Pravidla pro návrh a nejčastější chyby u nosných konstrukcí cest, chodníků a zpevněných povrchů

Podceňovanou součástí komunikací a zpevněných prostranství bývá jejich nosná konstrukce, není po dokončení vidět, ale její správná funkce je základním předpokladem trvanlivosti a únosnosti zpevněných povrchů. Na tyto konstrukce je třeba použít drcené kamenivo. Ostatní dříve hojně užívané materiály jako třeba kopané nebo říční štěrkopísky nejsou vhodné. Prané a tříděné říční štěrky (tzv. kačírky) bez jemného výplňového kameniva jsou pro použití v komunikacích vysloveně nevhodné. Základní vlastností vhodného materiálu je zaklínění jednotlivých zrn po zhutnění vrstvy vzájemně mezi sebou. To dokáží pouze ostrohranná zrna drceného kamene. Pokud použijeme kamenivo s kulatými zrny, nedokážeme je řádně zhutnit. Při hutnění totiž kloužou jednotlivá zrna po sobě navzájem a nedokáží se zaklínit.

Obr. 1: Kamenivo drcené frakce 16–32 mm

Obr. 2: Praný kačírek frakce
16–22 mm

Obr. 3: Tento druh kameniva je pro nosné konstrukce vozovek nevhodný. Zrna jsou kulatá a nejdou zhutnit.

Nejčastěji používané frakce na nosné vrstvy jsou 32/63 mm a pro komunikace s větším zatížením 63/125 mm. Označení frakce znamená, že menší číslo je nejmenší velikost zrna a větší číslo je naopak velikost největšího zrna, které se v materiálu nachází. Při kladení vrstev se každá nezávisle zhutní po maximálních tloušťkách 150 až 300 mm. Tloušťka závisí na hmotnosti a charakteru případných vibrací, kterými použité hutnicí zařízení disponuje. Je zde ještě jedna zásada, kterou je tloušťka vrstvy, jež musí být větší než jedenapůlnásobek velikosti největšího zrna. Při kladení vrstev s menší velikostí zrn na vrstvu s větší velikostí zrn není třeba mít obavy jejich vzájemného promísení, případně propadu zrn.

Pokud je nosná konstrukce vozovky u méně zatížené komunikace jednovrstvá, lze s výhodou použít frakci 0/32 mm nebo 0/63 mm. První číslo znamená, že směs obsahuje i prachová a jemná zrna, která při drcení kamene vznikla. Někdy se nazývá minerální beton. Jemná a prachová zrna se chovají podobně jako cementové pojivo a po zvlhčení vodou ze srážek vytváří ve vrstvě krystalické vazby.

Obr. 4a, b: Kamenivo drcené frakce 0–32 mm

Pro řádnou funkci nosné konstrukce je nutná její propustnost pro srážkovou a náhodnou vodu. Vrstvy bez jemných součástí mají z logických důvodů větší propustnost pro vodu. Proto je třeba u použití vrstev s jemnými částicemi zvážit stupeň zatížení srážkovými vodami.

Kamenivo použité na štěrk by mělo být pevné a nenasákavé. Nasákavost do 10 % nebo méně hmotnostního podílu vody. To zejména z důvodu opakovaného zatěžování mrazem. Ideální jsou žuly, diority, čedič a většina vyvřelých hornin. Usazené a přeměněné horniny jsou méně vhodnými materiály. Zejména pro nestabilní příměsi, které se časem rozpadají.

Nosná konstrukce musí dobře propouštět srážkovou vodu, která se do konstrukce vsákne. Znamená to, že zároveň slouží jako drenážní vrstva. A je třeba pamatovat na to, že protékající voda musí být dostatečně odvedena mimo konstrukci vozovky nebo zpevněného povrchu a nesmí se v konstrukci hromadit.

