image 63211 25 v1
Galรฉria(19)

Negatรญvne pรดsobenie vody na inลพinierske konลกtrukcie

Partneri sekcie:

Voda predstavuje fenomรฉn, ktorรฝ v rozhodujรบcej miere ovplyvลˆuje nรกvrh stavebnej konลกtrukcie. Jej podcenenie vedie k poruchรกm konลกtrukciรญ, ktorรฝch sanรกcia si vyลพaduje nemalรฉ finanฤnรฉ nรกklady. Prรญฤiny negatรญvneho pรดsobenia vody na stavebnรฉ konลกtrukcie mรดลพu byลฅ rรดzne โ€“ nevhodnรฉ zรกsahy do reลพimu prรบdenia povrchovรฝch a podzemnรฝch vรดd, nereลกpektovanie interakฤnรฝch vzลฅahov medzi konลกtrukciou a horninovรฝm prostredรญm, neadekvรกtny nรกvrh stavebnej konลกtrukcie a podobne. Vplyvy negatรญvneho pรดsobenia vody sรบ prezentovanรฉ na prรญkladoch porรบch vybranรฝch inลพinierskych konลกtrukciรญ.

01 slavik
02 slavik
04 slavik
07a slavik
07b slavik
08 slavik
09 slavik
10a slavik

Porucha retenฤnรฝch nรกdrลพรญ daลพฤovej kanalizรกcie

Retenฤnรฉ nรกdrลพe odpadovรฝch vรดd sa nachรกdzajรบ v areรกli vรฝznamnej energetickej prevรกdzky. Boli vybudovanรฉ na mierne klesajรบcom svahu plytkej muldy (obr. 1). Nรกdrลพe pozostรกvajรบ z dvoch ฤastรญ, vzรกjomne oddelenรฝch zemnou hrรกdzou, s dฤบลพkou okolo 100 m a ลกรญrkou 33 m. Obvodovรฉ svahy a svahy pozdฤบลพnej deliacej hrรกdze sรบ upravenรฉ v sklone 1 : 2. Nรกdrลพe sรบ proti รบniku vody do podloลพia zabezpeฤenรฉ fรณliovรฝm tesnenรญm obojstranne chrรกnenรฝm geotextรญliou. V spodnej ฤasti (medzi tesnenรญm a terรฉnom) je ลกtrkovรก drenรกลพna vrstva hrubรก 30 cm. Tesniaci prvok na svahoch a na dne je zvrchu prisypanรฝ vrstvou ลกtrku hrubou 10 cm, prikrytรฝ cestnรฝmi panelmi s hrรบbkou 15 cm s rozmermi 2 ร— 3 m (obr. 2). Vplyvom viacroฤnej prevรกdzky retenฤnรฝch nรกdrลพรญ sa do znaฤnej miery zhorลกil stav objektu. Dno pravej nรกdrลพe vykazovalo na viacerรฝch miestach vรกลพne lokรกlne deformรกcie v rozsahu aลพ niekoฤพkรฝch desiatok centimetrov. Po geodetickom zameranรญ nรกdrลพรญ boli znรกzornenรฉ deformรกcie dna, ktorรฉ plasticky ukazujรบ najmรค dvรญhanie dna v blรญzkosti rozdeฤพovacieho objektu a v urฤitom รบseku pozdฤบลพ pรคty pravรฉho svahu nรกdrลพe (obr. 3). Pozdฤบลพ pravej hrany dna bola pรคta svahu skoro v celej dฤบลพke deformovanรก. Dlaลพba bola vรกลพne poruลกenรก v dรดsledku dvรญhania a lรกmania dlaลพobnรฝch prefabrikรกtov. ลคaลพkรก panelovรก dlaลพba na pravom svahu zรกpadnej nรกdrลพe vykazovala posun po svahu smerom k jeho pรคte, kde vytlรกฤala a dvรญhala dlaลพbu dna (obr. 4).

