Drenรกลพny odvodลovacรญ systรฉm v tuneli a moลพnosti jeho nedeลกtruktรญvnej sanรกcie
Cestnรฉ komunikรกcie predstavujรบ dรดleลพitรบ sรบฤasลฅ naลกej infraลกtruktรบry. Vykonanรฉ kontroly a nรกslednรฉ analรฝzy vลกak ukazujรบ, ลพe v sรบฤasnosti je veฤพkรฉ percento z nich poลกkodenรฝch a vyลพaduje si sanaฤnรฉ prรกce.
Vzhฤพadom na vysokรฝ nรกrast mobility a sรบvisiace pouลพรญvanie cestnรฝch sietรญ sa potom takรกto skutoฤnosลฅ spรกja s potenciรกlnym rizikom a moลพnosลฅou systematickรฉho รบnavovรฉho poลกkodzovania.ย Jednรฝm z hlavnรฝch dรดvodov, ktorรฝ mรดลพe viesลฅ k poลกkodeniu komunikรกciรญ a znรญลพeniu dopravnej bezpeฤnosti, bรฝvajรบ poruchy odvodลovacieho systรฉmu.
Dlhodobo zlepลกiลฅ kvalitu a ลพivotnosลฅ tรฝchto konลกtrukciรญ mรดลพu preventรญvne opatrenia, ฤo sa vลกak nerieลกi dostatoฤne. Chรฝba odbornรก literatรบra, nie sรบ overenรฉ technolรณgie a v neposlednom rade neexistuje ลกirลกรญ trh s ponukou realizรกciรญ sanaฤnรฝch prรกc pre odvodลovacie systรฉmy.
Tunely a vo vลกeobecnosti vลกetky podzemnรฉ stavby sรบ finanฤnรฉ a ฤasovo nรกroฤnรฉ. Zameranie zvรฝลกenej pozornosti uลพ poฤas projektovania na ich ochranu proti vode a na nรกslednรฝ nรกvrh odvodnenia s celรฝm drenรกลพnym systรฉmom je viac ako namieste.
V prรญpade projekฤnรฝch chรฝb vo forme nedotiahnutรฝch detailov alebo nedokonalej stavebnej ฤinnosti spรดsobenej zhotoviteฤพom mรดลพe dรดjsลฅ k negatรญvnym dรดsledkom, ktorรฝch priamym dosahom sรบ sanaฤnรฉ prรกce uลพ poฤas samotnej realizรกcie diela, ฤi dokonca poฤas jeho uลพรญvania.
Prevรกdzkou sa poruchy rozลกirujรบ a sanรกcia odvodลovacieho systรฉmu sa stรกva nevyhnutnou. Hladina podzemnej vody, prรญtoky a vlastnosti vody v horninovom prostredรญ sรบ zรกkladnรฝmi vstupnรฝmi parametrami pri akomkoฤพvek nรกvrhu ochrany tunela. V tomto momente sรบ rozhodujรบce aj externรฉ poลพiadavky, ako sรบ stupeล ochrany a v poslednom ฤase aj nezniลพovanie vody v horninovom prostredรญ.
Pri nรกvrhu odvodnenia tunelov je potrebnรฉ zaoberaลฅ sa hydroizolรกciou, sprรกvnym drenรกลพnym systรฉmom, ako aj odvodnenรญm vozovky. Pri ich realizรกcii sa sleduje dosiahnutie รบplnej nepriepustnosti konลกtrukcie, kde nie sรบ prรญpustnรฉ priesaky a ani neรบmernรฉ zvyลกovanie hydrostatickรฉho tlaku.
Voda ako (ne)priateฤพ
Pri vรฝstavbe, ale aj samotnom uลพรญvanรญ tunelovรฝch objektov, sa veฤพmi ฤasto stretรกvame s problematikou vรฝskytu vody v konลกtrukciรกch ako neลพiaduceho elementu. Detailnรฉ preskรบmanie povrchovej a podpovrchovej hydrolรณgie by preto malo prebiehaลฅ pred vรฝstavbou aj poฤas nej.
