Geobunkový základový matracový systém TensarTech® Stratum®
Časopis Inžinierske stavby 
Geobunková štruktúra TensarTech® Stratum® s výškou 1,0, resp. 1,3 m predstavuje osobitný priestorový konštrukčný systém vytvorený priamo na stavbe.
Systém predstavuje nákladovo efektívnejšiu a ekologickejšiu alternatívu k tradičným spôsobom hĺbkového zakladania a k úprave zemín hĺbkovým miešaním s použitím chemických spojív pri budovaní násypov na veľmi neúnosnom podloží.
V prípade potreby výstavby násypového telesa na neúnosnom alebo premenlivom podloží, ako sú íly, bahno, tekuté piesky alebo rašelina, majú geotechnickí inžinieri niekoľko možností, ako riešiť uvedený problém.
Najjednoduchším riešením je odstrániť vrstvy neúnosných zemín a nahradiť ich kvalitnými štrkovitými zeminami. Tento spôsob sanácie však nie je možné realizovať, ak neúnosné zeminy tvoria hrubé vrstvy, nehovoriac o tom, že pri týchto podmienkach je dané riešenie nákladné, časovo náročné a nie veľmi ekologické.
Alternatívnym riešením je hĺbkové premiešanie zemín s použitím chemických spojív. Aj keď je to ekologickejšie riešenie ako „odťažiť a nahradiť“, keďže sa znižuje množstvo potrebného dovážaného materiálu, nie je táto metóda vhodná pre všetky typy zemín a súčasne existuje riziko, že parametre zlepšených zemín sa môžu časom zhoršiť, najmä ak sú v dosahu podzemných vôd.
Upravená zemina môže tiež vytvárať bariéru pre podzemné vody a súčasne hrozí možnosť vylúhovania chemikálií do miestnych vodných tokov.
Pilóty, štrkové vibrostĺpy alebo betónové vibrostĺpy predstavujú ďalšie možnosti riešenia zakladania násypov, ale sú výrazne drahšie a podobne ako pri miešaní zemín je potrebné vyriešiť dopravu a pohyb ťažkých mechanizmov po neúnosnom podloží.
Geobunkový základový matrac TensarTech® Stratum®
Geobunkový základový matrac TensarTech® Stratum®, zhotovený z geosyntetických materiálov (obr. 1), je osvedčenou alternatívou, ktorá sa používa na zakladanie zemných konštrukcií na neúnosnom podloží zhruba od roku 1980.
Geobunková štruktúra TensarTech® Stratum® je zvyčajne vysoká 1,0, resp. 1,3 m a pozostáva z podkladovej geomreže Tensar TriAx a z „buniek“ vytvorených z tuhých monolitických jednoosových HDPE geomreží Tensar, ktoré sú naplnené štrkovitými zeminami s cieľom vytvoriť tuhú základovú platformu (obr. 2). Tá zmierňuje účinky nerovnomerného sadania, znižuje bočné vytláčanie, zvyšuje únosnosť podložia a zlepšuje stabilitu, čo umožňuje zrýchliť výstavbu násypu.
Spravidla nie sú potrebné žiadne výkopové práce a odstraňovanie podložia – matrac je postavený priamo na neúnosnej podkladovej vrstve. Ak je to potrebné, po naplnení dokáže veľmi rýchlo odvádzať vodu z podložia, príp. z vertikálnych drénov, aby sa ešte viac urýchlila konsolidácia podložia.
Na rozdiel od pilót alebo miešania zemín možno geosyntetický geobunkový matrac zostaviť ručne, čo umožňuje jeho rýchlu a jednoduchú výstavbu. Denne možno nainštalovať stovky štvorcových metrov bez ohľadu na poveternostné podmienky.
Matracový systém predstavuje zároveň „zelenšie“ riešenie, pretože odstraňuje riziko kontaminácie podzemných vôd a netvorí prekážku prúdeniu podzemných vôd. Navyše umožňuje na vyplnenie buniek použiť aj recyklovaný materiál pochádzajúci z demolačných prác.
Robroyson, Veľká Británia
Mestská rada mesta Glasgow rozhodla o potrebe vybudovať cestu spájajúcu novú železničnú stanicu s diaľnicou M80 a novovznikajúcou štvrťou Robroyston, kde malo vyrásť 1 600 obytných domov.
