2.0 PROJEKTOVÁNÍ STĚN SYSTÉMU GRAVITY STONE Úspěšná realizace opěrné stěny v systému Gravity Stone začíná u jejího projektu. Před provedením každé stavby by měl být proveden projekt a geologický průzkum, obojí v rozsahu, který odpovídá velikosti a náročnosti stavby.
2.1 Geologický průzkum Před započetím stavby je třeba provést geologický průzkum v rozsahu a s náklady, které odpovídají velikosti a složitosti stavby. Bez geologického průzkumu se nedoporučuje provádět projekt ani stavbu. Pro jednoduché stavby zdí se lze spokojit s jednodušším geologickým průzkumem, který lze provést formou kopaných sond. K těmto sondám je nutné přizvat geologa, který makroskopicky (tj. na místě, bez laboratoře) provede prozkoumání a zatřídění zemin. Pro složitější stavby je nutné provést podrobnější geologický průzkum, který představuje sondáž pomocí kopaných či vrtaných sond a dále laboratorní rozbor zemin – zejména rozbor zrnitostního složení, stanovení úhlu vnitřního tření zeminy, koheze, objemové hmotnosti zemin atd. Rozbor zemin by měl být proveden pro základovou půdu (zemina, na které stěna bude stát), zeminu, která bude působit na rub stěny tlakem a vyztuženou zeminu (tj. zeminu mezi jednotlivými vrstvami geomříží). Tyto zeminy nemusejí být stejné. V každém případě se doporučuje před prováděním sondážních prací se seznámit s archivními sondami, jsou-li v dané lokalitě k dispozici. Součástí geologického průzkumu by v každém případě mělo být ověření hladiny podzemní vody. Zvýšená hladina podzemní vody může vyvolat zvýšené nároky na konstrukci drenáže stěny, kterou lze pro specifické podmínky provádět pod stěnou (pokrývková drenáž) nebo za stěnou (komínová drenáž). Důvodem zvláštní drenážové konstrukce je nutnost udržovat stěnu suchou.
2.2 Předběžný návrh stěny V rámci předběžného návrhu zdi je potřeba se rozhodnout, jaký typ zdi bude pro danou stavbu vhodný. Opěrné stěny systému Gravity Stone lze rozdělit do dvou hlavních skupin: modulové a vyztužené. - modulové jsou sestavené pouze z tvarovek Gravity Stone. Vnitřní prostor stěny je vyplněný zásypovým materiálem. Stěny nemají tak velké požadavky na horizontální prostor jako stěny vyztužené. Jsou vhodné v situacích, kdy je prostor pro stěnu omezený a v situacích, kde je zabráněno přístupu mechanizace (např. v prolukách, nepřístupných terénech atd). Modulové stěny je vhodné navrhovat v kvalitnějších zeminách. Navrhují se obvykle pro menší výšky než vyztužené stěny. Zaříznutá modulová stěna je ekonomicky výhodnější než výplňová stěna. - vyztužené - zemina za zdí je vyztužena geomříží. Stěny mají minimální nároky na množství materiálu a práce. Pro konstrukci stěny (v prostoru mezi geomřížemi) je možné použít zeminu nižší kvality, která je zpravidla také levnější. Vyztužené stěny je možné navrhovat pro větší výšky než stěny modulové. Výplňová vyztužená stěna je ekonomicky výhodnější než zaříznutá stěna. Oba systémy lze kombinovat v rámci konstrukce jedné opěrné zdi a tak je možné se co nejvíce přizpůsobit místním podmínkám.
