Zeminový štít se používá v tlačivých nestabilních horninách, bez masivní přítomnosti vody.

Jeho princip tkví v tom, že přepážkou oddělená komora na čele štítu s razicí hlavou je trvale

vyplněna rozpojenou zeminou, která svým tlakem vytváří reakci proti tlaku horninového masivu

před čelbou. Z tlakové komory se zemina průběžně, ale v přesně řízeném množství odpovídajícím

potřebnému tlaku na čelbu, odebírá šnekovým dopravníkem (obr. 57). Na průřezu zeminovým

štítem (obr. 58) jsou velmi dobře patrné všechny podstatné části štítu, zejména šnekový dopravník,

tlaková komora umožňující přístup na čelbu a moderní kruhový erektor pro výstavbu ostění.

Zeminové štíty patří k nejfrekventovanějším plnoprofilovým štítům, neboť tvoří 80 až 90%

všech v současnosti nasazených strojů s tlakovou kontrolou na čelbě. Souborem přesných

tlakových čidel na čelbě a zdokonalením přesnosti v odběru lubrikované zeminy prodloužením

šnekového dopravníku, se podařilo s tímto typem štítu dosáhnout nulové ztráty zeminy při ražbě

pod hustě zastavěnou oblastí (linie metra Los Angeles Eastside).

Obr. 58 Průřezové schema zeminovým štítem 1 – šnekový dopravník 2 – přístupová tlaková komora 3 – kruhový erektor

Obr. 59 EPB Ø 6,55 m – metro Singapore Obr. 60 EPB Ø 6,80 m – Paříž RER

50

Vzhledem k tomu, že geologické podmínky ražby jsou málokdy stejné po celé délce tunelové

trasy, uplatňují se často tzv. kombinované štíty (mixed-face shields). Jedná se o štíty s

plnoprofilovým pobíráním, které mohou pracovat bez podepření nebo s tlakovým podepřením

čelby (obr. 61). K hlavním typům kombinovaných štítů patří:

- Štít s nepodepřenou čelbou + zeminový štít,

- štít s nepodepřenou čelbou + bentonitový štít

- bentonitový štít + zeminový štít.

Obr. 61 Kombinovaný štít Ø 6,8 m – metro Vídeň

4.4 Protlačování

Protlačování je souhrnný název pro celou řadu metod, kterými je možno do zemního masivu

zabudovat poměrně jednoduchým způsobem nejčastěji potrubí od průměru desítek centimetrů až po

několik metrů. Protlačovat zemním masivem je však možné nejen potrubí, ale i objekty

nekruhového tvaru, např. rámové propustky či velké podjezdy skrze násypy.

Při hydraulickém protlačování se potrubí opatřené břitem zatlačuje do zeminy tlakem

mohutných hydraulických lisů, které se ve vnější šachtě opírají o betonovou reakční stěnu. U

potrubí průlezných průměrů se zemina na čelbě mechanicky rozpojuje, např. sbíjecími kladivy a

potrubí s břitem se prořezává do částečně uvolněného prostoru. Tento způsob neumožňuje korekce

směru v průběhu protlačování a používá se proto na protlaky kratších přímých úseků pod

komunikacemi, křižovatkami, mělce založenými budovami apod.

51

Při horizontálním vrtání, které využívá obdobnou technologii jako tunelovací stroje, se zemina

na čelbě rozpojuje výložníkovou frézou nebo plnoprofilovou razicí hlavou ve štítu a potrubí se

zatlačuje do předvrtaného otvoru z hlavní tlačné stanice v šachtě. Mechanizovaný štít před čelem

potrubí je směrově i výškově řiditelný a umožňuje přesné vedení trasy i dlouhé liniové podzemní

stavby průchozího profilu (např. kanalizačního sběrače). Schéma soupravy na řízené hydraulické

protlačování s částečně mechanizovaným štítem s otevřeným čelem je na obr. 62.

V nestabilních zeminách je na čele potrubí umístěn mechanizovaný štít s plnoprofilovou

hlavou. Ani v tomto případě se nestaví ostění v plášti štítu, nýbrž je zatlačováno ze šachty do

vyvrtaného prostoru. Při dlouhých protlačovaných úsecích je nutno použít tzv. tlačnou mezistanici,

která zatlačované potrubí rozdělí na dvě části a střídavě se zatlačuje první část z mezistanice a

druhá z hlavní stanice v šachtě.

