Techniki stabilizacji skarp i zboczy w 5 krokach

Czy wiesz, że stabilizacja zbocza lub skarpy stanowi ogromne wyzwanie geoinżynieryjne? Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ mogą pojawić się liczne problemy, takie jak erozja, osuwanie się gruntu, problemy z odwodnieniem lub ograniczeniami przestrzennymi.

Częstotliwość i nasilenie występowania powyższych problemów związane jest z ukształtowaniem i budową geologiczną danego terenu. W związku z tym można wyodrębnić strefy o wysokim i niskim stopniu zagrożenia. 

Utrata stateczności gruntu budującego skarpę czy zbocze wynika z przekroczenia wytrzymałości gruntu na ścinanie wzdłuż tzw. powierzchni poślizgu. Proces ten wywołany jest przez siły grawitacji pochodzące od ciężaru gruntu i obciążeń zewnętrznych oraz przez siły hydrodynamiczne spowodowane przez przepływ wody.

Czynniki, które mają znaczący wpływ na stabilizację (zwiększenie stateczności) skarp i zboczy

• Nachylenie: Im mniejsze pochylenie oraz wysokość skarpy, tym mniejsze ryzyko powstania erozji. Należy pamiętać, że każda nierówność gruntu skutkuje składowymi grawitacyjnymi. Ciężar mający tendencję do przesuwania gleby z najwyższego punktu do niższego poziomu może doprowadzić do masowego osuwania się gleby w dół i tym samym do uszkodzenie zbocza.
• Skład gleby: Należy pamiętać, że gleby piaszczyste są bardziej podatne na spływanie i osuwanie,  niż gleby gliniaste, ponieważ cząsteczki w glebach piaszczystych są luźniejsze. Trzeba też zwrócić uwagę na warstwy gleby — niewielka jej warstwa na danym terenie, może świadczyć, że pod ziemią jest skała, natomiast gruba warstwa może umożliwić pokrycie zbocza roślinnością, co  wpłynie pozytywnie na umocnienie zbocza.
• Drenaż: Aby zmierzyć drenaż na zboczu wzgórza, możesz wykopać dół i napełnić go wodą, a następnie sprawdzić ponownie za godzinę lub dwie. Jeśli nie ma pozostałej wody, naturalny drenaż jest dobry, a jeśli woda stoi tam przez dwa lub więcej dni, oznacza to, że pod spodem znajdują się skały, a nie gleba, i może dojść do większej erozji.
• Miejscowy brak roślinności: Obecność pustych miejsc na powierzchni zbocza, może wiele powiedzieć o jakości gleby oraz może być oznaką podłoża skalnego tuż pod ziemią.
• Nasłonecznienie : Aby móc używać roślinności do zabezpieczenia gleby przed erozją, należy mieć pewność, że posadzone rośliny będą się dobrze rozwijały zarówno w słońcu jak i w cieniu.
• Nawadnianie: Należy mieć na uwadze, że rośliny występujące na zboczach mają dość nietypowe i trudne warunki do wzrostu ze względu na nachylenie podłoża, dlatego ważnym elementem jest odpowiednie nawadnianie terenu.

Stabilizacja skarp i zboczy w 5 krokach 

Jak już zostało powiedziane, stabilność zbocza ma istotne znaczenie w zastosowaniach inżynierii geotechnicznej. 

Jej stateczność zależy przede wszystkim od zdolności zgromadzonej masy gleby do wytrzymania sił grawitacyjnych, oraz wszelkich dodatkowych obciążeń działających na dane zbocze. 

Inaczej mówiąc stabilizacja zbocza odnosi się do dowolnej zastosowanej techniki, której głównym celem jest ustabilizowanie niestabilnego lub niewystarczająco stabilnego zbocza.

Ruch na zboczu, zwany osuwaniem się ziemi może być bardzo niebezpieczny i prowadzić do poważnych problemów, w tym do uszkodzenia infrastruktury , a nawet ofiar w ludziach.

Przedstawiamy Ci 5 kroków do zwiększenia współczynnika bezpieczeństwa stabilizacji skarp i  zboczy.

KROK 1 — Usuwanie i zabezpieczanie

Usuwanie niestabilnego materiału zalegającego zwykle w górnej warstwie skarpy i zakładanie środków zabezpieczających np. siatek. Siatkę mocuje się za pomocą wbijanych prostopadle do płaszczyzny nachylenia cienkich drutów. Druty przepuszcza się przez całą miąższość przewidywanego osuwiska i kotwi dopiero w statecznej warstwie gruntu. Taka metoda jest potocznie nazywana gwoździowaniem.

