Založení stavby na betonových mikropilotách: komplexní průvodce

Založení stavby je klíčovou fází každého stavebního projektu, zejména v oblastech s náročnými geologickými podmínkami. V takových případech se často využívají betonové mikropiloty, které představují efektivní řešení pro přenos zatížení do hlubších únosných vrstev. Tento článek se podrobně zabývá technologií zakládání na mikropilotách, jejich výhodami, praktickou realizací a případovými studiemi z praxe.

Co jsou betonové mikropiloty a kdy se používají?

Pilotové založení se využívá při zakládání objektů ve složitých geologických podmínkách, při podchycování staticky narušených objektů, nebo při zajišťování nestabilních sesuvných území. Piloty jsou základovým prvkem, který přenáší zatížení stavby do hlubších únosných vrstev. V stísněných prostorách uvnitř stavebních objektů nebo v místech s nevhodnými geologickými poměry pro vrtání velkoprůměrových pilot se využívají mikropiloty. Tyto prvky připomínají mikropiloty. Piloty, spolu s podzemními stěnami, šachtovými pilíři (studnami) a kesony, patří mezi hlubinné zakládání. Navrhují se tam, kde se nachází únosná půda ve větší hloubce a je-li nutné zakládat pod hladinou podzemní vody. Základy se dělí na plošné a hlubinné. Plošné mohou být jednoduché pasy či patky, ze složitějších rošty a desky. Piloty jsou nejrozšířenější a nejvíce používané prvky hlubinného zakládání staveb. Mají zpravidla tvar sloupů s kruhovým průřezem.

Mikropiloty jsou základové prvky s menším průměrem (obvykle do 300 mm), které jsou navrhovány tak, aby přenášely zatížení do únosných vrstev podloží. Jejich hlavní výhodou je možnost realizace v omezeném prostoru a minimalizace otřesů při vrtání, což je ideální pro zastavěné oblasti.

Typy pilot a jejich provádění

Piloty mohou mít čtvercový nebo kruhový průřez o průměru min. 630 mm. Jejich špička je opatřena tzv. skupinovými pilotami: piloty se vzájemně podílejí na přenášení zatížení - staticky se ovlivňují a posuzují se jako celek (vzdálenosti max. 2,5 násobek průměru piloty, min. 3x průměr). Piloty se dělí na vrtané a ražené:

• Vrtané piloty (=replacement piles, non-displacement piles): Zemina je v průběhu provádění odstraněna z prostoru budoucí piloty. Tyto piloty jsou na místě betonované (např. při použití otevřených výpažnic zůstává zemina uvnitř výpažnice a dodatečně se vybírá pomocí vrtáků, drapáků apod. Do takto vzniklého vrtu se provádí pod ochranou výpažnice, za jejího postupného vytahování, betonáž piloty).
• Ražené piloty (= vháněné, zarážené; displacement piles): Zemina z prostoru, který pilota zaujímá, není odstraněna, ale je stlačena jak do stran, tak i pod patu piloty. Piloty mohou být prefabrikované (do zeminy se zarážejí beraněním, vibrováním, zatlačováním, vplachováním, šroubováním). Uzavřené výpažnice jsou na spodním konci opatřeny zátkou, která zabraňuje zemině vniknout do výpažnice. Při vhánění uzavřené výpažnice do základové půdy se předráží otvor pro piloty předražené. Mezi piloty předražené patří piloty tzv. Franki.

Využití hlavic pilot

Hlavice pilot lze využít jako základy pro ocelové sloupy s kotevními šrouby, mohou být provedeny s monolitickými patkami s kalichy přizpůsobenými na míru pro montáž prefabrikovaných železobetonových sloupů, nebo se provádějí s výztuží pro navázání monolitických sloupů.

