Vodotěsné izolace spodní stavby ve vztahu k extrémním klimatickým podmínkám

Přívalové deště, které v současných letech jsou spíše obvyklé, než neobvyklé, způsobují dramatické a hlavně velmi rychlé změny v úrovni hladiny podzemní vody. To znamená, že dramatickým způsobem kolísá hladina podzemní vody a s tím spojené i silové namáhání, které tato voda způsobuje. Voda se nevsakuje, tedy teče po povrchu – to znamená, že tato voda namáhá spodní stavby již od U.T. Je nutné konstatovat, že množství vody v zemi je takové, že se výrazným způsobem změnily hydrogeologické podmínky. Došlo k tomu, že tlaková voda působila na stavby prakticky až k úrovni upraveného terénu (U.T.), ale mnohdy i z vyšší úrovně, protože v této době nebyla země schopna akceptovat další srážky. Externí hydrogeologické namáhání, extrémní množství vody, mělo negativní vliv na mnohé spodní stavby, a to jednak z hlediska protečení skrz hydroizolační systém, tak z hlediska přetečení přes hydroizolační systém. Druhou příčinou poškození stavebních konstrukcí spodních staveb, včetně izolací, byl Archimedův zákon. Řada staveb byla rychlou změnou úrovně hladiny podzemní vody zasažena velmi silně a velmi rychle a důsledkem byl vznik statických poruch, trhlin a následné porušení hydroizolačního systému, a to jak povlakového, tak i ostatních, včetně sanačních opatření, zejména injektáží. Velmi významným fenoménem je koroze. V případě, že do objektu dlouhodobě zatéká a dojde k takovéto skokové změně silového namáhání, může dojít i k destrukci nosných konstrukcí spodní stavby – zboulení základových desek. Což není teorie, ale praxe, která nastává, a to zejména u stavebních konstrukcí, kde nejsou funkční vodotěsné izolace spodní stavby. 

obr. č.  1 – V důsledku změny hydrogeologického namáhání dochází k různým pohybům stavebních objektů a jejich částí.

obr. č.  2 – Dochází i k pohybu objektu vzhledem k okolnímu terénu a k smykovému namáhání izolačního systému.

V žádném případě není možné očekávat, že se obdobné situace nebudou opakovat. To znamená, že je nutné tuto situaci očekávat, otázkou je pouze jak často. Jestli každý rok nebo každý druhý. K vlhkostním poruchám došlo u řady objektů, které byly dlouhodobě suché a nevykazovaly žádné vady z hlediska systému vodotěsných izolací. Zde je nutné však rozdělit objekty do dvou druhů – staticky dimenzované na namáhání tlakovou vodou a na ty, které byly dimenzovány pouze z hlediska namáhání zemní vlhkostí. U objektů, které jsou dimenzovány pouze na namáhání zemní vlhkostí, to znamená, že tato situace představuje kompletní změnu namáhání a takovéto konstrukce nemají jakoukoliv šanci vzdorovat hydrogeologickému namáhání tlakovou vodou. Dojde k masivním vlhkostním poruchám a velmi rychlému proniknutí vody do interiéru. U těchto objektů je jedinou možností eliminace vlhkostních problémů snížení hladiny vody kolem objektu, a to zejména čerpáním vody, které hladinu podzemní vody sníží na únosnou míru. Zde je ale nutné mít k dispozici prostor pro retenci vody. Čerpat vodu v místě, kde není možné najít její odvedení po spádu je takovéto řešení neúčelné. Čerpání vody může být jak ze studní umístěných v interiéru objektu, tak i vně. Volba závisí pouze na technických možnostech provedení, i když vnější umístění studní může být spojeno s dalšími opatřeními vedoucími ke snížení hladiny podzemní vody, zejména drenážemi. Stavební konstrukce, které jsou dimenzovány pouze proti zemní vlhkosti, nemůžeme v žádném případě sanovat injektážemi a tímto je zvodotěsnit. V případě, že provedeme sanaci injektážemi, bude kompletní hydrostatický tlak namáhat podzemní části stavebních konstrukcí a vysoce pravděpodobně dojde ke statickým poruchám, jejichž důsledkem pak budou dramatické, a to nejen vlhkostní poruchy, ale i poruchy statické. Tedy optimální ochranou takovýchto objektů je zajištění, aby nebyly stavební konstrukce takovýmto tlakem vůbec namáhány, a to je možné pomocí drenážování vody, čerpání a dalších způsobů odvedení vody od objektu, které však musí být trvalé. Příklad destrukce základové desky v případě, když je staticky přetížena hydrostatickým tlakem. Současně si musíme uvědomit, že v případě stavebních konstrukcí, které jsou neustále namáhány pronikající vlhkostí, dochází ke korozi výztuže, která je pak oslabena, čímž se druhotně snižuje statická únosnost zatížených konstrukcí. 

