Národná recyklačná agentúra Slovensko

Geosyntetiká – progresívne prvky v geotechnickom zakladaní

Dátum: 21.09.2018, Autor: Ing. Gabriel Benč, CSc.


1. Úvod
V súčasnosti, kedy ekonomická situácia, časové nároky na výstavbu a náročnosť inžinierskych konštrukcií vytvárajú tlak na projektantov dopravných stavieb navrhnúť danú konštrukciu nielen z hľadiska bezpečnosti a únosnosti, ale aj z hľadiska hospodárnosti. Hľadajú sa teda nové materiály, nové technológie, nové riešenia. Prioritou sa stáva rýchlosť, jednoduchosť, spoľahlivosť, ekonomickosť a v neposlednom rade ekologická nezávadnosť. K výsledkom takéhoto vývoja patria určite aj materiály, ktoré sa v súčasnom období nazývajú geosyntetiká, resp. geosyntetické materiály.

2. Geosyntetické materiály sú syntetické materiály určené na zabudovanie do horninových, resp. zemných konštrukcií za účelom zlepšovania ich vlastností.
Dnes je ich používanie neodmysliteľné vo všetkých oblastiach stavebníctva, pričom ich použitie neustále vedie k výrazným zmenám v známych či zaužívaných stavebných technológiách. Výsledkom ich vývoja sú mnohoraké možnosti ich použitia a úspory v nákladoch na materiál či znížená prácnosť pri ich vyhotovovaní.

Rozdelenie geosyntetík podľa funkcie a použitia



Aplikácie geosyntetík:
1. na dopravných stavbách sa využívajú na :
− spevnenie podložia
− spevnenie kontaktu podložie – násyp
− vystužovanie násypového telesa
− spevnenie strmých svahov
− ochranu povrchu zemných telies geosyntetickými výrobkami
− geosyntetiká v konštrukcii trvalých komunikácií
− vystužovanie konštrukčnej vrstvy cestných vozoviek
− aplikáciu geotextílií pod podvalmi železničných tratí
− použitie v tunelovom staviteľstve
− výstavbu staveniskových ciest a plôch
− výstavbu dočasných vozoviek
− aplikáciu geotextílií v lesnom hospodárstve

2. na vodných stavbách sa využívajú :
ako filter
na drenážnu funkciu
na ochranu návodných strán a dna geosyntetickými výrobkami
na tesnenie z geomembrán.


Funkcie geotextílií: funkcia oddeľovacia – má zabrániť vzájomnému premiešaniu dvoch materiálov rôzneho zloženia a odlišnej funkcie. funkcia filtračná - geotextília vytvára priepustnú clonu, ktorá umožňuje prúdenie a prechod vody a súčasne zabraňuje pohybu častíc zeminy definovanej veľkosti. Filter má mať vyššiu priepustnosť, ako ochraňovaná zemina, tým zamedzuje rozvoju filtračných deformácií v zemine bez svojho zanesenia. drenážna funkcia – umožňuje vo svojej rovine odvádzať vodu zo svojho okolia. V zemných konštrukciách sa drenážne viacvrstvové geotextílie kladú vo vodorovných alebo šikmých vrstvách formovaných do geokompozitov. vystužovacia funkcia – geotextília uplatňuje v zemnej konštrukcii svoju ťahovú pevnosť. Používajú sa v oblastiach s výskytom nadmerných deformácií. Pevnosť geotextílií podporuje redukciu a rozdelenie lokálnych tlakových zaťažení. ochranná funkcia – geotextília chráni určenú plochu inej látky pred mechanickým poškodením a eróziou. Zaraďujeme sem ochranu strmých svahov proti padaniu uvoľnených častí hornín a proti prašnú ochranu. protierózna funkcia - geotextília chráni povrch konštrukcie pred pôsobením vody a poveternostných vplyvov. Jej aplikáciami sa zabezpečujú svahy násypov a brehy vodných tokov.