Obr. 3  Plastická vizualizácia deformácií dna

Z geologickej skladby podloลพia v okolรญ nรกdrลพรญ a zo situovania retenฤnรฝch nรกdrลพรญ vzhฤพadom na morfologickรฉ pomery vyplรฝva, ลพe primรกrnou prรญฤinou deformรกciรญ nรกdrลพรญ bolo vnikanie podzemnรฝch vรดd pod tesniacu fรณliu. [3]. Stavebnรก jama nรกdrลพรญ situovanรก do morfologicky vรฝhodnej muldy predstavuje nepriepustnรฉ koryto s prevaลพne รญlovitรฝm dnom a svahmi, na dne ktorรฉho sa stretajรบ viacerรฉ erรณzne ryhy (obr. 5). Na svahu nad nรกdrลพami je uloลพenรฝ rozsiahly nรกsyp (vysokรฝ 11 m) z vyลฅaลพenรฝch poloskalnรฝch hornรญn (obr. 6). Nรกsyp bol uloลพenรฝ na pรดvodnรฝ svah tvorenรฝ kvartรฉrnymi hlinami a treลฅohornรฝmi รญlmi, ktorรฉ dosahovali mocnosลฅ aลพ 22 m. Pรคta svahu nรกsypu siaha aลพ po okruลพnรบ komunikรกciu okolo nรกdrลพรญ. Zrรกลพkovรฉ vody vnikajรบce do relatรญvne priepustnรฉho veฤพkoploลกnรฉho nรกsypu, vybudovanรฉho z poloskalnej rรบbaniny, narazili v podloลพรญ na mรกlo priepustnรฉ a nepriepustnรฉ vrstvy รญlovitรฝch zemรญn. Vsiaknutรก voda, ktorรก v nรกsype klesla aลพ na nepriepustnรฉ podloลพie, odtekala po pรดvodnom povrchu terรฉnu. Smer odtoku vody z nรกsypu urฤuje sklon pรดvodnรฉho povrchu terรฉnu โ€“ smerom k retenฤnรฝm nรกdrลพiam. V miestach kontaktu nรกsypu a podloลพia nad รบrovลˆou okruลพnej komunikรกcie viditeฤพne vyvierala podzemnรก voda. Pod รบrovลˆou okruลพnej komunikรกcie narรกลพala na nepriepustnรฉ fรณliovรฉ tesnenie. Keฤลพe v projektovom nรกvrhu drenรกลพnej ลกtrkovej vrstvy sa neuvaลพovalo o odvedenรญ vody, jej postupnรฝm hromadenรญm vznikali nepriaznivรฉ tlakovรฉ (na opevnenie svahov nรกdrลพรญ) a vztlakovรฉ รบฤinky (na dno nรกdrลพรญ). Narastajรบci tlak vody spรดsobil dvรญhanie dna, respektรญve deformรกcie konลกtrukฤnรฝch vrstiev na svahoch nรกdrลพรญ.

ฤŽalลกรญm zdrojom prรญtoku vody k nรกdrลพiam bola erรณzna ryha nachรกdzajรบca sa na severozรกpadnom okraji nรกdrลพรญ (obr. 5). Tรกto ryha, v minulosti zasypanรก, zberala vody zo svojho okolia a privรกdzala ich k nรกdrลพiam. Dรดkazom uvedenej skutoฤnosti bol aj sklon hladiny podzemnej vody (merania v pozorovacรญch sondรกch ฤ. 3 โ†’ 4 a ฤ. 7 โ†’ 8).

Obr. 7  Spôsob porušenia zabezpeฤenia cestného zárezu

Porucha klincovanรฉho svahu zรกrezu cestnej komunikรกcie

Porucha svahu cestnรฉho zรกrezu vznikla na ลกtรกtnej ceste I/64 ลฝilina โ€“ Prievidza โ€“ prieลฅah Rajeckรฝch Teplรญc. Havรกria svahu spรดsobila doฤasnรบ uzรกveru dopravy (obr. 7a, b). Zรกrez nad cestou v รบseku havรกrie sa realizoval v roku 2000 a poฤas celej existencie aลพ do 5/2005 sa nevyskytli ลพiadne problรฉmy so stabilitou konลกtrukcie zรกrezu. ล tรกtna cesta v รบseku poruchy prechรกdza popri skalnom zรกreze s vรฝลกkou 8,5 aลพ 13,0 m. Sklon svahu zรกrezu je pribliลพne 3โ€ฏ:โ€ฏ1. Horninovรฉ prostredie svahu, v ktorom sa zรกrez realizoval, tvoria druhohornรฉ horniny najviac zastรบpenรฉ dolomitmi (obr. 8).