obr. č.  3 – Zdeformovaná základová deska 

Kromě deformace, destrukce základových desek a dalších konstrukcí, které nejsou dimenzované proti tlaku nebo vztlaku tlakové vody, dochází k znefunkčnění všech druhů hydroizolačních systémů, a to od povlakových až po vodostavebné betony. Kromě namáhání hydrostatickým tlakem dochází též k přetečení hydroizolačního povlaku. Dochází k zatečení vody do objektu různými provozními otvory, které nejsou připraveny na možnost, že by po povrchu tekla voda, která se nemůže vsáknout. V takovýchto případech je nutné uvažovat o instalaci technického zařízení, mobilních zábran, které na dobu nutno zabrání pronikání, po terénu tekoucí vodě, do interiéru objektů. Tyto zábrany se montují pouze v případě akutního nebezpečí a samozřejmě zabraňují provozování takto zajištěných částí stavby. Je nutné upozornit, že obvyklá vrata do podzemních garáží nemají dostatečnou odolnost a velmi často u nich dochází k jejich destrukci a zatlačení do interiéru. To znamená, že je výhodnější je otevřít, protože, když se to neudělá, voda si je otevře sama. Na následujících obrázcích jsou patrné důsledky extrémních srážek u objektu s podzemními garážemi, které prakticky netrpěly vlhkostními poruchami. Jsou na kopci u prudkého svahu, kde najít podzemní vodu je naprostá vzácnost. Voda tekoucí po povrchu, resp. naprosté nasycení terénu způsobilo škody tak, jak je patrné na následujících fotografiích. Došlo i k protlačení vody přes železobetonovou svislou konstrukci a samozřejmě přes základovou desku. Tedy extrémní hydrostatické tlaky jsou schopny přetlačit prakticky jakoukoliv konstrukci. V tomto případě došlo k zatopení podzemních garáží, a to kombinací překonání hydroizolačního systému v ploše a zejména v konstrukčních detailech, přetečení přes hydroizolační systém a vtečení vody přes vstupní otvory. 

obr. č.  4 – Podzemní tlaková voda protlačená přes spáry a trhliny v podlaze objektu

obr. č.  5 – Podzemní tlaková voda protlačená přes spáry a trhliny v podlaze objektu, včetně vzlínání do svislých konstrukcí

obr. č.  6 – Vzlínání podzemní tlakové vody do svislých konstrukcí

obr. č.  7 – Tlaková voda, která se protlačila pracovními spárami betonu a kolem nich.

obr. č.  8 – Tlaková voda, která se protlačila přes pracovní spáru.

obr. č.  9 – Tlaková voda, která se protlačila přes železobetonovou svislou konstrukci, na které nebyla patrná žádná spára ani trhlina.

Náhlé změny hydrogeologických poměrů, to znamená velmi rychlé nasycení zeminy, velmi rychlé nastoupání tlakové vody kolem objektů, tečení vody po terénu a zatékání přes hydroizolace, resp. otvory do objektu, jsou závažnou změnou našich zvyklostí, a to zejména z pohledu navrhování hydroizolačních systémů v pozemních stavbách. Tento klimatický scénář nemůžeme vyloučit ani pro příští roky, ani pro další léta. Dlouhodobě zavedené pojmy typu stoletá voda se v současné době vyskytují ne v periodě 100 let, ale spíše 10 let, v některých problematických oblastech i častěji. Co dělat, jak se tomuto vyhnout, jak omezit škody. Statické poruch jsou nejsložitěji odstranitelné, resp. způsobují největší škody, proto je nutné se jim v první linii vyhnout. To znamená, že u všech konstrukcí, které jsou dimenzovány pouze proti zemní vlhkosti, je nutné zjistit jejich skutečnou statickou odolnost a na toto stanovit bezpečné hydrostatické namáhání. Jedno z řešení je zabudování tlakového ventilu, který se otevře při překročení limitního namáhání a dojde k řízenému zatopení suterénu. Toto řešení zabrání statickým poruchám, ale další škody nevyloučí. Stejně tak je problematické bránit pytlům písku umístěných před vraty. V tomto případě velmi často dochází k jejich deformaci nebo destrukci. Vždy je nutné dbát na to, zda jsou konstrukce a konstrukční prvky odolné proti tomuto namáhání. V případě, že stavební konstrukce jsou dimenzovány proti tlaku podzemní vody, je nutno zajistit, aby byl objekt řádně zajištěn také proti vztlaku podzemní vody. V důsledku tohoto namáhání mohou vzniknout smykové síly, které není hydroizolační systém schopen přežít. Kromě vlastního hydroizolačního povlaku není toto zatížení schopno přežít ani sanace spodních staveb injektážemi. Tedy je důležité, aby stavební konstrukce byly stabilní z hlediska odolnosti proti tlaku a vztlaku spodní vody, aby neměly tendenci stoupat vzhledem k okolnímu terénu tak, jak je uvedeno na následujících obrázcích. V případě stabilních konstrukcí a objektů odolných proti tlakové vodě je možné používat mobilní zábrany na výplně otvorů, které pak zajistí odolnost objektů proti vodě tekoucí po terénu. Samozřejmě každý objekt je individuální a každý objekt vyžaduje kombinaci rozličných druhů opatření, která jsou k dispozici. U bentonitových hydroizolačních systémů je nutné dbát na to, aby jednotlivé partikuly těchto izolací nebyly vyplavovány. Samozřejmě v případě výrazných pohybů vody kolem objektu v kombinaci s působením vztlaku a tlaku podzemní vody, tak k tomuto efektu dochází. Proto je nutné zajistit, aby tento typ izolací byl spolehlivě sevřen mezi pevné konstrukce a nedošlo k tomuto patologickému efektu. 

obr. č.  10 – Utržený hydroizolační povlak v důsledku hydrostatického namáhání stavebního objektu

obr. č.  11 – Utržený hydroizolační povlak v důsledku hydrostatického namáhání stavebního objektu

obr. č.  12 – Utržený hydroizolační povlak v důsledku hydrostatického namáhání stavebního objektu