Ochrona przeciwerozyjna nasypów ziemnych i ścian skalnych

Opublikowano 24.05.2012

Nasypy ziemne lub ściany skalne są w trakcie swojej projektowanej żywotności narażone na działanie różnorodnych czynników erozyjnych, które w negatywny sposób wpływają nie tylko na ich funkcjonalność, ale także na bezpieczeństwo. W przypadku pominięcia oddziaływania tych czynników ich działanie może prowadzić aż do stanów awaryjnych konstrukcji, powodując znaczne szkody eksploatacyjne.

Z tego względu konieczne jest, aby projekt konstrukcji był opracowany kompleksowo z punktu widzenia niezawodności – tj. w maksymalnym stopniu eliminował wszystkie negatywne czynniki, które mogą pojawić się w trakcie eksploatacji konstrukcji, a także aby przewidywał zaprojektowanie skutecznej ochrony przeciwerozyjnej, przede wszystkim tam, gdzie występuje lub istnieje podwyższone potencjalne ryzyko oddziaływania czynników erozyjnych.

Ochrona przeciwerozyjna

Dla poszczególnych zastosowań konieczne jest określenie ryzyka erozyjnego oraz ustalenie wymaganej intensywności ochrony w zależności od następujących rodzajów erozji:

• erozja grawitacyjna (ruchy zboczowe skał i osadów pod wpływem grawitacji)
• erozja wodna (opady deszczu, woda płynąca lub falująca)
• erozja wywołana działaniem lodu (oddziaływanie lodu w drobnych szczelinach skalnych)
• erozja chemiczna (rozpuszczanie skał)
• oddziaływania tektoniczne erozji
• erozja spowodowana działalnością człowieka

Obecnie na rynku dostępne jest szerokie spektrum technologii umożliwiających nowoczesne rozwiązania w zakresie ochrony przeciwerozyjnej. Oferują one inwestorowi nie tylko rozwiązania techniczne, lecz przede wszystkim ekonomicznie korzystną alternatywę dla konwencjonalnych metod ochrony przeciwerozyjnej (np. ażurowe elementy do zazieleniania, okładziny kamienne czy beton natryskowy).

Odpowiednim rozwiązaniem są również zastosowania przeciwerozyjne z wykorzystaniem produktów geosyntetycznych. Należy przy tym odrębnie rozpatrywać ochronę przeciwerozyjną dotyczącą skarp ziemnych oraz ścian skalnych.

Ochrona przeciwerozyjna nasypów ziemnych

Głównym źródłem uszkodzeń nasypów ziemnych są przede wszystkim zniszczenia spowodowane przez spływającą wodę podczas intensywnych opadów deszczu. Jeżeli ilość opadów przekracza dopuszczalną infiltrację gruntu, dochodzi do powstawania rynien erozyjnych, często o znacznej głębokości i szerokości.

Naruszony grunt jest następnie przemieszczany i odkładany w różnego rodzaju systemach drenażowych (przepusty, drenaże powierzchniowe). Na ich utrzymanie przeznaczane są następnie znaczne środki finansowe.

Innym częstym rodzajem jest erozja wywołana przez płynącą wodę, działającą długotrwale lub okresowo w sposób gwałtowny. Dotyczy to przede wszystkim obszarów narażonych na czasowe zalewanie wodą, oddziaływanie fal lub przerywany, szybko płynący nurt (np. brzegi rzek, wybrzeża, rowy, wały przeciwpowodziowe oraz przelewy zapór).

Ochronę skarp ziemnych przed erozją może do pewnego stopnia zapewnić naturalna roślinność. Nie zawsze jest ona jednak wystarczająca na stromych zboczach, w tym na skarpach z gruntem zbrojonym, kotwami gruntowymi lub gwoździami gruntowymi.

Ochrona przeciwerozyjna ścian skalnych

Wietrzenie oraz oddziaływanie mrozu na powierzchnię skał często prowadzi do rozluźniania bloków lub warstw skalnych oraz do bezpośredniej infiltracji wody do szczelin, co przyspiesza degradację masywu skalnego. W przypadku obszarów pozostających w kontakcie z przestrzenią publiczną, drogami lub liniami kolejowymi konieczne jest ograniczenie zagrożenia spadającymi odłamkami lub całymi blokami skalnymi.

Projektowanie ochrony przeciwerozyjnej

Odpowiednim rozwiązaniem wyżej opisanych problemów, obok tradycyjnych metod, są zastosowania przeciwerozyjne z wykorzystaniem produktów geosyntetycznych, które umożliwiają dużą zmienność oraz dostosowanie do zmieniających się warunków realizacji inwestycji. Decydującymi czynnikami przy ocenie zasadności zastosowania ochrony przeciwerozyjnej są:

• intensywność oddziaływań (częstotliwość opadów, prędkość przepływu)
• rodzaj, struktura i właściwości gruntów
• nachylenie, gęstość i stan nieciągłości
• nachylenie i długość skarpy
• gęstość oraz typ pokrywy roślinnej

Kolejnym, nie mniej istotnym aspektem prawidłowego funkcjonowania ochrony przeciwerozyjnej, oprócz poprawności projektu, jest właściwe wykonanie oraz bezwzględne przestrzeganie procedur technologicznych określonych przez producenta.

Geosyntetyki jako ochrona przeciwerozyjna nasypów ziemnych

Jak już wspomniano, najważniejszym aspektem projektu jest przede wszystkim sposób i rodzaj oddziaływań działających na chronioną skarpę. Poniższy rysunek przedstawia orientacyjne wskazówki do projektowania geosyntetycznej lub podobnej ochrony przeciwerozyjnej.

Główną zaletą trwałych mat przeciwerozyjnych (np. Trinter) w porównaniu z ochroną tymczasową jest to, że bezpośrednio współpracują one z darnią trawiastą (korzenie są chronione przez geosyntetyk) oraz nie ulegają degradacji biologicznej (spełniają swoją funkcję przez cały okres użytkowania konstrukcji).

Ochrona ścian skalnych za pomocą siatek

Zabezpieczenie masywu skalnego standardowo wykonuje się poprzez usunięcie niestabilnych bloków skalnych, a następnie wzmocnienie masywu za pomocą trwałych kotew prętowych, siatek ochronnych wykonanych z materiałów metalowych (np. Geomanet SAR) lub syntetycznych (np. Tensar SS), bądź poprzez zastosowanie ogrodzeń ochronnych. Jednym z kluczowych czynników bezpiecznego projektu jest przede wszystkim wielkość odrywających się bloków lub cząstek, które należy zatrzymać, co determinuje końcowe wymiary ochrony przeciwerozyjnej (wielkość oczek). Należy również zwrócić szczególną uwagę na trwałość poszczególnych elementów, zwłaszcza z uwagi na korozję materiału, oraz na określenie liczby i gęstości punktów kotwienia.