obr. 2.2.1a: Příčný řez modulovou stěnou
obr. 2.2.1b: Příčný řez vyztuženou stěnou
obr. 2.2.2a: Příklad zaříznuté stěny
obr. 2.2.2b: Příklad výplňové stěny
V následujícím textu je uvedena Tab. 2.2, která by měla sloužit k orientačnímu rozhodnutí ohledně volby typu stěny. Jako zadávající parametry pro tuto volbu jsou uvedeny výška stěny, horizontální prostor (šířka) stěny, druh zeminy a typ zářezu. Tab. 2.2 : Předběžný návrh typu opěrné stěny Horizontální prostor pro stěnu (m) (m) rozhoduje < 0,9 m < 1,5 nerozhoduje > 0,9 m rozhoduje <2m 1,5 - 3,5 nerozhoduje >2m rozhoduje < 3,4 m 3,5 - 6 nerozhoduje > 3,4 m rozhoduje < 4,5 m >6 nerozhoduje > 4,5 m Výška stěny
Druh zeminy
písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné písčité a štěrkovité jemnozrnné
Zaříznutá stěna ZP > 70% MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ
TYP STĚNY Zaříznutá/Výplňová stěna 70% > ZP > 30% MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ
Výplňová stěna ZP < 30% MODULOVÁ MODULOVÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ MODULOVÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ VYZTUŽENÁ
Poznámka: Zaříznutá stěna – stěna vyžadující značné množství výkopu Výplňová stěna – stěna s minimálním výkopem ZP = (VZ/H) . 100 %,
kde:
ZP = zářezový poměr VZ = výška zářezu H = výška stěny viz obr. 2.2.3 obr. 2.2.3: Stanovení zářezového poměru Při předběžném návrhu dimenzí stěny lze použít návrhové tabulky, které jsou uvedeny v Dodatku A. Podle těchto tabulek lze navrhovat a stavět stěny v jednoduchých případech, kdy návrhové tabulky odpovídají místní situaci. Vždy musí být ale proveden geologický průzkum (viz odst. 2.1) a výkresová dokumentace stěny, která může být provedena zjednodušenou formou.
2.3 Podrobný návrh stěny Podrobný návrh zdi se provádí po předběžném návrhu zdi a v situacích, kdy nelze použít návrhové tabulky. Podrobný návrh zdi představuje: Statický výpočet: Statický výpočet zdi se provede podle platných norem a na základě charakteristik zemin stanovených geologickým průzkumem. Technická zpráva: V technické zprávě je potřebné specifikovat zejména požadované granulostní složení zásypového materiálu a drenážního zásypu a dále zemní materiály, které lze použít jako zához. Ve zprávě by měl být specifikován technologický postup hutnění jednotlivých vrstev a materiálů a hutnící mechanismy. Měl by následovat technický popis drenáže, materiál, pevnost, profil, perforace, způsob ochrany drenáže před zanášením jemnými částicemi atd. U geomříží je nutné uvádět použitý typ, druh, označení, případně dodavatele. U pohledových prvků by měla být ve zprávě uvedena požadovaná barva a druh povrchu. Výkres půdorysného umístění stavby: Tento výkres by měl obsahovat situační zákres stěny. Jako nejvhodnější se jeví zákres do situace v měřítku 1:100, 1:200, 1:250, 1:500. Ve výkresu by měly být zachyceny okolní konstrukce, parkoviště, hranice pozemků, čísla pozemků, ploty, stávající a navrhované sítě, vrstevnice, orientace světových stran atd. Stěna by měla být nakreslena v pohledu shora. Viditelná je koruna zdi a čelní hrana paty zdi (je-li při sklonité zdi její půdorysný průmět odlišný od půdorysného průmětu koruny zdi). Viditelné hrany se kreslí tenkou plnou čarou. Čárkovanou čarou se zakreslí hrana mezi stěnou a okolní zeminou v místě, kde je stěna nejširší. V pohledu shora by měl být zakreslen rovněž drenážní rigol, který je těsně za korunou zdi. Vzdálenosti mezi stěnou a důležitými body je potřeba zakótovat. U vyztužených stěn se zakreslují také geomříže v pohledu shora a to soustavou kolmých tlustých čar. Ve výkrese musí být zakreslena drenáž, její půdorysné umístění, spád, profil, materiál a její vyústění. Podrobnosti o způsobu zakreslování drenáží jsou uvedeny u popisu výkresů pohledů. Výkres by měl obsahovat návrh odvodu dešťové vody v době výstavby. Pohledy na stavbu: Výkresy pohledů na opěrnou stěnu by měly obsahovat pohledy na čelní stěnu, event. na všechny čelní stěny u stěn zalomených nebo zaoblených. Pohledy by měly obsahovat nejdůležitější výškové kóty jako např. kótu základové spáry štěrkového polštáře, základové spáry stěny, upraveného terénu a koruny zdi. U stěn, u kterých se mění výšková úroveň základové spáry štěrkového polštáře nebo stěny, nebo výšková úroveň koruny zdi, je potřeba výškově zakótovat všechny úrovně a dále je potřeba půdorysně zakótovat rozsah stěny se stejnou výškovou kótou. Hrany, které jsou v pohledu viditelné, např. výškový odskok nebo koruna zdi, se kreslí tenkou plnou čarou. Hrany, které jsou neviditelné, zakryté zeminou jako např. základová spára štěrkového polštáře nebo stěny se kreslí tenkou čárkovanou čarou. Upravený terén se kreslí velmi tlustou plnou čarou. V pohledu na zeď by měl být naznačen spárořez. Vhodné je pro přehlednost zakreslovat všechny ložné spáry, styčné spáry stačí pouze naznačit na důležitých místech jako jsou počátky a konce zdí, lomy zdí, výškové odskoky atd. Vykreslovat veškeré styčné spáry na monotónně probíhající zdi není zcela nezbytné. Jak ložné, tak styčné spáry se zakreslují tenkou plnou čarou.
