Úvod

Na jaře roku 2000 se na Moravském předměstí v Hradci Králové započalo s výstavbou Multifunkčního centra. Prefabrikovaný železobetonový skelet půdorysných rozměrů 159 x 144 m navazuje přímo na supermarket Carrefour. V jednopodlažní části půdorysných rozměrů 83 x 144 m je základní modul sloupů 16 x 16 m. Ve dvoupodlažní části půdorysných rozměrů 76 x 144 m je základní modul sloupů 8 x 16 m. Sloupy jsou čtvercové – 400/400 mm, 500/500 mm, obdélníkové – 500/700 mm a dokonce i kruhové ř 600 mm. Ztužující stěny jsou monolitické tl. 250, resp. 400 mm. Jednopodlažní část je využívána jako prodejní galerie, přičemž na střeše je otevřené parkoviště. Dvoupodlažní část se světlou výškou podlaží 2,80 m je zčásti využívána jako kryté parkoviště, zčásti jsou zde kanceláře. Na střeše jedné poloviny dvoupodlažní části jsou opět parkoviště, na zbývající části je umístěna ocelová konstrukce střešní nástavby s multikinem, výšky kolem 13 m, půdorysných rozměrů asi 80 x 76 m. Zatímco železobetonová konstrukce objektu byla při zahájení stavby jasně definovaná, a to jak z hlediska konstrukčního, tak i z hlediska statického, konstrukce ocelové nástavby nebyla vyjasněna, což vedlo v této části objektu k nutnosti podchycení stávajících pilotových základů, a to ještě v době, kdy objekt nebyl dostavěn.

Geotechnické poměry na staveništi

Území stavby náleží k labské oblasti České křídové tabule, kde horniny skalního podloží jsou tvořeny svrchnokřídovými sedimenty, což jsou vesměs hnědé až šedé vápnité jílovce a slínovce silně rozpukané, ve svrchních partiích zvětralé a rozložené na plastické slíny se střípky horniny. Kvarterní pokryvy jsou tvořeny především pleistocenními štěrky a písky, ulehlými a zvodnělými. Jejich svrchní poloha je tvořena tzv. povodňovými hlinami a vlastní rovinný povrch staveniště je vyrovnán vrstvou navážky charakteru písčité hlíny s kameny.

Fluviální sedimenty tvoří rozsáhlou zvodeň s průlinovou propustností charakterizovanou řádovou velikostí koeficientu filtrace k = 10–4 m.s–1. Podzemní voda vykazuje zvýšenou uhličitou agresivitu a mírně zvýšený obsah síranových iontů. Z hlediska platných norem lze toto prostředí zařadit do stupně 5b, kdy je žádoucí primární ochrana železobetonových konstrukcí.

Ta byla nakonec pro základové piloty zabezpečena jednak speciální recepturou betonu, jednak zvětšením staticky nutného profilu piloty o 100 mm.
Terén na staveništi se před zahájením stavby nacházel na kótě –0,30 = 232,10 m n. m. a tvořil zároveň pracovní plošinu pro zakládání.

Zakládání objektu

S ohledem na značná bodová zatížení v patách sloupů přicházela v úvahu jediná metoda zakládání – pomocí osamělých vrtaných velkoprůměrových pilot. Je to metoda nejhospodárnější a zároveň osvědčená. Pod každým sloupem byla navržena jediná pilota profilu 630 mm, 880 mm, nebo 1220 mm (tabulka 1).

Typ piloty	Svislé zatížení (MN)	Průměr piloty d(mm)	Orientační délka piloty L (m)	Min délka vetknutído R4 t(m)	Počet nosných prutů
armokoše
A	4,6	1220/1070	12,0	4,0	14 R 16
B	2,8-3,2	1220/1070	10,0	2,0	14 R 16
C	1,3	630/530	9,5	1,5	8 R 16
D	1,0-1,1	630/530	9,0	1,0	8 R 16
E	5,0-5,3	1220/1070	13,0	5,0	14 R 16
F	3,9-4,0	1220/1070	11,0	3,0	14 R 16
G	1,2-1,6	880/770	9,0	1,0	10 R 16
H	0,8-0,9	630/530	8,5	0,5	8 R 16
I	1,8-1,9	880/770	9,5	1,5	10 R 16
J	0,5-0,7	630/530	min. 7,0	-	8 R 16
K	2,5	880/770	10,5	2,5	10 R 16
L	2,0-2,2	880/770	10,0	2,0	10 R 16
M	3,5	1220/1070	10,5	2,5	14 R 16
N	0,4-0,5	880/630/530	min. 8,0	-	8 R 16