Ak negatรญvne vplyvy vody nemajรบ len doฤasnรฝ charakter a zotrvรกvajรบ aj poฤas ลพivotnosti tunela, stรกvajรบ sa prekรกลพkou pre prevรกdzku a samotnรบ รบdrลพbu tunela. Pri razenรฝch tuneloch vznikรก problรฉm s priesakovou vodou, ktorรก nahromadenรญm v poruลกenรฝch tektonickรฝch horninรกch vytvรกra zvodnenรฉ zรณny a miestami mรดลพe maลฅ aj vztlakovรฝ รบฤinok.
Transport priesakovej vody ku konลกtrukcii tunela je viac-menej istรฝ, tam voda svojรญm dlhodobรฝm pรดsobenรญm degraduje tunelovรฉ ostenie. Zvรฝลกenรฉ pH podzemnej vody mรดลพe v styku s alkalickรฝmi lรกtkami (monolitickรฝ betรณn, striekanรฝ betรณn alebo cementovรก injektรกลพ) spรดsobiลฅ vylรบฤenie vรกpna.
Voda nasรฝtenรก oxidom uhliฤitรฝm (agresรญvna voda) spรดsobuje vyplavovanie hydroxidu vรกpenatรฉho z betรณnov, priฤom dochรกdza k tvorbe vรกpencom presรฝtenej vody, ktorรก potom vytvรกra tuhรฉ usadeniny v drenรกลพnych systรฉmoch (tento รบฤinok je ฤastejลกรญ v starรฝch tuneloch so zastaranรฝmi drenรกลพnymi systรฉmami).
ฤalลกรญm problรฉmom je premลzanie, ktorรฉ sa objavuje v miestach portรกlov a v zimnรฝch prevรกdzkach aลพ do hฤบbky niekoฤพkรฝch desiatok metrov, ฤo spรดsobuje nรกslednรฉ zvetrรกvanie horniny a aj samotnej konลกtrukcie tunela. Vplyv tlaku vody a cyklickรฉ premลzanie tunela majรบ za nรกsledok postupnรฉ naruลกovanie stability a prรญpadnรบ deformรกciu aลพ deลกtrukciu konลกtrukcie, ฤo mรดลพe ohrozovaลฅ ฤพudskรฉ ลพivoty a spรดsobiลฅ znaฤnรฉ finanฤnรฉ ลกkody na majetku.
Nevyhnutnรฝmi krokmi sรบ potom uzatvorenie tunela a sanรกcie systรฉmov. Sรบฤasnรฉ trendy v oblasti infraลกtruktรบry (hlavne vo vรฝstavbe tunelov) sa v jednotlivรฝch krajinรกch lรญลกia. Niektorรฉ krajiny si stanovili nariadenia alebo majรบ zavedenรฉ ลกpecifickรฉ predpisy a normy pre odvodnenie tunelov, zatiaฤพ ฤo inรฉ nemajรบ ลพiadne predpisy.
Na Slovensku platia v sรบฤasnosti TP 04/2015 Ochrana tunelov proti vode a odvodnenie tunelov a TKP ฤasลฅ 26 Tunely. Tieto dokumenty naznaฤujรบ do urฤitej miery spรดsob realizรกcie drenรกลพnych systรฉmov, no nie sรบ urฤenรฉ na rieลกenie nรกroฤnejลกรญch hydrogeologickรฝch pomerov. Tak ako sme uลพ v รบvode naznaฤili, v tomto smere chรฝbajรบ ako odbornรก literatรบra, tak aj overenรฉ technolรณgie a sanaฤnรฉ postupy
Drenรกลพny systรฉm tunela
Drenรกลพny systรฉm tunelov a jeho sanรกcia je aktuรกlna tรฉma, a to nielen pri pripravovanรฝch tuneloch, ale aj v prรญpade historickรฝch tunelov a, samozrejme, tunelov, kde stavebnรฉ prรกce aktuรกlne prebiehajรบ a kde doลกlo k poลกkodeniu rubovej drenรกลพe.
Momentรกlne prebiehajรบ v rรกmci Slovenska najvรคฤลกie prรกce na tuneli Viลกลovรฉ, preto by sme na jeho prรญpade radi ilustrovali niekoฤพko prรญkladov, spojenรฝch s poลกkodenรญm drenรกลพneho systรฉmu a s moลพnรฝmi sanaฤnรฝmi odporรบฤaniami.