V pohledech modulových zdí by mělo být vyznačeno, kolik kotvení má stěna v jednotlivých místech. U vyztužených zdí je nutné zakreslit geomříže. Provádí se to zakreslením tlustou čárkovanou čarou těsně vedle tenké čáry ložné spáry. Do výkresu se vyznačí hloubka vyztužení geomříží a do legendy se připojí popis geomříže, její typ, kvalita atd. Do výkresů pohledů je nutné zakreslit drenáž. Zakreslení se provede v souladu s ČSN 01 3422 – 1986 Výkresy pozemních staveb - kreslení úprav terénu. Značka pro drenáž je )— )— )— )— , provedená tlustou čarou v ose potrubí. U značky musí být příslušný popis týkající se sklonu potrubí, materiálu, profilu perforace atd. Zakresleno by mělo být rovněž vyústění drenáže na terén a to na začátku a konci stěny, ale také mezilehlé vyústění, je-li nutné. Charakteristické řezy: Nezbytnou součástí projektové dokumentace jsou charakteristické příčné řezy stěnou. Vedení roviny řezu by mělo být zakresleno v půdoryse stěny i v pohledech. Příčné řezy popisují stěny zejména v příčném směru, tzn. podávají informace o její tloušťce v jednotlivých výškových úrovních. U modulových stěn se jedná o počet kotvení v jednotlivých vrstvách zdiva, u vyztužených stěn o výškovou polohu geomříží a zejména o délku uložení geomříží v jednotlivých vrstvách. Délku uložení geomřížíí je potřebné zakótovat a dále je nutné uvést typ geomříže. V příčných řezech by měly být zakresleny dále mocnost a tvar štěrkového polštáře, poloha drenážní trubky, úroveň a sklon terénu před zdí a za zdí, předpokládaný tvar výkopu, drenážní rigol za korunou zdi atd. Detaily: Pro některé části stěny se provádějí výkresy detailů v podrobnějším měřítku. Může to být např. detail přichycení geomříže ke tvarovkám, detail drenážního rigolu, detaily rohů nebo oblouků stěn, schodiště atd. V detailech se také často zakreslují konstrukce, které se zapouštějí do opěrné stěny jako např. sloupky zábradlí, plotů atd.
2.4
Příprava výstavby
Před započetím výstavby by si stavební firma měla provést přípravu stavby, v rámci které by měla zaměřit pozornost zejména na: Drenáže Stavební firma by si měla vypracovat plán ochrany staveniště před zaplavením a zanesením stěny jemnými částicemi v případě přívalových dešťů. Přívalové vody by měly být odvedeny vhodným systémem příkopů a hrází mimo hlavní výkop, do dočasné jímky nebo jiného odvodného systému. Tento dočasný drenážní systém by měl fungovat po celou dobu výstavby. Stavební firma by dále měla vhodnou formou, např. hrází, příkopem, dočasnou sedimentační jímkou a pod. zajistit, aby v době výstavby nedocházelo při deštích ke znečišťování okolních komunikací bahnem ze stavby.
