O větší zamyšlení nad tím, co se obecně v oboru geotechniky a zakládání staveb děje a bude dít, jsme požádali profesora Ivana Vaníčka z Katedry geotechniky, Fakulty stavební Českého vysokého učení technického v Praze. Ten současně vykonává i funkci předsedy České geotechnické společnosti.
Za vámi je další ročník konference Zakládání staveb, jejímiž jste odborným garantem, a před vámi ročník s číslem 47. Kde se obor posunul nejvíce za dobu těch necelých 50. let?
Rozvoj oboru geotechniky doznal za poslední desítky let velkého posunu a rozvoje, a to především ve všech čtyřech základních pilířích, na nichž geotechnické inženýrství spočívá. Jde o rozvoj průzkumných metod spolu s rozvojem laboratorních a terénních zkoušek – vše pro lepší poznání geologického prostředí spolu s jeho geotechnickými vlastnostmi.
Dále pak jde o rozmach výpočetních metod mezních stavů geotechnických konstrukcí, tj. mezního stavu porušení a mezního stavu použitelnosti, kde největší posun byl zaznamenán v numerických výpočetních metodách.
Zmínit musím i vývoj technologie provádění geotechnických konstrukcí, technologií pro speciální zakládání, pro zlepšování vlastností zemin, jejich vyztužování a stabilizaci, a v neposlední řadě technologií provádění podzemních konstrukcí, rozvojem razících strojů, především označovaných jako TBM.
Nezanedbatelný je i rozvoj databáze dosavadních poznatků, čili know‑how našich předchůdců.
Česká geotechnická společnost, která je organizátorem ročních konferencí Zakládání staveb Brno, průběžně přispívá k tomuto rozvoji oboru geotechniky. Nejenom přímou a bezprostřední výměnou poznatků mezi vlastními členy ale i další technické veřejnosti, a to i při zajištění účasti významných osobností ze zahraničí.
Loni byly nosným tématem Moderní technologie v geotechnice. Nač byste nalákal účastníky na letošní ročník?
Tradičně je naše konference nazývána „Zakládání staveb“, ale v principu pokrývá všechny základní geotechnické konstrukce, a to základové konstrukce (což je výstavba v kontaktu s podložím – construction on ground – typická pro všechny konstrukce nebo všechny spočívají na podloží), dále pak jde o zemní konstrukce – tady se bavíme o výstavbě, kde zemina je základní stavební materiál (construction with ground). Třetím tématem jsou pak podzemní konstrukce. V tomto případě jde o výstavbu uvnitř zeminového (horninového) prostředí – construction in ground.
V loňském roce nosné téma konference Zakládání staveb Brno 2018 se týkalo moderních technologií v geotechnice. Zde bych vyzdvihl především projednávané technologie vyztužování zemin a technologie využité při sanaci konkrétní havárie podzemních konstrukcí v Turecku, na které se naši odborníci podíleli. Pro letošní 47. ročník je plánované nosné téma: „Navrhování, provádění a monitoring geotechnických konstrukcí“. Předpokladem je skloubení a porovnání našeho současného stavu v této rozhodující oblasti s vývojem požadavků v rámci evropských norem, tzv. Eurokódů, kde je pro nás platný EC 7 Navrhování geotechnických konstrukcí.
„Nosným tématem 47. ročníku konference
Zakládání staveb je Navrhování, provádění
a monitoring geotechnických konstrukcí.“
Ve kterém směru rostou požadavky klientů?
Především bych zdůraznil fázi kontroly a prověření, zda daná stavba či konstrukce, splňuje základní předpokládané vlastnosti. V obecné rovině se však vede diskuse ve směru spolupráce základních účastníků celého stavebního procesu. To má přímý vztah k riziku, se kterým je konkrétní geotechnická konstrukce spojena. K dopadu a k následkům, které její porušení či jen výstavba může vyvolat. Jde tedy o problém sdílení rizika. Zde bych uvedl jeden případ…
Nová výstavba v husté zástavbě významně ovlivňuje sousední již existující stavby – především pak historické. Dodavatel základových konstrukcí musí reagovat na požadavek vlastníků sousedních objektů, že jejich stavby nebudou novou výstavbou ovlivněny. To je z technického pohledu nesplnitelný požadavek, neboť jakoukoliv změnou napjatosti, ať již výkopem základové jámy či naopak zpětným přitížením v základové spáře, nutně dochází i ke změnám napjatosti (a tudíž i deformace) pod sousedními objekty. Dodavatel si tuto podmínku přepisuje do nového tvaru, že nová konstrukce vyvolá jen takové deformace, které nemají negativní vliv na sousední konstrukce, např. ani ve formě viditelných tahových trhlin. Ale toto riziko nemůže spočívat pouze na bedrech dodavatele založení stavby, musí jít o sdílené riziko investora, zpracovatele geotechnického průzkumu, projektanta a dodavatele. V tomto směru stále vidím cestu pro zlepšování.