Čtěte také: Průvodce založením Ytong pod zemí

Případová studie: Rezidenční komplex Karolina Plazza v Praze-Karlíně

Pražský Karlín je dlouhodobě velmi atraktivní oblastí pro výstavbu bytových i administrativních budov. V původní zástavbě Karlína, v proluce mezi ulicemi Sokolovská a Křižíkova, vzniká nový bytový komplex Karolina Plazza. Ve třech blocích s 8-9 nadzemními podlažími vznikne cca 150 bytových jednotek o dispozicích 1 + kk až 4 + kk. V prvním podlaží domů bude průchozí pasáž s obchodními prostory, druhé podlaží bude sloužit kancelářím a od třetího podlaží výše pak bude rezidenční bydlení. Podzemní část komplexu je pro všechny bloky společná a má tři podlaží. V prvním podzemním podlaží bude situována prodejna řetězce Lidl, zbylá podlaží budou převážně využita jako parking a sklepy.

Zajištění stavební jámy a pilotové založení

Vlastní stavební jáma byla zajištěna podzemními stěnami, monolit byl založen na pilotách z úrovně 2. PP, kde byla současně zhotovena rozpěrná stropní deska, pod níž pokračovala těžba ve spodních podlažích a výstavba základové desky. Stavební jáma pro podzemní podlaží objektu má obvod cca 280 m, půdorysná plocha je 3621 m². Hloubka výkopu je cca 11 m.

Postup výstavby spodní stavby do úrovně stropu nad 2. PP:

1. Z pracovní úrovně stropu 2. PP provedení pilotového založení monolitu.
2. Osazení provizorních ocelových sloupů do pilot pro podepření stropu 2. PP.
3. Zřízení stropu nad 2. PP (-4,20 a -4,35 m), který slouží jako hlavní rozpěrný systém.
4. Realizace stropu nad 3. PP včetně souvisejících sloupů, stěn a jader od základové desky po strop 2. PP.
5. Dobetonování vynechaných otvorů ve stropu nad 2. PP.

Hydrogeologické podmínky a řešení

Protože se základová spára objektu nachází cca 6-7 m pod hladinou podzemní vody, bylo v předchozích stupních PD navrženo založení objektu na 850 mm tlusté základové desce, podepřené velkoprůměrovými pilotami. Deska musela být navržena na vztlak vody, což vedlo ještě k návrhu tahových kotev v místech mimo „věže“ komplexu. V průběhu prací na projektu byla také opatrně prověřována varianta se základovou deskou, která není vztlakem vody namáhána vůbec. To by znamenalo, že přítok vody do prostoru ohraničeného podzemními stěnami a povrchem skalního podloží musí být velmi malý, a tudíž snadno čerpatelný. Předběžně byly navrženy 3 ks čerpacích studní uvnitř objektu a 2 ks vsakovacích studní u jižní strany vně objektu.

Teoretické výpočty a čerpací zkoušky

Teoretický výpočet byl zadán u firmy Aquatest, a. s. Hlavním úkolem bylo stanovit vzestup hladiny podzemní vody v místě suterénů stávajících objektů sousedících se vsakovacími studnami. K výpočtu hladiny podzemní vody byl použit proudový model MODFLOW (Harbaugh a McDonald 2000). Ve výpočtech bylo uvažováno i s výstavbou budoucího sousedního objektu Karolina Plazza 2. V případě vsakování 1 l/s + výstavba budoucího objektu Karolina Plazza 2 se zvýší hladina podzemní vody pod základovou spárou dotčených budov o 30 cm. Dále bylo přistoupeno k provedení čerpacích a vsakovacích zkoušek.

Na základě výsledků pak měla být navržena celková koncepce založení objektu:

Čtěte také: Zemní vruty a skladba podlahy: vše, co potřebujete vědět

1. Varianta A: Pokud budou přítoky vody odpovídat předpokladům, počítalo se s trvalým čerpáním vody. Vyčerpaná voda bude odvedena do vsakovacích studen. Základová deska bude pak tl. cca 300 mm a nebude navržena na vztlak vody.
2. Varianta B: Pokud budou přítoky vody větší než předpoklad, bude voda čerpána jen po dobu výstavby nosné konstrukce do úrovně ± 0,0 m. Základová deska bude pak tl. cca 850 mm a bude navržena na vztlak vody.

