Protierozní zabezpečení svahů zemních těles a svahů zemních konstrukcí

Eroze je přirozený proces rozrušování a transportu objektů na zemském povrchu (půda, horniny, skály a podobně). Příčinou eroze je mechanické působení pohybujících se okolních látek, především větru, proudící nebo vlnící se vody, ledu, sněhu, pohyblivých zvětralin a nezpevněných usazenin. Eroze byla vždy existujícím přírodním procesem, na mnoha místech ji však zvyšuje činnost člověka. Určitý stupeň eroze jako přírodního jevu může být prospěšná ekosystémům, její nadměrné působení však vede k poškození ekosystému a ztrátě jeho funkčnosti.

Druhy půdní eroze a její příčiny
Rozlišujeme několik druhů půdní eroze. Jednou z nich je eroze gravitační, která způsobuje svahové pohyby hornin a sedimentů. Tento typ eroze probíhá v přírodě nepřerušeně na všech svazích. Někde zvolna, jindy dochází k náhlým pohybům, často s katastrofálními následky. Pomalou erozí vznikají suťové kužele na úpatích svahů, typické pro velehorský reliéf.

Dalším typem je vodní eroze. Ta je způsobovaná deštěm a pohybem vody ve vodních tocích či vodních objektech, jako jsou jezera, nádrže, rybníky a vodní kanály. K erozi vyvolané vodou řadíme i působení mořské vody na pobřeží. Sama energie narážejících vln může vést k odlamování různě velkých částic, které pak, neseny pobřežními prou­dy, zvyšují účinnost eroze. Pokud převažuje unášený materiál, vznikají písečné či štěrkové břehy, které mohou vlivem proudění migrovat podél pobřeží a střídavě jej tak chránit.

Dalším významným typem je větrná eroze. Rušivou činnost větru lze rozdělit na korazi, tj. obrus třením větrem transportovaného materiálu, a deflaci, tj. větrný odnos sypkého zvětralého povrchu. Koraze je závislá na síle větru, množství a hrubosti unášeného materiálu a na úhlu dopadajícího větru.

Také nesmíme opomenout erozi vyvolanou účinky spolupůsobení nízkých teplot a vody, tedy účinky ledu na zvětrávání hornin. Také lze zmínit působení ledovcových splazů. Dochází při něm k vylamování a vlečení kusů hornin skalního podkladu. Pohybem ledovce společně s působením neseného horninového materiálu nastáva přemodelování údolí před ledovcem a vznikají tzv. trogy – ledovcová údolí ve tvaru U. K erozi přispívá i voda z tajících ledovců, jejím vířivým pohybem vznikají například ledovcové obří hrnce. Významným erozním faktorem je však i působení ledu v malých skalních prasklinkách, které jsou zavodněny a účinkem mrazu při rozpínání ledu se odlamují části skal.

Důsledky působení půdní eroze
Části zemského povrchu jsou působením vody (déšť, proudící voda, led a podobně) a větru postupně rozrušovány a transportovány do nižších poloh. Při přenosu velkého množství materiálu z jedné oblasti do druhé může dojít k následným tektonickým či izostatickým pohybům následkem odlehčení podloží v oblasti odnosu. Člověk svou činností (kácení lesů, intenzivní zemědělství, stavba silnic a železnic, industriální a bytová výstavba) v mnoha případech tento proces urychluje. Stavbami některých objektů (zpevňování břehů, ochranné zdi a sítě, betonové injektáže, výsadba určitých rostlin) erozi v některých místech naopak záměrně brání či zpomaluje.
–>–>
Možnosti protierozní ochrany
Velký význam při zpomalování vodní eroze v důsledku stavební činnosti má protierozní zabezpečení pozemků, které jsou stavební činností erozně ohroženy. Většinou se to týká území okolo staveb, jako jsou různé zemní konstrukce, strmé svahy a hráze.

Zde je ale nutné rozlišovat vodní erozi na povrchovou a vnitřní. Vnitřní vodní erozí jsou ohroženy především zemní tělesa, jako jsou náspy komunikací, vodní hráze a břehy vodních toků. Zde vzniká nebezpečí vzniku nestability těchto zemních těles v důsledku stou­pání a klesání vodní hladiny. Vlivem tohoto procesu se mohou vyplavovat jemné části zeminy ze zemních těles, vznikat mikrokaverny a kaverny a následně může být oslabena stabilita. V důsledku toho může dojít ke zhroucení těchto těles a následné další erozi. Naopak povrchová vodní eroze působí na povrch zemních těles a nejčastěji vlivem vodních srážek se odplavuje půda. Povrchovou erozí jsou poté nejvíce ohroženy svahy, které byly nově vytvořeny a ještě  na nich nevyrostla vegetace, která by povrchové erozi mohla úspěšně čelit. Proto je možné volit kombinované protierozní zabezpečení formou výsevu či výsadby vhodných rostlin společně s instalací geosyntetických proti­erozních materiálů.

