Vystužovanie zemných telies na dopravných stavbách

sekcia, ktorá sa venuje popisu technických aj netechnických záležitostí, postupov a pojmov dotýkajúcich sa infraštruktúry

Moderátor: Moderátori

Vystužovanie zemných telies na dopravných stavbách

Odoslaťod Dialniciar » 05. Okt 2006 14:13

Vystužovanie zemných telies na dopravných stavbách

Ing. Vítězslav Herle
ASB 1-2/2005

Rozmach používania vystužených zemín v súčasnosti súvisí s rozvojom výroby geosyntetík a oceľových výstuží. Používanie výstužných, najmä geosyntetických prvkov na zlepšovanie zemín sa stáva čoraz častejším javom na dopravných stavbách. Vystužovanie zemných telies má svoje nesporné výhody. Týmto spôsobom možno vo vhodných podmienkach dosiahnuť vysokú hospodárnosť projektu. Okrem toho je používanie geosyntetík v stavebníctve v súčasnosti aj módnym trendom. Je to tak predovšetkým vďaka jednoduchosti manipulácie s nimi, relatívne nízkej cene, možnosti výstavby aj v zimnom období a v neposlednom rade aj veľmi pestrej ponuke výrobcov.

Zásady vystužovania zemín boli známe v krajinách Stredného východu už pred vyše 3 000 rokmi, keď v starobylej Sumerskej ríši stavitelia prekladali vrstvy ubitej hliny trstinovými rohožami. Niektoré konštrukcie vydržali až dodnes (napr. 30 m vysoký zikkurat Aqar Quf v dnešnom Iraku). Po príklady však nemusíme chodiť až tak ďaleko – napr. opevnenie Pražského hradu v 10. až 12. storočí bolo postavené z ubitej hliny prekladanej drevenými trámami a kladami. Na vonkajšej strane bola len tenká zvislá obkladová stena. Podobným spôsobom staviame aj dnes vystužené zemné oporné konštrukcie.

Rýchlosť vývoja geosyntetík spôsobila, že sa ich používanie na výstužné účely začalo skôr, než boli vyvinuté návrhové postupy. Tento stav trvá dodnes. V roku 2001 sa dokončil návrh európskej normy na vystužovanie zemín (pr EN 14475). Je to však iba aplikačná norma, ktorá vytvára podmienky na zabudovanie geosyntetík do zemného telesa a vytvorenie lícového opevnenia. Vzhľadom na veľké lobovanie niektorých výrobcov geosyntetík dosiaľ nebolo možné vydať dokončený návrh európskej normy. Spracovanie EN na navrhovanie vystužených zemných konštrukcií naráža na rôzne spôsoby projektovania týchto konštrukcií v jednotlivých krajinách. Zároveň musí vyriešiť aj nejasný výklad návrhových postupov v eurokóde 7. Odborový predpis Ministerstva dopravy a spojov ČR TP 97 „Geotextilie a další geosyntetické materiály v zemním tělese pozemních komunikací“, ktorý bol novelizovaný v roku 2001, obsahuje nielen praktické návody na používanie rozličných geosyntetík, ale aj spôsob navrhovania vystužených zemných konštrukcií. Tento predpis spracovala firma SG Geotechnika, v ktorej ho možno získať.

Princíp vystužovania zemín

Zeminy sú partikulárne látky, t. j. skladajú sa z oddelených zŕn rôznych veľkostí, preto majú takmer nulovú ťahovú pevnosť. Geosyntetické alebo oceľové výstužné materiály tento nedostatok odstraňujú. Preberajú ťahové napätia, ktoré nie sú zeminy schopné preniesť.

Druhá, nemenej dôležitá vlastnosť vystužení je zvýšenie bočného napätia (confinement effect) vo vystuženej zemine. Výstužný prvok zabraňuje roztlačeniu zeminy do strán pri pôsobení zvislého napätia, a to vďaka treniu zeminy o výstuž. Vyššie bočné napätie znamená vyšší šmykový odpor. To má priaznivý účinok na stabilitu a sadanie vystuženého zemného telesa.
V niektorých prípadoch
(pri použití geotextílií) má vystuženie priaznivý vplyv aj na rýchlosť konsolidácie, keďže výstužné textílie fungujú ako priepustné vložky vo vrstvovitom násype.

Geosyntetické výstužné prvky môžu mať podobu pásikov, mreží, sietí, geotextílií, geobuniek alebo rozptýlených vláken. Oceľové výstužné materiály majú najčastejšie formu pásikov, tyčových profilov, rebríkov, mreží alebo sietí.

Výstuž sa ukladá v horizontálnej polohe medzi jednotlivé vrstvy zeminy. Ak má výstužný materiál v pozdĺžnom a priečnom smere rôznu pevnosť, potom je vyššia pevnosť orientovaná v smere hlavného pôsobiaceho vodorovného napätia. Pri násypovom telese dopravnej stavby sa preto výstuž kladie kolmo na os komunikácie. Pri vystužovaní podloží proti možným prepadom v dôsledku podkopania však môže byť orientácia výstužných geotextílií alebo geomreží opačná, t. j. rovnobežne s pozdĺžnou osou komunikácie, aby sa dosiahla čo najväčšia kotevná dĺžka pri prípadnom prepade.

