Ściany oporowe z gruntu zbrojonego geosyntetykami

Konstrukcje oporowe z gruntu zbrojonego klasyfikuje się następująco:

• zbocza (skarpy) z gruntu zbrojonego z nachyleniem lica < 70°,
• ściany oporowe i przyczółki z nachyleniem lica ≥ 70°,

co wynika z charakteru pracy konstrukcji i związanych z tym dowodów wystarczającej stateczności, którą bada się metodą stanów granicznych. W technologii gruntu zbrojonego możliwe jest projektowanie i wykonywanie ścian o dowolnym pochyleniu, zdarzają się nawet realizacje, gdzie konieczne było wykonanie ujemnego nachylenia, tj. z nawisem na zewnątrz.

Najczęściej jednak stosowane są ściany pionowe (90°).

>>> Konstrukcje oporowe z gruntu zbrojonego w technologii biernej

>>> Geowłókniny czy geotkaniny?

>>> Stosowanie materiałów geosyntetycznych w ochronie przeciwerozyjnej skarp

Rodzaje ścian oporowych z gruntu zbrojonego

W zależności od charakteru pracy oblicowania w konstrukcjach ścian oporowych możemy rozróżnić dwa ich typy:

• ściany bierne, w których lico jest kotwione za pomocą dodatkowych wkładek kotwiących do głównej konstrukcji nośnej, do bloku z gruntu zbrojonego, znajdującego się w pewnej odległości od samego lica;
• ściany aktywne, w których lico tworzy monolit z gruntem zbrojonym, ponieważ zbrojenie główne kotwione jest w licu.

Ściany oporowe w technologii biernej

Zbrojenie geosyntetyczne w systemie biernym dzielimy na konstrukcyjne wkładki zbrojące zawijane na zewnętrznej krawędzi bloku gruntu zbrojonego oraz na zbrojenie pomocnicze (siatki kotwiące), umieszczane pomiędzy wkładkami zbrojącymi, którymi kotwi się lico ściany, np. drobnowymiarowe bloczki betonowe, panele czy gabiony. Zasadnicza konstrukcja nośna, tj. blok z gruntu zbrojonego, odsunięta jest o kilkadziesiąt centymetrów od frontu przyszłego lica ściany oporowej (rys. 1).

Rys. 1. Przekrój konstrukcji oporowej w technologii biernej

Budowa tego typu ścian może odbywać się w dwóch etapach: najpierw wznoszony jest blok z gruntu zbrojonego, a następnie np. po zakończeniu konsolidacji gruntu w podłożu – wykonywane jest oblicowanie. Technologia bierna przy nieco wyższej cenie od wersji aktywnej daje bardzo dużo korzyści, m.in. umożliwia zastosowanie gruntu o niższych parametrach geotechnicznych, kompensację osiadań podłoża i deformacji w licu bloku zbrojonego oraz zniwelowanie ewentualnych błędów wykonawczych, a także pozwala dużo niższym kosztem dokonać naprawy lica ściany oporowej w stanie awaryjnym, np. w wyniku wystąpienia wypadku komunikacyjnego naruszającego konstrukcję. O ile zakup materiałów jest droższy, o tyle budowa całej konstrukcji zazwyczaj jest tańsza dzięki zastosowaniu tańszego materiału zasypowego czy ograniczeniu wzmocnienia podłoża.