V hlavách osamělých pilot byly navrženy vrtané patky průměru 1 300 mm hloubky 1,2 m (pro sloupy 400/400 mm) a pro ostatní sloupy průměru 1 500 mm hloubky 1,2 m s příslušnými kalichy hlubokými 0,83 m. Pod ztužujícími stěnami byly navrženy krátké základové pasy podporované pilotami. S ohledem na značný tlak investora a potažmo generálního dodavatele na minimalizaci nákladů byly vrtané piloty navrženy velmi úsporně – jak ostatně vyplývá z tabulky 1. Takový návrh byl umožněn autorovými zkušenostmi z rozsáhlého staveniště FN v Hradci Králové s obdobnými geotechnickými poměry, na němž byla v minulosti provedena série zkušebních pilot zčásti instrumentovaných.

Vlastní zakládání objektu proběhlo v květnu roku 2000 a ihned poté se započalo s montáží skeletu. V jejím průběhu bylo měřeno sedání většiny sloupů, a to pomocí měřických značek nastřelených na sloupy v přízemí. Časový průběh sedání vcelku odpovídal předpokladům projektu – jeho velikost byla v konečném stádiu výstavby skeletu (bez užitného zatížení) 8–12 mm.

V říjnu roku 2000, v době, kdy železobetonová část byla prakticky dokončena, byla konečně projekčně dořešena ocelová nástavba multikina. Oproti původním předpokladům došlo zprvu u třiadvaceti sloupů a čtyř skupinových základů k výraznému nárůstu zatížení o 21 % až 55 %. Zatěžovací údaje byly upřesněny a celkový počet nevyhovujících základů stoupl na třicet. Jak bylo již uvedeno, původní základy byly navrženy velmi úsporně a nevykazovaly žádné rezervy pro možnost přenesení nového výrazně vyššího zatížení. Bylo tedy nutné přistoupit k okamžité rekonstrukci třiceti stávajících základů. Přitom objekt byl v hrubé stavbě zcela dokončen, a to včetně podlahové desky. Světlá výška v hale byla 2,80 m.

Návrh rekonstrukce základů

Typické základy byly tvořeny vrtanou pilotou průměru 1 220 mm, délky 10–13 m, vetknutou do podložních slínovců a v hlavě opatřenou vrtanou patkou průměru 1 500 mm, výšky 1,20 m, přičemž povrch patky byl na kótě –0,30 m a přes celou halu byla provedena průmyslová podlaha tl. 200 mm s podkladním betonem. Provedení dalších pilot nebylo možné jednak pro nedostatek pracovního prostoru v hale, jednak pro nemožnost jejich funkčního spojení se stávajícím základem. Obdobně i zesílení základů pomocí mikropilot se jevilo jako krajně nevhodné. Byla tedy přijata metoda podchytávání stávajících základů pomocí sloupů tryskové injektáže, zakotvených do úrovně slínovců. Aby bylo reálné těmito sloupy podchytit základ, bylo nutné jej rozšířit, neboť mezikruží na kótě –1,50 m mělo šířku jen asi 0,14 m. Stávající kruhové vrtané patky průměru 1,50 m bylo tedy nutné rozšířit na čtvercovou patku rozměru 2,60 x 2,60 m výšky 1,20 m tak, aby tato patka zaručeně přesáhla půdorys nově navržených sloupů tryskové injektáže. Vlastní výztuž patky byla v podstatě konstruktivní, rozhodující bylo spojení stávající patky s novým betonem. Tento spoj byl navržen pomocí smykové výztuže tvořené svorníky ř R 32 mm, jež byly osazeny a zalepeny do vrtů ve stávající patce.