Použitie vystužených zemín

Toto rozdelenie vychádza z odporúčania dokončeného návrhu pr EN 14475. Sú to tieto prípady:

oporné múry a steny, mostné podpery vytvorené z vystuženej zeminy, mostné podpery zmiešané (nosná konštrukcia mosta je na pilótach, okolitá stena je z vystuženej zeminy), strmé násypové svahy (novobudované alebo rekonštruované po zosuve) násypy na mäkkom podloží, násypy na pilótach (pri veľkých hrúbkach veľmi stlačiteľných zemín, najmä v oblastiach prechodov mostov), násypy v oblastiach náchylných na prepady (krasové územia, poddolované územia), obmedzenie nerovnomerného zdvihu vozoviek v dôsledku pôsobenia mrazu, výstavba ochranných hrádzí na mäkkom morskom dne.

Okrem týchto prípadov sa geosyntetické a oceľové materiály v hojnej miere používajú na vystužovanie podloží a konštrukcií vozoviek, letiskových plôch i železničného spodku.

Oporné múry a steny

Zemina je vystužená geosyntetickými alebo oceľovými materiálmi, buď vo forme pásikov, mreží, sietí, alebo textílií s tuhým, pružným či mäkkým lícovým opevnením. Je ekonomicky vhodnou alternatívou betónových tiažových alebo kotvených oporných múrov. Výhodnosť použitia vystuženej zeminy sa zvyšuje s výškou opornej konštrukcie. Hoci túto štúdiu vypracovali v Kalifornii, podobné skúsenosti máme aj u nás.

Jedným z príkladov výstavby oporného múra z vystuženej zeminy je rekonštrukcia miestnej komunikácie vo Vrchlabí, kde došlo k zosuvu násypovej časti vozovky na veľmi strmom svahu. Porovnanie variantov riešení pomocou betónového oporného múra, gabionov a vystuženej zeminy vyznelo jednoznačne v prospech vystuženej zemnej konštrukcie.
Rozpočtové náklady boli o 40 % nižšie než pri variante s betónovou stenou a zhotoviteľ ich dodržal. Na lepšie estetické pôsobenie a začlenenie do okolitého lesného prostredia sa pri vystuženej zemine použilo tzv. mäkké lícové opevnenie, pri ktorom výstužný materiál (v tomto prípade geomreža Armatex 55/55) obaľuje vrstvu zeminy na jej líci. Pod výstužnú geomrežu sa vložila zatrávňovacia textília so semenami tráv. Napriek veľmi stiesneným pomerom, oporný múr bol postavený kvalitne a v zalesnenom okolí pôsobí veľmi prirodzene.

Prvá mostná podpera z vystuženej zeminy v Čechách bola postavená v roku 2002 na rýchlostnej komunikácii R10 neďaleko Rádelského Mlýna. Pôvodne navrhnuté betónové podpery sa na odporúčanie odborníkov zmenili na vystužené zemné konštrukcie s lícom z betónových tvaroviek (KB blokov). SG – Geotechnika spracovala návrh na vystuženie a technologický postup stavby. V podloží ľavej mostnej podpery (bližšie k riečke Mohelka) sa vyskytujú navážky. Pri pravej podpere je v podloží zvetraná hornina. Samotná mostná konštrukcia je uložená na dvojici pilót, pre ktoré sa v priebehu budovania násypu vystrihli otvory vo výstužnej geomreži. Na vystuženie sa použili polyesterové geomreže Armatex G 55/30. Ako zemina sa použila piesočnatá hlina so štrkom, pričom miestami prevažovala štrková zložka. Na líci z betónových tvaroviek sa nachádzali geomreže, ktoré sa prichytávali na plastové kolíky. Tie slúžili na presné usadenie nasledujúceho radu blokov. Vnútorný priestor KB blokov sa vyplnil drvinou s frakciou 4/8 mm. Práce sa realizovali bez problémov v zime, pretože technológiu vystužovania zemín možno s polyesterovými mrežami používať aj v mraze.

Strmé násypové svahy

Vystužovanie násypových svahov na zvýšenie ich sklonu patrí medzi hlavné možnosti využitia vystužených zemín. Zvýšením sklonu svahu sa ušetrí zemina do násypu, čo má za následok skrátenie výstavby a zlacnenie stavby. Nezanedbateľná nie je ani úspora zabratej plochy, ktorá môže byť veľmi významná najmä v mestách. Vďaka vystuženiu možno využiť aj menej kvalitné sypaniny z ílovitých zemín, ktoré by vo väčšine prípadov skončili na skládke. Z týchto dôvodov sa vystužovanie zemín, predovšetkým pri výstavbe pozemných komunikácií, stalo už bežne používanou technológiou.
Veľmi pekným príkladom je stavba horskej cesty Vranča – Hrdinka – pohorie Javorníkov v okrese Vsetín. Tri kilometre dlhá komunikácia prekonáva výškový rozdiel 300 m. Vzhľadom na to, že cesta je budovaná vo veľmi strmom horskom teréne, ktorý je na prevažnej časti trasy zalesnený, bola logická požiadavka investora obmedziť zabratie na minimum. Túto požiadavku dokonale spĺňali vystužené zemné telesá, a to v násypových častiach trasy komunikácie aj v zárezových partiách, kde vystužená zemina nahradila pôvodne navrhnuté tiažové betónové múry.

