Geosyntetické drenážní výrobky na stavbách v ČR

• Foto

Při projektování dopravních, pozemních, vodohospodářských i ekologických staveb se projektanti musí vypořádat s povrchovou i podzemní vodou, která může negativně ovlivnit životnost stavební konstrukce, když nebude opatřena dostatečně kapacitní drenážní vrstvou. Toto věděli i naši předci, kteří pro svislé i vodorovné drenáže používali dostatečně mocnou vrstvu štěrkovitého materiálu, která svoji pórovitostí zajistila odvod vody od konstrukce. S příchodem používání plastů ve stavebnictví došlo i k vývoji drenážních matrací, které by nahradily konvenční způsoby a zároveň přinesly benefity jako je zmenšení tloušťky drenážní vrstvy, snížení celkové hmotnosti konstrukce a zároveň snížily pracnost a urychlily dobu provádění.

Jednou z prvních firem na světě, která představila geosyntetickou drenážní matraci složenou z drenážního jádra obaleného z jedné nebo z obou stran filtrační geotextilií, byla firma Akzo Nobel, která díky globalizaci dnes nese jméno Low & Bonar. Její továrna v německém Obernburgu již přes 40 let produkuje matrace v šířkách 0,5 až 5 m a s tloušťkou 4 až 20 mm, které byly pod obchodním názvem Enkadrain^® použity na stavbách po celém světě. Vývojový tým musel vyřešit problematiku stlačitelnosti drenážního jádra při zachování dostatečné drenážní kapacity i při velmi vysokém zatížení od zásypového materiálu, které nezřídka u mostních opěr dosahuje 10 i více metrů. Proto je jádro tvořené strukturovanými polyamidovými nebo polypropylenovými vlákny vzájemně do sebe zatavenými, které ale tvoří prostorovou strukturu s 95 % pórovitostí. Stlačitelnost pak ovlivňuje nejen tvar vláken, plošná hmotnost, ale i typ vrstvy, mezi kterými je drenáž aplikována. V laboratořích jsou betonové konstrukce simulovány tvrdou deskou, která v celé ploše tlačí na drén a naopak zrnitý zásypový materiál nahrazuje měkká pružná deska. Nejvíce odolné typy matrace Enkadrain byly testovány pro vnější tlaky až 400 kPa. U filtrační geotextilie pak musela být vyřešena nejen propustnost, kterou ovlivňuje velikost filtrační průliny (O₉₀), ale i dostatečná tahová pevnost a odolnost proti statickému (CBR test) i dynamickému (test padajícím kuželem) proražení. Jádro je s filtrační geotextilií propojeno buď celoplošným natavením, bodovým natavením, nebo u větších šířek prošitím s rozestupem švů 20 až 30 cm. Produkované geosyntetické drény se na stavbu dodávají v rolích délky 35 až 100 m s plošnou hmotností 0,5 až 2,5 kg/m², což snížilo hmotnost drenážní vrstvy oproti klasickému štěrkovitému materiálu na 1/1000.

Specifickým typem drénu jsou drenážní pásky Colbonddrain®, které primárně výrobce představil jako svislý geodrén pro urychlení konsolidace podloží pod nově vznikajícími násypy budovanými na neúnosném a velmi stačitelném podloží mezi které řadíme zvodnělé hlíny a jíly nebo v extrémních případech rašeliny.

Mezi nejčastější použití geosyntetických drenáží patří:

DRENÁŽ OPĚRNÝCH ZDÍ A MOSTNÍCH OPĚR

Za betonovou opěrnou konstrukcí, která je opatřena hydroizolací může vzniknout hydrostatický tlak v závislosti na konfiguraci původního terénu, použitého zásypového materiálu a propustnosti horních i spodních vrstev. Proto se v této oblasti začíná předepisovat geosyntetický drenážní prvek, který i při vnějším zatížení má mít tloušťku min. 6 mm. Bohužel se ale zapomíná, že primární vlastností, tak jak už z názvu vyplývá, je drenážní kapacita, kterou každý výrobce musí deklarovat pro hydraulický gradient i (sklon udávající poměr výšky k délce) a vnější zatížení podle normy EN ISO 12958. Uváděná hodnota vyjadřuje, kolik litrů vody proteče geosyntetickým drénem šířky 1 m za 1 sekundu. Výrobce by správně měl naměřenou hodnotu okomentovat i s ohledem na laboratorní simulaci zásypového materiálu tak jak bylo uvedeno výše.

Velké uplatnění u mostních opěr má typ Enkadrain^® B10, který pro svoji šířku 1 m, délku 45 m a váhu jedné role jen 27 kg, usnadňuje aplikaci i ve stísněných prostorách a bez jakékoli mechanizace. Mezi nejvýznamnější stavby patří dálnice D1 Psáře – Soutice a D3 Veselí nad Lužnicí – Bošilec – Ševětín, na kterých jej v posledních třech letech použily firmy Metrostav, Eurovia, Swietelsky a jejich podzhotovitelé.

PLOŠNÁ DRENÁŽ PRO PŘÍMOU BETONÁŽ

Speciálním použitím drenážní matrace Enkadrain^® je v místech zářezů, nebo v městské zástavbě, kdy je třeba zajistit jak odvedení vody, tak dilataci mezi novou konstrukcí a horninovým prostředím případně sousední stavbou. Takto vytvořená vzduchová mezera nejen odvádí vodu, ale zamezí i přenosu zatížení mezi konstrukcemi způsobené rozdílným sedáním, snižuje přenos zvuku a případných vibrací. Na matraci Enkadrain^® je možné aplikovat od stříkaného betonu, až po vodostavební beton, v jehož případě je filtrační geotextilie aplikována nepropustným zátěrem, nebo zcela nahrazena fólií (Enkadrain^® řady CKL).

