Technologie, Tip redakce

Zkoušky zhutnění jam a rýh jsou základní stavební činností

Hutnění zemin a sypanin by měla být na stavbách věnována pozornost jak z pohledu provádění těchto činností, tak z pohledu kontrol zhutnění a dohledu stavebního dozoru. Počet zkoušek zhutnění by měl být dán projektovou dokumentací, anebo by měl být dohodnut mezi geotechnikem zhotovitele a investičním technikem nebo jeho stavebním dozorem (TDI). Proč mít nastavená pravidla mezi zadavatelem a zhotovitelem?

Hutnění zemin, drceného nebo těženého kameniva, případně dalších vhodných materiálů (betonový recyklát, popílek apod.) je jednou ze základních činností při provádění zemních a některých stavebních prací. Bohužel se na stavbách můžeme dost často setkat se stavebními společnostmi, které neprovádějí správně hutnění rýh nebo jam, případně ploch, a taktéž neprovádějí v potřebném rozsahu zkoušky zhutnění. Každá stavební společnost by měla být tak odborně zdatná, že jak hutnění, tak i zkoušky zhutnění by měla umět provádět správně.

Zhotovitel nese zodpovědnost

Odpovědnost za kontrolu zhutnění není ale jen na zhotoviteli. Je také na projektantovi, který by v technické zprávě, případně i na výkresech například příčných či vzorových řezů uložení inženýrských sítí v zemi nebo v řezu jam pro stavební objekty či v řezech například komunikací, parkovišť a chodníků měl uvést míru zhutnění a způsob a počet zkoušek zhutnění na danou stavbu. Odpovědnost za správně provedené hutnění zemin a sypanin je také na technickém dozoru investora případně na investičním technikovi zadavatele, který by způsob hutnění a prováděné zkoušky měl na stavbě kontrolovat a měl by je vyžadovat.

Pokud je v projektové dokumentaci řešen jen způsob mechanických kontrol zhutnění zemin (přímé nebo nepřímé metody) a není definován počet zkoušek zhutnění na konkrétní stavbu a případně i jejich rozmístění a zadavatel nemá vypracovaný způsob kontroly zhutnění (například počet zkoušek na 100 m rýhy a zároveň na hloubku zásypu nebo na plochu zásypu jam a zároveň na hloubku zásypu), bude nutné vyjít jednak z ČSN 72 1006 – Kontrola zhutnění zemin a sypanin a především pro určení počtu zkoušek zhutnění z ČSN 73 6133 – Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací a z technických podmínek TP 146 – Povolování a provádění výkopů a zásypů rýh pro inženýrské sítě ve vozovkách pozemních komunikací.

Návrh na provedení počtu zkoušek zhutnění pro zásypy liniových staveb inženýrských sítí a návrh počtu hutnících zkoušek pro jámy budou uvedeny v tomto článku.

Základ je v projektu

Velcí investoři, při jejichž investičních akcích se provádějí ve velké míře výkopy rýh a jam, mohou mít obdobný způsob kontroly zhutnění. Počet konkrétních zkoušek zhutnění na délku rýhy a na hloubku zásypu rýhy vyžadují mnohdy tito velcí investoři uvádět už v projektové dokumentaci stavby a následně tyto zkoušky zhutnění kontrolují jejich techničtí dozoři (TDI) podle projektové dokumentace. Jde například o míru zhutnění podle objemové hmotnosti – tj. parametr D/% PS = % Proctor standard/ nebo o stanovení míry zhutnění ID (relativní ulehlost), o statické zatěžovací zkoušky, o dynamickou kontrolu zhutnění, o rázové nebo penetrační zkoušky a jiné. Počet zkoušek zhutnění je dán a po dohodě TDI a stavbyvedoucího se jen upřesní místa zkoušek. Takto to funguje v ideálním případě. Dost často ale investoři nemají pravidla týkající se zkoušek zhutnění vůči svým projektantům a vůči svým zhotovitelům vůbec zavedena.

