Ilustraฤnรฉ foto

Drenรกลพny odvodลˆovacรญ systรฉm v tuneli a moลพnosti jeho nedeลกtruktรญvnej sanรกcie

Partneri sekcie:

Cestnรฉ komunikรกcie predstavujรบ dรดleลพitรบ sรบฤasลฅ naลกej infraลกtruktรบry. Vykonanรฉ kontroly a nรกslednรฉ analรฝzy vลกak ukazujรบ, ลพe v sรบฤasnosti je veฤพkรฉ percento z nich poลกkodenรฝch a vyลพaduje si sanaฤnรฉ prรกce.

Vzhฤพadom na vysokรฝ nรกrast mobility a sรบvisiace pouลพรญvanie cestnรฝch sietรญ sa potom takรกto skutoฤnosลฅ spรกja s potenciรกlnym rizikom a moลพnosลฅou systematickรฉho รบnavovรฉho poลกkodzovania.ย Jednรฝm z hlavnรฝch dรดvodov, ktorรฝ mรดลพe viesลฅ k poลกkodeniu komunikรกciรญ a znรญลพeniu dopravnej bezpeฤnosti, bรฝvajรบ poruchy odvodลˆovacieho systรฉmu.

Dlhodobo zlepลกiลฅ kvalitu a ลพivotnosลฅ tรฝchto konลกtrukciรญ mรดลพu preventรญvne opatrenia, ฤo sa vลกak nerieลกi dostatoฤne. Chรฝba odbornรก literatรบra, nie sรบ overenรฉ technolรณgie a v neposlednom rade neexistuje ลกirลกรญ trh s ponukou realizรกciรญ sanaฤnรฝch prรกc pre odvodลˆovacie systรฉmy.

Tunely a vo vลกeobecnosti vลกetky podzemnรฉ stavby sรบ finanฤnรฉ a ฤasovo nรกroฤnรฉ. Zameranie zvรฝลกenej pozornosti uลพ poฤas projektovania na ich ochranu proti vode a na nรกslednรฝ nรกvrh odvodnenia s celรฝm drenรกลพnym systรฉmom je viac ako namieste.

V prรญpade projekฤnรฝch chรฝb vo forme nedotiahnutรฝch detailov alebo nedokonalej stavebnej ฤinnosti spรดsobenej zhotoviteฤพom mรดลพe dรดjsลฅ k negatรญvnym dรดsledkom, ktorรฝch priamym dosahom sรบ sanaฤnรฉ prรกce uลพ poฤas samotnej realizรกcie diela, ฤi dokonca poฤas jeho uลพรญvania.

Prevรกdzkou sa poruchy rozลกirujรบ a sanรกcia odvodลˆovacieho 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 stupeลˆ ochrany a v poslednom ฤase 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.

Obr 01
Obr. 1 Priesak vody cez trhliny v ostenรญ | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Voda ako (ne)priateฤพ

Pri vรฝstavbe, ale aj samotnom uลพรญvanรญ tunelovรฝch objektov, sa veฤพmi ฤasto stretรกvame s problematikou vรฝskytu vody v konลกtrukciรกch ako neลพiaduceho elementu. Detailnรฉ preskรบmanie povrchovej a podpovrchovej hydrolรณgie by preto malo prebiehaลฅ pred vรฝstavbou aj poฤas nej.

Ak negatรญvne vplyvy vody nemajรบ len doฤasnรฝ charakter a zotrvรกvajรบ aj poฤas 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 รบฤinok.

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 vylรบฤenie vรกpna.

Obr 02
Obr. 2 | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Voda nasรฝtenรก oxidom uhliฤitรฝm (agresรญvna voda) spรดsobuje vyplavovanie hydroxidu vรกpenatรฉho z betรณnov, priฤom dochรกdza k tvorbe vรกpencom presรฝtenej vody, ktorรก potom vytvรกra tuhรฉ usadeniny v drenรกลพnych systรฉmoch (tento รบฤinok je ฤastejลกรญ v starรฝch tuneloch so zastaranรฝmi drenรกลพnymi systรฉmami).

ฤŽalลกรญm problรฉmom je premล•zanie, ktorรฉ sa objavuje v miestach portรกlov a v zimnรฝch prevรกdzkach aลพ do hฤบbky niekoฤพkรฝch desiatok metrov, ฤo spรดsobuje nรกslednรฉ zvetrรกvanie horniny a aj samotnej konลกtrukcie tunela. Vplyv tlaku vody a cyklickรฉ premล•zanie tunela majรบ za nรกsledok postupnรฉ naruลกovanie stability a prรญpadnรบ deformรกciu aลพ deลกtrukciu konลกtrukcie, ฤo mรดลพe ohrozovaลฅ ฤพudskรฉ ลพivoty a spรดsobiลฅ znaฤnรฉ finanฤnรฉ ลกkody na majetku.