Navrhli jsme sloupy tryskové injektáže metody R1 o průměru nejméně 0,60 m, délky 5,50 m s patou na kótě asi –7,0 m, tedy zhruba na povrchu zvětralého slínovce tř. R5. Parametry tryskové injektáže byly zvoleny tak, aby zaručená prostá tlaková pevnost sloupu byla so = 5,0 MPa. Přípustné tlakové napětí ve sloupu je potom sdov = 1,25 MPa a sloup TI je schopen přenášet tlakovou sílu o velikosti P = 350 kN. Sloupy TI byly tedy prováděny v příslušném počtu (nejméně 2 ks) tak, aby jejich středy byly na kružnici o poloměru 0,95 až 1,0 m vždy symetricky v půdorysné rovině. Pod deseti základy byly dva sloupy TI, pod sedmi základy pak tři sloupy TI, pod devíti základy čtyři sloupy TI a pod jedním základem dokonce šest sloupů TI. Ostatní případy byly netypické – stávající krátké základové pasy se při nich podchytávaly běžným způsobem, tj. provrtáním stávajícího pasu a jeho podtryskáním.

Únosnost svorníku závisela především na možnosti dosažení příslušné kotevní délky ve stávající patce. Ta byla ovšem s ohledem na rozměry této patky (průměru 1,50 m) limitována. Navrhli jsme tedy vlastní uchycení lepením dvousložkovou chemickou maltou KOTE POXY, což umožnilo zkrátit kotevní délku na Lk = 470 mm. Únosnost jednoho svorníku (při posouzení na smyk a otlačení betonu) byla 143 kN, tudíž jejich potřebný počet byl dán jednoduchým předpisem: na 1 sloup TI bylo zapotřebí celkem 3 ks svorníků zhruba rovnoměrně rozdělených na kontaktní ploše. Typická podchytávaná patka je na obr. 1, kde jsou vykresleny i případy různého počtu sloupů tryskové injektáže pod jednotlivou patkou.

Při realizaci podchytávání se postupovalo následujícím způsobem:

• byla vyříznuta podlahová deska v ploše 2,6 x 2,6 m kolem příslušného sloupu;
• byly vytyčeny a provedeny sloupy TI z úrovně cca –0,20 s příslušným „hluchým“ vrtáním tak, aby paty sloupů byly na kótě –7,0 m a hlavy na kótě asi –1,20 m;
• byla odkopána stávající válcová základová patka až na úroveň cca –1,60 m v celém prostoru a povrch této patky byl řádně očištěn (zprvu mechanicky, finálně tlakovou vodou);
• byly odbourány přečnívající části sloupů TI až na úroveň –1,50 m a v celé ploše byl položen podkladní beton
  v tl. 100 mm;
• na válcové ploše stávající patky byly vytyčeny vrty pro svorníky tak, aby byly rozděleny v ploše rovnoměrně, vrty pro svorníky měly průměr 36 mm, vrtány byly pod úhlem
  3°–5° vzhledem k vodorovné (šikmo dolů), délka vrtů byla min. 470 mm;
• vrty byly vyfoukány stlačeným vzduchem, vypláchnuty tlakovou vodou a znovu vyfoukány, následovalo jejich vyplnění chemickou maltou pomocí speciální pistole a ihned byl zaražen trn ř R 32 mm celkové délky 1,0 m;
• výztuž základové patky byla s dostatečným překrytím na bocích svázána a vyčnívající trny byly k této výztuži přivařeny;
• patka byla zabetonována betonem C 20/25–5b bez použití bednění do úrovně –0,30 m;
• v dotčené části se zhotovila nová podlahová deska.

Zesílení třiceti stávajících základů bylo provedeno během sedmnácti pracovních dnů v říjnu a listopadu roku 2000. Celkový objem prací činil: 523 m sloupů tryskové injektáže R1, 280 ks svorníků a 162 m3 zesílených základových patek.

Doc. Ing. Jan Masopust, CSc., Zakládání staveb, a. s.