Klíčové pojmy: Hlubinné základy, piloty, prefabrikované piloty, monolitické piloty, mikropiloty, základové studny, kesony

HLUBINNÉ ZÁKLADY

Hlubinné neboli vertikální základy přenášejí zatížení stavby do hloubky prostřednictvím vertikálních prvků. Hlubinné základy se navrhují v případě nedostatečné únosnosti podloží a velké stlačitelnosti povrchových vrstev. Pozemní stavby se zakládají nejčastěji na pilotách. Méně častěji na šachtových pilířích, studnách či kesonech.

ZÁKLADOVÉ PILOTY

Piloty jsou základové prutové prvky kruhového nebo čtvercového průřezu, které přenášejí zatížení stavby na základovou půdu do hloubky. Piloty jsou prvky, jejichž poměr délky k příčnému rozměru je alespoň 5:1.

Podle přenášení zatížení na základovou půdu rozlišujeme piloty na tlačené, tahové, šikmé, namáhané ohybem a na vzpěr. Nejčastěji se vyskytují piloty tlačené, které působí jako opřené, vetknuté nebo plovoucí. Opřené piloty přenášejí zatížení převážně špičkou, která je opřená o únosné podloží. Vetknuté piloty přenášejí zatížení jednak špičkou a jednak třením na plášti. Plovoucí piloty nezasahují do únosné zeminy a jsou celou svou délkou v neúnosné zemině, do které přenášejí zatížení pouze třením na plášti.

Podle materiálu rozlišujeme piloty dřevěné, betonové, železobetonové, z předpjatého betonu a ocelové.

Podle vzájemného vztahu rozlišujeme piloty osamělé a skupinové. Piloty osamělé se vzájemně neovlivňují. Obrysy zatížených oblastí se v úrovni jejich špiček neprotínají a jejich osová vzdálenost je alespoň 6 x průměr piloty. Skupinové piloty jsou tvořené několika piloty uspořádaných pod plošným základem. Skupinové piloty se ovlivňují a vždy se posuzují jako jeden celek.

Podle výrobního postupu rozlišujeme piloty prefabrikované (vháněné) a piloty monolitické (hloubené).

Prefabrikované (vháněné) piloty

Vháněné piloty mohou být dřevěné, železobetonové, z předpjatého betonu a kovové. Vyrábějí se jako plné nebo duté. Vhánějí se beraněním, vplachováním, zatlačováním, vibrací a jinými metodami. Nejrozšířenější způsob je beranění. Hlavy pilot musí být chráněny před poškozením, například ochrannou zděří. Vplachování spočívá v rozmělnění zeminy pod špičkou piloty vodou. Voda se vhání do základové půdy trubkami zabudovanými v pilotách. Do rozmělněné zeminy vniká pilota vlastní tíhou, případně jemným beraněním. Zatlačování pilot se provádí hydraulickými lisy. Vibrační vhánění se používá především u ocelových pilot.

Piloty dřevěné se používají v místech trvale pod hladinou podzemní vody. Části nad vodní hladinou musí být impregnovány.  Nejčastěji se využívají piloty čtvercového nebo kruhového průměru o velikosti 200 až 400 mm do hloubky 10 metrů. Špička dřevěných pilot se opatřuje ocelovou botkou,  zhlaví je chráněno zděří. Předností dřevěných pilot je velká životnost pod hladinou podzemní vody a snadná úprava délky (zkrácení).

Železobetonové piloty a piloty z předpjatého betonu se používají do hloubky 20 metrů, výjimečně až do hloubky 50 metrů. Piloty se vyrábějí plné nebo s dutým průřezem. Plné piloty mají nejčastěji kulatý, mnohoúhelníkový nebo čtvercový průřez se zkosenými hranami. Piloty o průřezech 250 x 250 až 600 x 600 mm jsou silně vyztuženy podélnou výztuží s třmínky, případně výztuží ve tvaru spirály. Špička piloty musí být chráněna ocelovým hrotem. Duté piloty nemají únosnost a nahrazují se ocelovými trubními pilotami.

Ocelové piloty se provádějí z tvarovaných ocelových profilů nebo ocelových trub. Jejich výhodou je vysoká pevnost, snadné nastavování a zkracování a zejména snadné vhánění do zeminy, ocelové piloty se používají do hloubky až 60 metrů.

Monolitické (hloubené) piloty

Monolitické piloty se vyrábějí na místě do předem vyhloubených vrtů buďto jako pažené nebo nepažené (s použitím nebo bez použití výpažnic). Monolitické piloty mohou mít po celé délce neměnný průřez nebo jsou v patě rozšířeny. Monolitické piloty se provádějí z betonu nebo železobetonu. Betonové piloty se používají v případě namáhání pouze tlakem. Železobetonové piloty se používají při namáhání i tahem a ohybem. Rozlišujeme 3 základní typy monolitických pilot – piloty nepažené, piloty s odňatou výpažnicí a piloty s ponechanou výpažnicí.

