Vystužený protihlukový val s udržateľným návrhom riešenia

V júni 2021 vydal Nemecký úrad pre reguláciu použitia náhradných stavebných materiálov (nazývaný tiež Mantelverordnung) novú vyhlášku s platnosťou od augusta 2023. Touto vyhláškou chcú politici podporiť okrem iného opätovné využitie minerálneho stavebného odpadu. Aj keď sa často používa pri zemných prácach a na stavbách ciest, posilní sa tým ochrana pôdy a podzemnej vody na národnej úrovni.

Použitie vykopanej zeminy a produktov z priemyselných odpadov v zemných prácach prispieva k ochrane prírodných zdrojov a zároveň znižuje nevyhnutný objem skládkovania. Návrhy s geosyntetikou umožňujú udržateľné využívanie takýchto recyklovaných materiálov, napríklad pri vystužených zemných konštrukciách.

Aj keď návrhy s geosyntetikou umožňujú udržateľné využívanie recyklovaných materiálov, je, samozrejme, potrebné uskutočniť niektoré ďalšie bezpečnostné a technické opatrenia, ktoré sú potrebné pri použití zemín a materiálov obsahujúcich látky nebezpečné pre životné prostredie (nazývané aj náhradné nebo recyklované stavebné materiály).

Nemecký predpis Technické a bezpečnostné predpisy pre použitie materiálov a zemín obsahujúce prímesi nebezpečné pre životné prostredie v zemných prácach (v skratke z nemčiny M TS E) uvádza rôzne stavebné postupy, ktoré môžu byť použité na zabalenie (zapuzdrenie) takýchto, pre životné prostredie nepriaznivých materiálov.

Predpis M TS E povoľuje aj použitie bariér senzitívnych na počasie – to sú materiály, ktoré reagujú s istou citlivosťou na vplyvy vysychania a mrazu. Citlivosť na počasie je väčšinou charakterizovaná faktom, že obsah vody v prvku tesniacej bariéry má významný vplyv na efektivitu tesnenia.

Preto môžu byť napríklad ílové hutnené vrstvy (značené CCL) alebo geosyntetické ílové vrstvy, známe aj ako bentonitové tesniace rohože (značené GCL) alebo ílové tesniace bariéry (GBR-C), označené ako tesniace systémy senzitívne na počasie.

Opis riešenia

Strelecký športový klub Schale (SSC Schale) v nemeckej obci Hopsten názorne predviedol, ako možno pri použití stavebného postupu podľa M TS E navrhnúť s použitím geosyntetiky udržateľnú konštrukciu protihlukového valu postaveného z materiálov, ktoré obsahujú pre životné prostredie nebezpečné zložky.

Strelecký klub investoval s finančnou podporou federálnej vlády a kraja takmer 5 miliónov eur do vybudovania dvoch nových strelníc na skeet. Ako ochrana proti hluku bol vybudovaný 24 m vysoký val, ktorý zároveň zachytáva zbytky streleckých „holubov“ a umožňuje ich následnú recykláciu. Zásypový materiál vystuženého svahu obsahuje predovšetkým látky nebezpečné pre životné prostredie (napr. frézovaný materiál z ciest).

Použitie miestneho zásypového materiálu a recyklovaných stavebných materiálov prispieva k zachovaniu prírodných zdrojov surovín a zároveň znižuje potrebný objem pre skládkovanie. V každom prípade je tu mimoriadna potreba regulácie opatrení pre výstavbu s použitím zemín a konštrukčných materiálov s potenciálne nebezpečnými zložkami (tzv. náhradné alebo recyklované konštrukčné materiály), ktoré by inak museli byť uložené na skládke.

Aktuálna verzia nemeckého predpisu M TS E z roku 2017 reguluje rôzne stavebné postupy, ktoré môžu byť použité ako ochranné opatrenia pri zemných prácach. Konkrétne sa spomína, že bentonitové rohože (GCL), viacvrstvové GCL, geomembrány, geosyntetické drenážne rohože a geomreže môžu byť použité v určených stavebných postupoch. Bentonitové rohože (GCL) sú považované za ekvivalent zložitého a časovo náročného budovania ílového tesnenia na ochranu zemín, podzemných alebo povrchových vôd.