Pod nosnými vrstvami komunikací se nachází tzv. zemní pláň. Je to kontaktní povrch mezi vrstvami komunikace a rostlým či nasypaným terénem. U zemní pláně je důležité ověřit její únosnost. Tu stanoví zkouškami inženýrský geolog formou velikosti modulu přetvárnosti. Pro naše potřeby stačí pro pěší a cyklistické komunikace E_def,2 = 30 MPa a pro komunikace zatížené automobilovou dopravou E_def,2 = 45 MPa. Pokud zemní pláň nedosahuje těchto minimálních parametrů únosnosti, je třeba ji upravit. Například vápennou či cementovou stabilizací. U parkových cest je třeba počítat s tím, že i po nich občas přejíždějí stroje, jako jsou například sekačky nebo třeba vysokozdvižná plošina na údržbu veřejného osvětlení. Materiál zemní pláně by měl být ideálně nenamrzavý a při kontaktu s vodou by neměl měnit svůj objem.

Obr. 5: Zemní pláň v konečné fázi přípravy pro pokládku vrstev komunikace

Zemní pláň by neměla být dlouho vystavena povětrnostním vlivům, zejména kvůli riziku jejího rozbřednutí po deštích. Také je třeba dodržet jednu velice důležitou zásadu – nikdy neobnažovat základovou spáru před zimním obdobím. Ta je po proběhnutí zimy natolik poškozená dešti a mrazy, že se musí svrchní vrstva zeminy většinou odtěžit a odvézt.

Pro zemní pláň je normami předepsán minimální sklon 3 až 5 %. Ten je vytvořen z důvodu odvodu prosáklé srážkové vody mimo těleso komunikace nebo zpevněné plochy. Zemní pláň je v drtivé většině případů v zámrzné hloubce cca 400 mm a stojící voda by po zamrznutí způsobila deformaci zemní pláně a i vrstev nad ní. Větší sklon není nutný, voda by neměla proudit většími rychlostmi z důvodu možného vyplavování jemných zrn podkladu.

Obr. 6: Nosná konstrukce vozovky s obrubníkem a přídlažbou. Připravená k pokládce finální vrstvy.

Obecně lze pro konstrukce komunikací a zpevněných povrchů konstatovat tyto hlavní zásady:

• nosná konstrukce přednostně z drceného kameniva,
• nosné vrstvy musí být z pevného nenasákavého materiálu,
• musí dobře propouštět a drénovat srážkovou vodu,
• zemní pláň musí být odvodněna a z vhodného, popř. stabilizovaného materiálu,
• zemní pláň musí být zhutněna na 45 (resp. 30) MPa.

Po provedení úpravy zemní pláně a vytvoření nosné konstrukce vozovky můžeme přistoupit k položení svrchní vrstvy. U památkových objektů jsou nejoblíbenější mlatové vrstvy, popřípadě dlažby. Dalším oblíbeným povrchem je u méně exponovaných objektů i MZK (mechanicky zpevněné kamenivo).

Obr. 7: Položené a zhutněné podkladní vrstvy v parku historického Ostrova. Pásy ztraceného bednění jsou základy pro lemy okrasného jezírka.

Obr. 8: Pokládka mlatového povrchu u téhož objektu

Obr. 9: Pokládka finálních vrstev před začištěním

Obr. 10: Podkladní nosná konstrukce z drceného kameniva frakce 16/32 mm

Obr. 11: Na nosnou štěrkovou konstrukci je do štěrkodrti frakce
4–8 mm kladená drobná dlažba ze žulových kostek

Obr. 12: Položená a zaspárovaná dlažba. Vzor kladení – obloučková dlažba. Na dlažbu navazuje konstrukce z MZK (mechanicky zpevněné kamenivo frakce 0/32 mm).

Obr. 13: Příprava pro osazení drobné architektury

Obr. 14: Kneippův chodník v lázních Bük. Zde je použití praného oblázkového kameniva (kačírku) na místě. Kačírek dobře masíruje a prokrvuje chodidla, na běžný provoz je vysloveně nevhodný. Jemný kačírek se někde dodnes užívá jako estetický a signální povrch okolo chráněných objektů. Při chůzi vzniká poměrně znatelný hluk.