Ani v nové ČSN 73 3055 – Zemní práce při výstavbě potrubí není například pro vodohospodářské stavby definován počet zkoušek zhutnění. V tomto článku budeme tedy pro určení počtu zkoušek zhutnění vycházet z technických podmínek TP 146 – Povolování a provádění výkopů a zásypů rýh pro inženýrské sítě ve vozovkách pozemních komunikací, ze kterých – po vyhodnocení několika tabulek, lze počet zkoušek zhutnění definovat.

Statická zkouška zhutnění

Liniové stavby

Při provádění zásypů liniových staveb (nové rozvody a přeložky či rekonstrukce inženýrských sítí (IS) – vodovodů, plynovodů, kanalizací, elektrických kabelů apod.) a při provádění zásypů jam a šachet musí být tyto zásypy hutněny podle platné projektové dokumentace, v souladu s ČSN 72 1006 – Kontrola zhutnění zemin a sypanin, v souladu s ČSN 73 6133 – Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací a v souladu s novou normou vydanou v srpnu 2018: ČSN 73 3055 – Zemní práce při výstavbě potrubí.

Podle druhu inženýrské sítě a finální obnovy povrchu musí být provádění hutněného zásypu v souladu s podmínkami pokládky výrobce IS (potrubí, kabelů apod.) a podle pokládané sítě. Například pro kanalizační stoky a přípojky to musí být v souladu s článkem 11 Zásyp ČSN EN 1610 – Provádění stok a kanalizačních přípojek a jejich zkoušení a v souladu s článkem 8.4.6 (zásyp stavební rýhy) ČSN 75 6101 – Stokové sítě a kanalizační přípojky. Pro finální povrch v komunikaci bude hutněný zásyp taktéž v souladu s ČSN 73 6133 – Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací apod.

Informativní příloha D – Informace o vztahu mezi způsobem zhutňování a metodami stavebního provádění – z ČSN EN 14 801 je praktickou tabulkou pro určení maximální vrstvy zhutnění, minimální výšky krytí nad dříkem trouby před zhutněním a počtu zhutňovacích cyklů pro příslušnou třídu zhutnění (tab. 1).

Místa zkoušek

Při zásypech rýh u liniových staveb – tj. při zásypu hutnění rýh může být kontrola zhutnění zásypových vrstev prováděna statickými zkouškami zhutnění podle orientační tabulky, která pro část zemní pláně vychází z tabulky 2 – Zkoušky na zemní pláni navíc pro zeminy upravené i neupravené z ČSN 73 6133 a počet rázových zkoušek vychází z tabulky 5 – četnost zkoušek z TP 146. Jedné přímé zkoušce podle tabulky č. 5 z TP 146 odpovídá jedna rázová zkouška, jež se pro liniové stavby spolu se statickými zkouškami zhutnění používá (tab. 2).

Přesněji lze počet zkoušek zhutnění určit v závislosti na rozsahu prací a na významu rýhy, ze kterých podle TP 146 vyjde kategorie kontroly. Počet a kontrolu zhutnění lze vyčíst z tabulky k určení počtu rázových zatěžovacích zkoušek pro zásypy rýh podle bodu 9.2 – tj. podle tabulek 2 až 5 technických podmínek TP 146. Pro rýhy v místních komunikacích (silnice II. a III. třídy) a pro rýhy delší než 100 m a objemu výkopu větším než 300 m3, což jsou rýhy běžně prováděných pokládek inženýrských sítí (IS), je dán minimální počet kontrol zhutnění v zóně obsypu a zásypu (mino aktivní zónu) při použití přímých metod zhutnění 1 zkouška na 50 m délky rýhy a 1 m hloubky rýhy. Odkaz na technické podmínky, které lze bezplatně stáhnout z internetu: http://www.pjpk.cz/technickepodminky-tp/.

Pozn. 1: Přímá metoda kontroly zhutnění = Proctor standard – jde o zkoušku stanovení objemové hmotnosti na neporušeném vzorku prováděném v laboratoři. Maximální míře zhutnění odpovídá optimální vlhkost. Zkouška je prováděna podle ČSN 72 1015 – Laboratorní stanovení zhutnitelnosti zemin. Křivka, která ukazuje maximální míru zhutnění při optimální vlhkosti, vypadá jako obrácená parabola (vrchol s maximální objemovou hmotností odpovídá optimální vlhkost hutněné zeminy).