Nevyhnutnรฝmi krokmi sรบ potom uzatvorenie tunela a sanรกcie systรฉmov. Sรบฤasnรฉ 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 ฤo inรฉ nemajรบ ลพiadne predpisy.

Obr 03
Obr. 3 | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Na Slovensku platia v sรบฤasnosti TP 04/2015 Ochrana tunelov proti vode a odvodnenie tunelov a TKP ฤasลฅ 26 Tunely. Tieto dokumenty naznaฤujรบ do urฤitej miery spรดsob realizรกcie drenรกลพnych systรฉmov, no nie sรบ urฤenรฉ na rieลกenie nรกroฤnejลกรญch hydrogeologickรฝch pomerov. Tak ako sme uลพ v รบvode naznaฤili, v tomto smere chรฝbajรบ ako odbornรก literatรบra, tak aj overenรฉ technolรณgie a sanaฤnรฉ 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.

Obr 04
Obr. 4 Odvรกdzacie potrubia v ลกtandardnom profile | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Momentรกlne prebiehajรบ v rรกmci Slovenska najvรคฤลกie prรกce na tuneli Viลกลˆovรฉ, preto by sme na jeho prรญpade radi ilustrovali niekoฤพko prรญkladov, spojenรฝch s poลกkodenรญm drenรกลพneho systรฉmu a s moลพnรฝmi sanaฤnรฝmi odporรบฤaniami.

Sme si vedomรญ toho, ลพe situรกcia v tomto tuneli je veฤพmi citlivรก, ale opisovanรฝ problรฉm ani zฤaleka 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 poฤas realizรกcie lรญniovรฝch stavieb. Rozdelenie drenรกลพnych profilov pozdฤบลพ tunela Viลกลˆovรฉ bolo urฤenรฉ na zรกklade hydrogeologickรฝch podmienok masรญvu, ktorรฉ boli skรบmanรฉ pri razenรญ ลกtรดlne.

Obr. 5 Praskliny v pozdฤบลพnom smere
Obr. 5 Praskliny v pozdฤบลพnom smere | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Poฤas razenia prieskumnej ลกtรดlne sa prรญtoky podzemnej vody stabilizovali na rozhranรญ karbonรกtovรฝch hornรญn a kryลกtalickรฉho podloลพia (staniฤenie 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 teฤรบcej 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 รบฤinku prieskumnej ลกtรดlne sa oฤakรกvali menลกie prรญtoky vody. Najsilnejลกie prรญtoky vody sa ฤakali na kontakte druhohornej zlomovej zรณny medzi druhohornรฝmi a kryลกtalickรฝmi horninami. Bolo vypoฤรญtanรฉ, ลพe v zรกvislosti od rรฝchlosti atmosfรฉrickรฝch zrรกลพok dรดjde k prรญtoku 20 โ€“ 100 l/s.

Obr. 6 Inkrustรกcia potrubia
Obr. 6 Inkrustรกcia potrubia | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

V ฤalลกรญch ฤastiach sa predpokladali krรกtkodobรฉ a lokรกlne prรญtoky 0,2 โ€“ 0,3 l/s, nevyluฤovali sa vลกak ani miestne a izolovanรฉ prรญtoky z otvorenรฝch krasovรฝch systรฉmov, rovnako ako z diskontinuรญt a poruchovรฝch zรณn, ktorรฉ neboli zaregistrovanรฉ poฤas prieskumu.

V kryลกtalickรฝch horninรกch sa oฤakรกvali veฤพkรฉ prรญtoky do tunelovรฝch rรบr v jednotlivรฝch รบsekoch v rozsahu 10 aลพ 20 l/s. Najsilnejลกie prรญtoky boli uลพ v prvej fรกze razenia a ฤasom sa znรญลพili na sรบฤasnรบ รบroveลˆ.

Opis odvodลˆovacieho systรฉmu v tuneli

Ako hlavnรก stoka na odvod podzemnรฝch vรดd je vyuลพitรก jestvujรบca prieskumnรก ลกtรดlลˆa tunela. Rieลกenie zahล•ลˆa drenรกลพny systรฉm, ktorรฝ odvรกdza vodu do boฤnรฝch potrubรญ v pรคtรกch profilu a do jednรฉho potrubia pod vozovkou, priฤom tieto potrubia prebiehajรบ pozdฤบลพ tunelovรฝch rรบr. Potrubia vedรบ pozdฤบลพ celรฉho tunela a sรบ odvรกdzanรฉ do ลกachiet (vo vรฝklenkoch na ฤistenie drenรกลพe), odkiaฤพ sรบ odvedenรฉ do ลกtรดlne drenรกลพnym potrubรญm.

Obr. 7 Deformรกcia prierezu
Obr. 7 Deformรกcia prierezu | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

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 sanaฤnรฝch opatrenรญ.