KROK 2 — Stablilizacja gruntu

Stabilizacja gruntu odnosi się do wszystkich procesów, które mają na celu poprawę właściwości mechanicznych gruntu, zwiększenie jego wytrzymałości na osuwanie, a tym samym stateczność zbocza. Do najczęściej stosowanych technik należy stabilizacja mechaniczna np. zagęszczanie terenu roślinnością.

Korzenie roślin porastających zbocze można przyrównać do naturalnej formy „gwoździowania” — spajają one podpowierzchniowe warstwy gruntu, zmniejszając ryzyko ich osuwania. 

Najlepsze efekty daje obecność drzew, których korzenie sięgają najgłębiej. Krzaczasta roślinność i trawy ograniczają natomiast ilość i prędkość przepływu wód opadowych. 

W celu zwiększenia stateczności skarpy warto zatem obsadzić ją mieszaną szatą roślinną. Trzeba tylko uważać na lokalizowanie dosadzanych drzew. W środkowej części zbocza, czyli tej najmniej bezpiecznej, zamiast pomagać – mogą zaszkodzić.

KROK 3 — Stabilizacja podpór

Podpory konstrukcyjne mają na celu zwiększenie stabilności zbocza. Techniki te obejmują wykonanie kotew sprężonych, kotew skalnych, pali, gwoździ gruntowych, które zostają wprowadzane w grunt celem przyjmowania sił rozciągających. Kotwy pracują, gdy ich część nośna – buława umiejscowiona jest poza powierzchnią poślizgu, co umożliwia przenoszenie sił wyrywających. 

Gwoździe pracują na całej długości, jednocześnie monolityzując bryłę gruntu. Gwoździowanie wykonuje się z użyciem np. wibromłotów.

KROK 4 — Odwodnienie

Obecność wody w glebie lub górotworze powoduje zwiększone ciśnienie wody w porach. Ciśnienie wody osłabia wiązania między cząsteczkami i mają one tendencję do ślizgania się, co zmniejsza stabilność zbocza. Odwodnienia służą do ograniczenia napływu wody i kontroli poziomu wód gruntowych.

KROK 5 — Zbrojenie geosyntetyczne

Geosyntetyczna mata cementowa GCCM/GCCB, którą w skrócie można określić jako beton w rolce, jest zaawansowaną technologią, która zyskuje coraz większą popularność, wypierając jednocześnie konwencjonalne materiały budowlane.

GCCM składa się z trójwymiarowej matrycy zawierającej specjalnie opracowaną mieszankę suchego betonu zbrojoną włóknami polipropylenowymi. 

Warstwa folii PVC na jednej z powierzchni Concrete Canvas® zapewnia doskonałą nieprzepuszczalność materiału, a włóknista warstwa wierzchnia pomaga w prawidłowym nawodnieniu produktu. 

Po związaniu włókna wzmacniają beton, zapobiegając rozprzestrzenianiu się pęknięć i zapewniając plastyczną pracę materiału. 

Mata betonowa  stanowi wzmocnienie nawet bardzo stromego zbocza, kontroluje  i zapobiega erozji, ponieważ jest odporna na chemikalia i mikroorganizmy obecne w glebie oraz blokuje wymywanie gleby przez opady atmosferyczne. 

Beton w rolce Concrete Canvas® nadaje zboczu dodatkową warstwę, dzięki czemu jest bardziej stabilna i jednolita.

Aplikacja maty betonowej jest szybka i łatwa, ponieważ wystarczy ją rozwinąć i rozłożyć na zboczu. Produkt ma elastyczny charakter, dzięki czemu błyskawicznie przylega do powierzchni. Trzeba ją nawilżyć wodą, a po kilku godzinach twardnieje, nie tracąc przy tym swoich wyjątkowych właściwości. 

Metoda ta jest niedroga i nie wymaga skomplikowanych operacji logistycznych, dzięki czemu z powodzeniem może być stosowana zarówno przy projektach stałych, jak i tymczasowych.

Jak stabilizować zbocza i skarpy? [podsumowanie]

Jeśli chodzi o stabilizację skarp i zboczy, można te działania rozpatrywać w kategorii uciążliwych, ale z drugiej strony stanowią doskonałą okazję do wdrożenia nowoczesnych, korzystnych technicznie i przyjaznych środowisku naturalnemu rozwiązań i technologii.

Odpowiednią formę zabezpieczenia skarpy przed osunięciem zawsze powinien dobrać inżynier, bo wiele zależy od nachylenia, rodzaju gruntu i wyznaczonej płaszczyzny poślizgu.

Jeśli chcesz porozmawiać o stabilizacji skarp i zboczy napisz do nas: kontakt@betonwrolce.pl lub zadzwoń pod nr tel. +48 790 414 700 - chętnie odpowiemy na nurtujące Cię pytania.