Ściany oporowe w technologii aktywnej

W konstrukcjach ścian w technologii aktywnej główne wkładki zbrojące kotwione są bezpośrednio w elemencie oblicowania (brak dodatkowych wkładek kotwiących). Blok z gruntu zbrojonego oraz lico tworzą nierozłączną konstrukcję, ponieważ połączone są ze sobą nośnymi wkładkami zbrojącymi (rys. 2). Konstruowanie tego typu ścian odbywa się wyłącznie w jednym etapie – warstwowo. Równolegle z formowaniem bloku z gruntu zbrojonego układa się lico, które spełnia funkcję szalunku dla kolejnych warstw materiału nasypowego. Wymusza to zagęszczanie gruntu przy licu wyłącznie lekkim sprzętem. Ze względu na mniejsze ilości materiałów zbrojących konstrukcje aktywne mogą być tańsze od analogicznie budowanych konstrukcji w systemie biernym, jednak w systemie aktywnym występują dużo wyższe wymagania i mniejsze tolerancje dotyczące m.in. podłoża, gruntu zasypowego czy jakości wykonania. Konstrukcje ścian w technologii aktywnej są możliwe do stosowania w miejscach, gdzie nie występują osiadania podłoża, materiał nasypowy ma wysokie parametry geotechniczne, a wykonawca wykazuje się długoletnim doświadczeniem w tym zakresie robót.

Rys. 2. Przekrój konstrukcji oporowej w technologii aktywnej

Ściany oporowe – oblicowanie

W obydwu systemach ścian oporowych znakomicie w formie oblicowania sprawdzają się drobnowymiarowe bloczki betonowe o fakturze kamienia łamanego. Są to produkty trwałe, wykonane z betonu klasy C30/37, jako element licujący muszą także spełniać wymagania mrozoodporności co najmniej F150. Typowe bloczki o wymiarach: szer. 30, gł. 24, wys. 12,5 cm są na tyle lekkie, że bardzo łatwo i szybko się je zabudowuje, także z uwagi na to, że układane są bez zaprawy. Istotnym warunkiem jest to, aby bloczek był wykonany jako pełny, dzięki czemu – w przeciwieństwie do pustaków bloczki układane „w cegiełkę” przylegają do siebie równomiernie, a nie tylko krawędziami, pracują całą powierzchnią i jest możliwe ich łatwe dopasowanie do wymaganego kształtu poprzez docięcie w dowolnej płaszczyźnie. Oczywiście bloczki muszą mieć odpowiedni kształt, tak aby zapewniać mechanizm blokujący między sobą oraz kotwiący siatkę zbrojącą lub kotwiącą. Jest to szczególnie ważne w przypadku ściany aktywnej, gdzie m.in. na tym połączeniu bloczek – siatka opiera się statyka i bezpieczeństwo konstrukcji. Bloczki, które mają tworzyć oblicowanie, muszą być wcześniej przetestowane na wyciąganie z nich zbrojenia (tzw. test pull-out), czyli dobrze zbadana i udokumentowana musi być siła wyciągania siatki z oblicowania.

>>> Platformy robocze do prowadzenia robót geotechnicznych

>>> Osuwiska – zagrożenie dla budowli hydrotechnicznych

Ściany oporowe – zastosowanie

Ściany oporowe z gruntu zbrojonego bardzo często są wykorzystywane jako alternatywne rozwiązanie dla standardowych, monolitycznych ścian żelbetowych czy prefabrykowanych ścian typu L. Standardowe zastosowania to budowa wszelkiego typu murów oporowych, skrzydeł przyczółków czy odciążenia obiektów (w tym ostatnim przypadku bez oblicowania). Znajdują także szerokie zastosowanie w mniejszych konstrukcjach: zabezpieczenie skarp, formowanie terenów, kształtowanie tarasów, parkingów itp.

Przewaga technologii gruntu zbrojonego rośnie m.in. wraz ze wzrostem wysokości ścian. O ile w przypadku murów o wysokości 0,5–1 m często nie ma nawet potrzeby wykonywania dodatkowego zbrojenia, o tyle przy wyższych jest to już niezbędne, a przy kilkunastu metrach wysokości ściany ta technologia nie ma już w zasadzie sensownej konkurencji. W Polsce najwyższe ściany zrealizowane w tej technologii sięgają nawet 18 m.

dr inż. Janusz Sobolewski P.R. INORA sp. z o.o.