Obr. 62 Řízené hydraulické protlačování1 – hlavní tlačná stanice 2 – tlačná mezistanice 3 – štít 4 – pásový dopravník 5 – opěrné patky hydraulických lisů

6 – opěrná železobetonová deska hlavní tlačné stanice 7 – betonové dno šachty 8 – opěrná stěna šachty

5. HLOUBENÉ PODZEMNÍ STAVBY

V příznivých podmínkách lze podzemní stavby provádět z povrchu území. Rozeznáváme u

nich dva typy: tzv. hloubené tunely a přesypávané tenkostěnné tunely, často též označované jako

obsypávané mosty.

Jako hloubené tunely se označují podzemní díla, jejichž ostění tvoří obvykle uzavřený

železobetonový rám, který se vybuduje jako pozemní konstrukce v liniově uspořádané stavební

jámě. Stavební jáma může být buď svahovaná, nebo pažená (obr. 63).

Svahované jámy v zeminách a poloskalních horninách mají poměrně malé sklony (1:3 až 1:1),

jejich prostorové nároky jsou proto značné; ve skalních horninách lze navrhovat stěny jámy

52

podstatně strmější (1:5 až 1:10). Časté jsou kombinace obou typů, kdy je jáma hloubena jak

v pokryvných zeminách, tak v horninách skalního podkladu. Svahované jámy se navrhují pokud

možno nad hladinou podzemní vody, v opačném případě je nutno hladinu podzemní vody snížit

pod dno jámy trvalým a cenově náročným čerpáním ze speciálně vybudovaných studní.

Pažené jámy mají svislé stěny zajištěné pažením, takže jejich prostorové nároky jsou podstatně

nižší, ovšem při vyšších stavebních nákladech. Pažení u hlubokých jam je nutno, vzhledem

k působícím zemním tlakům, po výšce jámy podpírat. To je možno provést buď pomocí rozpěr,

nebo pomocí kotvení. Rozpěry představují jednoduché a velmi účinné podepření pažení, komplikují

však organizaci výstavby konečného podzemního objektu. Kotvení do zemního masivu přes

převázky pomocí předpjatých ocelových táhel s injektovaným kořenem v zemině ponechává vnitřní

prostor stavební jámy zcela volný pro další výstavbu, a je proto ve většině případů preferováno.

Obr. 63 Základní typy stavebních jama) svahovaná jáma; b), c) rozepřená pažená jáma; d) kotvená pažená jáma

1 – pažení 2 – roznášecí prahy (převázky) 3 – horní převázka (výjimečně) 4 – předpjaté kotvy 5 – izolaces ochrannou přizdívkou 7 – manipulační prostor

5.1 Typy pažení

Pro zabezpečení svislých stěn stavebních jam se používají obvykle následující typy pažení:

- pažení příložná, zátažná a hnaná (pouze u rýh a menších šachet),

- záporové pažení

- štětové stěny z ocelových zámkových štětovnic

53

- pilotové stěny z vrtaných velkoprofilových pilot,

- podzemní stěny prováděné ve dvou modifikacích – monolitické (betonované na místě do rýhy) a

stěny prefabrikované,

- stěny z mikropilot,

- stěny ze sloupů tryskové injektáže,

- stěny z kotvených prvků.

Kromě uvedených typů pažení existují ještě jiné speciální způsoby zajištění stěn stavebních

jam, např. vyztužení hřebíkováním, zpevnění injektáží, případně zmrazením zvodnělé zeminy. Je-li

to účelné nebo nutné, lze u jedné stavební jámy použít i více různých typů pažení.

U hloubených podzemních staveb jsou nejfrekventovanějšími typy pažení záporové stěny,

štětové stěny pilotové stěny a podzemní stěny.

5.1.1 Záporové pažení

Záporové pažení (někdy označované jako „berlínské“) se skládá ze dvou základních prvků –

zápor a pažin, které jsou u hlubších jam vždy doplněny systémem podpor, tvořených rozpěrami

nebo kotvami s převázkami. Zápory jsou válcované ocelové profily typu I nebo H, které jsou svisle

zaberaněny nebo zapuštěny do vrtů. Ve vrtech se zápory fixují pode dnem jámy hubeným betonem,

po výšce jámy zásypem z nesoudržného materiálu.