Do รบvahy sa vzali vลกetky pravdepodobnรฉ vรฝkonnostnรฉ nedostatky, a to hlavne:

  • neฤistoty a usadeniny v potrubรญ, ktorรฉ je nutnรฉ z potrubia odstrรกniลฅ;
  • vyฤnievajรบci tesniaci materiรกl, tesniaci krรบลพok;
  • tvorba prasklรญn; โ€ข 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 dokonฤovanรญ ฤalลกรญch stavebnรฝch krokov.

Obr. 8 Deลกtrukcia potrubia
Obr. 8 Deลกtrukcia potrubia | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Kategorizรกcia porรบch

Na zรกklade inventarizรกcie zrealizovanรฝch ฤastรญ a monitoringu potrubia danej ฤasti 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 konลกtrukฤnรฉho poruลกenia potrubia,
  • perforรกcia prierezu,
  • vyฤnievajรบci tesniaci materiรกl v spojoch.
Obr. 9 Sanรกcia pomocou metรณdy Berstlining
Obr. 9 Sanรกcia pomocou metรณdy Berstlining | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Sanรกcie pomocou bezvรฝkopovรฝch technolรณgiรญ

Na zdokumentovanรฉ poruchy drenรกลพneho systรฉmu, ktorรฝ odvรกdza vodu do boฤnรฝch potrubรญ v pรคtรกch profilu, bude potrebnรฉ vykonaลฅ sanรกciu, a to nasledovnรฝmi technologickรฝmi postupmi:

 

Berstlining na kanalizรกciu

Metรณda spoฤรญva v rozdrvenรญ alebo rozrezanรญ existujรบceho potrubia zaลฅahovanรญm ลกpeciรกlne upravenej hlavy. Sรบฤasne s deลกtrukciou existujรบceho potrubia prebieha statickรฉ vลฅahovanie sanaฤnรฉho potrubia. Na rozdiel od inรฝch metรณd vyuลพรญvajรบcich dynamickรฉ rรกzy tu nedochรกdza k otrasom okolitรฉho terรฉnu a k moลพnรฉmu naruลกeniu pridruลพenรฝch sietรญ.

Vlastnosti systรฉmu:

  • zvรคฤลกenie priemeru aลพ o jednu dimenziu (podฤพa geologickรฝch podmienok),
  • vhodnosลฅ pre existujรบce potrubie DN 100 โ€“ DN 400,
  • sanovanรฝ materiรกl je bez obmedzenia,
  • sanaฤnรฝm materiรกlom je polypropylรฉn,
  • nie je nutnรฉ ฤistenie 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. Umoลพลˆuje opravu silne poลกkodenรฝch potrubรญ โ€“ statickรฉ stuลพenie profilu.

Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot

Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot sa samostatne pohybuje pri odstraลˆovanรญ prekรกลพok v potrubiach s dimenziami DN 190 โ€“ DN1100 vrรกtane vonkajลกรญch profilov. Pomocou robotov moลพno pri ฤistenรญ potrubia rieลกiลฅ tieto problรฉmy:

  • odstrรกnenie usadenรญn,
  • odstraลˆovanie konรกrov, kameลˆov, vรฝstuลพe,
  • frรฉzovanie betรณnu v potrubรญ, odstraลˆovanie betรณnovรฝch usadenรญn,
  • frรฉzovanie presadenรฝch prรญpojok,
  • ฤistenie vลกetkรฝch typov prekรกลพok
Obr. 10 Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot KAWO
Obr. 10 Hydraulickรฝ frรฉzovacรญ robot KAWO | Zdroj: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o

Zรกver

O vhodnosti pouลพitej sanaฤnej metรณdy rozhodujรบ vรฝsledky analรฝzy drenรกลพneho systรฉmu. Pred kaลพdou opravou je nevyhnutnรฉ dรดkladne preveriลฅ sรบฤasnรฝ stav a vplyv ฤalลกieho postupu. Keฤ sa pri ฤistenรญ 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 vรคฤลกom mnoลพstve uลพ je na zvรกลพenรญ celkovรก renovรกcia. V prรญpade, ลพe obyฤajnรก oprava poลกkodenรฝch ฤastรญ drenรกลพe nestaฤรญ 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, ฤi je moลพnรฉ pouลพiลฅ bezvรฝkopovรบ metรณdu, alebo treba rovno prejsลฅ na konvenฤnรฉ rieลกenie, ako je tzv. bypass potrubia.

Sofistikovanejลกie princรญpy vyuลพรญvajรบ rozbitie alebo vytlaฤenie 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, priฤom snahou kaลพdรฉho investora je znรญลพiลฅ nรกklady.

Sรบฤasnรฉ 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, spฤบลˆajรบcej 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 odvodลˆovacรญch systรฉmov v tuneloch tak, aby bolo moลพnรฉ eliminovaลฅ rizikรก a ลกtandardizovaลฅ efektรญvne rieลกenia

Mรกria Frลฅalovรก, Juraj Ortuta a Peter Paloฤko

Autori pรดsobia v spoloฤnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

ฤŒlรกnok bol publikovanรฝ v ฤasopise Inลพinierske stavby 05/2021.