Obr. 8  Inลพinierskogeologické pomery v úseku poruchy [1]

Takzvanรบ pokryvnรบ vrstvu svahov tvoria kvartรฉrne svahovรฉ hliny a hlinitokamenitรฉ sute. Kvartรฉrne sedimenty pokrรฝvajรบ svahy a vypฤบลˆajรบ priestory medzi horninovรฝmi blokmi. Ich hrรบbka je premenlivรก od 0 do 2,5 m. Hydrogeologickรฉ pomery sรบ odrazom geologickej stavby. Zrรกลพky odtekajรบ po strmรฝch svahoch povrchovo a vnikajรบ aj do hlbลกieho podzemia.

Spรดsob zabezpeฤenia cestnรฉho zรกrezu zodpovedal inลพinierskogeologickรฝm pomerom. Zabezpeฤenie cestnรฉho zรกrezu tvorili tyฤovรฉ kotvy z betonรกrskej ocele โ€“ klince a betรณnovรฝ torkrรฉt vystuลพenรฝ kari sieลฅami. Poruลกenie svahu cestnรฉho zรกrezu nastalo spontรกnne. Betรณnovรฝ torkrรฉtovรฝ plรกลกลฅ, zaลฅaลพenรฝ tlakom rozmoฤenรฝch svahovรฝch sedimentov, sa poruลกil v pรดdorysnom rozsahu 10 aลพ 17 m a spolu so zeminou sa zosunul na priฤพahlรบ komunikรกciu. Bol presiaknutรฝ vodou a prรบd vody rozplavil zeminu po vozovke.

Po obhliadke poruลกenรฉho zรกrezu bolo moลพnรฉ konลกtatovaลฅ, ลพe prรญฤinou poruchy bola povrchovรก voda stekajรบca po lesnom svahu [4]. Rekonลกtrukcia poruchy je prezentovanรก na obr. 9. Povrchovรก voda pritiekla po svahu a nasรฝtila svahovรฉ hliny, ฤรญm sa zmenili ich vlastnosti (zmena konzistencie). Nรกsledne sa torkrรฉtovรฝ plรกลกลฅ zaลฅaลพil tlakom vody a rozruลกenej zeminy. Dรดsledkom toho bolo vytvorenie klznej plochy a zosuv.

Miestnym vyลกetrovanรญm sa prรญtok vody do miesta poruchy podarilo vysvetliลฅ. Na vrchole svahu je postavenรฝ vodojem zรกsobujรบci pitnou vodou mesto Rajeckรฉ Teplice. Vodojem mรก prepad odvรกdzajรบci pri poruche prebytoฤnรบ vodu. Prepad je vyรบstenรฝ na svah, ktorรฝ sa konฤรญ zรกrezom nad ลกtรกtnou cestou, a prebytoฤnรก voda z vodojemu tak voฤพne odtekรก po svahu (obr. 10a). Okrem toho miestny lesnรฝ zรกvod v roku, keฤ vznikla porucha, urobil na odtok vody teฤรบcej po lesnรฝch chodnรญkoch drevenรฉ ลพฤพaby. Jeden zo ลพฤพabov sa realizoval prรกve nad miestom poruchy (obr. 10b). Tak vznikol sรบstredenรฝ prรญtok vody, ktorรฝ zatiekol za torkrรฉtovรฝ plรกลกลฅ a rozmoฤil svahovรฉ sedimenty.

Obr. 11  Situácia odkaliska s vyznaฤením miesta poruchy

Porucha hrรกdzovรฉho systรฉmu popolovรฉho odkaliska

Porucha hrรกdzovรฉho systรฉmu nastala na popolovom odkalisku tepelnej elektrรกrne. Odkalisko je rovinnรฉho typu, vybudovanรฉ ohrรกdzovanรญm akumulaฤnรฉho priestoru na povrchu รบzemia (obr. 11).