Násypové telesá sa navrhli s lícom z oceľových sietí, tzv. Green Terramesk. Oceľové výstužné siete sa z ekonomických dôvodov nastavovali polyesterovými geomrežami. Vonkajší sklon svahu z oceľových sietí bol 70°. Podpery z betonárskej ocele vymedzujú konštantný sklon vonkajšieho líca 70°. V priebehu stavby požiadal jej zhotoviteľ o úpravu vystužení násypov komunikácie tak, aby sa znížili náklady na stavbu pri dodržaní vymedzeného zabratia. Navrhlo sa zmiernenie svahu na 45° až 50° a namiesto oceľových sietí sa odporučili lacnejšie polyesterové geomreže od tamojšieho výrobcu. Technológia sa upravila na tzv. obaľovanie vrstiev. Pri tomto postupe sa výstužná geomreža pretiahne cez vrstvu zeminy na líci svahu a zatiahne späť do zemného telesa. Práve navážaná a zhutňovaná vrstva je pri tomto spôsobe provizórne podopretá prenosným debnením, ktoré sa po vystužení vrstvy vytiahne a premiestni na povrch ďalšej vrstvy. Medzi zeminu a geomrežu na líci svahu sa ukladá netkaná geotextília z biodegradovateľných materiálov, aby zhutňovaná zemina neprepadávala cez geomrežu. Týmto spôsobom sa vytvára stupňovitý svah, ktorý sa nakoniec prekryje humusovitou zeminou s hydroosevom. Na obrázku možno vidieť aj zhlavie štvorstupňového extenzometra, ktorým sa počas stavby sledovalo pretiahnutie geosyntetickej výstuže a tým aj mobilizácie ťahovej pevnosti vo výstuži. Výsledky meraní pri 10 m vysokom násype ukazujú, že mobilizovaná sila vo výstuži je pomerne nízka a pohybuje sa od 5 do 10 % ťahovej pevnosti. Z týchto meraní vidieť, že správne navrhnutá vystužená zemná konštrukcia má vo svojej bezpečnosti dokonca veľkú rezervu. Treba však vziať do úvahy, že v dôsledku creepu bude dochádzať k miernemu preťahovaniu geosyntetickej výstuže počas celej životnosti konštrukcie. Na ceste Vranča – Hrdinka je postavená zatiaľ najvyššia vystužená zemná konštrukcia v ČR, a to 17 m vysoký násyp. Úspešne dokončená stavba bola odovzdaná verejnosti v novembri 2003.

Násypy na mäkkom podloží

Pri projektovaní a výstavbe dopravných stavieb sa veľmi často musí riešiť prípad zakladania násypov na mäkkom a veľmi stlačiteľnom podloží. Ak je mäkká vrstva tenká a vyskytuje sa hneď pri povrchu, možno ju odstrániť. Pri väčších hrúbkach však tento postup nie je možný ani z technického, ani z ekonomického hľadiska. Použitie roznášacích vrstiev kameniva nie je veľmi vhodné, ak sa nepoužije separačná vrstva (piesočnatý alebo geosyntetický filter). Tá umožní priesak a odvod vody vytlačenej pri konsolidácii podložia a súčasne zabráni pretlačeniu mäkkej zeminy do kamenitej vrstvy. V prípade extrémne stlačiteľných zemín (rašeliny, bahnitých náplav) však nie je riešením ani vrstva kameniva oddelená filtrom. Kontakt násypu s podložím sa musí vystužiť. Tým sa zachytia ťahové napätia a obmedzí sa tvorenie nepravidelných deformácií, ktoré vznikajú pri vysokom stlačení v zemnom telese, zabráni sa vzniku trhlín a zmenšia sa rozdiely v sadaní. Ak sa použije vhodné výstužné geosyntetikum, netreba použiť filtračnú a separačnú vrstvu medzi násypom a podložím.