KONSOLIDACE PODLOŽÍ DRENÁŽNÍMI PÁSKY

Při trasování dopravních staveb, nebo při rozšiřování stávajících výrobních a distribučních areálů dochází k tomu, že je někdy nutné stavět na měkkých plastických jílech nebo v extrémním případě na rašeliništi. Pro urychlení konsolidace podloží (vytlačování pórové vody spojená s následnou deformací zeminy od vnějšího zatížení) se používají vertikální geodrény s označením Colbonddrain^®. Drenážní pásky jsou široké 10 cm, tlusté 4 mm a dodávají se na stavbu v rolích délky 280 m. Geodrény se aplikují do podloží v trojúhelníkovém rastru, čímž výrazným způsobem zkracují dráhu vodní částice a následně zkrátí proces konsolidace ze standardních 20 – 30 let na měsíce. Pevné polymerní drenážní jádro bylo navrženo pro maximální průtok vody, a proto má tvar „trapézového plechu“. Jádro je obaleno z obou stran odolnou a propustnou filtrační geotextilií, čímž tvoří homogenní geokompozit. Hloubky, do kterých se v České republice drény aplikují, většinou nepřesahují 20 m, ale jsou stavby, kde hloubky dosahují až 55 m, jako v případě Singapurského letiště Changi.

V letošním roce byla tato technologie použita při rozšiřování stávající trafostanice u jaderné elektrárny Temelín, kde pod projektovaným 7 m násypem byly zastiženy měkké jíly kopírující původní vodoteč. Požadavek investora byl, aby deformace na nově vzniklé platformě proběhly nejpozději do 1 roku od vybudování náspu. Proto bylo třeba navrhnout trojúhelníkový rastr s roztečí 0,8 m a hloubku vpichu v rozsahu 7 m až 15 m podle sklonitosti únosného podloží. Stejná technologie je naprojektována i pro nově vypsané úseky dálnic na Moravě a v Čechách. 

DRENÁŽ DILATAČNÍCH SPÁR POD NOVÝM CEMENTOBETONOVÝM KRYTEM

Betonové vozovky jsou pro eliminaci teplotní roztažnosti rozděleny pomocí podélných a příčných spár na krátké úseky, které jsou vzájemně spojeny pomocí trnů. Vzdálenosti podélných spár jsou většinou á 5 m což zamezí rozlámání vozovky nahodilými trhlinami a trny mají zabránit vertikálním pohybům mezi jednotlivými deskami.

Při hledání jednoduchého způsobu odvodnění byl na dálnici A5 jižně od Frankfurtu přesně před 30 lety v listopadu 1987 vybudován 500m zkušební úsek na kterém je 220 mm silná betonová deska. Do stávajících dilatačních spár, které byly proříznuty a vyčištěny až na rozhraní ložné vrstvy, byly aplikovány drenážní pásky Colbonddrain^®, které odváděly vodu ke krajnici a ve dvou místech byly zakončeny v kontrolních plastových šachtách, kde docházelo k měření drénované vody. Při silných deštích dosáhl výtok z drenážního pásku cca 1,2 l/ min. Mezi hlavní výhody takto ošetřených spár patří, že nedochází k degradaci podloží, výskytu stojaté vody na vozovkách (v zimním období ledových ploten) a zejména nedochází k poruchám vlastních panelů.

Toto technické řešení se převzalo při rekonstrukci hlavní rozjezdové dráhy na Pražském letišti Ruzyně v roce 2004, kdy se po odbourání horní betonové desky prořízly a vystrojovaly spáry ve spodní betonové desce, než došlo k pokládce nového asfaltového krytu.

Na stejném principu jsou dnes odvodněny příčné dilatační spáry pod nově pokládaným cementobetonovým krytem na dálnici D1. Jen s rozdílem, že před pokládkou nové betonové desky tl. 270 mm jsou nad spárou v podkladní vrstvě položeny na vodorovno drenážní pásky Colbonddrain^®, které se pro zafixování jejich polohy přistřelují k podkladu pomocí nastřelovacích hřebů s roztečí 0,5 m. Tento drenážní pásek má plnit pojistnou funkci v případě poruchy vrchního těsnícího profilu v dilatační spáře.

Mezi již realizované úseky dálnice D1 s drenážním páskem Colbonddrain ^® patří úsek 18 (Měřín – V. Meziříčí), úsek 22 (Velká Bíteš – Devět křížů), úsek 25 (Ostravačice – Kývalka), úsek 15 (Jihlava – Velký Beranov) a úsek 10 Hořice – Koberovice. Na dálnici D2 – byl firmou Skanska aplikován drenážní pásek na 19 km.

Fotodokumentace: Archiv firmy GEOSYNTETIKA, s. r. o.

Geosynthetic drainage products on constructions in the Czech Republic
During the last 20 years the use of geosynthetic drainage materials is steadily increasing for building, infrastructure and hydraulic constructions in the Czech Republic. These materials are primarily used for water drainage however they are fulfilling also secondary function like isolating layer protection. These materials are used also on the highly watched transport artery between Prague and Brno, which is undergoing complete reconstruction in several sections. These materials can be found here as area drainage of bridge abutments and in the form of drainage strips under each transverse expansion joint in newly constructed concrete pavement.

Autoři

• Ing. Vaníček Jiří
• Ing. Vaníček Martin Ph.D.