Zรกkladnรก obvodovรก hrรกdza vysokรก 4,0 aลพ 5,0 m je postavenรก z miestnych materiรกlov (piesky a silty). Navyลกovacie hrรกdze sรบ z elektrรกrenskรฝch popolov (obr. 12). Drenรกลพny systรฉm po obvode odkaliska tvorรญ drenรกลพny koberec na vzduลกnej strane hrรกdzovรฉho systรฉmu zaรบstenรฝ do zbernรฉho obvodovรฉho pรคtnรฉho drรฉnu. V poslednรฝch dvoch navรฝลกeniach sรบ nรกvodnรฉ drenรกลพne koberce zaรบstenรฉ do zbernรฝch obvodovรฝch drรฉnov. V ฤasti hrรกdzovรฉho systรฉmu, ktorรก bola postihnutรก havรกriou (v mieste prechodu potrubia vratnej vody cez hrรกdzovรฉ teleso), chรฝbal nielen drenรกลพny koberec a zbernรฝ drรฉn predposlednรฉho navรฝลกenia, ale aj drenรกลพny koberec so zbernรฝm pรคtnรฝm drรฉnom na vzduลกnej strane hrรกdze.

Na odkalisku sa realizovala vรฝmena potrubia vratnej vody. Potrubie vratnej vody sa ukladalo na plรกลพi odkaliska do otvorenรฉho vรฝkopu a pri priestupe hrรกdzou do oceฤพovej chrรกniฤky zabudovanej do hrรกdzovรฉho systรฉmu pretlรกฤanรญm. ล tartovacia jama pretlaku bola umiestnenรก v telese odkaliska tesne za poslednรบ navyลกovaciu hrรกdzu a cieฤพovรก jama pretlaku bola umiestnenรก na korune druhรฉho navรฝลกenia hrรกdzovรฉho systรฉmu (obr. 13). Z miesta cieฤพovej jamy pretlรกฤania kopรญrovalo potrubie vratnej vody povrch vzduลกnรฉho svahu hrรกdze odkaliska.

Po ukonฤenรญ vรฝmeny potrubia vratnej vody sa v kazete ฤ. 2 obnovilo naplavovanie, najintenzรญvnejลกie v tesnej blรญzkosti priestupu potrubia vratnej vody cez hrรกdzovรฉ teleso. V kazete ฤ. 2 v mieste priestupu novรฉho potrubia vratnej vody cez hrรกdzovรฝ systรฉm sa poruลกila vzduลกnรก strana obvodovej hrรกdze. Z hrรกdze odkaliska uniklo pribliลพne 300 m3 popola (obr. 14a, b). Zhodnotenie dostupnรฝch geotechnickรฝch informรกciรญ a celkovรก analรฝza problematiky umoลพnili rekonลกtrukciu poruลกenia hrรกdzovรฉho telesa [2]. Pri ukladanรญ novรฉho potrubia vratnej vody v priestore odkaliska sa vyhฤบbila v popolovom sedimente lichobeลพnรญkovรก ryha (s prierezovou plochou od 7,7 do 29,4 m2) dlhรก 300 m. Po uloลพenรญ potrubia sa zasypala premieลกanรฝm popolom doฤasne uloลพenรฝm vedฤพa vรฝkopu. Nad uloลพenรฝm potrubรญm sa vytvoril koridor dlhรฝ 300 m z nakyprenรฉho popolovรฉho materiรกlu, ktorรฉho priepustnosลฅ (najmรค vo vertikรกlnom smere) bola vรฝrazne vyลกลกia ako v prรญpade vrstevnatรฉho laminovanรฉho sedimentu v okolรญ vรฝkopu ryhy (obr. 15).