Uvnitř objektu byly navrženy tři vrtané čerpací studny v poloze koordinované s architektem objektu. Vně objektu na jižní straně byly navrženy dvě vrtané vsakovací studny v poloze koordinované s architektem objektu. Před provedením čerpacích zkoušek bylo kompletně dokončeno zajištění stavební jámy pomocí podzemních stěn. Některé problematické spáry mezi lamelami byly preventivně dotěsněny pomocí tryskové injektáže. Samotné provedení dlouhodobých hydrodynamických zkoušek (čerpacích a vsakovacích) bylo objednáno u firmy Glaukos, s. r. o.

Závěry hydrodynamických zkoušek

Čerpací zkoušky byly ukončeny při čerpaném množství 0,50 l/s. Při ustáleném stavu se bude přítok pohybovat v rozmezí 0,2 až 0,3 l/s. Během vsakovacích zkoušek bylo zjištěno, že vsakovací objekty (i samostatně) bez problémů pojmou čerpané množství ze všech čerpacích objektů. Na základě výsledků hydrodynamických zkoušek bylo tak rozhodnuto realizovat variantu A, tj. základovou desku tl. 300 mm bez uvažování vztlaku vody.

Realizace pilot a betonáž

Pro založení objektu byly navrženy systémové vrtané piloty Ø 880 a 1180 mm. Realizace pilot probíhala z pracovní úrovně cca -4,5 m. Délky betonového dříku pilot jsou v rozmezí délek 4-10 m a hluché vrtání v délce cca 6-7 m. Vzhledem k zastižené geologii byly vrty paženy výhradně pomocí ocelových dvouplášťových pažnic. Piloty byly betonovány pomocí sypákových rour sahajících až nad dno vrtu. V souladu s ČSN EN 206-1 a 1536 byl navržen beton C 25/30-XA1-Dmax 22-Cl 0,2-S4. Pro provizorní podepření stropu 2. PP byly navrženy vrtané piloty Ø 630 mm. Do čerstvého betonu byly osazeny ocelové sloupy 2x U300 (ocel S 355).

Přehled provedených prací

Konstrukční detaily a čerpání vody

Pro napojení stropu 2. PP, 3. PP a základové desky byla v podzemní stěně vytvořena drážka o šířce 150 mm pro výztuž stěny. Strop 2. PP byl betonován na podkladní beton vyrovnaný samonivelační maltou. Každá ze tří studen bude v konečné fázi osazena čerpadlem o výkonu ca 1 l/s. Hladinová čidla budou udržovat vodu v max. úrovni odpovídající povrchu skalního podloží. Čerpaná voda bude odváděna přes odsazovací nádrž do vsakovacích studen. V okolí vsakovacích objektů do vzdálenosti cca 3 m dojde ke zvýšení hladiny v řádu jednotek cm. Tato voda může být využita také jako voda užitková. Pod základovou deskou se nachází cca 2 m mocná vrstva štěrků, která dosedá na skalní podloží. Tato vrstva může být využita jako rezervoár vody při těžko předpokládatelném výpadku všech čerpadel. V tomto případě bude trvat 10-14 dní než hladina podzemní vody dosáhne spodní úrovně základové desky.

Všechny výše uvedené stavební práce byly dokončeny v lednu 2017 a v současnosti probíhá výstavba vyšších pater monolitu. Za úspěch považuji fakt, že během výstavby nedošlo ke vzniku poruch v okolní zástavbě. Pozitivně lze hodnotit těsnost stavební jámy.

