Geosyntetické materiály pri výstavbe a modernizácii koľajových stavieb

Geosyntetické materiály predstavujú pri správnom návrhu technický a ekonomický prínos nielen pre investora, ale aj pre zhotoviteľa stavby. V mnohých prípadoch zároveň umožňujú významne skrátiť plánovaný čas výstavby. Neoddeliteľnou súčasťou stavebníctva, kde tieto materiály nachádzajú významné uplatnenie, je aj oblasť koľajových stavieb. Skúsenosti z viacerých stavieb po celom svete sú toho neklamným znakom.

V rámci modernizácie železničnej trate Púchov – Žilina na traťovú rýchlosť do 160 km/h bolo na úseku Púchov – Považská Bystrica potrebné vybudovať na dĺžke 341,94 m preložku komunikácie III/1983, ktorá sa dostala do kolízie s prekladanou železničnou traťou vedenou na mostnom objekte.

Súčasťou daného stavebného objektu bolo aj vybudovanie oporného múra z vystuženej zeminy zo systému GEOMUR® – TW1 (obr. 1). Múr sa nachádza vľavo od osi komunikácie v staničení 0,230000 – 0,341939. Celková dĺžka oporného múra je 109,5 m.

Oporný múr tvorí zemina vystužená tuhými monolitickými jednoosovými geomrežami, ktoré sú spojené s pohľadovými betónovými tvarovkami pomocou certifikovaného geosyntetického konektora. Ten zachytáva geomrežu v každom otvore, takže spoj geomreže/tvarovky je priebežný. Konektor sa ukladá do tvaroviek TW1 v úrovni, kde sú uložené geomreže.

Líce múra je zhotovené z plných tvaroviek TW1 s rozmermi 400 × 150 × 205 (š × v × h) z vibrolisovaného betónu s hladkým lícom, ide o betón triedy C30/37. Prvá tvarovka (bez ozubu) sa ukladá do malty, ďalšie vrstvy tvaroviek sa ukladajú na sucho. Líce múra je v sklone 86°.

K betónovým tvarovkám sú v rozstupoch po 450 mm kotvené certifikovaným spojom (modrým konektorom) tuhé monolitické jednoosové geomreže z vysokohustotného polyetylénu Tensar RE540 s dĺžkou 3,50/5,00 m a návrhovou pevnosťou v ťahu (pevnosť po zohľadnení všetkých parciálnych súčiniteľov) 25,60 kN/m. Múr je ukončený betónovou rímsou, na ktorej je kotvené oceľové zvodidlo úrovne zachytenia H3.

KRL Rail link Basoetta, Jakarta, Indonézia

S cieľom zabezpečiť jednoduchší a efektívnejší prístup z centra mesta Jakarta na medzinárodné letisko Soekarno-Hatta (Basoetta) sa vybudovala elektrifikovaná železničná trať, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 2017 a spája Batu Ceper, Tangerang, s terminálmi letiska. Lokálny distribútor PT Multibangun Rekatama Patria navrhol riešenie pomocou vystuženej opornej konštrukcie TensarTech® TW1.

Táto časť projektu predstavovala pre zhotoviteľa viaceré výzvy v podobe krátkeho času výstavby či obmedzeného prístupu na stavenisko vedúceho cez husto osídlené oblasti. Okrem toho nebolo z dôvodu oneskorenia pri zabezpečovaní pozemkov možné zabezpečiť dodávku materiálov po celej dĺžke stavby hneď od jej začiatku.

Vzhľadom na to, že trať viedla husto obývaným územím, padla požiadavka, aby boli pri výstavbe použité technológie, ktoré v čo najmenšej miere prekračujú hlukové limity, a súčasne, aby sa minimalizovali vibrácie spôsobované premávkou ťažkých mechanizmov. Keďže však bolo potrebné, aby konštrukcia zvládla vysoké zaťaženie od vlakov, bol nevyhnutný aj jej vysoký štandard.

