Stabilizačná konštrukcia ŠIDLO-X v lokalite Svätý Anton

Článok sa zaoberá geotechnickým riešením stabilizácie havarijného zosuvu v obci Svätý Anton v rámci výkonu bezodkladných havarijných opatrení. Havarijný zosuv predstavoval bezprostredné riziko pre komunikáciu 1. triedy I/51 a premávku na nej, ako aj pre priľahlé objekty. Stabilizácia zosuvného územia sa riešila komplexne, to znamená od doplnkových prieskumných prác, ktoré upresnili IG a HG pomery územia, cez návrh záchranných opatrení až po ich realizáciu.

Vznik svahových deformácií a porúch líniových stavieb následkom klimatických zmien a antropogénnych vplyvov je čoraz častejší jav. Podobný prípad prezentuje aj havarijná svahová deformácia v obci Svätý Anton.
Celé riešenie stabilizácie havarijného zosuvu bolo koncepčne rozdelené do dvoch etáp.

V I. etape sa navrhlo a zrealizovalo odvodnenie zosuvného územia (povrchové a hĺbkové), II. etapa riešila stabilizáciu akumulácie zosuvu pri cestnej komunikácii (zárubný múr). K riešeniu návrhu II. etapy sa pristúpilo až po analýze stabilitnej situácie masívu po odvodnení a po vyhodnotení účinnosti vybudovaných prvkov.

Charakteristika územia pred sanáciou

Havarijný zosuv v obci Svätý Anton (okres Banská Štiavnica) dlhodobo ohrozoval štátnu cestu 1. triedy, obytné objekty, inžinierske siete a drobné stavby. Vyvinul sa v spodnej časti západne exponovaného svahu údolia riečky Štiavnica. Svah v predmetnej oblasti je mierny, so sklonom približne 8°. Územie zosuvu má výrazné morfologické tvary v transportnej aj akumulačnej oblasti, ako sú zvlnený reliéf a vypuklé čelo.

Okrem zosuvných pohybov je reliéf územia čiastočne ovplyvnený aj antropogénnou činnosťou v rámci úprav terénu pri vytváraní záhradiek a pri výstavbe drobných stavieb. Výrazný antropogénny zásah do reliéfu svahu v minulosti sa spája s výstavbou miestneho futbalového ihriska, keď došlo k vyrovnaniu terénu čiastočným odrezom a násypom, situovaným vo vzdialenosti približne 75 – 85 m od päty svahu, kde sa podľa predpokladov nachádzala odlučná oblasť starého potenciálneho zosuvu.

V priestore ihriska sa vo vzdialenosti 18,5 m od jeho spodného okraja vyvinula odtrhová hrana aktívneho zosuvu s výškou približne 0,3 – 0,8 m. Zosuv je registrovaný v Atlase máp stability svahov SR v mierke 1 : 50 000 (Šimeková, Martinčeková et al., 2006).

Podkladom na jeho registráciu bola mapa svahových deformácií v oblasti Antola a okraja Štiavnických vrchov (Stach, J., 1990). Už v tomto mapovom podklade bola v rámci potenciálneho zosuvu registrovaná lokálna aktivita zosuvu v okrajovej časti ihriska (násypová časť). V obci Svätý Anton evidujú výraznejšiu aktivizáciu tohto zosuvu od roku 2009, dňa 8. 2. 2021 obec vyhlásila mimoriadnu situáciu pre hrozbu zosuvu svahu nachádzajúceho sa nad miestnou komunikáciou.

Geologická preskúmanosť územia

V rokoch 2012 a 2013 zabezpečila obec Svätý Anton po predchádzajúcich problémoch s aktivitou zosuvu vypracovanie orientačného inžinierskogeologického prieskumu, ktorého zhotoviteľom bola Katedra inžinierskej geológie Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave.

Geologická úloha – orientačný prieskum – bola vypracovaná v roku 2015. Prieskum vyhodnotil inžinierskogeologické, hydro­geologické a stabilitné pomery zosuvného územia, pričom súčasťou prác bol ideový návrh sanačných opatrení na zabezpečenie stability predmetného územia. V území havarijného zosuvu sa v podloží zistili siltovo-piesčité tufy s výskytom polôh, resp. úlomkov až balvanov andezitov.

