Význam geotechnického monitoringu diaľnice D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka

Článok demonštruje potrebu geotechnického monitoringu na inžinierskych stavbách. Zároveň opisuje aktivizáciu zosuvu počas výstavby mostného objektu SO 204-00, jeho včasnú identifikáciu a prijaté sanačné riešenie.

Počas realizovania geotechnického monitoringu na predmetnej stavbe sa včas dokázal identifikovať stabilitný problém (zosuv) a prijali sa adekvátne sanačné opatrenia na elimináciu rizík. Implementovaním geotechnického monitoringu ako súčasti observačného princípu do procesu výstavby sa docieli jednak zníženie rizika a zároveň sa zefektívni výstavba.

Sledovacie postupy

Geotechnický monitoring (ďalej len GTM) sa rozdeľuje z hľadiska etapizácie na fázu A (etapa pred výstavbou), fázu B (etapa počas výstavby) a fázu C (etapa počas prevádzky). Hlavným cieľom GTM v etape pred výstavbou je vyhotoviť nulté merania jednotlivých príslušných prvkov, ktoré možno realizovať pred samotnou výstavbou.

Význam GTM počas výstavby spočíva v porovnávaní skutočného vývoja sledovaného systému (horninový masív – stavebná konštrukcia) s predpokladmi realizačnej dokumentácie príslušných objektov alebo stavebných konštrukcií tak, aby sa včas identifikovali prípadné hrozby. Tým je stavebná konštrukcia vystavená. Počas prevádzky objektov slúži GTM na sledovanie účinností navrhnutých, respektíve prijatých stabilizačných opatrení. Implementácia GTM na inžinierskych stavbách je dnes už bežná.

Na sledovanie stabilitných pomerov geotechnických konštrukcií a dotknutého územia sa môže využiť široká škála monitorovacích prvkov. Rozsah geotechnických prvkov a predpokladanú intenzitu určuje realizačný projekt GTM príslušnej stavby. V projekte je definovaný rozsah prác GTM, ďalej sú definované prvky GTM a predpokladaná intenzita meraní.

Vzhľadom na to, že ide o observačnú metódu, je intenzita meraní v projekte definovaná orientačne na základe aktuálneho stupňa poznania. V prípade, že sú počas výstavby identifikované negatívne trendy vývoja meraných veličín (posuny, kotevné sily, sadanie…), je nevyhnutné upraviť frekvenciu meraní, aby sa včas zachytila meraná anomália a identifikovalo sa riziko.

ak ako v iných oblastiach, aj pri aplikácii GTM platí, že náklady na prevenciu sú nižšie, ako je sanácia prípadných vzniknutých škôd. Spoločnosť GEOFOS, s. r. o., poskytovala služby spojené s realizáciou GTM a geologického (geotechnického) dozoru v etape počas výstavby na predmetnej stavbe diaľnice D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka

Zosuv v km 29,600 pri moste SO 204-00

Počas realizácie výstavby diaľničného úseku stavby D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka bola v okolí opôr (OP-1 a OP-2) mostného objektu SO 204-00 v km približne 29,600 identifikovaná svahová nestabilita. V inklinometrickom vrte JGI-18, ktorý bol v oblasti vybudovaný pred zahájením prác, bol nameraný pohyb v hĺbke 12,5 – 13,0 m (po nadstavení vrtu o 3,0 m, teda 9,5 m p. t.) v smere spádnice svahu.

Najvýraznejší progres posunov bol zaznamenaný počas apríla až októbra 2017, kedy došlo k intervencii do svahu. Inklinometrický vrt je situovaný v päte násypu zemného telesa pred mostom. Úroveň hladiny podzemnej vody (HPV) v otvorenom piezometrickom vrte JGH-12, ktorý je situovaný v tesnej blízkosti vrtu JGI-18, bola zaznamenaná pomerne plytko pod terénom, na úrovni 1,1 – 2,7 m p. t.

Na základe vyhodnotenia nameraných vodorovných posunov vo vrte JGI-18 a výsledkov režimu podzemnej vody vo vrte JGH-12 sa pre potreby určenia rozsahu zosuvného územia doplnilo spolu 12 nových geotechnických prvkov.

Konkrétne išlo o 5 zvislých inklinometrických vrtov, 1 inklino-deformetrický vrt, 2 hydrogeologické vrty a 4 geodetické body. Geodetické body sú umiestnené na oporách mosta. Komplexnou analýzou výsledkov pôvodných a nových GTM prvkov v oblasti sa presne identifikoval rozsah zosuvu (obr. 1).

Dodatočnými vrtnými prácami na realizácii nových GTM prvkov v dotknutom území a následným vyhodnotením inžinierskogeologických a hydrogeologických podmienok sa zistili priaznivé podmienky na aktivizáciu zosuvu. Jej hlavnou príčinou bolo otvorenie tektonických línií v korune zárezu po odťažení časti svahu pre potreby budovania násypu, čím došlo k uvoľneniu ciest pre vyššiu dotáciu horninového masívu vodou.

Najvýraznejšie prírastky deformácií na šmykovej ploche boli sledované v období od júna do októbra 2017, kedy sa budovalo teleso násypu. Na základe progresu meraných posunov počas budovania násypu v korune svahu sa práce v inkriminovanom území pozastavili a zhustil sa interval meraní GTM prvkov.