Na stavbe diaľnice okolo juhovýchodného pobrežia Balatonu v Maďarsku sa v podloží vyskytujú málo únosné ílovité a bahnité náplavy, miestami s polohami veľmi stlačiteľnej rašeliny. Muselo sa navrhnúť vystuženie násypových telies, ktoré sú vysoké v priemere 3 až 5 m, ale v jednom mieste dosahujú až 11 m. SG Geotechnika riešila zadanie jednak pomocou klasických metód medznej rovnováhy v súlade s britskou normou BS 8006 a so škandinávskym manuálom pre geosyntetické materiály a jednak pomocou MKP modelu. Z numerického modelovania vyšlo, že pre väčšinu nízkych násypov stačí vystuženie podložia PET geomrežami s pevnosťou 35/35 kN. Pri vysokom (11 m) násype sa musia použiť geomreže s pevnosťou 110 kN/m a treba vystužiť nielen bázu násypu, ale aj svahy. Pod geomrežou je položená netkaná separačná geotextília, ktorá zabraňuje prenikaniu jemnozrnných častíc do násypu.
Jedným z najúspešnejších projektov pozemných komunikácií v extrémne neúnosných podmienkach bola výstavba obchvatu obce Strážný na Šumave. Novobudovaná cesta na hraničný priechod s NSR prekonáva na svojej trase jednak veľmi ťažko rozpojiteľné východy zdravých skalných hornín, jednak najmä veľmi stlačiteľné podložie tvorené až 3 m rašeliny. Podľa pôvodného riešenia sa uvažovalo o jej vyťažení a nahradení kamenitým materiálom. Hladina podzemnej vody však bola v rašelinových úsekoch na povrchu terénu a oblasť nebola prístupná pre stavebnú techniku. Preto sa realizoval návrh ponechať rašelinu aj s vegetačným krytom na mieste a násypové teleso s výškou 5 m vybudovať na roznášacom vankúši z priepustného materiálu vystuženého geosyntetickými výstužami. Po stabilitnej a deformačnej analýze pomocou viacerých výpočtových metód vrátane MKP a s použitím niekoľkých konštitučných vzťahov pre malé aj veľké deformácie sa navrhlo vystuženie pomocou dvoch vrstiev tkanej polyesterovej geotextílie s pevnosťou 200/50 kN/m. Do roznášacieho vankúša sa použil piesočnatý štrk. Vzhľadom na veľmi malú únosnosť terénu sa musela geotextília rozprestrieť ručne a prvá vrstva štrkopiesku sa nahrnula pomocou malej mechanizácie čelným hrnutím. Vzhľadom na očakávané výrazné sadanie zemného telesa, ktoré sa na základe laboratórnych skúšok vypočítalo na 1 m, musel sa založiť oveľa širší násyp, aby sa zachoval jeho projektovaný sklon. Priebeh výstavby sa veľmi dôsledne monitoroval jednak z hľadiska stability a jednak z hľadiska sadania podložia. Kvôli meraniu sadania násypu sa pred jeho výstavbou na pôvodný terén položila PE rúrka na hydrostatické meranie. Celkové sadanie naozaj dosiahlo predpovedané hodnoty (za päť rokov od začatia výstavby 990 mm) a dodatočné sadanie v posledných dvoch rokoch neprekročilo 2 cm. Dodatočné sadanie je spôsobené jednak creepovým pretváraním rašeliny a jednak rozkladom trávovej mačiny ponechanej pod násypom. Vzhľadom na to, že tieto deformácie sú vďaka vystuženiu rovnomerné, na kvalite povrchu vozovky sa neprejavujú. Vľavo pri päte násypu vidieť zhlavie meracej rúrky na sledovanie sadania. Uvedené riešenie je oveľa hospodárnejšie než používanie mohutných roznášacích plastových buniek z tuhých geomreží vyplnených kamenivom, ktoré sa použili napr. pri výstavbe železnice na úseku Bratislava –Trnava pri Šenkviciach.

Vystužovanie podloží konštrukcií dopravných stavieb

Ak sa na ploche plánovanej výstavby vyskytujú zeminy, ktoré nespĺňajú požiadavky príslušných noriem a predpisov, potom sú v podstate tri základné riešenia:

zeminu vymeniť,
zeminu zlepšiť (vápnom, cementom, popolčekom a pod.),
zeminu vystužiť.

Prvé riešenie býva najnákladnejšie a ekologicky najmenej vhodné, lebo pri ňom vzniká problém s uložením odťaženej zeminy. Druhé riešenie je z hľadiska dosiahnutých pevnostných a deformačných vlastností, najmä pri prevlhčených ílovitých a sprašových hlinách, určite najkvalitnejšie. Predovšetkým ak má zhotoviteľ k dispozícii výkonnú zemnú frézu. Zvyčajne je toto riešenie ekonomicky veľmi výhodné, lebo nedochádza k odťažovaniu a presunu zemín.