Podložné neogénne vulkanity sú v skúmanom území prekryté kvartérnou vrstvou, pozostávajúcou na svahu z deluviálnych sedimentov – ílov s variabilným podielom úlomkov, ílovito-kamenitých až kamenitých sutín.

V okolí potoka Štiavnica sa vyskytujú fluviálne náplavy, v ktorých majú hlavný podiel štrkové sedimenty. Ideový návrh predstavoval zníženie hladín podzemných vôd pomocou subhorizontálnych vrtov, návrh odvedenia vody, ochranu ohrozenej štátnej cesty zárubným múrom a obnovu cestného rigola s vybudovaním povrchového odvodnenia.

Charakteristika a vývoj havarijného zosuvu

Na základe vyššie uvedeného považujeme za hlavné príčiny reaktivizácie zosuvu:
• priťaženie odlučnej oblasti zosuvu,
• vztlakové účinky podzemných vôd,
• nepriaznivé klimatické faktory,
• geologické a hydrogeologické podmienky územia.

Havarijný zosuv mal rozmery približne 110 × 100 m, bazálna šmyková plocha prebieha v hĺbke do 10,8 m, plytšie aktívne šmykové plochy sa vyvinuli v hĺbkach do 8,6 m. Zosuv má výrazné morfologické tvary s detailne zvlneným reliéfom a  vytlačenými bočnými valmi, pričom bol výrazným vypuklým čelom natlačený na cestnú komunikáciu.

Predpokladáme, že čiastková šmyková plocha aktívneho charakteru s menšou intenzitou, vyvinutá na predisponovanej staršej šmykovej ploche, zabieha popod súčasnú cestu až k potoku Štiavnica. V období pred vykonanými záchrannými prácami došlo pohybom zosuvu v jeho akumulačnej časti k natlačeniu čela k okraju cesty 1. triedy, pričom sa pohybmi zdeformoval a  znefunkčnil pozdĺžny cestný rigol.

V akumulačnej časti zosuvu bola komunikácia zúžená natoľko, že nevyhovovala predpísanému šírkovému usporiadaniu pre daný typ komunikácie. Komunikácia vedie v mieste akumulácie zosuvu smerovo v oblú­ku. Kombinácia faktorov ako nevyhovujúca šírka komunikácie, ktorá vedie navyše smerovo v oblúku, pričom akumulácia zosuvu tvorila prekážku vo viditeľnosti, a znefunkčnené odvodnenie vytvorili podmienky pre výskyt kolíznych situácií.

V zosuvnej oblasti došlo v roku 2012 k pretrhnutiu vodovodného potrubia, pričom voda z potrubia sa priamo infiltrovala do zosuvného telesa a zhoršovala tak stabilitnú situáciu. Prípadným výraznejším aktivovaním zosuvu až zosunutím svahu boli bezprostredne ohrozené nielen súvisiace priľahlé objekty a teleso cesty 1. triedy, ale aj účastníci premávky na nej, inžinierske siete situované v akumulácii zosuvu (plynovod, vodovod, elektrické siete, prípadne siete tretích strán) a drobné stavby vybudované na zosuve.

Návrh záchranných prác v rozsahu výkonu bezodkladných havarijných opatrení – 2021

Vzhľadom na spoločenskú dôležitosť lokality a výsledky meraní geotechnického monitoringu, ktoré identifikovali aktívnu šmykovú plochu (Ondrejka et al., 2016, 2017, 2018), bolo nevyhnutné vykonať záchranné opatrenia, ktoré minimalizujú riziká a zvýšia bezpečnosť.

Pre návrh záchranných prác bolo nevyhnutné upresniť inžinierskogeologické a hydrogeologické poznatky o lokalite, teda v prvom rade vykonať doplnkový prieskum. Z dôvodu zabezpečenia relevantného sledovania pohybovej aktivity celého zosuvného územia a na sledovanie režimu HPV bolo potrebné doplniť do oblasti ďalšie monitorovacie prvky siete GTM.

Rozsah, typ a lokácia prvkov bola konzultovaná so zástupcami Štátneho geologického ústavu Dionýza Štúra (ďalej ŠGÚDŠ) a s odborným geologickým dohľadom (ďalej OGD – prof. RNDr. Martin Bednarik, PhD.).

