Sanace Dědičné štoly v Plzni

Po dokončení rekonstrukce by se měla připojit k provozovanému návštěvnickému okruhu. Jedním ze směrů, kterým se společnost Minova Bohemia s.r.o. dlouhodobě věnuje, je výstavba a rekonstrukce podzemních děl. O Dědičné štole v Plzni se naše společnost dozvěděla již ve fázi projektové přípravy sanace, kdy jsme byli požádání projektantem o doporučení vhodných materiálů pro sanace tohoto podzemního díla. V rámci realizace se pak podílíme na provádění speciálních technologií spojených s aplikací kotevních a injekčních materiálů ze sortimentu naší společnosti. Článek seznamuje s historií předmětného díla a prováděním sanačních prací z průběhu 1. etapy sanace Dědičné štoly, která probíhala na jaře roku 2013.

Historický vývoj
První zmínky o této štole pochází ze 17. století, kdy se jednalo o odkanalizování jatek za masnými krámy. Tato zmínka se však musela vztahovat k jinému, zatím neobjevenému objektu. Dědičnou štolou je dnes míněna již nefunkční stoka probíhající pod Smetanovými, Kopeckého, Šafaříkovými a Křižíkovými sady v prostoru bývalých východních a jižních městských příkopů, a proto se o ní v historických pramenech hovoří jako o stoce ve východních a jižních příkopech. Dědičná štola náležela mezi kanalizační sběrače a odváděla odpadní vody z městských příkopů. Vznikla postupně ve 40. letech 19. století, stavba proběhla ve třech etapách a plně funkční byla od roku 1849. Ke konečnému vyřazení Dědičné štoly z provozu došlo v zimě 1937/1938. Po dobu své funkce probíhala její náročná údržba, čištění štoly, opravy sesutých úseků, vyzdívání zřícených kanálů, o čemž svědčí různorodý materiál používaný na tyto opravy. Dědičná štola byla kolem roku 1937 již ve velmi chatrném stavu, takže bylo doporučeno její zrušení z bezpečnostních důvodů, a proto byla paralelně s ní vybudována nová kanalizační stoka, která ji plně nahradila. Tzv. Dědičná štola byla začátkem roku 1938 vyňata ze systému plzeňské městské kanalizace. Patří do kategorie kanalizačních štol středního profilu a byla téměř v celém svém průběhu budována hloubením z povrchu.

Stavební úpravy po roce 1970
Při sanaci v 70. letech 20. století došlo k prohloubení štoly, počva byla snížena rámcově o 100 – 120 cm a přibírka byla provedena pod původní kamenné stěny štoly. Bylo provedeno podbetonování betonem tloušťky 10 – 20 cm, místy vystupující před úroveň původní svislé stěny až 10 cm. Počva byla opatřena betonovou podlahou se stružkou hloubky 20 – 40 cm. Rozsáhlé úseky štoly byly pokryty silnou cementovou omítkou síly až 6 cm, režné zdivo bylo vyspárováno a staticky narušené úseky klenby byly sanovány důlní výztuží s vloženými betonovými pažinkami a výplní mezi takto provedeným stropem a klenbou betonem. Štola tak získala obdélníkový či mírně lichoběžníkový příčný profil, s nízkou valenou klenbou, zděnou z arkozových kvádrů s občasnou příměsí cihel. Výška štoly je proměnná a dosahuje 195 až 208 cm, šíře se pohybuje kolem 80 cm. Hloubka štoly od počvy k povrchu činí 420 – 599 cm.

Historický vývoj štoly měl pro návrh současné sanace Dědičné štoly zásadní význam. Štola byla vybudována a následně zasypávána, tudíž není umístěna v rostlém terénu. Její výztuž nemá dostatečnou pevnost, o čemž svědčí nespočet oprav v průběhu let 1849 – 1937 a použitý materiál pro tyto opravy. Také sanace štoly po roce 1970 – její prohloubení, nedostatečné podchycení svislých stěn podbetonováním a zpevnění původních stěn cementovou omítkou se podepsalo na nesourodém vzhledu a technickém stavu díla. Problematické se jeví i zpevnění klenby vložením nového stropu, který podpírá porušenou klenbu.