Geosyntetické protierozní materiály
Geosyntetické protierozní materiály lze rozdělit podle doby trvání protierozního účinku na dočasné (degradační) a trvalé a z pohledu suroviny pro výrobu geosyntetického protierozního materiálu na přírodní a polymerní. Přitom dočasné protierozní geosyntetické materiály můžeme ještě rozdělit na materiály založené na biodegradaci a UV degradaci. Protierozní řešení zahrnující geosyntetické materiály jsou vysoce výkonná, přizpůsobivá měnícím se podmínkám zadání, praxí ověřená, a tím dostatečně ekonomická. Pro tyto technologie byly vyvinuty materiály, které mají potřebné vlastnosti k dosažení cíle aplikace, tedy zabránění eroze. Přitom spektrum nabízených materiálů zohledňuje jak potřebný protierozní výkon, tak typ ochrany v rámci zvolené technologie.

Ve skupině dočasných protierozních geosyntetických materiálů založených na bio­degradaci jsou různé rohože a tkaniny, u kterých je při výrobě použita přírodní surovina, například lněná vlákna nebo sláma. V poslední době se nejčastěji uplatňují rohože vyrobené z kokosových vláken. Kokosové rohože mají optimální schopnosti vůči půdnímu krytu z hlediska vzájemné interakce třením, zachycování vláhy a delší doby degradace.

Druhou skupinou dočasných protierozních materiálů jsou produkty, jejichž dočasný účinek je založen na UV degradaci. Jedním z těchto materiálů je protierozní nízkohmotnostní geotextilie z nekonečných polypropylenových vláken. Je perforovaná a barvená zeleně, není záměrně stabilizována proti UV záření. Při procesu UV degradace dochází k rozkladu vláken na oxidy uhlíků. Díky tomuto procesu je vůči životnímu prostředí prakticky inertní. Navíc má díky svému vzhledu vysoký estetický účinek, a je tedy vhodná i tam, kde je potřeba dosáhnout brzkého efektu zatravnění.

V kategorii geosyntetických materiálů s dlouhodobým – nejčastěji trvalým – účinkem se uplatňují materiály vyrobené z UV stabilizovaných polymerů. Těmi jsou nejčastěji polypropylen a polyetylen. Jsou to různé textilie, mříže, buňky a rohože. Nejčastěji jsou používány 3D rohože z monofilamentních vláken, které mají svou strukturu tvarovanou prostorově, aby zajištění půdy bylo co nejefektivnější. Navíc tyto materiály mají poměrně velký objem při zachování až 90 % volného prostoru pro prorůstání kořenového systému vegetace.

Další oblasti využití geosyntetických protierozních materiálů
Samostatnou kapitolu tvoří geosyntetické materiály, které jsou součástí systémů vy­ztužených zemních konstrukcí.

Systémy vyztužených zemních konstrukcí umožňují realizovat zemní tělesa s velmi příkrými svahy, nejčastěji o sklonech více než 1 : 1,5. Svahy na těchto zemních tělesech by samy o sobě nedokázaly udržet zemní pokryv, a tak by byly erozí extrémně ohroženy. Pro systémy vyztužených zeminových konstrukcí se uplatňují jak běžné geosyntetické protierozní materiály, tak speciální protierozní materiály vyvinuté pro některé typy zeminových konstrukcí.

V neposlední řadě se geosyntetické proti­erozní materiály uplatňují na zajištění skalních útvarů z hlediska zabezpečení spadu drobnějších erodovaných částí. Pro vyšší rizika skalní eroze jsou používány systémy ocelových sítí nebo vzájemná kombinace systémů ocelových sítí a geosyntetických protierozních materiálů.

Protierozní účinek geosyntetických materiálů
Protierozní účinek geosyntetických mate­riálů přímo závisí na několika aspektech. Prvním z nich je míra ukotvení. Jestliže jsou na protierozní materiál obecně kladeny vysoké protierozní požadavky, tedy například schopnost odolávat dynamickému proudění vody podél vrstevnic svahu, je nutné, aby kvalita a hlavně počet kotevních bodů byly výrazně posíleny. Počet kotevních bodů na konkrétní aplikaci je také samozřejmě závislý na příčné délce a strmosti svahu.

Dalším důležitým aspektem pro výslednou účinnost protierozních materiálů určených pro povrchovou protierozní ochranu je vhodný výběr směsi trav a bylin pro osev povrchu svahu. Pro tento účel jsou k dispozici speciálně namíchané směsi vhodných bylin, které svým kořenovým systémem, tedy jeho hustotou a hloubkou, umožňují efektivní a účinné provázání protierozního materiálu s podkladní zeminou na ohroženém svahu. Také osázení svahů vhodnými keři a dřevinami pomáhá zvyšovat výsledný protierozní účinek.

TEXT: Miloš Řejha
FOTO: Stavocon

Miloš Řejha je projektový manažer ve společnosti Stavocon, s. r. o., která je distributorem produktů TenCate.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.