Tretie riešenie, veľmi obľúbené pri modernizácii železničných koridorov, spočíva v použití výstužných geosyntetík v kombinácii s vrstvami kameniva. Pri nízkej konzistencii ílovitých zemín na úrovni povrchu sa odťaží 0,3 až 0,8 m vrstva zeminy. Na novú pracovnú plochu sa po urovnaní položí separačná geotextília a priamo na ňu výstužná geomreža. Na tieto geosyntetiká sa navezie kamenivo, obyčajne lomový kameň alebo hrubý štrk, v jednej alebo dvoch vrstvách. Niekedy sa vkladá ďalšia geomreža medzi dve vrstvy kameniva. Pri jednom projekte sa použili dokonca tri vrstvy výstužného materiálu a celková hrúbka vrstvy kameniva dosiahla 0,8 m, čo bolo veľmi nehospodárne. Jedinými výhodami tohto riešenia sú jednoduchosť a možnosť realizácie aj v zimnom období. Hospodárnosť a najmä výsledná kvalita však zaostávajú za zlepšovaním zemín vápnom in situ. Zlepšenie deformačných vlastností železničného spodku možno dosiahnuť iba vtedy, ak sa vo výstužnom geosyntetickom prvku vytvorí trvalé ťahové napätie. Ak sa tak nestane, geosyntetická mreža či geotextília spĺňa len separačnú funkciu a obmedzene roznášaciu funkciu v závislosti od jej tuhosti. Relaxácia a creep však často vedú k rýchlej strate ťahového napätia v geosyntetických materiáloch a tým aj ich výstužnej funkcie. Plnenie tejto funkcie geosyntetík výrazne zníži aj nevhodná zrnitosť kameniva a používanie lomového kameňa. Preto treba každý návrh na vystuženie konštrukcie podvalového podložia alebo podložia pozemnej komunikácie dôkladne zvážiť.

V konštrukciách vozoviek sa vystužovanie zemnej pláne, prípadne aktívnej zóny obyčajne nepoužíva. Skôr sa kladie dôraz na použitie kvalitnej zeminy alebo jej úpravy spojivami než na vystuženie. V severských krajinách (napr. vo Fínsku) sa začali používať oceľové siete a mreže položené medzi spodnú a vrchnú konštrukčnú vrstvu, aby sa znížil vplyv premŕzania zemného telesa (ľadových šošoviek) pod vozovkou, ktoré spôsobuje vytváranie trhlín vo vozovke. Tento spôsob vystuženia presadili Fíni aj do návrhu európskej normy na vystužované zeminy.
Podľa štúdií, ktoré vypracovala talianska firma Maccaferri – hlavný svetový výrobca oceľových sietí pre gabionové konštrukcie, možno pri použití oceľovej siete (Road Mesh) ušetriť v konštrukcii vozovky až 60 % hrúbky spodnej podkladovej vrstvy alebo 50 % hrúbky vrchnej podkladovej vrstvy. Výhodnosť použitia oceľových sietí závisí od ekonomického posúdenia úspory konštrukčného materiálu vo vzťahu k cene výstužnej siete.

Vystužené zeminy predstavujú hospodárne a technicky kvalitné riešenie na výstavbu oporných konštrukcií, zakladanie násypov na neúnosnom podloží, zostrmovanie svahov zemných telies, sanáciu zosuvov, využívanie menej vhodnej sypaniny, zabezpečenie konštrukcií proti prepadom do podzemných priestorov a pod. Okrem toho sú konštrukcie z vystužených zemín estetické a šetria životné prostredie.

ASB 1-2/2005
Naposledy upravil Dialniciar dňa 05. Okt 2006 17:43, celkovo upravené 1 krát.
Dialniciar
veterán fóra
 
Príspevky: > 1000
Obrázky: 304
Založený: 23. Jún 2005 20:16

Odoslaťod Dialniciar » 05. Okt 2006 14:14

Vystuženie a lícové opevnenie cestného násypu pomocou geomreží a oceľovej siete

Paolo Di Pietro, Moreno Scotto
ASB 1-2/2005

Vo februári 1999 sa v Taliansku dokončili tri veľké mechanicky stabilizované násypy, ktoré sú súčasťou výstavby cestnej komunikácie medzi Villamasargia a Predaxius. Násypy sú spevnené dvoma systémami – galvanizovanými oceľovými tkanými sieťami s PVC povlakom a polyesterovými geomrežami. Použitie mreží a oceľovej siete pri vystužovaní a lícovom opevnení strmého svahu znížilo nielen čas potrebný na inštaláciu, ale aj náklady.

Dvojitý systém vystuženia bol finančne výhodnejší ako systém mechanického stabilizovania násypu s jedným typom výstužového materiálu. Oba materiály majú priaznivé vlastnosti a ich použitie najmä vo vyšších štruktúrach prináša viaceré výhody. Kombinácia geomreží a modulárnych oceľových výstuží v talianskom projekte umožnila rýchle tvarovanie svahu a podporila rast vegetácie.

Návrh konštrukcie

Projekt bol súčasťou obnovy hlavnej cesty spájajúcej Villamasargia s mestom Perdaxius pri Cagliari na ostrove Sardínia. Je to kopcovitá krajina, preto pôvodný návrh obsahoval množstvo viaduktov. Keďže sa však väčšina trasy cesty nachádza na území prírodnej rezervácie, inžinieri z provincie Cagliari usúdili, že viadukty by boli príliš veľkým zásahom do krajiny, a toto riešenie zavrhli. Namiesto toho navrhli strmé násypy, ktorými by sa dosiahlo dostatočné prevýšenie vozovky a ktoré nenarúšajú vzhľad krajiny, pretože sú pokryté vegetáciou.