Na základe komplexnej analýzy a v tom čase dostupných údajov sa definoval počet nových GTM prvkov. Sieť GTM prvkov sa budovala počas prieskumných prác, pričom monitorovacie vrty boli realizované na jadro s ukladaním do vzorkovníc a inžinierskogeologicky zdokumentované spolu s údajmi o narazenej a ustálenej HPV.

Na základe informácií získaných z doplnkových a predchádzajúcich geologických prieskumných prác sa návrh záchranných opatrení rozdelil sekvenčne na dve etapy, a to I. etapa – odvodnenie a  II. etapa – zárubný múr.

I. etapa – odvodnenie

V rámci I. etapy bol navrhnutý a zrealizovaný drenážny systém svahu, ktorý sa skladá z hĺbkového a povrchového odvodnenia masívu. Z hľadiska stabilizácie svahu bolo kľúčové znížiť vztlakové účinky podzemných vôd (znížiť úroveň HPV v masíve).

Finálny návrh záchranných prác je zobrazený na obr. 2, pričom pozostával z použitia nasledujúcich prvkov:

Prefabrikované zarážané odvodňovacie drény ZUBOR

Na odvodnenie akumulácie v kontakte so štátnou cestou sa použili prefabrikované zarážané odvodňovacie drény ZUBOR pozo­stávajúce z inštalačnej oceľovej hlavy a geokompozitného drenážneho pásu so šírkou 200 mm a dĺžkou 20,0 m.

Zrealizované boli vo vzdialenostiach 1,50 m v sklone min. 3° pomocou zarážania hydraulickým kladivom na pásovom podvozku. Ich funkciou je znížiť vlhkosť zeminy a plytších hladín podzemných vôd a tým stabilizovať čelo akumulácie riešeného zosuvu. Prefabrikované odvodňovacie drény boli vyvedené na povrch svahu.

Subhorizontálne odvodňovacie vrty

Tieto vrty slúžia na odvodnenie hlbších polôh (priestoru v okolí identifikovanej šmykovej plochy). Hĺbené boli z jedného stanoviska, pričom sa zrealizovalo 5 subhorizontálnych vrtov s dĺžkou celkom 510 m. Finálne umiestnenie odvodňovacích vrtov vychádzalo z doplnkových informácií o režime HPV zosuvného územia získaných z realizácie nových vrtov GTM v oblasti.

Odvodňovacie rebrá

Sú navrhnuté na drénovanie priestoru ihriska, ktoré prestavuje veľkú infiltračnú plochu v odlučnej oblasti zosuvu.

Sanačné stabilizačno-drenážne svahové rebrá

Slúžia na odvodnenie antropogénneho strmého svahu predstavujúceho pätu svahu násypu futbalového ihriska, nachádzajúceho sa v odlučnej oblasti zosuvného územia. Na kontrolu funkčnosti stabilizačno-drenážnych rebier budú slúžiť kontrolné šachty.

Odvodňovací žľab

Je vybudovaný s účelom zachytenia prívalových povrchových vôd a eliminácie ich infiltrácie do telesa zosuvu. Odvodňovací žľab zohľadňuje morfológiu terénu, je situovaný v päte strmého svahu futbalového ihriska. Je zhotovený z betónových žľabov.

Vzhľadom na fakt, že ílovité zeminy sú citlivé na riziko vzniku erózie, najmä ronovej, so vznikom eróznych rýh od zrážkových povrchových vôd, zrealizovala sa rekultivácia sanáciou dotknutých plôch – ohumusovanie a zatrávnenie reprofilovanej plochy. Na zatrávnenie sa použila protierózna georohož na ochranu povrchu svahu počas zakorenenia trávneho porastu.

Vyhodnotenie účinnosti I. etapy

Na interpretovanie účinnosti odvodňovacieho systému zosuvu bolo dôležité predovšetkým zníženie úrovne HPV v masíve. Režim HPV v masíve sa sledoval prostredníctvom 5 pozorovacích hydrogeologických vrtov a 3 snímačov pórového tlaku. Účinnosť systému hĺbkového odvodnenia masívu sa preukázala už počas jeho realizácie, keď bol v pozorovacích vrtoch zachytený skokový pokles úrovne HPV.

Po ukončení odvodnenia v rámci I. etapy (09/2021) nebolo zaznamenané významnejšie vystúpanie HPV v masíve do konca monitorovacieho obdobia (12/2021). V rámci záchranných prác I. etapy sa monitorovala aj výdatnosť vybudovaných odvodňovacích vrtov.