Stav štoly před sanací
Předpokládá se sanace úseku Dědičné štoly ve staničení 60,5 m až 284,5 m rozděleného na dvě části, první od staničení 60,5 m v délce cca 85 m a druhý od staničení 145,5 m do 285,0 m. V obou částech je nutno provést několik typů sanačních zásahů, které musí zohlednit dříve provedené opravy a některé z těchto opatření odstranit (viz obr. 1). Před zahájením vlastních prací bylo provedeno celkem 14 sond pro zjištění stávajícího stavu konstrukce ostění štoly a jejího bezprostředního okolí. Na mnoha místech byla zjištěna velká degradace spárovacích hmot zdiva, což vedlo k pronikání velkého množství vody do díla. Obecně je možno konstatovat, že stav štoly v sanovaném úseku je značně nevyhovující a cílem nově prováděných prací tak je stav celé konstrukce uvést do mnohem příznivějšího stavu odpovídajícího historické hodnotě daného díla.

Průběh sanačních prací
V první fázi sanačních prací byly svislé stěny štoly očištěny od cementové omítky. Jelikož byla tato omítka nanesena na kamennou výstroj ve vrstvě 1 – 6 cm, a to na výšku 80 – 120 cm od horní hrany betonu, došlo v průběhu času k odtržení od podkladu prakticky v celé ploše. Z tohoto důvodu se provedlo plnoplošné odstranění malty z povrchu zdiva pomocí elektrických sbíjecích kladiv. Následně se provedlo odspárování stávajícího zdiva. Malta ve spárách byla velmi degradovaná a bylo nutné ji odstranit místy na hloubku až 10 cm. Toto odspárování se provádělo od horní hrany podbetonování stěn štoly až po vložený strop. Odstranění povrchových vrstev bylo doplněno otryskáním vysokotlakým vodním paprskem s tlakem min. 150 bar. Otryskáním se stěny zbavily zbytků původních malt, jak na povrchu, tak ve spárách, a všech volných částic, které v průběhu pracovních činností ulpívaly na ostění. Očištěné zdivo svislých stěn štoly se doplnilo o uvolněné kameny či cihly vložením pískovcových (arkozových) kamenů do cementové malty. Vyčištěné spáry byly hloubkově zaspárovány aktivovanou cementovou maltou.

Dalším krokem v rámci sanačních prací bylo vyřešení přítoků vody do díla, resp. odvodnění okolí díla. Tato část prací byla jednou ze zásadních pro úspěch celého sanačního zásahu, a byla tak použita mnoho lety ověřená a mnoha stavbami prověřená řešení spočívající v kombinaci chemické injektáže s využitím polyuretanových pryskyřic řady CarboPur a provedení odlehčovacích odvodňovacích vrtů. Pro snížení hladiny spodní vody za výstrojí se odvrtávaly cca 20 cm nad počvou štoly dovrchně ukloněné vrty. Tyto odvodňovací vrty průměru 52 mm a délky 60 cm byly vystrojeny perforovanou PVC pažnicí délky 65 cm, přičemž délka perforovaného úseku činí 45 cm. Mezikruží mezi stěnou vrtu a pažnicí se utěsnilo rychle tuhnoucí cementovou maltou.