Zásypy Před zahájením výstavby je potřeba najít vhodné zdroje pro zásypový materiál. Ornici a ostatní organické zeminy nelze použít a je nutné je odvézt. Pro různé druhy zásypů lze použít různé druhy zemin: a) Zásypový materiál - je materiál, kterým se zasypávají tvarovky Gravity Stone. Používá se tříděné a vymývané kamenivo, které vyhovuje svým zrnitostním složením.
b) Drenážní zásyp - je tříděné a vymývané kamenivo, které splňuje filtrační podmínky. Drenážní materiál se používá v místech, kde jsou požadavky na rychlý odvod vody. Obvykle se používá ten samý materiál jako pro zásypový materiál. Drenážní materiál je nejčastěji chráněný geotextilním filtrem proti zanášení jemnými částicemi. c) Vyztužená zemina – je zemina mezi jednotlivými vrstvami geomříží. Pro toto použití je vhodná jakákoliv anorganická zemina s nízkou plasticitou, která je dostupná na staveništi nebo v jeho blízkosti. Z důvodu nutnosti zhutňování vyztužené zeminy jsou nevhodné zeminy typu Pt, OH, OL, CH, MH – označení viz tab. 2.4. Zeminy, které mají hrubší zrnitostní složení, mají lepší drenážní schopnost, lépe se hutní a urychlují výstavbu. d) Zához – je materiál, kterým se zasype prostor mezi rubem zdi a výkopem. Je vhodná jakákoliv anorganická zemina, která je dostupná na staveništi nebo v jeho blízkosti. Nevhodné jsou zeminy typu Pt, OH, OL. e) Jílové těsnění – používá se v tl. 200 mm nad vyztuženou zeminou a záhozem. Vhodné jsou zeminy s vysokým organickým obsahem a vysokou plasticitou, např. zeminy typu MH, CH, OH. Jílové těsnění má za úkol omezit pronikání vody do prostoru za zdí a do zdi. Jílové těsnění by mělo být překryto ornicí v tl. 100 mm, např. zeminou typu Pt, OL, která umožní růst vhodné vegetace. Jílové těsnění může být vynecháno v situacích, kdy nad vyztuženou zeminou a záhozem je chodník, parkoviště nebo jiná konstrukce. Na následujícím listě je uvedena tabulka 2.4 – Průvodce výběrem vhodných druhů zemin a metod hutnění. Tabulka je provedena pro následující zeminy: Zemina 1 – písky a štěrky: Je to zemina se štěrkovitými zrny velikosti od 2mm do 60mm a se zrny písku velikosti od 0,06mm do 2mm. Zemina 2 –písky a štěrky s příměsí jemnozrnných zemin: Většina zrn v zemině je viditelná pouhým okem, zemina je na omak hrubá. Zemina má výrazný podíl jemnozrnné frakce, který činí více než 12%. Zemina 3 –jemné písky a hlinité písky: Zemina se skládá převážně z jemných částic, některé jsou viditelné pouhým okem. Zemina je na omak hrubší. Jemnozrnné částice jsou v zemině přimíchané do písku. Při snaze vytvořit váleček se zemina snadno drobí. Zemina 4 – hlíny a jíly s nízkou plasticitou: Je to z velké části jemná zemina, která se při tvoření válečku snadno rozlomí. Jíly jsou na omak kluzké, silty (prachová zrna) jsou při rozříznutí vzorku matné. Zemina 5 –vysoce plastické hlíny a jíly: Jemná zemina, ze které lze poměrně snadno vytvářet váleček. Jíly jsou na omak kluzké nebo mastné, silty (prachová zrna) jsou při rozříznutí vzorku matné. Zemina 6 –rašelina a organické zeminy: Jsou to v podstatě vláknité zeminy s viditelnými hnijícími a rozkládajícími se zbytky rostlin. Jsou barvy tmavě šedé nebo černé. Někdy jsou zapáchající a jsou na omak kluzké.
