Zřícení a sanace svahu u tunelu Hřebeč

Sanace sesuvu svahu u východního portálu hřebečského tunelu je náročným technickým dílem, ve kterém byly ve velké míře použity moderní technologie, jako je vyztužování zemin, použití lehkých materiálů do násypu nebo zajištění skalního výchozu pomocí lanových systémů. Práce byly prováděny ve stísněných poměrech za mírně omezeného provozu na silnici. Výsledná kvalita díla je ovšem vynikající a jeho estetické začlenění do krajiny velmi zdařilé.

V ranních hodinách dne 1. 4. 2006 zavalil rozsáhlý sesuv svahových sedimentů východní portál tunelu Hřebeč včetně přilehlé části třípruhové komunikace I/35 na  5,320 až 5,370 km. Sesuv rovněž strhl 4 m vysokou gabionovou stěnu v horní části svahu (pod skalním výchozem) i část dřevěné palisády, která sloužila k zachytávání padajících skalních úlomků. Čelo sesuvu přemístilo prefabrikovaný sklad solanky na druhou stranu zavalené silnice. Zemní sesuv byl doprovázený zřícením části skalního výchozu na levé straně tunelového portálu. 

Sesuv nastal po výrazném oteplení, kdy velké množství sněhu náhle roztálo a tání bylo doprovázeno dešťovými srážkami. Došlo k nasycení puklinových systémů v opukách a pískovcích a současně se zvodnily svahové sedimenty pod skalním výchozem. Vodní tlak na svahové uloženiny v horní části svahu kombinovaný se vztlakem na potenciální smykové ploše ve spodní části svahu vedl k rychlému sesuvnému pohybu. Přitom docházelo k uvolňování nestabilních bloků ze svislé skalní stěny.  

Geologicko-morfologická situace sesuvného území
Území se nachází v oblasti potenciálních sesuvných deformací (mezi elevací Hřebečského hřbetu a depresí Boskovické příkopové propadliny). Toto území postihují dva typy přirozených svahových deformací. Jedná se o blokové sesuvy dle predisponovaných strukturních ploch zejména v prostředí vyšších svrchnokřídových celků odkrytých na okraji svahu (slínovce, pískovce) a o plošné sesuvy svahových sutí deponovaných na zvětralém skalním podloží. Deformace svahu a nestabilní výrub byly častým jevem při ražení hřebečského tunelu v roce 1995.

Horní hrana odlučné stěny sesuvu je ve výši cca 573 m n. m., rozdíl výšek mezi čelem sesuvu a horní hranou byl cca 33 m. Mocnost sesutých hmot byla převážně 3 až 6 m, v horní části až 10 m. Objem sesutých hmot byl cca 10 000 m³. 

První fáze sanace sesuvu
Bezprostředně po sesuvu, který významně zkomplikoval dopravu na silnici I/35 mezi Hradcem Králové a Olomoucí, se na místo dostavili znalci z oboru geotechniky a geologie, kteří posoudili rozsah sesuvu, možnost jeho rozšíření a navrhli systém soustavného sledování pohybů a deformací, který byl okamžitě  realizován. Na svah byly osazeny pevné body, které několikrát denně sledovaly pohyb. Výsledky měření byly okamžitě vkládány do databázového systému, který je přístupný prostřednictvím internetu. Všichni účastníci projektu sanace sesuvu byli tak ihned informováni o každodenním stavu pohybů sesuvu. Současně s budováním sítě pevných pozorovacích bodů bylo celé sesuvné území zaměřeno laserovým skenerem, s jehož pomocí bylo možné sestrojit trojrozměrný model území.

První opatření, která následovala po vybudování geodetického monitorovacího systému, sestávala z vykácení stromů v okolí odlučné horní hrany, které hrozily pádem, odstranění nejnebezpečnějších skalních bloků a převisů, odvodnění čela sesuvu a odtěžení sesutých zemin z povrchu komunikace. Cílem bylo co nejrychlejší, alespoň částečné zprovoznění tunelu Hřebeč a navazující komunikace. Odstranění nestabilních bloků z 15 m vysoké skalní stěny muselo být prováděno specializovanou horolezeckou skupinou. O riziku provádění těchto prací svědčí velikost spadlých skalních bloků, z nichž některé se zřítily po svahu  až na silnici. V té době byla silnice naštěstí bez provozu.