Talianski inžinieri zvažovali množstvo alternatív vystuženia svahov, ktoré by eliminovali eróziu. Na troch svahoch sa rozhodli pre kompozitný štrukturálny systém mechanicky stabilizovaných násypov, ktorý je kombináciou vysokopevnostných polyesterových geomreží a oceľovej tkanej siete s povlakom z PVC. Mreža má funkciu primárneho vystuženia a sieť je sekundárnym vystužením a tvorí lícny prvok. Moduly siete obsahujú rohož proti erózii (ECB). Hoci sa zvažovalo aj použitie čisto oceľového vystuženia, kompozitný systém sa ukázal ako cenovo výhodnejší. Uvažovalo sa aj o možnosti použiť jednotlivé formy so samostatnými ECB rohožami, ale inštalácia takéhoto systému na strmých svahoch vysokých často až 18 m by bola veľmi náročná.

 Existujúca pôda sa skladala zo striedavých vrstiev čiastočne fraktúrovaného tvrdého vápenatého dolomitického vápenca a hlinitých vrstiev. V návrhu sa uvažovali hodnoty γ = 20 kN/m3, c = 100 kPa , φ = 35.
 Štrukturálny násyp pozostával z bezkohézneho, voľne drenážneho granulárneho materiálu s vnútorným trecím uhlom  32. Násyp sa získal drvením existujúceho vápenatého vápenca. V návrhu sa uvažovali hodnoty γ = 18 kN/m3, c = 0 kPa, φ = 32.
 Vystuženie geomrežou sa navrhlo tak, aby v súlade s britskou normou BS 8006 „Kód postupu pri vystužení/spevnení zeminy a iných sypanín“ poskytlo dlhodobo návrhovú pevnosť – až 120 rokov. Na základe skúšok ťahom sa na interakciu pôdy a vystuženia geomrežou použila hodnota 0,8. Táto hodnota sa vypočítala len z interakcie trením.
 Vystuženie oceľovou tkanou sieťou je v súlade s britskou normou BS 8006. Na základe skúšok ťahom sa na interakciu zeminy a výstuže sieťou určila hodnota 0,91.

Aby sa aj bez použitia mechanických spojov medzi primárnym a sekundárnym vystužením dosiahla bezpečnosť, vystuženie oceľovou sieťou sa ukotvilo 4 m vo svahu. Pri kontrole lokálnej stability sa však zistili uspokojivé výsledky i pri menšej dĺžke ukotvenia.

Dizajnéri používali pri návrhu program na navrhovanie vystuženia SLOPE a kontrola stability sa urobila v súlade s metódou JANBU. Kontroly stability svahu sa vykonávali podľa potenciálnych kruhov zosuvu od vrcholu svahu až po vrchol násypu a z bodov medzi nimi pozdĺž svahu. Minimálny faktor bezpečnosti proti celkovej a súhrnnej stabilite je v súlade s národnými štandardmi 1,3.

Výstavba

Výstužový materiál tvoria vysoko pevnostné polyesterové geomreže a 4 m dlhé a 0,6 m vysoké prvky výstužového oceľového systému. Oceľové prvky obsahujú degradovateľné kokosové vlákno ECB, ktoré je vložené medzi sieť a drôtený oporný panel vzadu. Trojuholníkové oceľové podpery, ktoré tvoria uhol 60, sú mechanicky pripevnené na zadný panel. Tento uhol zodpovedá uhlu svahu, takže vytýčenie násypu je jednoduché.

Spodná časť násypu sa skladá najmä z kameňa, takže nebolo treba vykopať pôdu do veľkej hĺbky. Existujúci kamenný svah sa vyčistil a zarovnal tak, aby sa mohli nainštalovať kompozitné sieťové jednotky. Túto dolnú časť nebolo treba vystužiť geomrežou. Ako výstavba pokračovala, bolo možné robiť hlbší výkop a geomreže sa ukladali striedavo s vrstvami oceľovej výstuže. V hornej časti násypu, kde bola požadovaná návrhová pevnosť nižšia, stačilo použiť iba jedno primárne vystuženie geomrežou na tri sieťové prvky. Zásyp sa robil v úsekoch 0,3 m a potom sa zhutňoval.

Geomreža sa po rozbalení a vyrovnaní odrezala tak, aby nevznikli záhyby. Uložená vegetatívna vrstva zeminy sa menším mechanickým zariadením zhutnila v najvzdialenejšej časti výstužovej jednotky z oceľovej siete širokej 1m. Po dokončení násypu sa svahy vysiali pomocou vodnej dýzy, čím sa dosiahla rýchla a prirodzená revegetácia svahu. Revegetácia spevňuje svah a ochraňuje jeho povrch proti odplavovaniu, ktoré spôsobujú pre túto oblasť charakteristické silné dažde.