Při provádění liniových staveb se nejčastěji provádějí statické zkoušky zhutnění, které patří do nepřímých metod kontroly zhutnění. Pro nepřímé metody kontroly zhutnění je v TP 146 doporučeno, aby počet zkoušek byl minimálně trojnásobný než při použití přímých metod, což by znamenalo provést min. 3 statické zkoušky zhutnění na 50 m délky rýhy a 1 m hloubky, což by na 100 m délky rýhy 1,0 m hloubky rýhy znamenalo provést min. 6 statických zkoušek zhutnění.

Ve stavební praxi se obvykle neprovádí ani jedna statická zkouška zhutnění na 50 m délky rýhy a 1 m hloubky (především pro zásyp). Obvykle se provádí jedna zkouška na 100 m délky rýhy (často i méně) na vrchu zásypu, což je samozřejmě nedostatečné a při zkouškách zhutnění se neodhalí špatně zhutněné vrstvy zásypu hlouběji pod okolním terénem. Proto je potřeba statické zkoušky na vrchu zásypu doplnit při provádění hutněných vrstev zásypu například rázovými zkouškami po 0,5 m výšky zásypu (tomu obvykle odpovídají dvě hutněné vrstvy zásypu tloušťky 0,25 m).

I přes v TP 146 uvedený požadavek, že u nepřímých metod zhutnění (např. i statická nebo rázová zatěžovací zkouška), je četnost zkoušek 3x větší, je možné počet nepřímých zkoušek zhutnění uvažovat ve stejném rozsahu jako u počtu přímých hutnících zkoušek – tj. 1x na 50 m délky a 1 m hloubky zásypu rýhy s tím, že na první vrstvě zásypu – nad pískovým obsypem – se hutnící zkouška neprovádí.

Hodnota modulu přetvárnosti Edef2, respektive rázového modulu deformace Mvd by měla být stanovena projektovou dokumentací. Pokud stanovena není, musí ji na stavbě určit geotechnik zhotovitele. Hodnota Edef2, zásypových vrstev pod plání závisí na druhu zeminy a orientačně se bude pohybovat kolem 30 MPa. Orientační převodník hodnot Mvd a Edef2 je v ČSN 72 1006 v tabulce 4 a 5.

Pro měření únosnosti zemin se používá také laboratorní zkouška – tzv. Kalifornský poměr únosnosti, který je dán hodnotou CBRxx (California bearing ratio) – hodnota je v procentech. Jde o penetrační zkoušku, která se používá pro měření únosnosti základových vrstev zemin při výstavbě pozemních komunikací (silnic, parkovišť, chodníků apod.). Hodnota CBR se udává v procentech a vyjadřuje poměr síly potřebné k zatlačení trnu do stanovené hloubky zkoušeného vzorku k síle potřebné k zatlačení trnu do stejné hloubky v předepsaném normativním kamenivu, kterým je drcený Kalifornský vápenec (tab. 3).

V ČSN 72 1006 Kontrola zhutnění zemin a sypanin jsou v příloze E uvedeny orientační převody hodnot Edef.2 pro pozemní komunikace v závislosti na míře zhutnění a ulehlosti a orientační převody hodnot poměru Edef.2/ Edef.1 v závislosti na míře zhutnění a ulehlosti – viz tabulky 5 a 6. Obě tabulky jsou vlastně jakýmsi informativním převodníkem mezi přímými a nepřímými metodami zkoušek zhutnění (tab. 4 a 5).

Jámy a šachty

Při provádění zásypů jam nebo šachet – především objemnějších, kdy pro jámy či šachty je objem zásypu v řádu stovek nebo tisíců m3 zeminy nebo víc, může být kontrola zhutnění zásypových vrstev prováděna kombinací statických a rázových zkoušek zhutnění podle tabulky, která pro část zemní pláně vychází z tabulky 3 – Zkoušky na zemní pláni navíc pro zeminy upravené i neupravené z ČSN 73 6133 (tab. 6).