Už jste to naznačil… Další můj dotaz totiž přesně mířil na rozvoj oboru s ohledem například na stavby v historických centrech měst, kde je potřeba realizovat základy na velmi malém prostoru, či v záplavové oblasti…? Nebo naopak Ostravsko, kde se potýkáme s vlivy důlní činnosti. Dá se říci, že jde ještě v tomto směru sledovat v oboru nějaký vývoj, rozvoj, vylepšení?
Realizace geotechnických konstrukcí v historické zástavbě, v místech potenciálního ohrožení povodněmi či tam, kde dřívější lidskou činnosti byly ovlivněny vlastnosti podloží, je vždy náročnější. Komplexnější informace o podloží, o výpočetních modelech i technologiích realizace napomohou ke zlepšení. Tento proces je pak kontinuální. Ve vztahu k větším městům, jako je Praha či Ostrava, bych zmínil ještě jeden aspekt, který do popředí vystupuje v posledním období… Jde o podzemní urbanistiku. Když totiž nemůžeme stavby rozšiřovat plošně ani výškově, tak se přirozeně rozšiřují směrem dolů, do podloží. Nejde jen o dopravní infrastrukturu (metro, silniční a železniční tunely), ale i o inženýrské sítě, podzemní garáže a podobně. Obecně sleduji trendy ve směru rozsáhlejšího využití půdorysu pod stavební parcelou.
„Obecně sleduji trendy ve směru
rozsáhlejšího využití půdorysu
pod stavební parcelou.“
Dá se říci, že obor zaznamenal v průběhu toho téměř půl století nějaké zásadní technologické mezníky, zlomy…?
Pokud jde o technologické mezníky, které se týkají realizace geotechnických konstrukcí, tak bych rád zmínil alespoň některé … Pro oblast zemních konstrukcí je to například technologie a kontrola zhutňování zemin, kde do popředí vystupují hutnící válce vybavené technologií označovanou jako CCC – continuous compaction control. Jde o plynulou kontrolu zhutňování, která dává bezprostřední informaci o dosažené kvalitě hutnění a zajišťuje tak plynulost bez přerušování nutném při časově náročné klasické kontrole. Pro zemní konstrukce lze doplnit technologie vyztužování pomocí geosyntetik, či stabilizaci zemin – například vápnem. Pro základové konstrukce lze uvést některé metody speciálního zakládání staveb, od vrtaných pilot počínaje, přes mikropiloty, podzemní stěny, tryskovou injektáž, hřebíkování či kotvení. Pro podzemní konstrukce potom razící stroje, umožňující zvládání čelby s podzemní vodou či s lokálně málo únosnými horninami, jako jsou například tekuté písky či měkké jíly.
Obor určitě reaguje i na stále se zpřísňující požadavky na ekologii, ochranu životního prostředí.
Ano. Geotechnika vždy měla velmi blízký vztah k životnímu prostředí, k horninovému prostředí a podzemní vodě. Všichni jsme si vědomi, jaký je dopad těžby surovin na povrchu i v podloží, stejně tak i vliv ukládání odpadů na povrchu či v podzemí. Postupem času se tak vyvinul samostatný podobor – environmentální geotechnika. Silně ovlivnila řešení skládek tuhého komunálního odpadu, různých odkališť, výsypek, například nadložních jílu v Severočeské hnědouhelné pánvi. Jedna z citlivých je pak otázka ukládání vyhořelého jaderného paliva, kde je naše pozornost zaměřena především na návrh multi‑bariérového ochranného (těsnícího) systému, jeho modelování a následný monitoring. V posledním období je pozornost zaměřena na staré ekologické zátěže, kde geotechnické technologie hrají významnou roli. V neposlední řadě je třeba zmínit přístup k požadavkům udržitelné výstavby, jejichž základní specifikace a definice byly svěřeny geotechnikům. Nejedná se pouze o problémy obecnějšího charakteru, jako je zabezpečení nové výstavby na dřívějších znehodnocených pozemcích (brownfields), ochranu proti přírodním katastrofám (sesuvy, povodně skalní zřícení), ale i o další požadavky udržitelné výstavby. Trendem je zajistit optimální výstavbu s nižšími nároky pro stavební pozemky (ochrana greenfields), s nižšími nároky na přírodní materiály (štěrky, štěrkopísky a podobně), resp. jejich náhradou různými odpady či druhotnými surovinami (popílek, struska, stavební a demoliční odpad a podobně). Moderní postupy se pak vyznačují nižšími nároky na energii (např. větší využití geotermální energie) a aplikací „smart“ konstrukcí s nižšími nároky na energii či CO2 stopu.
