rychlý kontakt: +420 548 217 047 | infogeomat.eu

Výstavba pilotního projektu opěrné konstrukce z vyztužené zeminy na modernizované trati Rokycany – Plzeň

V rámci optimalizace projektu byl investorem vznesen požadavek na návrh konstrukce, která by zajistila minimalizaci dočasných a trvalých záborů stavby, zajistila jednoduchou montáž směřující k rychlému zastabilizování zářezových svahů a současně byla ve své podstatě bezúdržbovou konstrukcí. Z těchto důvodů byla navržena kaskádovitě budovaná konstrukce z vyztužené zeminy s betonovými panely na líci.

V rámci modernizace železniční trati Rokycany – Plzeň, v traťovém úseku Ejpovice-Doubravka byla navržena přeložka Homolka v km 94,068 – 95,850. Nová poloha osy v daném úseku předpokládala realizaci trvalého zajištění oboustranných zářezových svahů na úseku dlouhém 700 m s maximální výškou konstrukce až 14 m. Použití technologie vyztužené zeminy vytváří ekonomicky výhodnější alternativu ke konvenčním řešením v podobě monolitických nebo prefabrikovaných konstrukcí ze železobetonu či kamene, které byly v daných okrajových a geotechnických podmínkách výstavby obtížně realizovatelné. Zárubní zdi z vyztužené zeminy zde vymezují oboustranný zářez, kdy líc je rozdělen do tří samostatně budovaných etáží. Výstavba zdí započala v roce 2015, svými rozměry se řadí mezi jednu z největších na železničním koridoru v ČR.

Příčný řez konstrukcí
Schématický řez konstrukcí oboustranného zářezu

Geologická skladba prostoru staveniště

V kvartérních zeminách mají dominantní postavení deluviální či fluviální zeminy, v menší míře pak rovněž antropogenní sedimenty. Celková mocnost kvartérního pokryvu kolísá v trase projektované přeložky trati v rozmezí od cca 1,7 m do max. 6,0 m. Předkvartérní podklad tvoří terciérní sedimenty, spodnopaleozoické (ordovické) sedimentární horniny a svrchnoproterozoické sedimentární a vulkanické horniny. Sedimenty jsou v místě stavby zastoupeny převážně hlinitopísčitými až hlinitoštěrkovitými sedimenty různých konzistencí, místy v nepravidelných mocnostech byly průzkumnými pracemi zastiženy i zeminy jílovité s lokálními proplástky kaolínu. Sedimentární horniny jsou tvořeny zvětralými břidlicemi, v menší míře i prachovci. Zeminy v prostoru stavby dosahují vzhledem k pestré litologické stavbě různých kvalit. V podloží se zde vyskytuje mělká oscilující hladina podzemní vody závislá na klimatických poměrech a zvodně s různou vydatností, vzájemně oddělené jílovitými izolanty. Z tohoto pohledu se při výstavbě očekávalo, že bude odcházet k častým vývěrům podzemní vody dotované z okolního prostředí, jedná se o složité základové poměry a konstrukce je zatříděna do 3. geotechnické kategorie.

Georadar zobrazující zvodně v neogenních sedimentech
Georadar zobrazující zvodně v neogenních sedimentech – horizontální řez h = 3 až 6 m

Filozofie návrhu

Postup výpočtu i návrh konstrukce zárubních zdí včetně řešení všech konstrukčních detailů v těchto obtížných podmínkách daných především nepříznivými hydrogeologickými poměry lokality je výsledkem mnohaletých zkušeností získaných na jiných námi navrhovaných objektech budovaných pomocí technologie vyztužené zeminy a realizovaných v minulých letech. Na základě zkušeností s návrhem a realizací těchto konstrukcí byly definovány výpočetní stavy, zvoleny odpovídající výpočetní metody a postupy, stejně jako celá řada konstrukčních doporučení a detailů, které byly zapracovány v rámci vývoje potřebné systémové konstrukce, resp. tvaru lícního betonového prefabrikátu, zajišťující bezproblémovou výstavbu konstrukce i v těchto náročných podmínkách. S ohledem na popsané skutečnosti, bylo hlavním úkolem zajistit jednoduchou a technologicky nenáročnou montáž vedoucí k rychlé realizaci konstrukce, a tedy i k rychlé a trvalé stabilizaci zářezu. Z těchto objektivních důvodů byly v líci konstrukce použity panely na plnou výšku o maximální výšce prefabrikátu 4,2 m.