V mieste plánovanej výstavby sa na povrchu nachádzala relatívne hrubá vrstva neúnosných ílov, ktorá obsahovala „kapsy“ rašeliny. To znamenalo, že bolo potrebné zrealizovať opatrenia na zníženie nerovnomerného sadania cestného násypu.
Vzhľadom na to, že realizácia pilót predstavovala príliš nákladné riešenie, odporúčaným riešením bolo miešanie zemín s použitím chemických spojív. Mestská rada však chcela preskúmať aj možnosti použitia geobunkového základového matraca TensarTech® Stratum®, ktorý sa úspešne využil pri výstavbe diaľnice M74 v 90. rokoch.
Zhotoviteľ stavby Luddon Construction požiadal spoločnosť Tensar o poskytnutie alternatívneho riešenia založenia 580 m dlhého násypového telesa. V spolupráci s geotechnickým konzultantom firmou Geofem navrhol Tensar alternatívne riešenie s použitím geobunkového matraca. Na analýzu správania podložia a predpovedanie veľkosti nerovnomerného sadania pod geobunkovým matracom sa použila metóda konečných prvkov.
Následne potom, keď zhotoviteľ stavby vytýčil trasu a pripravil podklad, nainštalovala spoločnosť Foster Contracting geobunkový matrac s výškou 1,3 m. Na pripravený podklad sa rozprestrela základová geomreža Tensar TriAx, pričom steny buniek boli zhotovené z tuhej monolitickej jednoosovej geomreže Tensar.
Bunky boli naplnené recyklovaným kamenivom z demolačných prác a následne zhutnené, čím sa znížila uhlíková stopa projektu a zároveň konštrukcia pôsobila aj ako drenážna vrstva (obr. 3).
Keďže systém TensarTech® Stratum® bolo možné budovať priamo na podložie bez potreby jeho konsolidácie alebo úpravy, výstavba bola rýchlejšia (a, samozrejme, aj ekonomicky výhodnejšia) ako pri realizácii pilót alebo miešaní zemín s použitím chemických spojív. Bez ohľadu na počasie bolo možné nainštalovať až 300 m matraca denne.
TensarTech® Stratum® sa zároveň ukázal ako výrazne šetrnejší k životnému prostrediu v porovnaní s hlbokým miešaním zemín, pretože odstránil potenciálny zdroj kontaminácie miestnych potokov a podzemnej vody. Navyše, keďže sa ako výplň použil recyklovaný materiál z demolácií a celý objem množstva geomreží bol dodaný v piatich nákladných autách, významne sa obmedzil aj pohyb vozidiel.
Systém Stratum zvýšil únosnosť podložia a znížil nerovnomerné sadanie násypu. Jeho funkčnosť overil rozsiahly monitoring, ktorý preukázal, že namerané hodnoty sadania boli ešte menšie, ako sa predpokladalo na základe modelovania.
Diaľnica A10 Sebes – Turda, Rumunsko
Diaľnica A10 mala spojiť mestá Sebes a Turda a prepojiť diaľnice A1 a A3. Cesta má dĺžku 70 km a otvorená bola v novembri 2018. V blízkosti mesta Turda, na severnom konci trasy, vedie cesta v blízkosti jazera Stejeris. Podložie v oblasti okolo jazera tvoria veľmi premenlivé neúnosné zeminy (s únosnosťou 8 až 20 kPa) s veľmi vysokou hladinou podzemnej vody, čo predstavovalo pre hlavného dodávateľa stavby (spoločnosť PORR) veľkú stavebnú výzvu.
Aby sa vytvorila pevná podkladová vrstva pod celou plochou násypu, vybrala si spoločnosť PORR na riešenie uvedeného problému systém geobunkových matracov TensarTech® Stratum® od spoločnosti Tensar. Geobunkový matrac s hrúbkou 1,0 m bol navrhnutý podľa BS8006-1: 2010.
Matrac pozostával zo základovej vrstvy z geomreže Tensar TriAx TX150, uloženej priamo na neúnosné podložie, bez potreby realizácie akýchkoľvek výkopových prác. Steny buniek boli vytvorené z tuhých jednoosových HDPE geomreží Tensar Stratum (obr. 4).