Podľa časového plánu i podľa rozpočtu

Mechanická stabilizácia troch násypov sa realizovala od augusta roku 1998 do začiatku februára roku 1999. Spolu sa použilo približne 2 000 m2 lícneho obkladu. Podľa hlavného dodávateľa stavby kombinácia geomreží s modulárnymi lícnymi prvkami znížila v porovnaní s konvenčnými mechanicky stabilizovanými násypmi celkovú dĺžku výstavby. Vďaka tomu sa ostatné časti celého projektu ukončili podľa časového plánu, vďaka čomu sa ušetrili pôvodne odhadované náklady. Získaný čas sa využil začiatkom jari, čo je najlepší čas na rýchly a efektívnejší rast vegetácie, na osev hydrodýzou a výsadbu vŕbových odrezkov.

ASB 1-2/2005
Dialniciar
veterán fóra
 
Príspevky: > 1000
Obrázky: 304
Založený: 23. Jún 2005 20:16

na internetovej stránke sú aj obrázky

Odoslaťod Honda » 31. Jan 2007 13:26

Opěrné konstrukce z vyztužené zeminy

Technologie výstavby strmých násypů, opěrných zdí a mostních opěr z vyztužených zemin vznikla v polovině 60. let ve Francii. Principem metody je nahrazení masivních betonových konstrukcí zhutněným násypem zeminy, jejíž vlastnosti jsou zlepšeny vložením systému výztuh. Výztuhy zemního bloku přenášejí smykové namáhání zeminy a svou tahovou pevností přebírají působící vodorovné síly. Vyztužený blok zeminy tak přenáší zatížení jako homogenní těleso. Vnější líc konstrukce nemusí být ani zapojen do přenášení působících sil a může sloužit pouze jako ochrana líce stěny před povětrnostními vlivy a lokální erozí.

Publikováno: 15. 2. 2006

V počátcích byly používány výztuhy z ocelových pásků nebo mříží. Při řadě realizací se prokázala únosnost a ekonomika konstrukcí tohoto typu. Problémem však zůstávala protikorozní ochrana ocelových výztuh, a tak k masovému rozvoji technologií konstrukcí z vyztužené zeminy došlo ve světě až v 90. letech minulého století v souvislosti se širokým zaváděním výztužných prvků ze syntetických materiálů do stavební praxe. V současnosti se k vyztužování zemin používá převážně výztuh na bázi polyesterových vláken, vysokohustotního polyetylenu (HDPE) nebo polypropylenu (PP).

Podle typu vyztužené zemní konstrukce může být její líc velmi strmý (vyztužené násypy) až svislý (opěrné zdi). Tvořen může být poddajnými prvky (geosyntetické mříže, ocelové plechy, drobné betonové tvarovky) nebo tuhými, obvykle betonovými deskovými dílci, zakotvenými připevněnými výztuhami do nitra zemního bloku (obr. 1).

Obr. 1 - Princip opěrné zdi z armované zeminy.

Použití konstrukcí z vyztužené zeminy podstatně zmenšuje zábor pozemků, nutný pro zřízení klasického násypu. Zejména při potřebě vyšších opěrných zdí jsou ekonomičtějším řešením než klasické betonové opěrné zdi. Velkou výhodou těchto konstrukcí jsou podstatně menší nároky na únosnost základové půdy. Konstrukce bez problémů sleduje deformace přilehlého zemního prostředí. I v případě líce z tuhých betonových prvků konstrukce snášejí – vzhledem k vysoce rozdilatovanému líci – i značné hodnoty nerovnoměrného sedání. Potřeba zřízení mimoúrovňových křížení na dálnici D47 v oblasti Ostravy si vyžádala postavení řady poměrně vysokých násypů, z prostorových důvodů často ohraničených opěrnými zdmi. Trasa dálnice přitom prochází oblastmi s velmi neúnosným podložím, v mnoha místech navíc silně ovlivněným předchozí těžbou uhlí. Předpokládané hodnoty sedání podloží násypů dosahují místy až 30 cm.

Pro budování opěrných zdí se v těchto podmínkách jeví jako ideální použít konstrukce z vyztužených zemin. Pro největší opěrné zdi bylo v této oblasti navrženo použití systému SSŽ AZ. Tento systém je v ČR certifikován pro použití na pozemních komunikacích. Jedná se o systém s tuhým lícem. Lícová stěna opěrné zdi je tvořena železobetonovými prefabrikovanými deskovými prvky tloušťky 18 cm. Spodní řada desek se ukládá na betonový práh. Prefabrikáty vyšších řad se ukládají na pružné podložky, zaručující vytvoření vodorovných spár. Spáry mezi jednotlivými prefabrikovanými dílci mají tloušťku 20 mm. Návaznost dílců je zaručena svislými plastovými tyčemi, vloženými do otvorů ve spodních dílcích. Lícová strana prefabrikátu může být případně opatřena plastickým vzorem podle požadavků architekta. Do rubové strany je přímo zabetonován zárodek pruhu výztužné geomříže na bázi vysokohustotního polyetylenu (obch. zn. Tensar). Tento zárodek se pomocí speciálního spojovacího prvku nastaví do projektem stanovené délky (obr. 2). Pruh geomříže je tak ukončen až ve vzdálenosti, převyšující o kotevní délku vypočtenou polohu odpovídající smykové plochy (obr. 3).