Čtěte také: Instalace pergoly pomocí zemních vrutů

Projekt Masaryk Centre I: Zakládání v městském prostředí

Článek se zabývá návrhem a probíhající realizací nosné konstrukce objektu Masaryk Centre I, jehož investorem je skupina Penta. Nová dominanta Prahy bude v budoucnu sloužit jako administrativní budova s tím, že první dvě podlaží budou zaujímat komerční plochy a vstupní části objektu, od 3. NP výše pak budou čistě administrativní plochy. V suterénech pak bude parking, sklady a technické zázemí objektu. Masaryčka je součástí obřího komplexu v blízkosti Masarykova nádraží podle návrhu kanceláře Zaha Hadid Architects. Hlavní hmota objektu Masaryčka je tvořena dvěma nadzemními částmi se společným dvoupodlažním suterénem. Objekt má sedm až devět nadzemních podlaží. Půdorysný tvar představuje přibližně protáhlý obdélník, celkové hlavní rozměry v úrovni prvního suterénu jsou cca 212 × 28 metrů.

Konstrukční systém a zakládání

Konstrukční systém představuje železobetonový monolitický sloupový skelet se systémem vnitřních komunikačních jader. Délky pilot musely být navrženy tak, aby se zajistila požadovaná únosnost dostatečným vetknutím do skalního podkladu typu R4 (resp. R5). Navrhovaná délka pilot činí 7 až 18 metrů, min. čtyři metry, max. 18,5 metru. Piloty byly navrženy osově pod vnitřními sloupy a stěnami a excentricky pod obvodovými stěnami suterénu. Základová deska (ZD) a obvodové stěny suterénů budou izolované povlakovými izolacemi. V rámci projektu zakládání bylo zohledněno sednutí pilot a základové desky, aby bylo zajištěno jejich spolupůsobení a aby sednutí bylo rovnoměrné. Piloty jsou dimenzovány tak, aby celkové sednutí konstrukce bylo omezeno na max. 30 mm. Při vrtání pilot pod hladinou podzemní vody bylo nutno piloty provádět za použití výpažnice. Všechny piloty jsou vyztuženy svařovanými armokoši.

Založení jeřábů

Založení jeřábů je provedeno hlubinně na pilotách. Pro výstavbu se počítá se čtyřmi jeřáby. Všechny jsou založeny na patkách nad čtyřmi pilotami. Tyto piloty jsou propojeny s patkou a dimenzovány na tlakové a tahové síly podle požadavků vybraného typu jeřábu.

Konstrukce spodní stavby

Konstrukce spodní stavby je kombinací sloupového a stěnového monolitického železobetonového systému. Suterén objektu tvoří železobetonová krabice, dimenzovaná i na účinky zemního a případného vodního tlaku při nastoupání hladiny při povodni a přenášející síly z horní stavby do základů. Ustálená běžná hladina podzemní vody je pod základovou spárou 2. PP. Vnitřní stěny a stěny jader mají tloušťku převážně 250 až 300 mm, obvodové stěny suterénů mají tloušťku 300 mm, lokálně 400 mm. Tloušťky stropních desek v suterénu jsou následující: nad 2. PP 250 mm, nad 1. PP 300 mm, pod venkovním prostorem 300 až 350 mm. Konstrukce základové desky a suterénních obvodových stěn je izolovaná povlakovými izolacemi. Veškeré prostupy instalací do základové desky a obvodových suterénních stěn budou těsněny, řešeno bude pomocí systémových prvků a detailů.

Postup výstavby vykonzolovaných pater

Samostatnou kapitolou je postup výstavby vykonzolovaných pater domu. Tato patra musí být podepřena již z úrovně základové desky. Podepření musí unést váhu všech vykonzolovaných částí pater nad ním, konstrukce bude samostatně fungovat až po betonáži a vytvrzení posledního stropu - tj. nejdříve 28 dní po betonáži stropu nad 7. NP u jedné části objektu a 6. NP u části druhé. Pak teprve bylo možno montážní podepření postupně odstranit.

Založení dřevostavby na betonových pilotech

Pokud například chcete kopírovat terén a nechcete měnit jeho strukturu, může být založení na betonových pilotech optimální řešení. Zemní vruty vyžadují zavětrování od určité výšky, což může přinést komplikace a zvýšené náklady. Při založení na betonových pilotech je třeba promyslet, jak v praxi provedeme spodní záklop. Někdy může být projekt, který na papíře vypadá dobře, v praxi obtížně realizovatelný. Zvláště pokud je místo omezené, může být instalace zespodu velmi komplikovaná.

