Geotechnické poměry lokality spadají do širšího kontextu inženýrsko-geologického průzkumu, který vychází z neogenních sedimentů a jejich nadložní vrstvy ze kvartérních sedimentů s dominancí glacigenních hlín. Převažují jílovité hlíny s vložkami hlinitého písku a s místními horninovými vložkami, zatímco v nadloží se vyskytují eolické sedimenty charakteru spraší. Celé území má monotónní geologickou stavbu; povrchová zóna je budována výhradně jílovitými sedimenty s střední plasticitou.
V hloubkách od 2,5 m pod dnešním povrchem se zvyšuje příměs písčité a drobně štěrkové materiálu, která mění některé vrstvy na písčité jíly nebo jílovité písky. Občasné polohy vysoce plastických jílu a jílovitého štěrku nejsou zcela vyloučeny. Většina zemin na lokalitě je málo propustná, avšak hladiny podzemní vody bývají poměrně hojné a často velmi mělce pod terénem.
Geotechnické vlastnosti zemin a jejich interpretace
Na základě výsledků IG průzkumu byly stanoveny geotechnické parametry zemin, které odpovídají jílu se střední plasticitou s proplástkami jílových materiálů i písčitými polohami. Přirozená vlhkost se pohybuje okolo 21,6 %, optimální vlhkost pro hutnění Proctor standard je v rozmezí 13,4 - 15,8 %. Z tohoto hlediska není možné přímo použít vytěžené zeminy do násypů.
Nejvhodnější metodou úpravy zeminy pro potřeby násypů je zlepšení nehašeným vápnem, které snižuje vlhkost zeminy a zároveň zvyšuje optimální vlhkost zlepšené zeminy hutněné dle Proctor standard. Z doporučení IG průzkumu vychází optimální modifikace zeminy 3 % nehašeného vápna.
Vzhledem k rozsahu lokality nebylo možné detailněji prozkoumat rozmístění proplástek plastičtějších či písčitějších poloh. Proto byly výpočty stability svahů a násypů řešeny se zprůměrněnými parametry, a to pomocí modulu deformace Edef = 3000 kPa v kvartéru do hloubky cca 14 m. Zavedená podzemní voda se sezónně nachází v úrovni přibližně 1 m pod terénem, což ovlivňuje odvodnění a stabilitu.
Návrhové výpočty a stabilita
Pro řešení stability svahů zářezů a násypů byl použit program SVARG podle ČSN EN 1997 (EC7) a návrhového přístupu 3. Zatížení u zářezů bylo 5 kN/m2, u násypů 35 kN/m2 (z důvodu pohybu těžkých strojů). Výpočty vycházejí z mezních stavů, s redukcí charakteristických parametrů a použitím dílčích součinitelů spolehlivosti.
Ve všech kritických řezech byla prokázána dostatečná stabilita (F > 1,0) pro dané parametry zeminy a zatížení. Viz tabulka 1 a obr. 3-7 dokumentující nejnebezpečnější případy stability pro různé výšky násypů a zářezů. Z výpočtů vyplývá, že návrh zemní konstrukce pro transformovnu Kletné je bezpečný.
Odvodnění a protierozní opatření
Pro zajištění odvodnění zářezů byl navržen drenážní systém z matrací Enkadrain Findrain podél paty zářezů. Tento systém snižuje hladinu podzemní vody na úroveň 1 m pod pláň HTÚ a přispívá k stabilitě svahů během provozu i v období dešťů.
Pro zajištění mezního stavu povrchové eroze byly na svahy zářezů navrženy trvalé protierozní matrace Enkamat. Hodnoty napjatosti v podloží byly zapracovány do tabulkového kalkulátoru a sedání bylo vyhodnoceno s ohledem na životnost a provozní požadavky.
Konsolidace a geodrénový systém
Maximální sedání bylo stanoveno na 152 mm za období min. 5 let, avšak investor zvolil alternativu urychlení konsolidace pomocí svislých geodrénů. Pro optimalizaci množství geodrénů a rychlosti výstavby byla stanovena reziduální maximální hodnota sedání 20 mm. Geodrénová soustava Colbonddrain o délce 20 m byla navržena s trojúhelníkovým roztečem 1,45 m, aby veškeré větší sedání bylo realizováno během prvních dvou měsíců po dokončení tělesa násypu.
Monitoring svislých deformací a disipace pórových tlaků probíhal u sanovaných násypů, aby se ověřila funkčnost systému a urychlení konsolidace. Výsledky monitoringu potvrdily významné urychlení, s největší hodnotou sedání podloží výrazně nižší než výpočtové hodnoty.
Realizace a praktické poznámky
Zemní konstrukce pro transformovnu Kletné byla navržena v letech 2009-2010 a realizace probíhala v období jaro-podzim 2010, přičemž nepříznivé počasí prodloužilo dobu prací, ale neohrozilo bezpečnost ani kvalitu konstrukce. I v komplikovaných geologických poměrech nedošlo k nepředvídaným problémům.
V rámci projektů jsou použity standardní geotechnické postupy a normy, včetně ČSN EN 1997 a tabulek z prováděcích příloh. Důraz byl kladen na přesné vyhodnocení vlivu podzemní vody, vhodný výběr materiálů a optimalizaci zatížení pro stabilitu a minimalizaci sedání.
Rozsah řešené lokality vyžaduje komplexní pohled na základové poměry a geologické profile, včetně předkvartérního podloží, anomálií a vztahu k povrchovým sedimentům. Zdroje a údaje uvádí široké souvislosti s regionální geologií a průzkumem podloží.
Earth Structure Design for Electrical Transformation Station in Kletné zobrazuje velikost footprintu (cca 60 000 m2), s jednospřístupnou svahovou sklonem 3 %, nejhlubší řez a hloubka násypů. Deepní subsoil je z plastických jílů, hloubky pod 30 m a sedání až do 20 m. Technologie zahrnují drenážní a protierozní opatření.
Vznik říčních teras/ River terrace formation
V závěrech bylo shrnuto, že i při odlišných geologických prostředích je možné zajistit bezpečnou a efektivní stabilitu zemní konstrukce transformovny, s využitím moderních metod konsolidace a monitoringu.
| Parametr | Hodnota | Poznámka |
|---|---|---|
| Průměrná hloubka neogénu | ~10 m | pod povrchem v širším okolí |
| Optimální vlhkost Proctor | 13,4-15,8 % | pro hutnění |
| Optimální modifikace zeminy | 3 % nehašené vápno | zlepšení vlhkosti |
| Max. sedání | 152 mm | před deponací geodrénů |
| Reziduální sedání | 20 mm | po konsolidaci |
| Rozteč geodrénů | 1,45 m | trojúhelníková síť Colbonddrain |
Monitoring a provozní vyhodnocení potvrzují, že systém svislých geodrénů významně zrychluje konsolidaci a snižuje riziko pozdějšího nadměrného sedání podložía zlepšuje stabilitu násypů i zářezů během provozu transformovny.