Horninové kotvy slouží k přenosu tahových sil z konstrukce do horninového prostředí. Používají se pro zajištění stability u pažicích konstrukcí, pro zajištění stability svahů, skalních stěn a zářezů, pro kotvení stavebních konstrukcí např. proti vztlaku vody apod. Horninová kotva sestává ze tří hlavních částí: hlavy, táhla a kořene. Tahová síla, vyvozovaná na hlavě kotvy, se přenáší táhlem do kořene, který je injektáží upnut v horninovém prostředí. Velikost tahové síly a směr kotev má vliv na rozložení kotevních sil v hornině a volí se dle konkrétních geotechnických podmínek na základě znalosti statického schématu kotvené konstrukce a konstrukční skladby kotevního svazku.

Typy kotev

Z hlediska životnosti dělíme horninové kotvy na dočasné, s životností do dvou let, a trvalé, u nichž doba funkčnosti přesahuje dva roky a obvykle je shodná s životností kotvené konstrukce. Oba typy kotev se liší především provedením antikorozní ochrany kotevního svazku a kotevní hlavy. Volná délka táhla je chráněna PE povlakem; u trvalých kotev v kombinaci s tukovou výplní. U trvalých kotev je během jejich životnosti nutné periodicky kontrolovat jejich funkci.

Kotvy jsou vyráběny v centrální výrobně na automatické lince na povlékání pramenců a na stavbu jsou dopravovány smontované a připravené k osazení do vrtu. Vrty pro horninové kotvy se hloubí rotačním nebo rotačně-příklepovým způsobem výkonnými středněprofilovými vrtnými soupravami. Po osazení kotvy do vrtu vyplněného zálivkou se provede injektáž kořene kotvy cementovou injekční směsí, a to dle potřeby i opakovaně ve více fázích. Poté se z jednotlivých částí sestaví hlava kotvy a v určeném časovém intervalu po injektáži je možno kotvu napnout. Napínání se provádí napínacím zařízením dle přesně stanoveného postupu na hodnoty určené projektem; do funkce se kotva uvede zakotvením v hlavě. Jednotlivé fáze zhotovení a zkoušení kotev vyžadují odborné a kvalifikované pracovní síly i technický dozor. Kvalita prací se při napínání kotev ověřuje zkouškami dle ČSN EN 1537 (73 1051). Pro spolehlivý sled a řízení zkoušek horninových kotev byl vyvinut a je používán monitoring, který průběžně zaznamenává vyvozované síly a jim odpovídající deformace kotvy i jejich ustálení v čase.

Z hlediska konstrukce a použitého materiálu dělíme kotvy na tyčové a pramencové. Tyčové kotvy, jejichž táhlo je tvořeno ocelovými tyčemi průměru 25, 32 nebo 36 mm, jsou schopny přenášet tahové síly do cca 500 kN. Alternativně lze pro výrobu táhel tyčových kotev použít laminátové tyče nebo tyče z karbonových vláken, které nepodléhají korozi. Pramencové kotvy jsou složeny z 1 až 12 pramenců o průměrech 15,3 nebo 15,7 mm. Jejich únosnost se pohybuje v rozmezí cca 240 až 1800 kN a ovlivňuje ji samozřejmě počet pramenců v kotevním svazku, způsob provedení, délka kořenové části, dosažený injekční tlak při injektáži kořene kotvy a v neposlední řadě i geotechnické vlastnosti horninového prostředí, do něhož jsou uloženy. Pokud se ústí vrtu pro kotvu nachází pod hladinou podzemní vody, která přetlakem vniká do vrtu, je nutno vrt hloubit zdvojenou vrtnou kolonou, kterou utěsňujeme v ústí vrtu i v jejím mezikruží speciálními preventry. Při malém převýšení ústí vrtu a hladiny podzemní vody (do 1-2 m) lze přetlak vody ve vrtu eliminovat vystavením pažnicové kolony nad ústí vrtu. Stále častější jsou požadavky objednatelů na likvidaci kotev po ukončení jejich funkce na stavbě. Tento požadavek musí být již součástí projektu, neboť vyžaduje zvláštní konstrukci kotevního svazku a takové umístění kotev, které umožní pracovníkům přístup a dostatečný manipulační prostor. Likvidace kotev spočívá v jejich deaktivaci (zrušení předpětí) a odstraněn hlavy, případně i části táhla kotvy. Oba pracovní postupy jsou extrémně nebezpečné a je možné je provádět pouze za zvláštních bezpečnostních opatření.

Různé způsoby použití kotev
2a) kotvení pažicích konstrukcí stavebních jam
2b) přikotvení základové konstrukce proti vztlaku podzemní vody
2c) statické zajištění svahů a zářezů inženýrských děl
2d) využití kotev při realizaci zatěžovacích zkoušek

HřEBÍKOVÁNÍ SVAHŮ

Hřebíkování svahů představuje ekonomicky výhodný postup, kterým se vyztužují zeminy v jejich přirozeném uložení. Podstata metody spočívá ve vytvoření poměrně husté sítě krátkých tahových prvků v rostlé zemině, tvořených ocelovou výztuží (hřebíky) s cementovou zálivkou a zaústěných do krycí vrstvy ze stříkaného betonu vyztuženého síťovinou tloušťky cca 100-250 mm. Propojení hřebíku s krycí vrstvou je zajištěno jeho hlavou, tvořenou většinou ohybem táhla hřebíku. Vznikne tak těleso z vyztužené zeminy, které může vzdorovat působícímu zemnímu tlaku, případně i povrchovému zatížení. Hlavní rozdíl popsané konstrukce oproti pažicí konstrukci se zemními kotvami spočívá v absenci svislých nosných prvků, v odlišném přenosu zatížení do zeminy (hřebíky přenášejí zatížení po celé svojí délce) a v celkově hustší síti; hřebíky se nepředepínají. Průměr vrtů pro hřebíky se pohybuje v závislosti na geologických poměrech většinou mezi 50 a 150 mm. Důležitou součást takto zajištěných svahů či stěn představuje způsob jejich odvodnění.

Široký rozsah použití má tato technologie především jako dočasná stabilizace svahů a pažení stěn a výkopů při složitém půdorysu stavební jámy nebo při sanaci stávajících opěrných zdí. Další oblastí jejího využití je stabilizace svahů zářezů a násypů na liniových stavbách v členitém terénu.

Příklady použití kotev ke statickému zajištění inženýrských konstrukcí
3a) hydrotechnické dílo
3b) mostní konstrukce

Hřebíkované svahy mohou být ukloněné nebo svislé; vlastní ocelová výztuž
(hřebíky) může být osazována vodorovně nebo pod mírným úhlem