Se sanací pomocí chemické injektáže se začalo ve staničení 60,5 m. Do svislých stěn se odvrtaly vodorovné vrty délky 80 cm, které slouží pro injektáž zeminy za rubem výstroje štoly a současně pro osazení injekčních svorníků nebo pakrů. Vrty jsou umístěny vždy v kolmém příčném profilu na směr štoly v osové vzdálenosti 50 cm. Ve staničení 60,5 m došlo k osazení vývrtů svorníky a proinjektování, další rovina vrtů ve vzdálenosti 50 cm byla pouze proinjektována a takto se roviny střídají až do staničení 145,5 m. Vrtání na hloubku 80 cm ve stísněném profilu štoly bylo velmi obtížné. Pro vrtání a zároveň jako definitivní výztuž byly použity samozávrtné tyče R25 N délky 800 mm, přes které se následně provedla injektáž. První vrt byl umístěn 350 mm nad počvou, další pak vždy o 350 mm výše, takže ve svislých stěnách štoly bylo provedeno vždy 2 x 5 ks kotevních vrtů se svorníky. V lichých profilech byly vrty vystrojeny přímo vrtnou tyčí, v sudých profilech pak injekčními pakry (viz obr. 2 a obr. 3). Vrty se prováděly pomocí elektrických vrtaček, pouze v případě nestabilních stěn vrtu bylo třeba použít vrtání s pomocí samozávrtného svorníku. Injektáž všech vrtů byla provedena polyuretanovou pryskyřicí CarboPur WF. Tato pryskyřice je určena pro zpevňování hornin, zemin a stavebních konstrukcí a utěsňování průsaků vod. Je certifikována i pro použití ve styku s pitnou vodou. Každý vrt byl injektován tak dlouho, dokud docházelo k odběru injektážní pryskyřice nebo nenastalo zvýšení injekčního tlaku na min. 10 bar. V některých případech docházelo k výrazným nadspotřebám injektážní pryskyřice proti množství uvažovanému v projektu. Po provedení kopaných sond v těchto oblastech bylo zjištěno, že za ostěním docházelo v minulosti dlouhodobě k vyplachování navážky a vzniku kaveren, případně byl objeven velice pórovitý materiál.

Dále byla provedena sanace úseků s dodatečně podepřenou klenbou válcovanými TH nosníky v osové vzdálenosti 150 cm, na kterých byly položeny betonové pažinky a mezikružím lokálně vyplněným betonem. Odstranění této dodatečně vložené konstrukce probíhalo postupně po krátkých úsecích. Ihned po vyjmutí nosníků a odstranění pažinek a zakládkového betonu bylo přistoupeno k sanaci klenby. Dozdily se otvory po vyjmutém nosníku, případně se doplnilo zdivo klenby včetně spárování. Odkryté zdivo bylo překvapivě většinou ve velmi dobrém stavu. Po uvedení klenby do původního tvaru se provedlo její přikotvení svorníky délky 120 cm a proinjektování z vrtů stejné délky. Způsob přikotvení a injektáž byly shodné jako u svislých stěn a ani míra nadspotřeb injektážní pryskyřice nebyla tak vysoká jako na stěnách. V úseku staničení 60,5 – 80,5, kde se ke štole přimyká kanalizace, byly vždy 2 dovrchní svorníky na levé straně klenby zkráceny na 60 cm a případně změněn úhel vrtání. V těchto místech byla kvalita zásypového materiálu za ostěním nejhorší. Po ukotvení svorníku byla osazena roznášecí podložka 150 x 150 x 8 mm a došlo k zajištění šestihrannou maticí pomocí momentového klíče. Aby roznášecí podložka dosedala celou svou plochou na kamenné zdivo, bylo nutné provádět podmazání reprofilační maltou. Z hlediska trvanlivosti celé konstrukce zajištění ostění jsou svorníky, roznášecí desky i matice chráněny proti korozi žárovým zinkováním (viz obr. 4).

Závěr
V současné době je první etapa prací ukončena. Samotný průběh realizace se příliš nelišil od vypracované projektové dokumentace. Veškeré změny a detaily při dokončení se řešily v součinnosti s objednatelem, projektantem, generálním zhotovitelem a také zástupcem pracovníků památkové péče přímo na stavbě. S ohledem na obtížné pracovní podmínky, technické řešení a až v průběhu stavby zjištěné odlišnosti skutečného stavu od předpokládaných, je nutno vyzdvihnout příkladnou spolupráci a velice rozumný přístup všech stran, což vedlo k všestranné spokojenosti a dobře vykonanému dílu. Věříme, že i druhá fáze prací, která má začít v podzimním období roku 2013, proběhne bez problémů a široké veřejnosti tak bude umožněno navštívit tuto historickou památku města Plzeň.

Ing. Milan Chodacki

Minova Bohemia s.r.o., divize Grouting
Lihovarská 10, 716 03 Ostrava – Radvanice
tel.: +420 596 232 803, fax: +420 596 232 993
e-mail: milan.chodacki@orica.com, www.minova.cz