Na jednom konci stavby, kde jsme blíže k zemi, je minimální vzdálenost od země zhruba 40 cm. Na druhé straně je vzdálenost přes 1,20 m. Tím vzniká pod stavbou prostor pro skladování, třeba dřeva. Je důležité věnovat pozornost všem těmto detailům, aby vše fungovalo správně. Ve stavbě se také musí myslet na izolaci. Pro stěny, podlahu i strop můžeme použít přírodní izolaci, jen se liší v tloušťkách, které upravuje projektant. Nezapomeňte na parozábranu z interiéru. Dřevostavba má modřínové desky, nad nimi je difuzní fólie a pak je již izolace, v našem případě foukaná celulóza. Pokud to rozpočet dovolí, je dobré mít mezi deskami a izolací tvrdou dřevovláknitou desku. Také mějte na paměti, že zvlášť při montáži zespodu je důležité zkontrolovat, jestli je místo dostatečné pro pohodlnou práci.

Založení vzdouvacích staveb na betonových mikropilotách

Hlavním prvkem při zakládání vzdouvacích staveb je podloží, jelikož přenáší zatížení a další účinky vzdouvacích staveb. Je nutno si uvědomit, že nároky z hlediska stability, únosnosti, účinků vody různých typů vzdouvacích staveb na podloží jsou různé. Vzdouvací stavby je možno zakládat na skalním a neskalním podloží. Stanovení hloubky založení je nutno provést na odborném posouzení. Pro dosažení požadované úrovně založení se ve většině případech používá rozpojování pomocí trhavin. Základová spára při výlomu na zdravou skálu je drsná, může být také rovinná. Ozubů v oblasti základové spáry se využívá při zakládání na silně rozpukané, navětralé skále. Tyto prvky jsou spojeny s vnitřní erozí zemin, spojenou s vyplavováním zrn. Sufózní jevy jsou charakteristické pro některé náplavy např. písčité štěrky.

Zajištění nepropustnosti podloží

Pro zajištění nepropustnosti skalního podloží lze využít injekční clony. Ve složitějších případech se provádí clony dvouřadové i víceřadové. Cílem je proinjektování horniny těsně pod základovou spáru a eliminace případných poruch vzniklých při trhacích pracích. Dodatečné injekční práce v podloží vzdouvací stavby bez narušení její funkce je možno provádět z injekční chodby. Vodorovné těsnící prvky (koberce) - problém průsaku se neřeší zmenšením průtočného profilu v podloží, ale prodloužením filtrační dráhy. K odlehčení podloží může přispět drenážní soustava se studnami, zasahujícími do hloubky podloží.

Vyztužení skalního masivu

Vyztužení skalního masivu pomocí výztuže vložené ve vrtech, která je následně zabetonována a/nebo zainjektována. Místa, kde by tudíž došlo k projevům nestability, je možno přetnout výztužným roštem, který znemožní posun nezávislých skalních masivů. Použití předpjatých kotev ke zvýšení stability skalních opěr, které byly oslabeny výraznými plochami nespojitosti. Toto opatření je možno doplnit injektáží a odvodněním. Kotvení lze využít i pro zvýšení bezpečnosti konstrukce z hlediska usmyknutí (např. jezové pilíře). Přenesení nezbytné části výslednice působících sil do sousedního kvalitnějšího skalního masivu. Poruchová oblast se překlene vyztuženou betonovou opěrou s roznášecí patkou.

tags: #zalozeni #stavby #na #betonovych #mikropilotach #informace

Oblíbené příspěvky:

• PVC podlahy Žďár nad Sázavou: kompletní průvodce
• Typy, montáž a údržba venkovních palubek
• Jak efektivně zateplit střechu
• Správné kotvení zábradlí
• produkty DEK stavebniny Geiger