Při odstraňování akumulace sesutých zemin často docházelo k zatrhávání jílů ve svahu pod skalními výchozy, a to zejména díky soustředěným i plošným vývěrům vody. Hrozilo přitom vytvoření dalších sesuvů, které by ohrozily vlastní těleso silnice před tunelem. Nestabilita provizorního svahu v jílech proto byla zajištěna mohutným drenážním žebrem, ve kterém bylo kamenivo odděleno od jílového podloží netkanou geotextilií. Tím bylo zajištěno podchycení vývěrů vody na rozhraní glaukonitických pískovců a opukových skalních výchozů, odvedení vody do odvodňovacího systému silnice při patě a zvýšení smykové odolnosti celého svahu. 

V průběhu zemních prací při odtěžování sesutých zemin a provádění odvodňovacích žeber bylo odkryto krátké důlní dílo (štola) při patě sesutého svahu nedaleko stávající tunelové trouby silničního tunelu. Tato štola byla po podrobné prohlídce a dokumentaci zaplněna drceným kamenivem pro snadnější odvod vody prosakující do drenážního systému pod přitěžovací lavicí.  

Geotechnický průzkum
Při předběžných zajišťovacích pracích současně probíhal geotechnický průzkum sesuvu, podloží i skalních výchozů. Celé území bylo geologicky zmapováno, aby byly zjištěny možnosti eventuálního rozšiřování sesuvu. Přes sesuté zeminy až do podloží byly provedeny sondy, ze kterých se odebíraly neporušené vzorky zemin. Ty pak byly analyzovány v akreditované laboratoři mechaniky zeminy a hornin. 

Součástí průzkumných prací a následně i trvalého monitorovacího systému byly také vrty v sesuvu, které byly vystrojeny pro inklinometrické sledování vývoje smykových ploch. Dva vrty byly rovněž vystrojeny snímači pórových tlaků. Tento systém geotechnického kontrolního sledování, doplněný o průběžný geodetický monitoring, podával cenné informace jak v průběhu realizace předběžných opatření, tak zejména při definitivním zajištění sesuvného území. 

Návrh definitivního zajištění stability sesuvného území
Po vytvoření trojrozměrného geometrického modelu sesuvného území laserovým skenerem byly sestrojeny charakteristické příčné řezy sesuvem. Do těchto řezů byla zakreslena geologicko-geotechnická interpretace podle výsledků terénních prací (geologické mapování, sondování, dokumentace) a laboratorních zkoušek zemin. Po sestrojení geotechnického numerického modelu se posuzovaly alternativy sanace.

Definitivní zajištění sesuvného území muselo vzít v úvahu zejména:

• vysokou plasticitu a nízkou smykovou pevnost jílů tvořících svah,
• přítomnost starých smykových ploch v jílovém masivu,
• velké přítoky vody z puklinového systému skalního výchozu a na kontaktu opuk a málo propustných glaukonitických pískovců,
• rychlé zvětrávání obnaženého výchozu glaukonitických pískovců,
• velkou a nepravidelnou rozpukanost opukových hornin,
• estetické působení sanačních opatření v okolní krajině. 

Uvedené požadavky splňovalo řešení, které bylo kombinací přitěžovací lavice v patě nestabilního svahu, izolačního přísypu výchozu měkkých glaukonitických pískovců a zasíťování svislého skalního výchozu včetně jeho ukotvení za hranou výchozu po odstranění většiny nestabilních bloků. Projektová dokumentace byla zpracována na základě výpočtů stability vyhodnocených specialisty. 