Na základe analýzy výsledkov monitoringu režimu HPV v masíve a výdatností odvodňovacích vrtov bola jednoznačne preukázaná účinnosť zrealizovaného odvodňovacieho systému záchranných prác.

II. etapa – zárubný múr

Po vyhodnotení výsledkov GTM sa pristúpilo k návrhu a následnej realizácii stabilizačnej konštrukcie v päte akumulácie. Stabilizačná konštrukcia bola navrhnutá ako dvojstupňová konštrukcia. Jej účelom je odstrániť a zabezpečiť akumulačnú časť zosuvu, ktorá bola natlačená k okraju cesty 1. triedy, pričom došlo k znefunkčneniu odvodnenia cestnej komunikácie.

Navrhnutá bola pružná, stabilizačná a súčasne priepustná konštrukcia, ktorá nebráni odvodňovaniu akumulácie. Oba stupne zabezpečenia tvorí kotvená oceľová stabilizačná konštrukcia ŠIDLO-X. Systém sa skladá z priestorovej nosnej oceľovej konštrukcie. Čelo predstavuje oceľový rám z prvkov HEA100 s ochrannou sieťou, jeho rozmer je 2,0 × 2,5 m.

V telese zásypu je skryté nosné ťahadlo – zemná kotva. Stabilizačná konštrukcia sa realizovala postupným ukladaním prefabrikovaných stabilizačných konštrukcií ŠIDLO-X vedľa seba v pripravenej základovej jame, a to následným vzájomným spájaním prvkov a ich ukotvením. Výška spodného a horného stupňa je 2,5 m, sklon líca konštrukcie 10°. Pohľadovú poddajnú lícnu časť tvoria čelné panely s rozmerom 2,5 × 2,0 m, vyplnené štrkodrvinou.

Práce boli realizované v päte etapovitou výstavbou. Po vyplnení stabilizačných prvkov a ich zabezpečení proti posunu sa pristúpilo k otvoreniu nasledujúcej sekcie stavebnej jamy. Po vyplnení stabilizačných konštrukcií nasledovalo ich ukotvenie. Na ukotvenie oceľovej stabilizačnej konštrukcie boli navrhnuté kotevné prvky vo forme injekčných zavŕtavacích kotevných tyčí so stratenou korunkou.

Dĺžka každej kotvy bola 10 m. Zárubný múr vytvorený stabilizačnou oceľovou konštrukciou ŠIDLO-X je na začiatku a na konci ukončený pomocou gravitačných gabionových oporných múrikov. Súčasťou prác bola aj úprava cestného telesa a odvodnenia v predmetnej dĺžke podľa požiadaviek správcu komunikácie.

Záver

Príspevok sa venoval záchranným prácam realizovaným v intraviláne obce Svätý Anton počas premávky, ktorá bola regulovaná dočasným dopravným určením. V zosuvnom území sa nachádzali inžinierske siete ako plynovod (v päte akumulácie), elektrické vedenie a vodovod.

Záchranné práce museli byť vykonávané v ich blízkosti, poprípade aj v ich ochranných pásmach. Projektovanie a realizácia záchranných prác si vyžadovali úzku kooperáciu s dotknutými subjektmi (obec; správcovia sietí, komunikácie, potoka Štiavnica; miestni obyvatelia…).

Záchranné práce od prípravy, doplnkového prieskumu cez rozšírenie siete GTM, projektovanie až po realizáciu boli vykonané za relatívne krátke obdobie od marca do decembra 2021.

Na záver možno konštatovať, že záchrannými prácami v rozsahu výkonu bezodkladných havarijných opatrení svahovej deformácie sa v lokalite Svätý Anton podarilo eliminovať mimoriadnu situáciu.

TEXT: Branislav Prelovský, Jozef Sňahničan, Róbert Csizmadia, Matej Mažgut,
Miloš Pleško a Martin Bednarik
FOTO A OBRÁZKY: autori

Branislav Prelovský a Jozef Sňahničan pôsobia v spoločnosti GEOSOUL, s. r. o., Róbert Csizmadia, Matej Mažgut a Miloš Pleško pôsobia v spoločnosti GEOFOS, s. r. o., Martin Bednarik pôsobí v spoločnosti INGIS, s. r. o.