Mezi záporami se při hloubení jámy postupně provádí zajištění zeminy pomocí pažin. Pažiny

jsou nejčastěji dřevěné – z kulatiny nebo polohraněných trámků, použity mohou být i ocelové

pažiny. Podmínkou správné funkce záporového pažení je řádná aktivace pažin vůči zemině, čehož

se dosáhne nejlépe utažením pažin dřevěnými plochými klíny proti přírubám zápor (obr. 64a, 65).

Obr. 64 Schema záporového paženía) řez pažením s klíny; b) řez pažením se zásypem; c) pohled na pažení

1 – zápora 2 – pažina 3 – klín 4 – zásypový materiál 5 – terén 6 – úroveň dílčího výkopu

54

Druhou možností (méně spolehlivou) je přirazit pažiny přímo k přírubám zápor a postupně

vyplnit prostor mezi pažinami a stěnou výkopu vhodným materiálem, který znemožní rozvolnění

líce výkopu (obr. 64b, 66); to v určité fázi zjevně není možné a za pažinami zůstávají v horní části

jednotlivých etáží nevyplněné prostory. Ve vhodných geologických poměrech (málo tlačivé

zeminy a poloskalní horniny) lze prostor mezi záporami opatřit stříkaným betonem s výztužnou sítí.

Záporové pažení je v současnosti velmi frekventované, neboť má dvě základní přednosti –

jednoduché rychlé provádění a nízké náklady na 1 m2 pažení. Je však použitelné pouze do prostředí

nad hladinou podzemní vody.

Obr. 65 Záporové pažení s klíny Obr. 66 Záporové pažení se zásypem

5.1.2 Štětové stěny

Pažící štětová stěna současného typu je tvořena vzájemně spojenými ocelovými štětovnicemi,

které jsou u hlubších jam opatřeny obvykle víceúrovňovým systémem podpor, tvořených

rozpěrami nebo kotvami s převázkami. Jednotlivé štětovnice jsou poměrně mohutné válcované

prvky, jejichž váha se pohybuje okolo 70 kg/bm a pro něž je typické, že jsou opatřeny spojovacími

zámky. Štětovnic existuje celá řada typů, u nás je stále nejrozšířenější tvar U (typ Larsen), jehož

zámky jsou po obou stranách stejné; obdobného typu jsou německé štětovnice tvaru Z (obr. 67).

Obr. 67 Ocelové štětovnicea) štětovnice Larsen; b) štětovnice tvaru „Z“; c) nároží z půlených štětovnic Larsen

55

Štětovnice se vyrábějí v profilech různé velikosti i tloušťky, z čehož rezultují odpovídající

hodnoty průřezových veličin, potřebných pro dimenzování štětové stěny. Únosnost štětové stěny je

možné zvýšit přivařením ocelových plechů či válcovaných profilů do oblasti maximálních

ohybových momentů, stanovených statickým výpočtem. Štětové stěny se mohou použít jako pažení

stavebních jam, jejichž dno leží pod hladinou podzemní vody, protože vytvořené pažení je díky

rychlému „zanesení“ zámků štětovnic rezem a částicemi zeminy téměř nepropustné (obr. 68).

Obr. 68 Jáma s boky zapaženými štětovými stěnami a se souvislou pilotovou stěnou v čele

5.1.3 Pilotové stěny

Pažící pilotová stěna tvořena řadou pravidelně rozmístěných pilot, podepřených po výšce

víceúrovňovým systémem podpor, nejčastěji kotev s převázkami. Jednotlivé piloty ve stěně jsou

zhotovovány na místě, mají větší průměry (obvykle min 600 mm, menší průměry 350 až 450 mm

se používají při vrtání pažících stěn v blízkosti stávajících objektů). Podle charakteru horninového

prostředí a statických požadavků vytvářejí piloty stěnu, v níž jsou mezi jednotlivými pilotami různé

odstupy (obr. 69):

- Piloty se nedotýkají – nesouvislé pilotové stěny,

- piloty se dotýkají – souvislé, tzv. tangenciální stěny,

- piloty se překrývají – převrtávané stěny.

56