Obr. 2 - Napojování pruhu geomříže na zárodek.
Obr. 3 - Uspořádání kotevních výztuh.

Tvar dílců je volen tak, aby do sebe navzájem zapadaly. Hrany betonových dílců jsou speciálně profilovány. Dílce se vyrábějí v ocelových výrobních formách (obr. 4). Pro výrobu je použit beton, odolávající působení chemických rozmrazovacích prostředků.

Montáž lícových betonových prvků probíhá souběžně s jejich zasypáváním. Postupně se vždy namontuje jedna řada prefabrikátů a následně se osadí a připojí výztuhy v příslušné výškové úrovni. Výztuhy se zasypou zhutňovanými vrstvami zeminy až po následující úroveň výše umístěných výztuh. Namontuje se další vrstva prefabrikátů, připojí a zasypou se výztuhy v další úrovni a tento postup se cyklicky opakuje až do dosažení plné výšky zdi. Prefabrikáty se při montáži provizorně fixují k dílcům předchozí řady, které jsou již spolehlivě zakotveny svými kotevními výztuhami do budovaného násypu.

Obr. 4

Uvedeným systémem byly na osmi úsecích stavby D47 smontovány objekty opěrných zdí SO 8242 a SO 8248 (např. obr. 5). U těchto objektů v současné době již zbývá jen zakončit korunu zdi římsou. Římsa bude budována až po ustálení sedání konstrukce. Další dva objekty, SO 8246 a opěrná zeď, budovaná v rámci mostního objektu SO 8223, jsou smontovány do poloviny své celkové výšky. Vzhledem k očekávanému značnému sedání těchto zdí projektant požaduje technologickou přestávku, během níž proběhne převážná část sedání. Teprve poté se objekty dokončí, přičemž výška lícových dílců nejvyšší řady bude stanovena až na základě skutečných hodnot sedání konstrukce.

Obr. 5

Z těchto objektů je specifický zejména SO 8246. Nejen tím, že jde o objekt na samém okraji úseku 8. stavby, plynule přecházející do SO 7280, krajního objektu 7. stavby, se kterým bude tvořit jeden nedílný celek. Přitom výstavbu objektu SO 7280 zahajuje teprve nyní jiný dodavatel s téměř ročním časovým odstupem. S ohledem na to musela být výška již smontované části zdi na konci úseku 1. etapy výstavby zdi postupně snižována, aby umožnila napojení sousedního objektu.

Technicky zajímavější je však řešení druhého konce zdi. Zde na opěrnou zeď navazuje mostní objekt SO 8201. Krajní opěra tohoto mostu je ve své krajní části plošně založena přímo na vyztuženém zemním bloku. Spolu s kaskádovitě řešenými nižšími opěrnými zídkami, budovanými rovněž z vyztužené zeminy, ale s lícem z drobných betonových tvarovek, se v ČR jedná o unikátní návrh použití principu vyztužené zeminy pro výstavbu opěry mostu. Dosavadní poznatky z monitorování sedání opěrné zdi potvrzují vhodnost konstrukcí tohoto typu do obtížných základových podmínek. Přestože po vybetonování betonové opěry mostu na vrcholu vyztuženého zemního bloku došlo k sednutí opěrné zdi v místě pod opěrou mostu o více než 12 cm, není na konstrukci opěrné zdi tato deformace vůbec patrná.

Dosud smontované konstrukce systémem SSŽ AZ

sstavba D4708.2:
– SO 8242 (délka 139 m a maximální výška 5,8 m),
– SO 8248 (délka 133,7 m a maximální výška 5,65 m),
– SO 8223, 1. etapa (délka 41,94 m, výška 5,6 m) po dokončení délka 49 m, výška 8,4 m),
– SO 8246, 1. etapa (délka 79,95 m, výška 5,6 m) po dokončení 8246+7280 délka 170 m, výška 10,05 m),
přeložka I/16 Vestřev – Chotěvice:
– SO 210.3 (délka 85,0 m, maximální výška 10,30 m).

http://www.silnice-zeleznice.cz/index.php?clanek=429

Autor:

- Ing. Ledvinka Luděk

© 2005-2007 KONSTRUKCE Media, s.r.o.,
Canada forever ...
Honda
zaslúžilý diskutujúci
 
Príspevky: 569
Obrázky: 57
Založený: 23. Jan 2007 19:52

Odoslaťod Dialniciar » 09. Feb 2010 21:40

Dialniciar
veterán fóra
 
Príspevky: > 1000
Obrázky: 304
Založený: 23. Jún 2005 20:16


Naspäť na Glosár

Kto je prítomný

Používatelia prezerajúci si toto fórum: Žiadny registrovaný používateľ a 1 hosť.