jehel

Čerpací jehly mohou být

Gravitační – voda se stahuje k jehle pomocí gravitačního spádu

Vakuové – vytvoření podtlaku

Na principu elektroosmózy – elektrickým proudem usměrníme proudění vody => urychlíme si přítok k čerpacímu vrtu

Sběrná studna musí být izolovaná, přitéká tam voda z povrchu. Dělají se obvykle kruhové o průměru okolo 1 – 1,5 m nebo čtvercové o hraně okolo 2 m. Stačí jedna na 50 – 100 bm.

Povrchové prvky – příkopy, rýhy, sklon 0,5 – 2%

Čerpadla – kalová, horizontální, ponorná. Výkony se stanovují podle sací a výtlačné výšky a čerpaného množství. Obvykle je potřeba nepřetržitý provoz => musíme mít rezervní čerpadlo.

Rychlost snižování X porušení stability

Máme plně nasycenou zeminu (pod HPV) => S_r = 1. Voda nadlehčuje zrna zeminy (funguje vztlak).

Jakmile snížím hladinu (klesne stupeň nasycení S_r), zrna původně nadnášená začnou zvyšovat efektivní napětí => celý systém bude přitížen => vznik deformací

Bezpečná rychlost je 0,5 m/den pokud děláme snížení hladiny do 3 m, 0,25 m/den do 6 m

Stavební jáma povrchově odvodňovaná

Odvodňovací systém musí být dimenzován nejen na povrchovou vodu, ale i na podzemní – po vytvoření příkopů se k nim stáhneme HPV

Když je zemina pod HPV, snižuje se stabilita svahu na polovinu => o polovinu menší sklon. Nesmíme zapomenout, že musíme HPV stáhnout alespoň 0,5 m pod dno stavební jámy.

Příklad: Chceme-li udělat základ 20x30 m, budeme potřebovat stavební jámu o celkových rozměrech 72x62 m

Vrtaná studna

Většinou se umisťuje za obrysem stavební jámy, dělá se v předstihu před otevřením stavební jámy => v okamžiku hloubení jámy už je prostor odvodněn

Studny jsou umístěny tak, aby pokryly přítoky

Průměr vrtů 12 – 25 cm

Stažení HPV pod dno jámy by pro studny mělo být alespoň 1 m (vodu nemáme trvale pod kontrolou). Depresní křivka také nesmí procházet boky jámy.

Typy čerpacích jehel

S jednoduchou koncovkou nebo s dvojitou koncovkou

Používají se ocelové trubky o průměru 2,5 – 3 cm

Vpravení jehel do základové půdy – pomocí vplachování – tlakovou vodou rozvolníme zeminu pod špičkou jehly, tlakem jehlu usadíme => nepoužívají se vrtné soustavy!!!

Jímací a čerpací kapacita je omezena průměrem trubky => jehel je potřeba udělat třeba stovky na jednu jámu

Dvě trubky – navrchu perforovaná, uvnitř plná. Když vplachuji, zasunu plnou trubku, abych zakryl perforaci a umožnil usměrnění toku vody. Při čerpání je perforace otevřená, HPV nesmí klesnout pod perforaci (nečerpalo by to).

Umisťujeme je uvnitř stavební jámy (tj. co nejblíže HPV), abychom nesnižovali jejich výkon, obvykle na lavici. Optimální vzdálenost je kolem 80 cm.