Aspekty návrhu

V prípade geomrežami vystuženého protihlukového valu bola vybraná geomreža SECUGRID^® navrhovaná na životnosť 120 rokov podľa nemeckého predpisu EBGEO. Vybraná bentonitová rohož BENTOFIX^® mala mať overenú trvanlivosť 100 rokov.

To bolo doložené schválením vhodnosti použitia od nemeckého inštitútu LAGA (spolková pracovní skupina „Odpad“) pre skládky, pretože tento schvaľovací dokument je tiež spomenutý ako prijateľný v predpise M TS E. Vďaka tomuto návrhu s dlhodobou životnosťou je bránené prieniku zrážkovej vody do zeminy s potenciálne nebezpečnými prímesami a následne tiež priesakom nebezpečných látok do životného prostredia.

Postup výstavby

Čelná strana protihlukového valu so sklonom 70° je tvorená segmentom z gabionovej siete (povrchová úprava ZnAl) s integrovanou protieróznou rohožou. Výstuž geomreží je spojená s čelným segmentom zazubením v oblasti presahu vodorovného spodného dielu.

Vďaka tomu je systém veľmi prispôsobivý špecifickým podmienkam a geometrii projektu. Geomreža SECUGRID^® z tuhých extrudovaných prútov s vysokými hodnotami pevnosti v ťahu pri nízkych preťaženiach, použitá v konštrukcii, je kotvená 11 m vodorovne do vystuženého strmého svahu a zaisťuje jeho stabilitu.

Zhruba 50 cm za čelným segmentom je umiestené dočasné debnenie v sklone 90° tak, aby bolo možné umiestniť bentonitovú rohož BENTOFIX^®. Tá zabráni priesakom zrážkovej vody do zásypového materiálu, ktorý obsahuje potenciálne nebezpečné zložky.

Po rozmiestení a zhutnení zásypového materiálu je debnenie odstránené. Po dosiahnutí finálnej výšky je bentonitová rohož umiestená na korunu valu, a tým je celý objem zásypového materiálu s potenciálne nebezpečnými látkami chránený proti infiltrácii zrážkovej vody. Tento systém tesnenia umožňuje použitie rôznych druhov zásypového materiálu, aj keď obsahuje pre životné prostredie nebezpečné prímesi (napr. pre podzemnú vodu).

Pohľadová strana bola navyše navrhnutá tak, že zbytky „holubov“ a streliva by mali spadnúť po líci svahu dolu, následne budú v pravidelných intervaloch zbierané a odborne zlikvidované alebo recyklované.

Zhrnutie

S dĺžkou 475 m a výškou 24 m je protihlukový val v tvare písmena U pre strelecký klub SSC Schale jednou z najväčších vystužených konštrukcií zeminy v Nemecku (NAUE STEEL P systém). Z pohľadu stavebného inžinierstva ide o priekopnícke riešenie bezproblémového a bezpečného tesnenia jadra násypu vystuženého svahu.

Navyše, ide o jedinú konštrukciu svojho druhu, tzn. vystužený svah pomocou geomreží s použitím stavebného odpadového materiálu s obsahom nebezpečných látok a k tomu ešte utesnený bentonitovou rohožou BENTOFIX^® v súlade so smernicou M TS E. Celkovo bolo dodaných približne 200 000 áut zeminy s obsahom škodlivých látok, čo usporilo objem skládok a zároveň ušetrilo prírodné zdroje zemín.

Použitých bolo zhruba 100 000 m² jednoosových geomreží SECUGRID^® a zhruba 50 000 m² bentonitovej rohože BENTOFIX^® NSP 4900.

Podobné predpisy a projekty by určite našli uplatnenie aj na stavbách v České i Slovenskej republike. Prírodné zdroje, predovšetkým kameniva i štrkopieskov, totiž nie sú neobmedzené.

Tento projekt získal hlavní cenu v soutěži  „IGS Corporate Member Case Study Competition – European Region“ – na nedávné konferenci EURO GEO ve Varšavě!

TEXT: Martin Holý, Joerg Klompmaker, Kent P. von Mau

FOTO: Naue GmbH & Co. KG

Martin Holý pôsobí v spoločnosti Naue, Joerg Klompmaker a Kent P. von Mau v spoločnosti Naue GmbH & Co. KG.