Aplikácie geomreží Geomreže sú geosyntetické výrobky, ktoré majú rovinnú otvorenú štruktúru tvorenú systémom vzájomne na seba kolmých pozdĺžnych a priečnych rebier. Tá môže byť v priesečníku spojená kontinuálne, zvarením, lepením alebo previazaním. Otvory geomreží sú zvyčajne o veľkosti 10 - 100 mm a umožňujú tak časticiam zeminy / horniny alebo iným geotechnickým materiálom zakliniť sa v otvore geomreže a tým zabezpečiť lepšie rozloženie zaťažových síl. Vyrábajú sa vo veľmi širokom rozmedzí pevností ako jednoosové, resp. dvojosové.
Podľa spôsobu výroby rozlišujeme geomreže na monolitické, extrudované, zvarované, lepené a tkané.

3. Geo-doska – progresívny geotechnický prvok pri zakladaní
Geo-doska je geokompozitná konštrukcia, pozostávajúca z geosyntetických materiálov ( geotextílie a geomreže ) a vhodnej sypaniny. Používa sa pri plošnom zakladaní násypov na nevhodnom podloží, zakladanie objektov v zložitých geotechnických a v nepriaznivých hydrogeologických podmienkach. Geo-doska je veľmi flexibilný a účinný prostriedok na riešenie i najzložitejších geotechnických problémov na všetkých stavbách infraštruktúry. Geotextílie v konštrukcii geo-dosky spĺňajú separačnú i výstužnú funkciu ( pri použití výstužných tkaných geotextílií ), zatiaľčo geomreže majú prevažne výstužnú funkciu. Flexibilita konštrukcií geo-dosky spočíva vo vhodnom výbere separačno-výstužných geotextílií, výstužných geomreží o rôznej pevnosti a veľkosti ôk a v dostupnosti vhodného zásypového materiálu ( štrkodrvy rôznej zrnitosti ).

Ktoré sú dôležité parametre geomreží ? Sú to – veľkosť a tvar oka, pevnosť a tvar výstužných prvkov a spojov geomreže, spôsob výroby alebo farba geomreže ? Jednou z možností posúdenia vhodnosti geomreží je ich testovanie na laboratórnom viacvrstvovom šmykovom zariadení. Dosiahnuté výsledky z týchto meraní poukázali, že na dosiahnutie požadovanej interakcie geomreža – zásypový materiál sú rozhodujúcimi faktormi veľkosť oka geomreže a zrnitosť použitého zásypového materiálu. Spôsob výroby geomreží nemá zásadný vplyv na dosiahnuté výsledky ako sa to mnohokrát mylne prezentuje !

Základnou podmienkou účinnosti geomreží je účinné zazubenie častíc zásypového materiálu do otvorov geomreže ( tzv. interlocking ) – obr.1, čím sa zabezpečí :

- absorpcia záťažových napätí konštrukcie pri nízkych deformáciách,
- dlhodobé prenášanie axiálneho zaťaženia vystuženej zemnej konštrukcie. Táto funkcia je podmienená najmä tzv. “creepovými“ vlastnosťami výstužných geomreží – obr.2.

Obr.1 Účinnosť zazubenia geomreží
Obr.2 „Creepové“ vlastnosti geomreží


Zloženie a hrúbka konštrukcie geo-dosky závisia od :
- únosnosti stávajúcej parapláne E0,
- požadovanej únosnosti na korune vystuženej zemnej konštrukcii,
- pevnosti použitých geosyntetík, najmä geomreží,
- požadovanej hrúbky geo-dosky vzhľadom na vonkajšie vplyvy, najmä v intervilánoch obcí a miest, kde sú dnes už nevhodne umiestnené prvky infraštruktúry ako kanalizácia, rozvod vody, plynu a pod.
- kvality použitej a dostupnej sypaniny ( štrkodrvy, betónového recyklátu a pod. ).