Sme si vedomรญ toho, ลพe situรกcia v tomto tuneli je veฤพmi citlivรก, ale opisovanรฝ problรฉm ani zฤaleka nesรบvisรญ len s tรฝmto tunelom, ale ukazuje globรกlny problรฉm pri zrealizovanรฝch aj historickรฝch tuneloch a aj pri tuneloch v realizรกcii. Drenรกลพny systรฉm slรบลพi na zachytรกvanie priesakovej a spodnej vody poฤas realizรกcie lรญniovรฝch stavieb. Rozdelenie drenรกลพnych profilov pozdฤบลพ tunela Viลกลovรฉ bolo urฤenรฉ na zรกklade hydrogeologickรฝch podmienok masรญvu, ktorรฉ boli skรบmanรฉ pri razenรญ ลกtรดlne.
Poฤas razenia prieskumnej ลกtรดlne sa prรญtoky podzemnej vody stabilizovali na rozhranรญ karbonรกtovรฝch hornรญn a kryลกtalickรฉho podloลพia (staniฤenie cca 2 400 m) na รบrovni 10 aลพ 20 l/s (v krasovom systรฉme zรกvisia od intenzity atmosfรฉrickรฝch zrรกลพok). Po prerazenรญ dvoch รบsekov ลกtรดlne je celkovรฉ mnoลพstvo vody teฤรบcej na vรฝchodnรฝ portรกl 150 aลพ 220 l/s.
Podmienky pri razenรญ tunelovej rรบry boli ovplyvnenรฉ predovลกetkรฝm zmenami v hydrogeologickรฝch podmienkach. S ohฤพadom na efekt trvalรฉho drenรกลพneho รบฤinku prieskumnej ลกtรดlne sa oฤakรกvali menลกie prรญtoky vody. Najsilnejลกie prรญtoky vody sa ฤakali na kontakte druhohornej zlomovej zรณny medzi druhohornรฝmi a kryลกtalickรฝmi horninami. Bolo vypoฤรญtanรฉ, ลพe v zรกvislosti od rรฝchlosti atmosfรฉrickรฝch zrรกลพok dรดjde k prรญtoku 20 โ 100 l/s.
V ฤalลกรญch ฤastiach sa predpokladali krรกtkodobรฉ a lokรกlne prรญtoky 0,2 โ 0,3 l/s, nevyluฤovali sa vลกak ani miestne a izolovanรฉ prรญtoky z otvorenรฝch krasovรฝch systรฉmov, rovnako ako z diskontinuรญt a poruchovรฝch zรณn, ktorรฉ neboli zaregistrovanรฉ poฤas prieskumu.
V kryลกtalickรฝch horninรกch sa oฤakรกvali veฤพkรฉ prรญtoky do tunelovรฝch rรบr v jednotlivรฝch รบsekoch v rozsahu 10 aลพ 20 l/s. Najsilnejลกie prรญtoky boli uลพ v prvej fรกze razenia a ฤasom sa znรญลพili na sรบฤasnรบ รบroveล.
Opis odvodลovacieho systรฉmu v tuneli
Ako hlavnรก stoka na odvod podzemnรฝch vรดd je vyuลพitรก jestvujรบca prieskumnรก ลกtรดlลa tunela. Rieลกenie zahลลa drenรกลพny systรฉm, ktorรฝ odvรกdza vodu do boฤnรฝch potrubรญ v pรคtรกch profilu a do jednรฉho potrubia pod vozovkou, priฤom tieto potrubia prebiehajรบ pozdฤบลพ tunelovรฝch rรบr. Potrubia vedรบ pozdฤบลพ celรฉho tunela a sรบ odvรกdzanรฉ do ลกachiet (vo vรฝklenkoch na ฤistenie drenรกลพe), odkiaฤพ sรบ odvedenรฉ do ลกtรดlne drenรกลพnym potrubรญm.