Prijatá komplexná sanácia zosuvného územia bola rozdelená do dvoch etáp: 1. etapa: systém drenážnych rebier na zníženie úrovne HPV vo svahu, 2. etapa: trvalé stabilizačné opatrenia, tzn. sanácia opôr č. 1 a 2 + kotvená pilótová stena a podzemné múry pod mostnou konštrukciou. Systém drenážnych odvodňovacích rebier je situovaný pod násypové teleso pred oporami č. 1 a 2 a medzi oporami č. 1, 2 a podperou č. 3. Na obr. 2 je situácia drenážnych rebier.

Systém drenážnych rebier je zhotovený z priepustného materiálu fr. 63 – 125 mm. Hĺbka rebier je premenlivá v závislosti od morfologických podmienok, no v niektorých miestach dosahuje až 6,0 m. Na kontrolu funkčnosti drenážnych rebier boli v telese zosuvu navrhnuté a vybudované kontrolné šachty (spolu 8 ks). Realizácia týchto šácht (KŠ 4 – KŠ 8) prebiehala v zapažených jamách.

V rámci 2. etapy bola navrhnutá stabilizácia opôr č. 1 a 2 mostného objektu SO 204-00 prostredníctvom ukotvenia lanovými kotvami pod šmykovú plochu do únosnejšieho podložia. Zosuvné teleso je stabilizované pomocou pilótovej kotvenej steny v kombinácii s podzemnými múrmi, ktoré boli z priestorových dôvodov vybudované popod mostný objekt. Na obr. 3 je situácia sanácie zosuvu.

Komplexný geotechnický monitoring zosuvu

V súlade s prijatými projekčnými opatreniami na sanáciu predmetného územia sa vypracoval dodatočný projekt GTM, v rámci ktorého sa počítalo s už vybudovanými prvkami GTM, ako aj s doplnením nových prvkov GTM. Prostredníctvom súboru prvkov GTM v dotknutej oblasti sa sledovali stabilitné pomery územia počas realizácie sanácie zosuvného územia.

Po ukončení stavebných prác slúžil komplexný geotechnický monitoring na sledovanie účinnosti prijatých sanačných opatrení. V tab. 1 je uvedený prehľad prvkov GTM, ktoré boli merateľné k ukončeniu sanačných prác a prostredníctvom ktorých sa sledovala stabilita územia a dotknutých stavebných konštrukcií.

V rámci GTM sa súčasne monitorovala aj výdatnosť subhorizontálnych odvodňovacích vrtov vybudovaných v zosuvnom území a poskytovali sa služby geologického a geotechnického dozoru. Pred vyústením drenážneho systému do recipientu je v kontrolnej šachte č. 1 nainštalovaný tzv. Parshallov žľab na snímanie prietoku vody (interval 1× za hodinu), obr. 4.

Parshallov žľab slúži na kontrolu účinnosti vybudovaného komplexného drenážneho systému odvodňovania zosuvného územia. Údaje nameraného prietoku z drenážneho systému sa porovnávali s úrovňou HPV v jednotlivých piezometrických vrtoch, v ktorých sú nainštalované kontinuálne snímače úrovne HPV (spolu 7 ks snímačov), zber dát sa vykonával 1× za hodinu.

Z vyhodnotenia nameraných údajov prietoku a úrovne HPV zo snímačov možno konštatovať, že priamo korelujú so zrážkovou aktivitou zaznamenanou v príslušnej stanici SHMÚ v Dolnom Hričove. Namerané vysoké hodnoty sumárneho prietoku počas daždivého počasia potvrdzujú účinnosť systému drenážnych rebier.

Maximálny prietok 3,7 l/s bol zaznamenaný dňa 27. 7. 2019. Počas obdobia realizácie sanačných prác a aj nadväzujúcich prác sa vykonával intenzívny GTM zosuvného územia. Výsledky realizovaných meraní preukázali účinnosť navrhnutých opatrení, keďže od sanácie územia až po ukončenie lehoty výstavby sa nezaznamenali výraznejšie anomálie v meraných veličinách. Pohľad na ukončenú sanáciu dotknutého územia je na obr. 6.

Záver

Realizovaním GTM počas výstavby diaľničného úseku D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka sa identifikoval zosuv v okolí mostných opôr č. 1 a 2 objektu SO 204-00.

Na základe identifikácie zosuvu s pomerne hlbokou šmykovou plochou sa mohli včas prijať okamžité adekvátne opatrenia na eli mináciu rizík a trvalé sanačné opatrenia na stabilizáciu zosuvu. Včasným lokalizovaním hrozby sa predišlo výraznej aktivizácii zosuvu na šmykovej ploche, ktorá by mohla viesť k ohrozeniu stability samotného mostného objektu a okolitých priľahlých stavebných konštrukcií.

Identifikácia a lokalizácia predmetného zosuvu počas etapy výstavby a jeho následná sanácia sú jedným z príkladov, ktorý podčiarkuje potrebu a význam GTM na infraštruktúrnych stavbách

Autor pôsobí v spoločnosti GEOFOS, s. r. o.

Článok bol publikovaný v časopise Inžinierske stavby 04/2021.