Použití geosyntetik pro zlepšování únosnosti podloží a konstrukčních vrstev silničních a inženýrských staveb

Vyztužování zemin pomocí geosyntetik má analogii ve vyztužování betonu ocelovou výztuží. Výztuž, v tomto případě geomříž, má za úkol přenést tahová napětí (vodorovně působící) vnešená do vrstvy zásypového materiálu (zeminy/štěrkodrti) vertikálním zatížením od dopravy. Díky zazubení zásypového materiálu a částečně i tření se tyto vodorovné síly přenášejí do geomříže a zamezují posunu zrn zásypu do stran, tedy brání vzniku kolejí a umožňují zlepšení deformačního modulu dané vrstvy.

Na trhu se často hovoří o stabilizaci nebo vyztužení podloží a někteří výrobci prezentují své výrobky jako stabilizační geomříž nebo výztužná geomříž. Podle stanoviska TUV LGA Rheinland (03/2014) je však stabilizační funkce podsložkou výztužné funkce a toto dělení, resp. uváděné hodnoty sečnové tuhosti mají spíše význam dělení geomříží na „plošně tuhé“, které díky svým vlastnostem nabízejí lepší oporu pro zrna zásypu, a ostatní, viz níže.

Dále se slovo „stabilizace“ používá ve spojení se zlepšováním zemin, přimícháváním vápna nebo cementu do jemnozrnných zemin. Pokud však porovnáme řešení zvýšení únosnosti vápenocementovou stabilizací nebo za pomocí geosyntetik, má řešení s  geosyntetikou  výrazně nižší podíl emisí CO₂ než prvně jmenovaný způsob. V poslední době jde o velmi aktuální téma, protože snahy o snižování emisí skleníkových plynů vládnou na celém světě.

Geomříže na trhu

Dále se budeme krátce věnovat nabídce geomříží na našem trhu. Momentálně se nabízí celá škála geomříží vyráběná různým výrobním procesem, z různých surovin a zároveň z různých končin světa.

Základní rozdělení je na:

1. geomříže extrudované a napínané,
2. geomříže tkané a pletené,
3. geomříže svařované.

Geomříže Secugrid^® patří do třetí skupiny a nabízí některé zásadní vlastnosti podstatné pro výslednou funkci geomříže. Jde zejména o poměr síly a protažení (čím strmější křivka pracovního diagramu, tím více síly přenese geomříž v oblasti nízkých deformací do 1 %), který se dá vyjádřit také hodnotami sečnové tuhosti J0,5% nebo J1%.

Dále je to torzní tuhost, která v podstatě popisuje odolnost geomříže proti plošnému kroucení, dává tedy výrazně vyšší oporu pro zrna kameniva při roznosu zatížení od dopravy (stejně jako extrudované geomříže). Díky vysoké torzní tuhosti je to také radiální účinek, jinak řečeno schopnost přenosu namáhání ve všech směrech – účinnost 360°.

Secugrid^® nabízí nadstandardní hodnoty i v porovnání s vícesměrnými geomřížemi nabízenými na trhu (Cuelho, Perkins Montana report field tests, WTI, Montana state university – 2009).
Na závěr úvodního rozčlenění je důležité zmínit, že použití geomříží pro vyztužování zemních těles a konstrukčních vrstev přináší nejen okamžité zlepšení hodnoty deformačního modulu, ale zároveň prodloužení trvanlivosti celé konstrukce, rovnoměrnější sedání, ale také např. zachování parametrů propustnosti zemin.

Díky všem těmto parametrů se může investor, projektant i zhotovitel spolehnout na osvědčenou kvalitu a vynikající technické parametry geomříží Secugrid^®.
Dále následuje představení několika aktuálních projektů za účelem vyztužování konstrukčních vrstev.