Vstupní údaje

Do návrhového výpočtu vstupují vlastnosti zásypového materiálu ve styku s výztuží, zeminy za vyztuženým blokem a zeminy v podloží. V oblasti zásypu se použil vysoce kvalitní zásypový materiál typu štěrk s minimálním úhlem tření 33°. Podle IG průzkumu byly geotechnické parametry místních zemin značně proměnlivé vzhledem k různorodému složení zemin na staveništi. Nad konstrukcí se při statickém posouzení předpokládalo rovnoměrné zatížení o intenzitě 10 kN/m2 působící v pásu o šířce 4,5 m. Toto zatížení se stanoví na základě odborného odhadu možného charakteru technologického provozu nad nosnou konstrukcí, zejména v době výstavby konstrukce a po jejím uvedení do provozu.

Výpočet

Návrh vyztuženého zeminového bloku byl proveden v souladu s britskou návrhovou metodikou Tieback Wedge (BS 8006). Rozložení tuhosti výztužných prvků po výšce konstrukce dle této metodiky respektuje návrhový požadavek na deformační chování konstrukce, kdy se předpokládá, že napětí ve výztuhách vyvodí jejich poměrné délkové přetvoření max. 0,5 %. Takto navržený zeminový blok byl následně posouzen na celkovou stabilitu konstrukce dle zásad EC7 (Obr. 3). Pro celkovou predikci přetváření konstrukce, určení reálného deformačního chování konstrukce, a především pro nastavení inicializačního záklonu lícních prvků bylo nutné vypočtené hodnoty vodorovných deformací empiricky upravit. K tomuto byly využity bohaté zkušenosti a výsledky měření z již realizovaných staveb. Lícní panely pak byly instalovány v záklonu 80:1 – 40:1 v závislosti na výšce konstrukce, dimenzích vyztužení, poloze panelu v konstrukci a typu zásypového materiálu. Záklon a poloha panelu při dalších fázích výstavby byla na stavbě průběžně kontrolována v rámci monitoringu konstrukce.

Schéma z výpočetního modelu
Schéma z výpočetního modelu

Konstrukční řešení opěrných zdí

Koncepční řešení zajištění zářezových svahů předpokládala zhotovení opěrných zdí pomocí technologie vyztužené zeminy s tuhým lícem tvořeným železobetonovými prefabrikovanými díly o skladebné šířce 1,5 m a maximální výšce 4,2 m. Z konstrukčního a statického hlediska byl objekt po výšce kaskádovitě členěn do tří etáží. Stabilita zemní konstrukce za lícními prvky byla v konstrukci zajištěna pomocí geosyntetických výztužných prvků, které jsou zataženy do samotného násypového tělesa na kotevní délku určenou statickým výpočtem, kdy délka výztužných geomříží byla 6,0 m. V konstrukci byly použity tři typy pevností výztužných geomříží, v závislosti na výšce, resp. etáži konstrukce. Ve spodní etáži byly použity výztužné geomříže s krátkodobou pevností 110 kN/m, ve střední etáži s pevností 80 kN/m a v horní etáži s pevností 55 kN/m. Z důvodu predikovaných přetvoření byly opěrné zdi po délce konstrukce rozděleny na samostatné sekce maximální délky 15 m. Oddělení jednotlivých sekcí a jejich ukončení bylo řešeno pomocí obkladového gabionového koše na celou výšku konstrukce, který byl z architektonických důvodů rozčlenění pohledové plochy předsunut před líc sekcí zárubních zdí o 130 mm. Zajištění gabionového koše je na rubu betonových panelů zajištěno termicky poplastovanou ocelovou tyčí.

Ukončení jednotlivých sekcí a přechody jsou řešeny obkladovým gabionem
Ukončení jednotlivých sekcí a přechody jsou řešeny obkladovým gabionem

Výstavba

Dočasné zabezpečení zářezového svahu 

S ohledem na konfiguraci terénu a geologické poměry bylo nutné před zahájením výstavby zárubních zdí provést dočasnou stabilizaci svahu výkopu. Technologie zajištění zemního svahu byla navržena hřebíkováním s torkretovým nástřikem a kari sítěmi ve dvou vrstvách. Hřebíky byly navrženy v osnově 1,25 x 1,25 m, délky až 10,0 m.