PT Multibangun Rekatame Patria navrhol, dodal a nainštaloval vystuženú opornú konštrukciu zo systému TensarTech TW1, ktorý zabezpečuje stabilitu trate vybudovanej na vystuženom násype v dĺžke 2 km s maximálnou výškou múra 10 m (obr. 2).

S výstavbou sa začalo v marci 2017 a ukončiť sa ju podarilo za deväť mesiacov, čo bolo o tri mesiace skôr, ako bol plánovaný termín ukončenia. Tento míľnik bolo možné dosiahnuť aj napriek časovým a priestorovým obmedzeniam vďaka flexibilnej povahe uchytenia výstužných geomreží k pohľadovým tvarovkám a dokonalému plánovaniu.

Uvedený systém tvoria modulové betónové bloky mechanicky spojené s jednoosovými geomrežami Tensar, používanými na vystuženie zásypového materiálu. Pri tomto projekte sa použila kvalitná zásypová zemina v podobe piesčitého štrku, ktorá pomohla splniť harmonogram výstavby a zabezpečila vysokú mieru zhutnenia s minimálnymi deformáciami po dokončení stavby.

Návrh opornej konštrukcie sa zrealizoval analytickou metódou pomocou návrhového programu TensarSoil, ktorý sa použil aj na seizmickú analýzu. Pri návrhu opornej steny podopierajúcej železničnú trať sa vyžadoval vysoký stupeň odbornosti a kvality na všetkých úrovniach – od návrhu cez kvalitu dodaných materiálov až po precíznu inštaláciu.

Okrem významného prínosu projektu z hľadiska rozvoja infraštruktúry sa niektoré časti projektu stali aj turistickou atrakciou s účasťou miestnej komunity mladých umelcov, ktorí na oporné múry pridávajú umelecké diela a nástenné maľby.

Električková trať Edinburgh, Spojené kráľovstvo

Edinburský električkový systém, ktorý bol spustený do prevádzky v roku 2014, predstavuje 14 km dlhé spojenie medzi letiskom Edinburgh a St. Andrew’s Square. V okolí štadióna Murrayfield vedie električková trať na násype súbežne s hlavnou železničnou traťou a prechádza ponad lokálne komunikácie a slávnu Water of Leith.

Tensar bol zapojený do riešenia už v ranej fáze projektu, keď už v prípravnej fáze dokumentácie pre výber zhotoviteľa pripravil koncepčné riešenie na výstavbu až 7 m vysokých vystužených oporných konštrukcií s využitím neštandardných ľahčených zásypových materiálov (expandovaný íl).

Cieľom projektového riešenia bolo minimalizovať množstvo výkopových prác spočívajúcich vo výmene neúnosných podkladových vrstiev, resp. dosiahnuť, aby boli schopné preniesť zaťaženie z nových konštrukcií. Konečný návrh konštrukcií pre generálneho dodávateľa zrealizovala projekčná firma Parson Brincknerhoff v úzkej spolupráci s firmou Tensar.

Viac ako 5 600 m² pohľadovej plochy oporných múrov z modulárnych betónových blokov TensarTech® TW3 sa použilo na výstavbu vystužených oporných múrov a mostných opôr, zastávky električky Murrayfield Stadium (obr. 3) a vertikálnych oporných konštrukcií na miestach, kde bol priestor na výstavbu obmedzený prítomnosťou železničnej trate alebo existujúcimi budovami.

Oporný systém TensarTech® TW3 tvoria prefabrikované betónové bloky s rozmermi 200 × 455 × 305 (š × v × h), ktoré sú mechanicky spojené s tuhými monolitickými jednosoovými geomrežami Tensar typu RE500.

Ďalších viac ako 5 000 m² pohľadovej plochy vystužených oporných systémov TensarTech® GreenSlope a TensarTech® NaturalGreen sa použilo na výstavbu vystužených strmých svahov pokrytých vegetáciou (obr. 4) pozdĺž ragbyových ihrísk Murrayfield.