Piloty nepažené je možné provádět pouze v soudržných zeminách a nad hladinou podzemní vody. Hloubení se provádí nejčastěji vrtáním o průměru 600 až 800 mm. Betonová směs se ukládá přímo do vrtu. Piloty musí být zabetonovány ihned po vyhloubení. V případě potřeby je možné stěny vrtu zpevnit jílovým výplachem.

Piloty s odňatou výpažnicí se používají ve všech druzích základové půdy i pod hladinou podzemní vody. Výpažnice je ocelová trouba, která se vhání do zeminy například beranění, zavrtáváním nebo vibrováním. Výpažnice mohou být ve spodní části otevřené nebo uzavřené.

Piloty s ponechanou výpažnicí v zemině se používají v agresivním prostředí, kde je nutno chránit beton proti škodlivým vlivům. Ponechané ocelové výpažnice zmenšují hodnotu povrchového tření. Tyto piloty nemohou být použity jako plovoucí piloty. Při použití otevřených výpažnic zůstává zemina uvnitř výpažnice a dodatečně se vytěží, například vyvrtáním. Do vzniklého vrtu se provádí betonáž piloty. Tyto piloty označujeme jako předvrtávané piloty. Uzavřené výpažnice jsou v patě opatřeny zátkou, která zabraňuje zemině do ní vniknout. Při vhánění uzavřené výpažnice předráží v zemině otvor pro tzv. piloty předrážené. Po vpravené výpažnice do potřebné hloubky se zátka vyrazí a betonáž probíhá pod ochranou výpažnice za jejího postupného vytahování. Piloty s odňatou výpažnicí mají drsný povrch a mohou být použity jako piloty plovoucí.

Mikropiloty neboli kořenové piloty jsou krátké piloty o malém průměru (80 až 250 mm), které jsou vyztuženy betonářskou ocelí nebo trubkou. Mikropiloty se zhotovují celou řadou technologií. Předvrtané otvory se mohou zaplnit cementovou zálivkou a do vrtu se osadí perforovaná trubka. Po utěsnění vrtu se touto trubkou přivádí injekční směs, která pod tlakem proniká do spodní části vrtu a do meze v zemině a vytváří tak rozšířený kořen. Pata mikropiloty dosahuje vysoké pevnosti. Mikropiloty se používají při rekonstrukcích a pro podchycení staveb. Mikropiloty mohou být svislé nebo šikmé.

VELKOPRŮMĚROVÉ PILOTY

Velkoprůměrové piloty jsou hranolovité nebo válcovité hlubinné základy o průměru nad 0,6 metrů. V případě průměru větším než 1,2 m se označují na šachtové pilíře. Velkoprůměrové piloty se používají jako osamělé piloty a nahrazují celou skupinu pilot. Velkoprůměrové piloty se provádějí ze železobetonu, případně spřažené s ocelovou trubní výpažnicí.

Šachtové pilíře jsou buď kopané, nebo vrtané. Používají se do hloubky až 4 m, do které pilotování není ekonomické a při hloubce větší než 4 metry v případě přenášení většího zatížení. Při větších stavbách se používají jen pilíře vrtané. Kopané šachtové pilíře jsou vhodné v zeminách suchých nebo s malým průsakem vody. 

ZÁKLADOVÉ STUDNY

Základové studny jsou hlubinné konstrukce válcovitého nebo hranolovitého tvaru o minimálním průměru 1 metr. Základové studny se používají především při zakládání na zvodnělých a lehce rozpojitelných zeminách umožňující snadně spouštění studní.

Těžení zeminy se provádí pod ochranou pláště skládajícího se z dutých prefabrikovaných prvků, obvykle ze skruží opatřených ve spodní části břitem. Zemina se těží z vnitřního prostoru základové studny a skruže se postupně podkopávají a vnikají vlastní tíhou do podloží. Po spuštění na únosnou zeminu se vnitřní prostor zabetonuje.

KESONY

Kesony se používají pro zakládání ve vodě. Kesony jsou velkoplošné studny uzavřené stropní konstrukcí, která vytváří pracovní komoru zabezpečenou proti vnikání vody a umožňuje provádět stavební práci pod hladinou vody.

K vytlačení vody z kesonu je zapotřebí, aby se dosáhlo u břitu kesonu přetlaku rovného tlaku zvenku. Do kesonu pak mohou vstoupit pracovníci, kteří těží zeminu a tím keson podhrabávají, takže keson klesá vlastní tíhou. Po klesnutí do žádané hloubky se vnitřek kesonu zabetonuje a keson tvoří hlubinný základ nadložní konstrukce.