Zalety przestrzennego materaca geokomórkowego w podstawie nasypu

Geosyntetyczne materace geokomórkowe w podstawie nasypu mogą być tańszą i bardziej ekologiczną alternatywą dla tradycyjnych metod posadawiania i wzmacniania podłoża podczas budowy nasypów na bardzo słabym gruncie.

W obliczu wyzwania, jakim jest budowa nasypu na słabym i zmiennym podłożu, takim jak normalnie skonsolidowane gliny, pyły, piaski czy grunty organiczne, Inżynierowie Geotechnicy mają różne możliwości doboru rozwiązania.

Najprostszym podejściem jest usunięcie i zastąpienie słabego podłoża mocniejszym wypełnieniem materiałem konstrukcyjnym. Może to być jednak niepraktyczne, jeśli warstwy są grube. Jest to także drogie, czasochłonne i niezbyt przyjazne dla środowiska.

Alternatywnie do wzmocnienia gruntu można zastosować np. głębokie mieszanie gruntu - przy użyciu chemicznych środków wiążących. Chociaż jest to bardziej ekologiczne niż wymiana, ponieważ zmniejsza ilość materiału, który trzeba dowieźć na budowę, nie jest jednak odpowiednie dla wszystkich rodzajów gruntów i istnieje ryzyko pogorszenia stanu naruszonego gruntu, szczególnie jeśli często występują naprzemiennie susze i mokre okresy. Stabilizowany grunt może również stanowić barierę dla przepływu wód gruntowych oraz istnieje ryzyko migracji chemikaliów skutkujących zanieczyszczeniami lokalnych cieków wodnych.

Palowanie, kolumny wibro-kamienne lub wibro-betonowe to inne opcje, ale są one droższe i podobnie jak mieszanie gruntu, wymagany jest ciężki sprzęt, aby wzmocnić słabe podłoże na wymaganą głębokość.

Geosyntetyczny przestrzenny materac geokomórkowy jako fundament nasypu

Materac geokomórkowy z georusztów w podstawie nasypu to wypróbowana i skuteczna alternatywa, stosowana od początku lat 80-tych do posadawiania linowych budowli ziemnych na słabym podłożu. Materace geokomórkowe mają zazwyczaj grubość 1 metra i różnią się od powszechnie znanych „geokomórek” o grubości 100–200 mm używanych do zabezpieczeń przeciwerozyjnych skarp, umożliwienia wzrostu roślinności czy sporadycznie do wzmocnienia podłoża dróg gruntowych.

Materac geokomórkowy składa się z „komórek” utworzonych z georusztów i wypełnionych materiałem ziarnistym w celu stworzenia sztywnej platformy w podstawie nasypu, pełniącej formę fundamentu dla nasypu. Ogranicza to nierównomierne osiadanie, zmniejsza przemieszczenia boczne i zwiększa nośność poprawiając tym samym stateczność nasypu, co może zdecydowanie przyspieszyć proces budowy nasypu.

Andrew Lees w tym tygodniu jest ponownie w swojej kuchni, przeprowadzając prosty eksperyment pokazujący zalety materaca geokomórkowego z georusztów.

Zwykle nie ma potrzeby wykonywania żadnej wymiany gruntu; materac jest montowany bezpośrednio na słabym gruncie. W razie konieczności po wypełnieniu komórek materiałem ziarnistym może z łatwością pełnić rolę warstwy, do której odprowadzana jest woda z drenów pionowych zainstalowanych w celu przyspieszenia konsolidacji podłoża pod nasypem.

W przeciwieństwie do palowania lub mieszania wgłębnego, materace geokomórkowe z georusztów można montować ręcznie, co pozwala na ich szybką i łatwą budowę - w ciągu jednego dnia można montować nawet kilkaset metrów kwadratowych materaca, i co ważne, to niezależnie od warunków pogodowych.

Jest to równocześnie rozwiązanie bardziej ekologiczne, ponieważ eliminuje ryzyko zanieczyszczenia wód gruntowych i nie stanowi bariery dla przepływu wód gruntowych. Ponadto umożliwia wykorzystanie do wypełnienia komórek materiałów antropogenicznych, takich jak np. przekrusz betonowy powstały w wyniku recyklingu materiałów pochodzących z robót wyburzeniowych.

Geokomórkowy materac przestrzenny TensarTech Stratum firmy Tensar ma w podstawie georuszt wielokierunkowy TriAx, a do tworzenia trójkątnych ścian komórek stosuje się georuszty jednokierunkowe.

TensarTech Stratum jako posadowienie nasypu drogowego w Glasgow

Wybór geokomórkowego materaca przestrzennego TensarTech Stratum jako przyjęty sposób posadowienia zamiast wgłębnego mieszania gruntu pod nowym nasypem drogowym pozwolił zaoszczędzić 0,5 miliona funtów na budowie w Robroyston w Glasgow, ukończonego na początku 2020 r.

Materiał z drona dotyczący systemu TensarTech Stratum instalowanego na Robroyston w 2019 r.

Droga łączy nową stację kolejową Robroyston z autostradą M80 i dużym osiedlem mieszkaniowym. Trudne warunki gruntowe obejmujące występowanie warstwy nasypów niebudowlanych podścielonych glinami polodowcowymi zawierającymi często, duże soczewki torfów wymagały zastosowania rozwiązania technicznego ograniczającego niejednorodność osiadania nasypu. Palowanie pod nasypem o długości 580 m byłoby zbyt drogie, a pierwotny plan wgłębnego mieszania gruntu byłby czasochłonny i skomplikowany, z dodatkowym ryzykiem pobliskich cieków wodnych i wód gruntowych.

Współpracując z radą miasta Glasgow i wykonawcą Luddon Construction, Tensar przedstawił bezpieczny projekt zamienny, wykorzystujący technologię TensarTech Stratum.

Podwykonawca – firma Foster Contracting tygodniowo montowała około 1500 m² materaca geokomórkowego, a same geokomórki były wypełniane zagęszczanym recyklowanym materiałem pochodzącym z prac rozbiórkowych. Stworzono w ten sposób pod nasypem sztywną platformę o grubości 1,3 m, poprawiającą stateczność nasypu, zwiększającą nośność i zmniejszającą nierównomierne osiadanie, a także uzyskano pojemną warstwę drenażową. Sukces został zweryfikowany przez szeroko zakrojony monitoring osiadania nasypu, który wykazał, że nierównomierność osiadania była mniejsza niż przewidywano.