Oporný systém TensarTech® GreenSlope je navrhnutý pre svahy až do sklonu 70°, pričom výstužná geomreža je spojená s dielcom zo zváraných sietí. Na líci je nainštalovaná ochranná protierózna georohož, ktorá sa opatrí hydroosevom na podporu rastu vegetácie. TensarTech NaturalGreen je vhodný na úpravu svahov so sklonom do 45°. Geomreže sa ukladajú v horizontálnych vrstvách bez použitia lícového prvku. Povrch svahu je chránený protieróznou georohožou.

Crewe Green Link Road, Cheshire, Spojené kráľovstvo

Crewe Green Link Road je štvorprúdová cesta postavená s cieľom podporiť ekonomický rozvoj a hospodársky rast v oblasti Crewe. Cesta s dĺžkou 1,1 km spájajúca cesty A500 a A5020 bola otvorená v roku 2015. Blízko jej severného konca prechádza popod železničnú trať Crewe – Derby, ktorá vedie na násype. To znamenalo, že hlavný dodávateľ stavby Morgan Sindall musel v telese existujúcej železničnej trate postaviť nový most a zároveň postaviť cestu v záreze, aby bola zabezpečená potrebná svetlá výška.

Mostovka s dĺžkou 30 m a hmotnosťou 2 000 t a úložné prahy boli zhotovené mimo staveniska a osadené počas 54-hodinovej výluky spôsobnej údržbou trate počas Veľkej noci v roku 2015. Kľúčovou výzvou bolo, ako vyriešiť potenciálne pozdĺžne diferenciálne sadanie trate v miestach, kde sa stretáva mostovka a násypové teleso, a to vzhľadom na rozdielne pevnosti materiálu mostovky a násypových zemín.

Na mechanickú stabilizáciu koľajového lôžka na oboch koncoch mosta sa hlavný dodávateľ Morgan Sindall rozhodol použiť geomreže Tensar TriAx (obr. 5). Použitie týchto geomreží zvýšilo tuhosť podložia v uvedených oblastiach, „vyhladilo“ prechod medzi mostovkou a násypovým telesom a takisto eliminovalo nerovnomerné sadanie.

Použitie geomreže Tensar TriAx vytvorilo v kombinácii so štrkom mechanicky stabilizovanú vrstvu, v ktorej sú jednotlivé zrná štrkovej vrstvy zaklinené do otvorov geomreže, čo zabraňuje bočnému pohybu pri cyklickom zaťažení vlakmi.

V dôsledku toho bolo koľajové lôžko výrazne odolnejšie proti sadaniu, čím sa zabezpečilo, že smerové a výškové vedenie koľaje bolo zachované oveľa dlhšie a prechod medzi mostom a násypom bol plynulejší, takže sa zmiernilo aj riziko nerovnomerného sadania. Riešenie zároveň zabezpečilo požiadavky na výrazné zníženie nákladov na údržbu koľaje.

Záver

Použitie geosyntetických materiálov pri správnom návrhu prispieva k skvalitneniu výsledného stavebného diela. Ucelené certifikované oporné systémy TensarTech kombinujú rôzne typy pohľadových prvkov s tuhými monolitickými jednoosovými geomrežami Tensar, čo umožňuje nájsť prijateľné riešenie, ktoré bude spĺňať nielen technické, ale aj ekonomické a estetické požiadavky na projekt.

Geomreže Tensar TriAx prispievajú v podkladových vrstvách k zníženiu potrebnej hrúbky konštrukčnej vrstvy, predĺženiu životnosti konštrukcie a kontrole nerovnomerného sadania. Dlhoročné skúsenosti, neustály výskum a vývoj podložený veľkým množstvom nezávislých skúšok a testov predstavujú základný predpoklad dlhodobej životnosti konštrukcie s minimálnymi nákladmi na údržbu.