Aktuální projekty za účelem vyztužování konstrukčních vrstev

Rekonstrukce silnice I/44 – Červenohorské sedlo JIH
Zhotovitelem je sdružení Metrostav-Kareta, projektantem Pragoprojekt. Realizace probíhá na dvě etapy od jara 2015 do podzimu 2016. Projektant navrhl vyztužení roviny parapláně dvouosou geomříží pro zlepšení únosnosti a zároveň sjednocení únosnosti v celém úseku opravy. Dodáno bylo celkem 120 000 m² geomříže Secugrid®  30/30Q6, tedy dvouosé geomříže z polyesterových tuhých prutů.

Polyester jsme nabídli z důvodu požadavku na tuhost 700 kN/m při 2% protažení a zároveň výpočtovou pevnost 15 kN/m (díky vynikajícímu creepovému chování to také bylo splněno). V tomto ohledu jsme měli určitě technickou výhodu a zároveň nabídli výrobek s rozumnou cenou. Na obr. 1 je vidět pokládka přímo na stavbě. Díky tuhosti celé geomříže probíhá zasypávání a rozhrnování zásypu velmi dobře.

Obr. 1  Pokládka geomříže na rekonstrukci silnice I/44 – Červenohorské sedlo JIH

Nitra, Mlynárce – napojení průmyslové zóny na R1
Zhotovitelem je Skanska SK, projektantem PDS Stupava. Na základě projektové dokumentace a informací o výskytu neúnosných zemin byla navržena separační geotextilie a na ní dvě vrstvy tuhé geomříže s pevností 40 kN/m v obou směrech za účelem dosažení požadovaného deformačního modulu E_def2 na pláni 90 MPa, na vyztužené vrstvě ŠD bylo požadováno E_def2 60 MPa.

Dodáno bylo cca 70 000 m² geomříže Secugrid®  40/40Q1 z polypropylenových tuhých prutů. Nedávno (08/2016) se realizovala pokládka geomříží. Také na tomto projektu jsme byli schopni nabídnout produkt na vysoké technické úrovni. Na obr. 2 je vidět pokládka 1. vrstvy v pozadí s Nitranským hradem.

Obr. 2  Pokládka 1. vrstvy geomříže Secugrid® na stavbě Nitra, Mlynarce

Distribuční centrum, Banská Bystrica
Generálním zhotovitelem byla firma Swietelsky, projektantem SPAI Bratislava. Kvůli výskytu neúnosných zemin v podloží (F4/CS) navrhl projektant kombinaci vrtaných pilot o průměru 40 cm a délce 4,6–5,0 m a roznášecí desky z geomříže Secugrid^® a štěrkodrtě 600 mm (řez je na obr. 3).

Obr. 3  Roznášecí deska z geomříže Secugrid® a štěrkodrtě 600 mm; stavba distribučního centra, Banská Bystrica

Přes hlavy těchto pilot je položena dvouosá geomříž s pevností 80 kN/m v obou směrech. Vzhledem k požadavku na velmi nízké povolené deformace byla navržena geomříž Secugrid^® 80/80 Q6 z tuhých polyesterových prutů, která měla zajistit deformační modul pod drátkobetonovou podlahou s hodnotou 80 MPa. Na obr. 4 je vidět pokládka geomříží.

Závěr

V článku jsme se pokusili shrnout některé důležité vlastnosti geomříží podstatné pro jejich optimální funkci a zároveň představit čtenářům některé aktuální projekty, které v současnosti realizujeme.

Obr. 4  Pokládka geomříží, Banská Bystrica

The use of geosynthetic materials to improve the bearing capacity of the bedrock and construction layers of civil engineering constructions

Bracing up the soil with geosynthetic materials can be viewed as an analogy to reinforcement of concrete with steel bars. The reinforcement, particularly the geosynthetic grid, transfers horizontal traction forces imposed on the loose ground (soil, gravel, crushed stone) as a consequence of vertical load caused by heavy traffic vehicles. Owing to penetration of the loose material in the grid openings, and partly also to friction, these horizontal forces are transferred into the grid and thus prevent moving the loose material sidewards – they preclude forming deep ruts and improve the deformity module of the particular layer.

TEXT: Martin Holý
FOTO: NAUE
Martin Holý působí ve společnosti NAUE.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby / Inženýrské stavby 04/2016.