Bunky boli naplnené štrkovitým zásypovým materiálom, aby sa vytvorila podkladová vrstva poskytujúca zlepšenú stabilitu podložia. Matrac zmiernil akékoľvek vplyvy nerovnomerného sadania násypu a zvýšil únosnosť podložia. Okrem toho, výplň zo štrkovitých zemín pôsobí ako drenážna vrstva.
Matrac bol zostavený ručne priamo na mieste výstavby, čo znamenalo, že ho bolo možné rýchlo a jednoducho vybudovať na mäkkom podklade bez ohľadu na poveternostné podmienky. Okamžite po dobudovaní bolo možné začať s výstavbou násypového telesa.
Obchvat mesta Tecuci, Rumunsko
Obchvat mesta Tecuci, situovaného na juhovýchode Rumunska, mal prispieť k zlepšeniu dopravnej situácie v meste a poskytnúť alternatívnu severojužnú trasu pre tranzitnú dopravu pozdĺž cesty E581 a DN25. Výstavba obchvatu s dĺžkou 7 km sa začala v roku 2016, ukončená bola v roku 2018.
Časť obchvatu prechádza oblasťou s výskytom močiarov, ktoré sú charakteristické neúnosnými nasýtenými zeminami, čo pre zhotoviteľa stavby (Eurocogen Filiala Aninoasa) predstavovalo veľkú výzvu. Vzhľadom na nadväzujúce práce bolo potrebné, aby výstavba pokračovala podľa pripraveného harmonogramu a cesta bola otvorená v stanovenom termíne.
Zhotoviteľ stavby potreboval alternatívu k nákladnej a časovo náročnej hĺbkovej úprave neúnosných zemín. Súčasne bolo potrebné vybudovať aj bezpečnú pracovnú plošinu pre prácu ťažkých stavebných mechanizmov.
Geobunkový matracový systém TensarTech® Stratum® od spoločnosti Tensar (obr. 5) predstavoval ideálne riešenie pre oba problémy. Vzhľadom na to, že výstavba systému v prvých fázach prebieha ručne bez použitia mechanizmov, mohol byť systém budovaný priamo na mäkkom neúnosnom podloží, bez potreby konsolidácie alebo úpravy podložia, čo významne urýchlilo samotnú výstavbu.
Aj tu sa osvedčilo, že systém možno budovať bez ohľadu na poveternostné podmienky. Geobunkový systém s výškou 1,0 m bol navrhnutý podľa BS8006-1: 2010 a pozostával zo základovej geomreže Tensar TriAx TX160 a stien buniek zhotovených z tuhej monolitickej jednoosovej geomreže Tensar Stratum.
Bunky boli vyplnené štrkovitou zeminou, ktorá bola zhutnená, aby sa vytvoril tuhý základ pod násypovým telesom, ktorý poskytuje lepšiu stabilitu, zvyšuje únosnosť a minimalizuje celkové sadanie. Okrem toho pôsobí štrkovitý materiál aj ako drenážna vrstva. Celková plocha nainštalovaného geobunkového systému bola okolo 10 000 m2.
Záver
Systém TensarTech® Stratum® ponúka mnoho praktických výhod pre aplikácie na neúnosných a rôznorodých zeminách. S úspechom sa využíva pri výstavbe násypov na neúnosnom podloží a podmáčaných územiach, ale aj v prípade potreby výstavby pracovných plošín pre ťažké žeriavy alebo plošín s veľkým zaťažením.
Systém TensarTech® Stratum® predstavuje správnu voľbu pre rýchlu výstavbu, a to najmä vďaka jednoduchej inštalácii. Systém umožňuje vybudovať stabilný základ bez potreby realizácie pilót alebo iných nákladných opatrení na zlepšenie podložia. Zároveň umožňuje bezpečný prístup mechanizmov na miesto výstavby a kontrolované sadanie bez potreby výkopov a výmeny neúnosných zemín.
TEXT: Mgr. Ján Hasenovič – vedúci technického oddelenia a geotechnický a projektový manažér v spoločnosti CHS-GEO Servis, a. s.
FOTO: Tensar International
