Opěrné zdi vyztužené geomřížemi

Výraz opěrná zeď nebo také opěrná stěna se používá pro celou řadu stavebních konstrukcí, které tvoří oporu zemině, která se do takové konstrukce opírá. Dříve se opěrné zdi stavěly především z betonu nebo betonových prefabrikátů, ale používalo se také zdivo nebo konstrukce ze dřeva. Vynález geosyntetik a zejména geomříží umožnil vznik technologie vyztužené zeminy a opěrné zdi jsou jejím nejviditelnějším projevem.

Princip vyztužené zeminy

K pochopení toho, jak funguje vyztužená zemina, nám poslouží následující obrázky z britského pořadu BBC, popularizujícího nové stavební metody. Reportér si nechal připravit dvě kostky z měkké zeminy, z nichž jedna byla proložena třemi vrstvami geomříže (pro účely natáčení nabarvené na žluto). Následně na kostky vystoupil a střídavě vlastní vahou přešlapoval z jedné kostky na druhou. Kostka s geomřížemi si zachvala tvar, zatímco nevyztužená kostka se rozpadla.

  

Ukázka z pořadu popularizující vyztuženou zeminu

Opěrné zdi z vyztužené zeminy

Pokud totiž zatížíme blok zeminy, vytvoří se v něm při dostatečném zatížení smyková plocha a část bloku se sesune. Takových ploch může být podle umístění zatížení celá řada. Pokud však tyto smykové plochy přetneme vhodnou geomříží, smyková plocha se přeruší a k sesuvu zeminy nemůže dojít. Takový blok zeminy vyztužený geomříží a opatřený vhodným lícem se nazývá opěrná zeď z vyztužené zeminy.

     

Schéma principu opěrné zdi z vyztužené zeminy

Prvky opěrných zdí z vyztužené zeminy

Opěrné zdi, správněji řečeno opěrné konstrukce z vyztužené zeminy jsou tvořeny třemi základními prvky - zeminou, geomřížemi a lícem konstrukce. Spojení mezi geomřížemi a lícovými prvky pak může být u některých typů opěrných zdí zajištěno speciálními spojkami.

Zemina

Vlastnosti vyztužené konstrukce ovlivňuje v prvé řadě kvalita zeminy, ze kterého je konstrukce vybudovaná. Čím je zemina jemnější, tím horší vlastnosti pro konstrukci má. Optimální jsou drcené štěrky s velikostí zrna do 125 mm. Méně vhodné jsou těžené říční štěrky s oblými zrny, vyloženě nevhodné jsou jílovité a humózní zeminy. Kvalita zeminy ovlivňuje volbu typu a množství použitých geomříží. Čím kvalitnější zemina, tím méně geomříží je zapotřebí.

         

Ukázky různých typů zemin seřazené podle vhodnosti do vyztužené zemní konstrukce

Geomříže

Horizontální vrstvy geomříží zabudované do zeminy zajišťují stabilitu a funkčnost celé konstrukce. Volba typu geomříže je závislá zejména na geometrii konstrukce, jejím zatížení a kvalitě použité zeminy. Dalšími kritérii pro volbu geomříže mohou být použité prvky líce opěrné konstrukce nebo agresivita prostředí, ve kterém je konstrukce umístěna.

       

Ukázka několika typů geomříží, které se liší technologií výroby a také svými vlastnostmi

Líc

Lícové prvky mají dvě základní funkce. Tou nejdůležitější je zadržování zeminy zásypu v čele konstrukce. Naopak tou nejviditelnější funkcí je dát opěrné konstrukci vhodný estetický vzhled. Zpravidla se používají tři základní druhy líců.

Asi nejčastějším lícem jsou betonové lícové prvky, kdy se jedná většinou o drobné štípané tvarovky, dále se pak používají velkoplošné panely a pro opevnění opěrných zdí u vodních toků nebo na mořských březích se používají masivní betonové bloky.

        

 

Dalším, v poslední době preferovaným lícem je tzv. zelený líc. Tento typ líce umožňuje růst vegetace a vytváří se buď z drátěných sítí, kterými vegetace snadno prorůstá nebo z vlastních geomříží, které se neukončují na líci konstrukce, ale obtáčí se kolem vrstev zeminy a zanořují se zpět k následující vrstvě geomříží. Lícům postaveným touto technologií se říká obalovaný líc (wrap around). Někdy se pro vytvoření zeleného líce užívá také pytlů naplněných zeminou a vyskládaných v líci konstrukce (technologie piggy bag). Je zřejmé, že opěrné konstrukce se zeleným lícem se budují ve sklonech do cca 70 stupňů, aby zelený povrch měl šanci udržet při srážkách alespoň nějakou vláhu. Tyto líce je vhodné v sušších podmínkách zavlažovat.

         

 

 

Třetím typem líce jsou gabionové koše, vybudované buď svisle nebo i skloněné. Taková konstrukce tedy vypadá jako gabion, ale ve skutečnosti gabiony vytvářejí pouze pohledovou fikci, stabilita konstrukce je závislá na geomřížích za nimi.

           

Schémata tří základních líců opěrných konstrukcí

Spojky

Spolupůsobení lícových prvků a geomříží je často zajištěno pomocí funkčních spojovacích prvků. Tyto spojky zajišťují dokonalé spojení mezi geomříží a lícovým prvkem konstrukce.

Mostní opěry z vyztužené zeminy

Konstrukce z vyztužené zeminy nemusí vytvářet pouze opěrné zdi, lze jimi i efektivně budovat opěry mostů. Jde tedy o konstrukci, na níž se ukládá vlastní mostní konstrukce. Dalo by se říci, že taková mostotní konstrukce - mostovka, je uložena přímo na zemině vyztužené zemní konstrukce. V praxi se pro uložení mostovky na vlastní zemině vytváří základ, tzv. úložný práh a na ten se vlastní mostovka ukládá. Mostní opěra z vyztužené zeminy je z hlediska návrhu poměrně náročná. Projektant musí být velmi zkušený, aby dokázal předem spočítat veškeré změny tvaru vyztužené zeminy jak během výstavby, tak i po dokončení, aby správně navrhnul délku mostovky, její dimenze a třeba i velikosti tzv. dilatačních závěrů, které umožňují mostovce bez problémů měnit svou délku vlivem změny teplot.

Pro vytváření mostních opěr se téměř výhradně používají betonové líce nebo betonové tvarovky.

 

Mostní opěra dálničního mostu s lícem z betonových panelů (Levoča, Slovensko)

 

Mostní opěry mostu přes železnici ze štípaných betonových tvarovek (Královec)