Zařízení Při výstavbě zdi jsou zapotřebí různá zařízení a pracovní pomůcky. Jsou to zejména: a) Ruční pracovní pomůcky: lopata, krumpáč, koště, ruční dusadlo, přitloukací kladivo, gumová palička, zdící kladivo, krátké a dlouhé pásmo, 30 cm krátká vodováha, 1,2m dlouhá bublinová vodováha, měřidlo úhlů, 2,5cm a 8cm zednické dláto, provázek, spárovací pistole, dokončovací textilní utěrák, víceúčelový nůž a nůžky b) Zařízení pro manipulaci s materiálem: kolečko, kolový nebo pásový universální nakladač s hloubkovou nebo výškovou lopatou pro těžbu zeminy, nakladač pro transport a rozmisťování různých druhů zásypů (zásypový materiál, materiál pro vyztuženou zeminu, zához, jílové těsnění), vidlicový zvedák pro zvedání a manipulaci s paletami.
c) Hutnící zařízení: Volba hutnícího zařízení závisí na metodě hutnění (viz tab. 2.4) a na vzdálenosti tvarovek Gravity Stone od místa hutnění. Pro zhutnění zásypového materiálu a drenážního zásypu se používá vibrační pěch. Do vzdálenosti 600 mm od rubu zdi se používá nejčastěji vibrační deska pro vibrování nebo ručně ovládaný ježkový nebo ovčí válec pro hnětení. Ve vzdálenosti větší než 600 mm od tvarovek Gravity Stone je možné použít motorizované hutnící válce v závislosti na druhu zeminy, velikosti stavby a možnosti přístupu. d) Ostatní: Je to zařízení, které může zvýšit výrobnost a kvalitu na některých stavbách. Jsou to např.: teodolit a nivelační stroj, diamantová kotoučová pila na beton, hydraulická štípačka, plachtovina nebo jiná ochrana proti povětrnosti. Ve tvrdých zeminách nebo horninách s obtížnější těžitelností budou zapotřebí stroje na těžení zeminy, např. rozrývače. Bezpečnost práce Pracovníci provádějící stavbu by měli mít přiměřené ochranné pomůcky jako např. obuv s kovovou špičkou, rukavice, pracovní helmu a ochranu očí. Pracovníci by měli být poučeni o tom, jak obsluhovat stroje a jak štípat, či řezat beton. Výpočet spotřeby materiálu Množství tvarovek se vypočítá z půdorysu a příčných řezů. Stejným způsobem se určí množství kameniva pro štěrkový polštář a pro drenáže, množství geomříží pro vyztuženou zeminu, netkaných geotextilií pro ochranu drenáže proti zanesení jemnými částicemi a jílového těsnění. Množství zásypového materiálu se vypočítá na základě níže uvedených jednotkových ploch modulových stěn. Celkové množství zásypového materiálu se vypočítá tak, že se jednotkové plochy násobí délkou zdi, výškou stěny a popř. počtem kotvení u více kotvených stěn. Stanovení jednotkových ploch zásypového materiálu pro modulové stěny: Šířka tvarovky je 450 mm, to znamená, že na 1m’ stěny bude 2,22 kusů tvarovek. Vnitřní prostor pohledového prvku: - prostor uvnitř pohledového prvku . . . . . . . . - prostor mezi prvky . . . . . . . . - prostor od sražení zadních hran . . . . . . . . Zásypová plocha – pohledové prvky
2,22 . (0,19 . 0,125) = 0,053 m2/m’ 2,22 . (0,18 . 0,125) = 0,050 m2/m’ 2,22 . (0,06 . 0,060) = 0,008 m2/m’ A1 = 0,111 m2/m’
Vnitřní prostor kotvení (kotvení je sestaveno z kotevního trámku a kotevního prvku): - prostor mezi kotevními trámky . . . . . . . . 2,22 . (0,36 . 0,550) = 0,440 m2/m’ - prostor mezi kotevními prvky . . . . . . . . 2,22 . (0,15 . 0,120) = 0,040 m2/m’ Zásypová plocha – kotvení A2 = 0,480 m2/m’ Vnitřní prostor mini kotvení (mini kotvení je sestaveno pouze z kotevních prvků): - prostor mezi příčnými kotevními prvky . . . . . 2,22 . (0,33 . 0,300) = 0,220 m2/m’ - prostor mezi podélnými kotevními prvky . . . . . 2,22 . (0,15 . 0,120) = 0,040 m2/m’ Zásypová plocha – mini kotvení A3 = 0,260 m2/m’
MINI KOTVENÍ
PLOCHA A1 720 300
550
970
JEDNO KOTVENÍ event. VÍCE KOTVENÍ
1 000
PLOCHA A2 PLOCHA A3 1 000
obr. 2.4 Definice zásypových ploch pro stanovení množství zásypového materiálu