Pri pretlรกฤanรญ oceฤพovej chrรกniฤky s rozmermi 820/8 mm pre potrubie vratnej vody cez obvodovรบ hrรกdzu odkaliska sa vytvorili v popolovinรกch v jej okolรญ podmienky (preferovanรฉ cesty) na presakovanie vody. Pretlรกฤanie potrubia cez horninovรฉ (v tomto prรญpade popolovรฉ) prostredie vyvolรก v okolรญ rรบry zmeny stavu napรคtosti. Normรกlovรฉ napรคtie pri zatlรกฤanรญ klesรก a tangenciรกlne napรคtie narastรก. V zhutnenรฝch nesรบdrลพnรฝch materiรกloch (popoly moลพno takto charakterizovaลฅ, keฤลพe ich sรบdrลพnosลฅ mรก nulovรบ, respektรญve nรญzku hodnotu a mali by byลฅ pri budovanรญ hrรกdzovรฉho telesa zhutลˆovanรฉ) dochรกdza pri ich poruลกovanรญ ลกmykovรฝmi napรคtiami k dilatantnรฝm javom (k ich nakypreniu). V nakyprenej zรณne popolov okolo oceฤพovej chrรกniฤky a medzi jej relatรญvne hladkou stenou a zrnitรฝm prostredรญm vznikli medzery, ktorรฉ pre vodu predstavujรบ privilegovanรบ priesakovรบ drรกhu. Sufรณzia a erรณzia boli prรญฤinou poruchy hrรกdze na odkalisku. S naplavovanรญm do kazety ฤ. 2 sa zaฤalo na nevhodnom mieste โ€“ z prvรฉho vรฝpustu na deliacej hrรกdzi, v bezprostrednej blรญzkosti cieฤพovej jamy vytvorenej pri pretlรกฤanรญ chrรกniฤky pod hrรกdzou odkaliska.

V ฤasti svahu, kde sa vyskytla porucha, chรฝbal drenรกลพny koberec na vzduลกnej strane svahu a zbernรฝ pรคtnรฝ drรฉn, do ktorรฉho by bol tento koberec vyรบstenรฝ. V prรญpade, ลพe by sa tento drenรกลพny prvok na mieste poruchy zrealizoval, mohol vodu, ktorรก sa preferovanou cestou dostรกvala okolo chrรกniฤky smerom k vzduลกnรฉmu svahu hrรกdze, oddrรฉnovaลฅ do pรคtnรฉho drรฉnu. Pri absencii spomenutรฉho drenรกลพneho prvku sa voda bez vรคฤลกรญch problรฉmov dostala k vzduลกnรฉmu svahu hrรกdze, na ktorรฝ potom pรดsobila svojou erรณznou ฤinnosลฅou.

Zรกver

Pri nereลกpektovanรญ reลพimu prรบdenia podzemnรฝch a povrchovรฝch vรดd voda negatรญvne vplรฝva na stavebnรฉ konลกtrukcie. Prezentovanรฉ poruchy na vybranรฝch konลกtrukciรกch demonยญลกtrujรบ vรกลพnosลฅ problematiky vplyvu vody na stavebnรฉ dielo. Poukazujรบ na nevyhnutnosลฅ podrobnej analรฝzy reลพimu prรบdenia povrchoยญvรฝch a podzemnรฝch vรดd pri nรกvrhoch, realizรกciรกch a sanรกciรกch stavebnรฝch konลกtrukciรญ.

TEXT: doc. Ing. Ivan Slรกvik, PhD., Ing. Mรกria Masaroviฤovรก, PhD.
FOTO: archรญv autorov

Ivan Slรกvik je odbornรฝ asistent na Katedre geotechniky, Stavebnej fakulty STU v Bratislave.
Mรกria Masaroviฤovรก je vรฝskumnรก pracovnรญฤka na Katedre geotechniky Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatรบra
1.    Slivovskรฝ, M.: Skalnรฝ odrez v km 0,100 โ€“ 0,220, ลกtรกtna cesta I/64 ลฝilina โ€“ Prievidza, prieลฅah Rajeckรฝch Teplรญc. ลฝilina, 1997, 8 s.
2.    Masaroviฤovรก, M., Slรกvik, I., Jesenรกk, J.: Analรฝza prรญฤin poruลกenia hrรกdze odkaliska EVO o. z. โ€“ ZoD 04-354/99. Bratislava: STU, 1999, 28 s.
3.    Masaroviฤovรก, M., Slรกvik, I., Jesenรกk, J.: Poistnรฉ nรกdrลพe daลพฤovej kanalizรกcie (II. etapa). Bratislava: SvF STU, 2000, 50 s.
4.    Masaroviฤovรก, M., Slรกvik, I., Jesenรกk, J.: Vyjadrenie k havarijnej udalosti na ลกtรกtnej ceste I/64 ลฝilina โ€“ Prievidza, prieลฅah Rajeckรฝch Teplรญc. Bratislava: SvF STU, 2005, 22 s.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise Inลพinierske Stavby/Inลพenรฝrskรฉ stavby.

Najฤรญtanejลกie