Různé defektní situace a jak se jim vyhnout

Obr. 15: Původně mlatová cesta, u které zřejmě neprobíhala žádná údržba. Podle nezpevněného příčného rigolu je zřejmě zaplavována větším množstvím srážkové vody. Došlo zde k vyplavení jemnějších zrn vrstvy a krom jízdy pracovních strojů je téměř nepoužitelná.

Obr. 16: Lesní cesta z MZK. Voda z vyššího okraje splavuje hlínu do vozovky. Je to příklad špatně provedeného odvodnění. Chybí rigol, který by zachytával splavený materiál ze sousedního pozemku.

Obr. 17: Takzvaná zatravňovací dlažba a její stav po několikaletém užívání. Požadavek na použití zatravňovacích dlaždic je mantrou některých ochránců zeleně bez ohledu na praktické výsledky. Trávníky v betonových dlaždicích živoří, jsou namáhány sluncem, rozpáleným betonem (až 70 ° Celsia) a nedostatkem vláhy. Zde byla dlažba necitlivě položena až na kořeny stromu. Ten si hledá cestu pro životní prostor a dlažbu nadzvedává a deformuje. Velmi špatný příklad práce ve veřejném prostoru.

Obr. 18: Že to jde i jinak, ukazuje tento příklad. Stromu je pod mříží ponechán dostatečný prostor pro rozvoj kořenů. V lemech, na kterých je položena mříž, jsou ponechány dostatečně velké otvory pro prorůstání kořenů do okolního prostoru.

Obr. 19: Příčné odvodnění mlatového chodníku s absentující údržbou. Mlat je i s částí nosné vrstvy zcela vyplaven a čištěním odvodňovacího žlábku se nikdo nezabývá. Žlábku by slušela dvouřádková přídlažba jako přechod mezi mlatem a dlažbou žlábku.

Obr. 20: Mikrostrže v mlatovém povrchu svědčí o nedostatečném příčném odvodnění chodníků. Voda se hromadí u okraje chodníku do podélných stružek a vyplavuje materiál chodníku. Další častou chybou je, že povrch okolních trávníků je vyvýšený nad okraj chodníku. Je potřeba výškově upravit okraj nivelety chodníku nad okolní trávníky. Se splavenými jemnými zrny si trávník velmi dobře poradí tím, že je zaroste.

Obr. 21: Zcela zanesený příčný odvodňovací kanálek. Pokud by zhotovitel použil pár řádků kamenné přídlažby před kanálek, situaci by to výrazně vylepšilo. U mlatových konstrukcí chodníků je třeba mít na paměti, že to nejsou bezúdržbové komunikace. Pravidelné čištění odvodnění, zejména po deštích, je nutností. Krycí mřížka je potřebná kvůli bezpečnosti chůze, ale její demontáž při čištění je pracná. Na druhou stranu, pokud není přišroubovaná, je častým cílem pobertů.

Obr. 22: Příklad nedostatečně odvodněné podkladové konstrukce – buď zemní pláně, nebo nosné štěrkové konstrukce. Destrukce od mrazu je pak poměrně rychlá.

Obr. 23: Dobré řešení povrchového odvodnění mlatového parkoviště s přídlažbou. Přídlažba částečně chrání odvodňovací žlábek před splavováním jemných zrn povrchu. Použití žlábku bez krycí mřížky usnadňuje jeho čištění. Problematická je bezpečnost chůze. U odstavných parkovacích ploch je tolerovatelná v případě, že jsou vymezeny pěší koridory bez přecházení takového kanálku.

Obr. 24: Barbarské vylepení okolí kmene valouny do betonu

Použité zdroje

Technické předpisy Ministerstva dopravy ČR, TP 170, listopad 2004.
Fotografie – vlastní autora příspěvku.

Článek vychází z prezentace na semináři s názvem Drobná architektura v krajině, který pořádala Společnost pro technologie ochrany památek STOP (https://www.pamatky-stop.cz)