„Geotechnika vždy měla velmi blízký
vztah k životnímu prostředí.“
Žijeme v době rozvinutého internetu, robotizace, digitalizace, elektronika, neskutečných možností zisku a přenosu informací a dat… Využívá obor zakládání staveb i tyto vymoženosti? Mnoho se například hovoří o nasazení systému BIM (Building Information Management) ve stavebnictví…
Tato otázka má dvě rozdílná hlediska. První se v principu týká elektronizace… Bez ní bychom neměli v oboru tak významný rozvojměřící techniky, výpočetní (pro numerické modelování) či monitorovací techniky. Zde bych rád uvedl jeden mezinárodní projekt, který se týkal využití MEMS senzorů (Micro Electronic Measuring Systems), nainstalovaných v metru v Praze, Londýně a Barceloně, resp. při zajištění transferu měřených veličin přímo na počítače jednotlivých partnerů projektu. Vývoj měřících veličin v čase umožnil vyhodnocení stavu stárnutí konstrukcí (konkrétně obezdívky metra), což je dnes velmi citlivý problém obecně.
Druhá část otázky se týká nasazení systému BIM… Ano, zde jsme již vstoupili do prvotních fází. Pokud je třeba začít s tímto systémem zajišťujícím informační management, tak se skutečně musí začít od prvopočátku. Od geologického modelu podloží až ke geotechnickému výpočetnímu modelu, kde jsou již jednotlivým vrstvám podloží přičleněny geotechnické parametry využitelné při výpočetních modelech. Geotechnik tak bude předávat tento BIM model již i se zakreslením skutečného provedení základových konstrukcí (zemní či podzemní konstrukce). Takže jakýkoliv další vývoj modelu může využívat tento prvotní model – bezprostředně přímo při návrhu horní konstrukce, či v libovolném čase, pokud zde dojde k budoucí interakci, např. v již zmíněné podzemní urbanizaci.
„Geotechnik bude předávat BIM model
již i se zakreslením skutečného provedení
základových konstrukcí.“
Můžete uvézt příklad z nedávné doby, kdy se „české mozky“ podílely na nějaké nové technologii, metodě?
Česká pozice v oboru geotechniky byla významná již bezprostředně po druhé světové válce, kdy lze zmínit některé představitele a jejich přínos, např. profesora Zárubu v oblasti inženýrské geologii, profesora Myslivce v oblasti mechaniky zemin, profesora Bažanta pro zakládání staveb nebo profesora Straku v oboru podzemního stavitelství. Všichni působili na Katedře geotechniky Fakulty stavební ČVUT v Praze. Významným reprezentantem geotechniky z VUT Brno byl například profesor Mencl. Devadesátá léta minulého století umožnila větší konfrontaci s poznatky vyspělého západního světa. Významným krokem a oceněním českých znalostí a zkušeností bylo schválení mého návrhu výborem ISSMGE uspořádat XIII. Evropskou konferenci v roce 2003 v Praze. Úspěch této konference se projevil i v dalších letech, kdy jsme se stali členy mezinárodních výzkumných projektů. Osobně jsem pak byl zvolen vicepresidentem ISSMGE pro Evropu pro období 2009 až 2013. Aktivně působíme v evropské geotechnické platformě ELGIP. Vše toto má velmi pozitivní dopad na obchodní úspěchy českých průzkumných, projekčních i dodavatelských firem, jejichž angažovanost v zahraničí se neustálé zvyšuje. Někdy mám dojem, že hodnocení našich aktivit v oboru geotechniky v zahraničí je pozitivnější než na domácí úrovni.
Která legislativní úprava nebo opatření ovlivnila pozitivně obor zakládání staveb?
Sjednocení navrhování stavebních konstrukcí na evropské úrovni je největším přínosem za poslední období. Konkrétně Eurokód 7 Navrhování geotechnických konstrukcí pomáhá prestiži oboru. Nejedná se pouze o materiálový kód, ale i o zdůraznění interakce všech staveb s podložím, a to včetně geotechnického zatížení ostatních konstrukcí – geostatickým či hydrostatickým tlakem. Jeho přínosem je nejen definování vyváženosti péče, která se musí věnovat geotechnickým konstrukcím s různým rizikem, ale i shrnutí všech aspektů, které se musí při návrhu vzít v úvahu. Zatím zaznamenáváme pomalejší přechod na tuto základní geotechnickou normu v Česku, ale naše Česká geotechnická společnost věnuje velkou péči v tomto směru. Již v roce 2013 na konferenci Zakládání staveb vystoupil Dr. A. Bond, předseda CEN250/SC 7. Tato certifikační společnost připravila první verzi EC 7 a nyní pracuje na druhé generaci s časovým horizontem 2020 až 2022. Členové České geotechnické společnosti se aktivně podílejí na odborných seminářích, věnovaných aplikaci EC 7 v ČR, a publikují v tomto směru podpůrné materiály. Taktéž jsou zapojeni buď přímo v pracovních komisích CEN250/SC7 či nepřímo (připomínkováním) na nově vznikající verzi EC 7 druhé generace.
