Negatรญvne pรดsobenie vody na inลพinierske konลกtrukcie
Voda predstavuje fenomรฉn, ktorรฝ v rozhodujรบcej miere ovplyvลuje nรกvrh stavebnej konลกtrukcie. Jej podcenenie vedie k poruchรกm konลกtrukciรญ, ktorรฝch sanรกcia si vyลพaduje nemalรฉ finanฤnรฉ nรกklady. Prรญฤiny negatรญvneho pรดsobenia vody na stavebnรฉ konลกtrukcie mรดลพu byลฅ rรดzne โ nevhodnรฉ zรกsahy do reลพimu prรบdenia povrchovรฝch a podzemnรฝch vรดd, nereลกpektovanie interakฤnรฝch vzลฅahov medzi konลกtrukciou a horninovรฝm prostredรญm, neadekvรกtny nรกvrh stavebnej konลกtrukcie a podobne. Vplyvy negatรญvneho pรดsobenia vody sรบ prezentovanรฉ na prรญkladoch porรบch vybranรฝch inลพinierskych konลกtrukciรญ.
Porucha retenฤnรฝch nรกdrลพรญ daลพฤovej kanalizรกcie
Retenฤnรฉ nรกdrลพe odpadovรฝch vรดd sa nachรกdzajรบ v areรกli vรฝznamnej energetickej prevรกdzky. Boli vybudovanรฉ na mierne klesajรบcom svahu plytkej muldy (obr. 1). Nรกdrลพe pozostรกvajรบ z dvoch ฤastรญ, 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 zabezpeฤenรฉ fรณliovรฝm tesnenรญm obojstranne chrรกnenรฝm geotextรญliou. V spodnej ฤasti (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 viacroฤnej prevรกdzky retenฤnรฝch nรกdrลพรญ sa do znaฤnej 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 urฤitom 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 vytlรกฤala a dvรญhala dlaลพbu dna (obr. 4).
Z geologickej skladby podloลพia v okolรญ nรกdrลพรญ a zo situovania retenฤnรฝch nรกdrลพรญ vzhฤพadom na morfologickรฉ pomery vyplรฝva, ลพe primรกrnou prรญฤinou 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 urฤuje sklon pรดvodnรฉho povrchu terรฉnu โ smerom k retenฤnรฝm nรกdrลพiam. V miestach kontaktu nรกsypu a podloลพia nad รบrovลou okruลพnej komunikรกcie viditeฤพne vyvierala podzemnรก voda. Pod รบrovลou okruลพnej komunikรกcie narรกลพala na nepriepustnรฉ fรณliovรฉ tesnenie. Keฤลพe v projektovom nรกvrhu drenรกลพnej ลกtrkovej vrstvy sa neuvaลพovalo o odvedenรญ vody, jej postupnรฝm hromadenรญm vznikali nepriaznivรฉ tlakovรฉ (na opevnenie svahov nรกdrลพรญ) a vztlakovรฉ รบฤinky (na dno nรกdrลพรญ). Narastajรบci tlak vody spรดsobil dvรญhanie dna, respektรญve deformรกcie konลกtrukฤnรฝch vrstiev na svahoch nรกdrลพรญ.
ฤalลกรญm 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 skutoฤnosti bol aj sklon hladiny podzemnej vody (merania v pozorovacรญch sondรกch ฤ. 3 โ 4 a ฤ. 7 โ 8).
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 doฤasnรบ uzรกveru dopravy (obr. 7a, b). Zรกrez nad cestou v รบseku havรกrie sa realizoval v roku 2000 a poฤas 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 3โฏ:โฏ1. Horninovรฉ prostredie svahu, v ktorom sa zรกrez realizoval, tvoria druhohornรฉ horniny najviac zastรบpenรฉ dolomitmi (obr. 8).