Pro provádění zhutněných zásypů šachet – např. kolem hlubokých objektů šachet či jímek nebo po vybouraných jímkách nebo nádržích – se pro hutněný zásyp použije materiál doporučený v projektové dokumentaci nebo materiál odsouhlasený geotechnikem stavby (odsouhlasený též investorem stavby). Může to být vhodná zhutnitelná zemina, drcené kamenivo, štěrkopísek, písek, betonový recyklát nebo často „sendvič“, např. střídavě proložené vrstvy zeminy a drceného kameniva. Dobře zhutnitelné je kamenivo frakce 0–63 mm nebo 0–32 mm. Místo kameniva lze použít například drcený beton (recyklát) nebo jiný vhodný zhutnitelný materiál. Tam, kde je to účelné – po dohodě zadavatele (investora) či provozovatele se zhotovitelem – je možné použít penetrační zkoušky, případně i zkoušky hutnění přímými metodami.

Počet zkoušek zhutnění – například statických a rázových zatěžovacích zkoušek pro rýhy, jámy a šachty – by měl být předepsán již v projektové dokumentaci pro provádění stavby (DPS) nebo v dalším stupni – v realizační projektové dokumentaci (RDS). Pokud není počet zkoušek zhutnění, případně i hodnota míry zhutnění, řešen v projektové dokumentaci, měl by tento počet zkoušek určit investor, respektive jeho TDI (terminologií platného stavebního zákona – stavební dozor). Pro určení počtu hutnících zkoušek můžeme vyjít z tohoto článku. Hodnoty modulu přetvárnosti Edef2 a poměr Edef2/Edef1 musí řešit projektová dokumentace. Pokud hodnoty Edef2, resp. Mvd rázových zatěžovacích zkoušek projektová dokumentace stavy neuvádí, což se dá považovat za nedostatek projektu, určí tyto hodnoty geotechnik stavby (obvykle zhotovitele).

Při kontrole zhutnění se stanovením jednotlivých hodnot míry zhutnění pozemních komunikací a obecně při kontrole ostatních druhů staveb musí být předepsaná míra zhutnění dosažena ve všech případech – viz bod 5.2 ČSN 72 1006:

Pokud je kontrolou shledána zhutněná vrstva (část objektu) jako nevyhovující, je nutno tuto vrstvu v rozsahu reprezentovaném nevyhovující zkouškou: a) dohutnit; b) upravit; c) vyměnit, aby se dosáhlo požadovaných hodnot. Sypaninu je nutné vyměnit tehdy, když dalším zvýšením zhutňovací energie nebo úpravou nelze požadovanou míru zhutnění dosáhnout (například pro nadměrnou vlhkost nebo pro nevyhovující složení sypaniny).

Zhutňování nesoudržných zemin

Závěr

Z výsledku například statických zkoušek zhutnění není důležitá jen hodnota modulu přetvárnosti Edef2, ale také poměr Edef2/Edef1, protože ten nám prozradí, jak dobře byla zemina nebo sypanina zhutněna. Čím je tento poměr menší, tím lépe bylo hutnění provedeno – v závislosti i na druhu zeminy. Poměr Edef2/Edef1 je poměrem hodnot modulů přetvárnosti – mezi tzv. první a druhou zatěžovací větví při zkoušce zhutnění.

Při měření pro výpočet Edef1 dochází k zatlačení statické zatěžovací desky (ocelová „plotna“ průměru 30 cm) v místě zkoušky – v protokolu statické zkoušky jde v grafickém průběhu o tzv. první zatěžovací větev. Po odlehčení dochází při zkoušce zhutnění k opětovnému zatlačení ocelové desky, při které se měří znovu zatlačení desky (mm) v závislosti na kontaktním napětí (MPa) a v grafickém průběhu jde o tzv. druhou zatěžovací větev. Z ní se vypočítá modul přetvárnosti Edef2.

Ing. Martin Rucký 

Přidejte komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*