Realizace sanačních opatření
Masivní přitěžovací lavici v patě nestabilního svahu bylo nutné vytvořit z vyztužené zeminy. Vzhledem k použití geosyntetických výztuží bylo možné utvořit téměř svislý svah o výšce cca 5 m ve spodní části lavice. Do zatěžovací lavice se použilo drcené kamenivo frakce 32/63 mm a veškerá výztužná geosyntetika (tkané geotextilie, geomříže i protierozní geosítě) byla z polyesteru. Tahové síly ve výztužných geomřížích se sledovaly ve dvou úrovních při patě přitěžovací lavice vícestupňovými extenzometry. Nízké naměřené sily jsou výsledkem použití jak kvalitního kameniva do přitěžovací lavice a jeho dobrého zhutnění, tak kvalitních PET geomříží. Jako protierozní opatření a současně z estetických důvodů byla na svah před definitivním ozeleněním natažena zelená protierozní síťovina. 

Ve střední části svahu je podloží tvořeno glaukonitickými pískovci s jílovitým tmelem, které mají nízkou pevnost, jsou trvale nasycené vodou z puklinového systému a rychle zvětrávají. Tím bezprostředně ohrožují stabilitu na ní spočívající opukové skalní stěny.

Proto navržené řešení s použitím keramického kameniva zahrnuje ochranu výchozu glaukonitických pískovců před teplotními změnami (promrzáním, vysycháním), umožňuje spolehlivé odvádění vyvěrající vody a nevyvolává zvýšení aktivních sesuvných sil. Násyp z lehkého keramického kameniva má mocnost 3 m od líce výchozu a největší výšku 10 m. Vzhledem ke své nízké hmotnosti cca 400 kg/m³, tj. hmotnosti pětkrát nižší, než je hmotnost zeminy, nezvyšoval významně aktivní síly na potenciální smykové ploše. Pro lehký násyp bylo zvoleno keramické kamenivo frakce 4/8 mm. Keramické kamenivo má vysokou smykovou pevnost, nízkou stlačitelnost, vysokou propustnost a snadno se ukládá. Na tomto projektu se keramické kamenivo z deponie za horní hranou svahu dopravoval pneumaticky potrubím přímo do prostoru ukládání. 

Lehký násyp ochraňující výchoz glaukonitických pískovců byl vytvořen řadou několika postupně ustupujících teras, prostorově kopírujících skalní výchoz. Pro zvýšení vnějšího sklonu a omezení objemu keramického kameniva tvořily líc teras ocelové sítě. Vrchní horizontální sekce klecí byly nastavovány PET geomřížemi 35/35, které byly na vnitřním konci uchyceny krátkými hřeby, nastřelovanými do pískovcového výchozu. Mocnost jednotlivých teras byla 0,6 m a sklon líce byl 65°. Prostorovým tvarováním lehkého násypu bylo docíleno velmi příznivého estetického působení.

Nejobtížnější činností bylo zabezpečení stability svislého skalního výchozu. Pro zajištění stability velkých skalních bloků byla přes ocelové šestiboké pletivo natažena lanová síť o velikosti 4 × 4 m, průměru lana 10 mm a průměru oka 400 mm. Lanová síť je zakotvená za horní hranou systémem nepředpínaných lanových kotev a v patě skalní stěny horizontálními tyčovými svorníky. Kotvení ve stěně je řešeno tyčovými svorníky o délce cca 2 m v čtvercovém rastru cca 4 m.  

Závěr
Sanace sesuvu svahu u východního portálu hřebečského tunelu je náročným technickým dílem, ve kterém byly ve velké míře použity moderní technologie, jako je vyztužování zemin, použití lehkých materiálů do násypu nebo zajištění skalního výchozu pomocí lanových systémů. Práce byly přitom prováděny ve stísněných poměrech za mírně omezeného provozu na silnici. Výsledná kvalita díla je vynikající a jeho estetické začlenění do krajiny je velmi zdařilé. Proto se stavba oprávněně ocitla mezi 12 nominovanými na ocenění Stavba roku a získala cenu poroty.

Ing. Vítězslav Herle, SG Geotechnika, a. s.

Článek byl uveřejněn v knižní publikaci Stavební ročenka 2008.