Takzvanรบ pokryvnรบ vrstvu svahov tvoria kvartรฉrne svahovรฉ hliny a hlinitokamenitรฉ sute. Kvartรฉrne sedimenty pokrรฝvajรบ svahy a vypฤบลajรบ 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 zabezpeฤenia cestnรฉho zรกrezu zodpovedal inลพinierskogeologickรฝm pomerom. Zabezpeฤenie cestnรฉho zรกrezu tvorili tyฤovรฉ kotvy z betonรกrskej ocele โ klince a betรณnovรฝ torkrรฉt vystuลพenรฝ kari sieลฅami. Poruลกenie svahu cestnรฉho zรกrezu nastalo spontรกnne. Betรณnovรฝ torkrรฉtovรฝ plรกลกลฅ, zaลฅaลพenรฝ tlakom rozmoฤenรฝch 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 prรญฤinou 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, ฤรญm 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 prebytoฤnรบ vodu. Prepad je vyรบstenรฝ na svah, ktorรฝ sa konฤรญ zรกrezom nad ลกtรกtnou cestou, a prebytoฤnรก voda z vodojemu tak voฤพne odtekรก po svahu (obr. 10a). Okrem toho miestny lesnรฝ zรกvod v roku, keฤ vznikla porucha, urobil na odtok vody teฤรบcej 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 rozmoฤil svahovรฉ sedimenty.
Porucha hrรกdzovรฉho systรฉmu popolovรฉho odkaliska
Porucha hrรกdzovรฉho systรฉmu nastala na popolovom odkalisku tepelnej elektrรกrne. Odkalisko je rovinnรฉho typu, vybudovanรฉ ohrรกdzovanรญm akumulaฤnรฉho 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 ฤasti 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 chrรกniฤky zabudovanej do hrรกdzovรฉho systรฉmu pretlรกฤanรญm. 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 pretlรกฤania kopรญrovalo potrubie vratnej vody povrch vzduลกnรฉho svahu hrรกdze odkaliska.
Po ukonฤenรญ 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 doฤasne 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 pretlรกฤanรญ oceฤพovej chrรกniฤky 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. Pretlรกฤanie potrubia cez horninovรฉ (v tomto prรญpade popolovรฉ) prostredie vyvolรก v okolรญ rรบry zmeny stavu napรคtosti. Normรกlovรฉ napรคtie pri zatlรกฤanรญ klesรก a tangenciรกlne napรคtie narastรก. V zhutnenรฝch nesรบdrลพnรฝch materiรกloch (popoly moลพno takto charakterizovaลฅ, keฤลพe ich sรบdrลพnosลฅ mรก nulovรบ, respektรญve nรญzku hodnotu a mali by byลฅ pri budovanรญ hrรกdzovรฉho telesa zhutลovanรฉ) dochรกdza pri ich poruลกovanรญ ลกmykovรฝmi napรคtiami k dilatantnรฝm javom (k ich nakypreniu). V nakyprenej zรณne popolov okolo oceฤพovej chrรกniฤky a medzi jej relatรญvne hladkou stenou a zrnitรฝm prostredรญm vznikli medzery, ktorรฉ pre vodu predstavujรบ privilegovanรบ priesakovรบ drรกhu. Sufรณzia a erรณzia boli prรญฤinou poruchy hrรกdze na odkalisku. S naplavovanรญm do kazety ฤ. 2 sa zaฤalo na nevhodnom mieste โ z prvรฉho vรฝpustu na deliacej hrรกdzi, v bezprostrednej blรญzkosti cieฤพovej jamy vytvorenej pri pretlรกฤanรญ chrรกniฤky pod hrรกdzou odkaliska.
V ฤasti 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 chrรกniฤky smerom k vzduลกnรฉmu svahu hrรกdze, oddrรฉnovaลฅ do pรคtnรฉho drรฉnu. Pri absencii spomenutรฉho drenรกลพneho prvku sa voda bez vรคฤลกรญch problรฉmov dostala k vzduลกnรฉmu svahu hrรกdze, na ktorรฝ potom pรดsobila svojou erรณznou ฤinnosลฅou.
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 Masaroviฤovรก, PhD.
FOTO: archรญv autorov
Ivan Slรกvik je odbornรฝ asistent na Katedre geotechniky, Stavebnej fakulty STU v Bratislave.
Mรกria Masaroviฤovรก je vรฝskumnรก pracovnรญฤka 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. Masaroviฤovรก, M., Slรกvik, I., Jesenรกk, J.: Analรฝza prรญฤin poruลกenia hrรกdze odkaliska EVO o. z. โ ZoD 04-354/99. Bratislava: STU, 1999, 28 s.
3. Masaroviฤovรก, M., Slรกvik, I., Jesenรกk, J.: Poistnรฉ nรกdrลพe daลพฤovej kanalizรกcie (II. etapa). Bratislava: SvF STU, 2000, 50 s.
4. Masaroviฤovรก, 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.
ฤlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise Inลพinierske Stavby/Inลพenรฝrskรฉ stavby.