Na zรกklade realizovanรฝch kontrol a sledovania vรฝstavby tunela sa identifikovali problematickรฉ miesta drenรกลพneho systรฉmu, ktorรฉ boli spojenรฉ hlavne s odchรฝlkami od schvรกlenej projektovej dokumentรกcie. Kamerovรฝ zรกznam ako kontrolnรฝ systรฉm pre rubovรบ drenรกลพ charakterizoval tieto miesta, takลพe nรกsledne bolo moลพnรฉ pristรบpiลฅ k nรกvrhu sanaฤnรฝch opatrenรญ.
Do รบvahy sa vzali vลกetky pravdepodobnรฉ vรฝkonnostnรฉ nedostatky, a to hlavne:
- neฤistoty a usadeniny v potrubรญ, ktorรฉ je nutnรฉ z potrubia odstrรกniลฅ;
- vyฤnievajรบci tesniaci materiรกl, tesniaci krรบลพok;
- tvorba prasklรญn; โข deformรกcia โ zmenลกenie prierezu;
- prekรกลพky โ inรฝ predmet prenikol cez stenu potrubia;
- poลกkodenรฝ povrch โ chรฝbajรบca stena.
Na zรกklade monitoringu moลพno konลกtatovaลฅ, ลพe drenรกลพne potrubie vykazuje poruchy, ktorรฉ by bez sanรกcie mohli viesลฅ k problรฉmom pri dokonฤovanรญ ฤalลกรญch stavebnรฝch krokov.
Kategorizรกcia porรบch
Na zรกklade inventarizรกcie zrealizovanรฝch ฤastรญ a monitoringu potrubia danej ฤasti tunelย a identifikovali tieto poลกkodenia drenรกลพneho odvodnenia:
- praskliny v pozdฤบลพnom alebo vo vertikรกlnom smere,
- poลกkodenรฝ povrch na potrubรญ,
- vytvorenie inkrustรกcie na potrubรญ (adhรฉzny materiรกl),
- nepriechodnosลฅ potrubia z dรดvodu vytvorenรฝch usadenรญn po celom priereze
- tvrdรฝ zhutnenรฝ materiรกl,
- nepriechodnosลฅ z dรดvodu konลกtrukฤnรฉho poruลกenia potrubia,
- perforรกcia prierezu,
- vyฤnievajรบci tesniaci materiรกl v spojoch.
Sanรกcie pomocou bezvรฝkopovรฝch technolรณgiรญ
Na zdokumentovanรฉ poruchy drenรกลพneho systรฉmu, ktorรฝ odvรกdza vodu do boฤnรฝch potrubรญ v pรคtรกch profilu, bude potrebnรฉ vykonaลฅ sanรกciu, a to nasledovnรฝmi technologickรฝmi postupmi:
Berstlining na kanalizรกciu
Metรณda spoฤรญva v rozdrvenรญ alebo rozrezanรญ existujรบceho potrubia zaลฅahovanรญm ลกpeciรกlne upravenej hlavy. Sรบฤasne s deลกtrukciou existujรบceho potrubia prebieha statickรฉ vลฅahovanie sanaฤnรฉho potrubia. Na rozdiel od inรฝch metรณd vyuลพรญvajรบcich dynamickรฉ rรกzy tu nedochรกdza k otrasom okolitรฉho terรฉnu a k moลพnรฉmu naruลกeniu pridruลพenรฝch sietรญ.
Vlastnosti systรฉmu:
- zvรคฤลกenie priemeru aลพ o jednu dimenziu (podฤพa geologickรฝch podmienok),
- vhodnosลฅ pre existujรบce potrubie DN 100 โ DN 400,
- sanovanรฝ materiรกl je bez obmedzenia,
- sanaฤnรฝm materiรกlom je polypropylรฉn,
- nie je nutnรฉ ฤistenie potrubia
Puzdro z nehrdzavejรบcej ocele
Puzdro z nehrdzavejรบcej ocele s tesniacim nรกvlekom sa inลกtaluje bez mokrรฉho procesu, rozsah pouลพitia je DN 150 โ DN 2000. Umoลพลuje opravu silne poลกkodenรฝch potrubรญ โ statickรฉ stuลพenie profilu.
Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot
Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot sa samostatne pohybuje pri odstraลovanรญ prekรกลพok v potrubiach s dimenziami DN 190 โ DN1100 vrรกtane vonkajลกรญch profilov. Pomocou robotov moลพno pri ฤistenรญ potrubia rieลกiลฅ tieto problรฉmy:
- odstrรกnenie usadenรญn,
- odstraลovanie konรกrov, kameลov, vรฝstuลพe,
- frรฉzovanie betรณnu v potrubรญ, odstraลovanie betรณnovรฝch usadenรญn,
- frรฉzovanie presadenรฝch prรญpojok,
- ฤistenie vลกetkรฝch typov prekรกลพok
Zรกver
O vhodnosti pouลพitej sanaฤnej metรณdy rozhodujรบ vรฝsledky analรฝzy drenรกลพneho systรฉmu. Pred kaลพdou opravou je nevyhnutnรฉ dรดkladne preveriลฅ sรบฤasnรฝ stav a vplyv ฤalลกieho postupu. Keฤ sa pri ฤistenรญ drenรกลพneho systรฉmu tunela zistรญ, ลพe je v dobrom stave a mรก len lokรกlne poruลกenia, je vhodnรฉ pristรบpiลฅ k opravรกm. Lokรกlne opravy sรบ vhodnรฉ len pre dve opravy na jeden servisnรฝ รบsek.
Pri vรคฤลกom mnoลพstve uลพ je na zvรกลพenรญ celkovรก renovรกcia. V prรญpade, ลพe obyฤajnรก oprava poลกkodenรฝch ฤastรญ drenรกลพe nestaฤรญ alebo je potrebnรก garancia vlastnostรญ novobudovanรฉho systรฉmu, treba zvoliลฅ komplexnรฉ rieลกenie. Voฤพba vhodnej metรณdy zรกvisรญ od radu faktorov. V prvom rade je potrebnรฉ vลพdy zvรกลพiลฅ, ฤi je moลพnรฉ pouลพiลฅ bezvรฝkopovรบ metรณdu, alebo treba rovno prejsลฅ na konvenฤnรฉ rieลกenie, ako je tzv. bypass potrubia.
Sofistikovanejลกie princรญpy vyuลพรญvajรบ rozbitie alebo vytlaฤenie poลกkodenej drenรกลพe a nรกslednรฉ zasunutie novej. Touto cestou je moลพnรฉ zachovaลฅ takmer pรดvodnรบ dimenziu. Kaลพdรก oprava uลพ zabudovanej rubovej drenรกลพe je veฤพmi nรกkladnรก a komplikovanรก zรกleลพitosลฅ, priฤom snahou kaลพdรฉho investora je znรญลพiลฅ nรกklady.
Sรบฤasnรฉ technolรณgie rรดznych metรณd nedeลกtruktรญvnych sanรกciรญ ukazujรบ, ลพe neexistuje jedno ideรกlne rieลกenie na vลกetky druhy poลกkodenรญ a je namieste podrobnรก znalosลฅ problematiky. Kaลพdopรกdne technolรณgie ponรบkajรบ ลกirokรบ ลกkรกlu moลพnostรญ, preto je potrebnรก รบzka spoluprรกca projektanta a investora, ktorรก by mala umoลพniลฅ vรฝber najvhodnejลกej metรณdy, spฤบลajรบcej najlepลกie danรฉ poลพiadavky.
Technolรณgie pritom eลกte v ลพiadnom prรญpade nedosiahli svoje limity, ich nepretrลพitรฝ vรฝvoj a implementรกcia do praxe ponรบkajรบ veฤพkรฉ mnoลพstvo variรกciรญ, ktorรฉ pomรกhajรบ rieลกiลฅ ลกirokรฉ spektrum problรฉmov. V budรบcnosti bude preto potrebnรฉ pripraviลฅ manuรกl alebo predpis na rekonลกtrukciu odvodลovacรญch systรฉmov v tuneloch tak, aby bolo moลพnรฉ eliminovaลฅ rizikรก a ลกtandardizovaลฅ efektรญvne rieลกenia
Autori pรดsobia v spoloฤnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.
ฤlรกnok bol publikovanรฝ v ฤasopise Inลพinierske stavby 05/2021.