Opěrné zdi z vyztužené zeminy

Na upravenou základovou spáru tvořenou štěrkovým polštářem byl v oblasti budoucího líce vybetonován základový pas z betonu C25/30 XC3, XF3 o rozměrech 2,5 x 0,15 m. Tento sloužil pro osazení základní řady lícových panelů a současně pro ukotvení systémového zavětrovacího prvku. Lícové betonové panely byly z rubové strany opatřeny prvky umožňujícími připojení zavětrovacího systému, byly umístěny distanční prvky pro přesné vymezení polohy lícního prefabrikátu a prvky zajišťující vzájemné provázání jednotlivých panelů. Příhradový zavětrovací systém byl dimenzován a v detailu napojení na lícní panel konstruován tak, aby umožnil jednoduché nastavení panelu do iniciačního záklonu a takto plnil svoji funkci do doby, než dojde k počáteční aktivaci výztužných prvků, které byly v průběhu sypání zásypu osazovány. Následně funkci zajišťující stabilizaci panelu přebírají tyto výztuhy.

Pohled na rub panelu a příhradový zavětrovací systém
Pohled na rub panelu a příhradový zavětrovací systém

Výstavba konstrukce probíhala v dílčích záběrech po jednotlivých sekcích a etážích. Odvodnění zárubních zdí bylo provedeno kombinací povrchového odvodnění. Systém odvodnění je pak ovlivněn především geologickou skladbou zemin. Povrchové odvodnění je zajištěno pomocí náhorních příkopů a prefabrikovaných žlabů mezi kolejemi a zárubními zdmi. V rámci vlastní konstrukce je odvedení vod zajištěno pomocí drenážního komínu ze štěrkodrti frakce 16/32 mm budovaného za rubem lícních prefabrikátů po celé výšce konstrukce v minimální mocnosti 300 mm. Napojení výztužných geomříží na lícní panely je zajištěno pomocí systémového spoje, který je tvořen termicky poplastovanou závlačí, osazenou přes oka na rubu panelu. Oka jsou do panelu vsazena v podobě vlnovce při jeho vlastní betonáži. Vyčnívající část tohoto prvku je pro zajištění požadované životnosti rovněž termicky poplastována.

Pohled na napojené výztužné geomříže
Pohled na napojené výztužné geomříže

Tloušťka spáry mezi panely byla zajištěna pomocí distančních a spojovacích systémových prvků, které vymezují přesnou polohu panelů vůči sousedním prvkům a jejich konstrukční vzájemné provázání. Každá dílčí etáž je v horní části ukončena systémovou železobetonovou římsou.

Pohled na konstrukci – jednotlivé etáže jsou ukončeny systémovou římsou
Pohled na konstrukci – jednotlivé etáže jsou ukončeny systémovou římsou

Závěr

Při návrhu konstrukcí z vyztužené zeminy je třeba respektovat celou řadu konstrukčních zásad, obecných pravidel, doporučení a ověřených postupů, které zaručují bezvadnou funkci konstrukce po celou dobu uvažované životnosti stavby. Především je však nutná patřičná zkušenost s návrhem těchto konstrukcí či konstrukcí obdobného rozsahu, které byly ideálně také realizovány a monitorovány. Hlavním krokem úspěšné a bezproblémové realizace je včasné řešení všech předvídatelných konstrukčních detailů, a to nejlépe již ve fázi zpracování výrobně technické dokumentace, nikoli tvůrčí činností při vlastní realizaci dané konstrukce.


Constructing the pilot project of reinforced soil retaining wall at renovated railway corridor Rokycany – Plzeň

Within a renovation of Rokycany – Plzeň railway corridor a series of retaining walls is being constructed along both sides of an earthen cutting. When deciding the technology all local conditions were taken into account considering especially the construction speed, geotechnical conditions and limited land take. The reinforced soil technology was chosen satisfying all limitations and requirements and finally a project was carried out. Full-height concrete panels are used as a facing of reinforced soil which makes the structure unique.

Potřebujete poradit?

  • Zpracujeme koncepční řešení a studie
  • Provádíme statické a stabilitní výpočty
  • Dodáme projektovou dokumentaci ve všech stupních
  • Provádíme dozory na stavbách s geosyntetiky

Nebojte se zeptat

Zdarma

+420 548 218 901
technikageomat.eu

Konzultace v terénu

Nebojíme se vyjet do terénu a řešit problém na místě.

Chci poptat konzultaci

Při poskytování našich služeb nám pomáhají soubory cookie. Využíváním našich služeb s jejich používáním souhlasíte. Další informace