Výhody pri aplikáciách geo-dosky :
- zvýšenie únosnosti neúnosného podložia,
- zabezpečenie požadovaných hodnôt parametrov únosnosti vystuženej zemnej konštrukcie,
- možnosť budovania vystužených zemných konštrukcií aj na nekonsolidovaných navážkach, čo umožňuje eliminovať zložité a ekonomicky náročné technológie zakladania, resp. úpravy podložia napr. pomocou technológie rôznych pilót, vápennej, resp. cementovej stabilizácie a pod.,
- vhodnou kombináciou použitých geosyntetík a použitím vhodnej dostupnej sypaniny je možné eliminovať nepriaznivý vplyv hladiny spodnej vody na kvalitu a trvanlivosť vystuženej zemnej konštrukcie,
- z titulu potreby menšieho množstva výkopov a následne dovozu menšieho množstva vhodnej sypaniny na stavbe dochádza k významnému zníženiu stavebných nákladov pri zakladaní o 20 – 30 % ( ! ),
- aplikáciou technológie geo-dosky dochádza aj k významnému šetreniu životného prostredia,
- možnosť budovania geo-dosky aj v zimných mesiacoch, čo významne urýchľuje čas výstavby.


Ekonomicky i ekologicky najvýhodnejšie sú aplikácie geo-dosky pri :
1. násypoch na málo únosnom podloží – s výhodou sa pre túto aplikáciu využívajú geomreže a geotextílie najmä v prípadoch, kde výmena nevhodnej zeminy v podloží a jej nahradenie kvalitnou zeminou nemusí byť ekonomicky alebo ekologicky prijateľným riešením. Viaceré praxou overené riešenia potvrdili technickú i technologickú vhodnosť budovania násypov na málo únosnom podloží (napr. na 2,5 m vysokej vrstve rašeliny) pri použití geosyntetík,
2. výstuži podkladových vrstiev zemných telies – táto aplikácia vyplýva zo stále rastúcich ekonomických a ekologických požiadaviek na výstavbu komunikácií, parkovísk, letísk, spevnených plôch nachádzajúcich sa na málo únosnom podloží alebo na inak nevhodných staveniskách. Práve geosyntetiká ponúkajú vysoko účinné technické riešenie, ktoré spĺňajú okrem ekonomických požiadaviek i obmedzenie týkajúce sa negatívneho vplyvu na životné prostredie.

Pri výstavbe geo-dosky je dôležité dodržiavať tieto zásady :
- správne vypnutie geotextílie a geomreže bez záhybov a ich fixácia k podložiu,
- zásyp geomreže a geotextílie realizovať čelným presypom (!)
- správne hutnenie jednotlivých vrstiev sypaniny,
- zemné práce nerealizovať v daždivom počasí.


Nové prístupy a technológie aplikácie geo-dosky pri zakladaní v zložitých geotechnických a hydrogeologických podmienkach predstavujú nové stavebné výzvy pre projektantov, investorov i realizátorov rôznych stavieb infraštruktúry.

V ostatnom čase sa technológia zakladania pomocou geo-dosky osvedčila aj pri zakladaní rodinných a bytových domov, prístupových komunikácií a spevnených plôch v občianskej vybavenosti miest a obcí. NARA-SK má s aplikáciou geo-dosky pri zakladaní veľmi veľa dobrých skúseností aj pri výstavbe ciest a diaľnic na Slovensku, výstavbe priemyselných parkov ( Jaguár Land Rover v Nitre ), výstavbe obytných komplexov ( Demänová Village v Jasnej ) a pod.

NARA-SK je pripravená na obojstranne výhodnú na spoluprácu s projektantami, investormi i realizátormi pri riešení aj najzložitejších geotechnických problémov na stavbách, ktorých úspešné vyriešenie sú zárukou splnenia kvalitatívnych požiadaviek na hotové dielo pri dodržaní, resp. urýchlení doby výstavby pri súčasnom šetrení stavebných nákladov a eliminácii negatívnych vplyvov na životné prostredie počas výstavby i využívania danej stavby.




Všetky riešenia a know-how sú duševným vlastníctvom Národnej recyklačnej agentúry Slovensko.
Akékoľvek použitie riešenia alebo know-how bez súhlasu predsedu predsedníctva Národnej recyklačnej agentúry Slovensko sa považuje za porušenie autorských práv.
© 2015-2016 NARA SK