Georácsokkal erősített támfalak

Az „támfal” vagy „támfalszerkezet” kifejezést számos olyan építési szerkezetre használják, amelyek támaszt nyújtanak a talajnak, amely ezeknek a szerkezeteknek nekifeszül. Korábban a támfalakat elsősorban betonból vagy beton előregyártott elemekből építették, de alkalmaztak falazatot és fa szerkezeteket is. A geoszintetikus anyagok, különösen a georácsok feltalálása lehetővé tette a megerősített talajtechnológia fejlődését, amelyet ma legjobban a támfalak képviselnek.

A megerősített talaj elve

A megerősített talaj működésének megértéséhez a brit BBC egyik műsorából származó következő ábrák szolgálnak példaként, amely az új építési módszereket népszerűsíti. A riporter két kockát készíttetett puha talajból, amelyek közül az egyik három réteg georáccsal volt átfűzve (a felvétel kedvéért sárgára festve). Ezután a kockákra állt, és váltakozva saját súlyával lépett egyik kockáról a másikra. A georácsokkal megerősített kocka megőrizte alakját, míg a nem megerősített kocka szétesett.

   
Bemutató a megerősített talajt népszerűsítő műsorból

Megerősített talajból készült támfalak

Ha egy talajtömböt megterhelünk, elegendő terhelés esetén csúszási felület alakul ki benne, és a tömb egy része elcsúszik. Az ilyen felületek száma a terhelés elhelyezkedésétől függően több is lehet. Ha azonban ezeket a csúszási felületeket megfelelő georáccsal átvágjuk, a csúszási felület megszakad, és a talaj nem tud elcsúszni. Az ilyen, georáccsal megerősített és megfelelő homlokzattal ellátott talajtömböt megerősített talajból készült támfalnak nevezzük.

      
A megerősített talajból készült támfal elvének sematikus ábrája

A megerősített talajból készült támfalak elemei

A támfalak – pontosabban a megerősített talajból készült támfal szerkezetek – három alapvető elemből állnak: talajból, georácsokból és a szerkezet homlokzatából. A georácsok és a homlokzati elemek közötti kapcsolatot bizonyos típusú támfalaknál speciális csatlakozók biztosíthatják.

Talaj

A megerősített szerkezet tulajdonságait leginkább az a talaj minősége befolyásolja, amelyből a szerkezet épül. Minél finomabb a talaj, annál kedvezőtlenebb tulajdonságokkal rendelkezik a szerkezet számára. Az optimális megoldás a zúzott kavics, amelynek szemcsemérete legfeljebb 125 mm. Kevésbé megfelelőek a bányászott folyami kavicsok gömbölyű szemcsékkel, kifejezetten alkalmatlanok az agyagos és humuszos talajok. A talaj minősége befolyásolja a felhasznált georácsok típusának és mennyiségének megválasztását. Minél jobb minőségű a talaj, annál kevesebb georács szükséges.

         
Különböző talajtípusok bemutatása, sorrendbe állítva a megerősített talajszerkezetbe való alkalmasság szerint

Georácsok

A talajba beépített vízszintes georácsrétegek biztosítják az egész szerkezet stabilitását és működőképességét. A georács típusának megválasztása elsősorban a szerkezet geometriai kialakításától, terhelésétől és a felhasznált talaj minőségétől függ. További szempontok lehetnek a támfal homlokzati elemei, valamint a környezet agresszivitása, amelyben a szerkezet elhelyezkedik.

        
Néhány georács típus bemutatása, amelyek gyártási technológiájukban és tulajdonságaikban különböznek egymástól

Homlokzat

A homlokzati elemeknek két alapvető funkciójuk van. A legfontosabb, hogy megtartsák a feltöltés talaját a szerkezet elején. A leglátványosabb funkció pedig az, hogy esztétikus megjelenést biztosítsanak a támfal szerkezetnek. Általában három alapvető homlokzattípus használatos.

Beton homlokzat

A leggyakoribb homlokzati megoldás a beton homlokzati elemek alkalmazása, amelyek többnyire kisebb, hasított elemekből állnak. Emellett használatosak nagyméretű panelek, valamint a vízfolyások vagy tengerpartok támfalainak megerősítésére masszív betonblokkokat alkalmaznak.

        

Zöld homlokzat

A másik, manapság egyre inkább előnyben részesített homlokzati megoldás az úgynevezett zöld homlokzat. Ez a típus lehetővé teszi a növényzet növekedését, és vagy dróthálóból készül, amelyen a növényzet könnyen átnő, vagy magukból a georácsokból, amelyeket nem a szerkezet homlokzatánál zárnak le, hanem a talajrétegek köré hajlítanak, majd visszafordítanak a következő georács réteghez. Az ilyen technológiával épített homlokzatokat „wrap around” (körbetekert homlokzat) néven ismerik. Néha a zöld homlokzat kialakításához földdel töltött zsákokat (piggy bag technológia) használnak, amelyeket a szerkezet homlokzatánál raknak egymásra. Nyilvánvaló, hogy a zöld homlokzattal épített támfalak legfeljebb kb. 70°-os dőlésszögben készülnek, hogy a zöld felületnek legyen esélye az esőzések során legalább némi nedvességet megtartani. Szárazabb körülmények között ezeket a homlokzatokat célszerű öntözni.

          

Kőburkolat

A harmadik homlokzattípus a gabionkosarakból áll, amelyeket függőlegesen vagy akár döntött helyzetben építenek. Az ilyen szerkezet tehát gabionnak tűnik, de valójában a gabionok csak látványbeli illúziót keltenek. A szerkezet stabilitása a mögöttük elhelyezett georácsoktól függ.

     

Csatlakozók

A homlokzati elemek és a georácsok együttműködését gyakran funkcionális csatlakozóelemek biztosítják. Ezek a csatlakozók tökéletes kapcsolatot hoznak létre a georács és a szerkezet homlokzati eleme között.

Hídfők megerősített földből

A megerősített földből készült szerkezetek nemcsak támfalakat hozhatnak létre, hanem hatékonyan alkalmazhatók hídfők építésére is. Ez tehát olyan szerkezet, amelyre a híd saját szerkezete kerül. Mondhatnánk, hogy az ilyen hídszerkezet – a hídtábla – közvetlenül a megerősített földszerkezetre van helyezve. A gyakorlatban a hídtábla elhelyezéséhez az alapot, az ún. felfekvő párkányt alakítják ki, és erre kerül maga a hídtábla. A megerősített földből készült hídfő tervezése szempontjából meglehetősen összetett. A tervezőnek nagyon tapasztaltnak kell lennie ahhoz, hogy előre kiszámítsa a megerősített föld alakváltozásait mind az építés során, mind a befejezés után, hogy helyesen megtervezze a hídtábla hosszát, méreteit, valamint például az ún. dilatációs zárak méreteit, amelyek lehetővé teszik, hogy a hídtábla problémamentesen változtassa hosszát a hőmérsékletváltozás hatására.

A hídfők kialakításához szinte kizárólag beton homlokfelületeket vagy beton elemeket használnak.

  
Autópálya-híd hídfője betonpanelek homlokfelületével

  
Vasút feletti híd hídfői hasított beton elemekből