Obr. 58 Průřezové schema zeminovým štítem 1 šnekový dopravník 2 přístupová tlaková komora 3 kruhový erektor

Transkript

1 50 Zeminový štít se používá v tlačivých nestabilních horninách, bez masivní přítomnosti vody. Jeho princip tkví v tom, že přepážkou oddělená komora na čele štítu s razicí hlavou je trvale vyplněna rozpojenou zeminou, která svým tlakem vytváří reakci proti tlaku horninového masivu před čelbou. Z tlakové komory se zemina průběžně, ale v přesně řízeném množství odpovídajícím potřebnému tlaku na čelbu, odebírá šnekovým dopravníkem (obr. 57). Na průřezu zeminovým štítem (obr. 58) jsou velmi dobře patrné všechny podstatné části štítu, zejména šnekový dopravník, tlaková komora umožňující přístup na čelbu a moderní kruhový erektor pro výstavbu ostění. Zeminové štíty patří k nejfrekventovanějším plnoprofilovým štítům, neboť tvoří 80 až 90% všech v současnosti nasazených strojů s tlakovou kontrolou na čelbě. Souborem přesných tlakových čidel na čelbě a zdokonalením přesnosti v odběru lubrikované zeminy prodloužením šnekového dopravníku, se podařilo s tímto typem štítu dosáhnout nulové ztráty zeminy při ražbě pod hustě zastavěnou oblastí (linie metra Los Angeles Eastside). Obr. 58 Průřezové schema zeminovým štítem 1 šnekový dopravník 2 přístupová tlaková komora 3 kruhový erektor Obr. 59 EPB Ø 6,55 m metro Singapore Obr. 60 EPB Ø 6,80 m Paříž RER

2 51 Vzhledem k tomu, že geologické podmínky ražby jsou málokdy stejné po celé délce tunelové trasy, uplatňují se často tzv. kombinované štíty (mixed-face shields). Jedná se o štíty s plnoprofilovým pobíráním, které mohou pracovat bez podepření nebo s tlakovým podepřením čelby (obr. 61). K hlavním typům kombinovaných štítů patří: - Štít s nepodepřenou čelbou + zeminový štít, - štít s nepodepřenou čelbou + bentonitový štít - bentonitový štít + zeminový štít. Obr. 61 Kombinovaný štít Ø 6,8 m metro Vídeň 4.4 Protlačování Protlačování je souhrnný název pro celou řadu metod, kterými je možno do zemního masivu zabudovat poměrně jednoduchým způsobem nejčastěji potrubí od průměru desítek centimetrů až po několik metrů. Protlačovat zemním masivem je však možné nejen potrubí, ale i objekty nekruhového tvaru, např. rámové propustky či velké podjezdy skrze násypy. Při hydraulickém protlačování se potrubí opatřené břitem zatlačuje do zeminy tlakem mohutných hydraulických lisů, které se ve vnější šachtě opírají o betonovou reakční stěnu. U potrubí průlezných průměrů se zemina na čelbě mechanicky rozpojuje, např. sbíjecími kladivy a potrubí s břitem se prořezává do částečně uvolněného prostoru. Tento způsob neumožňuje korekce směru v průběhu protlačování a používá se proto na protlaky kratších přímých úseků pod komunikacemi, křižovatkami, mělce založenými budovami apod.

3 52 Při horizontálním vrtání, které využívá obdobnou technologii jako tunelovací stroje, se zemina na čelbě rozpojuje výložníkovou frézou nebo plnoprofilovou razicí hlavou ve štítu a potrubí se zatlačuje do předvrtaného otvoru z hlavní tlačné stanice v šachtě. Mechanizovaný štít před čelem potrubí je směrově i výškově řiditelný a umožňuje přesné vedení trasy i dlouhé liniové podzemní stavby průchozího profilu (např. kanalizačního sběrače). Schéma soupravy na řízené hydraulické protlačování s částečně mechanizovaným štítem s otevřeným čelem je na obr. 62. V nestabilních zeminách je na čele potrubí umístěn mechanizovaný štít s plnoprofilovou hlavou. Ani v tomto případě se nestaví ostění v plášti štítu, nýbrž je zatlačováno ze šachty do vyvrtaného prostoru. Při dlouhých protlačovaných úsecích je nutno použít tzv. tlačnou mezistanici, která zatlačované potrubí rozdělí na dvě části a střídavě se zatlačuje první část z mezistanice a druhá z hlavní stanice v šachtě. Obr. 62 Řízené hydraulické protlačování 1 hlavní tlačná stanice 2 tlačná mezistanice 3 štít 4 pásový dopravník 5 opěrné patky hydraulických lisů 6 opěrná železobetonová deska hlavní tlačné stanice 7 betonové dno šachty 8 opěrná stěna šachty 5. HLOUBENÉ PODZEMNÍ STAVBY V příznivých podmínkách lze podzemní stavby provádět z povrchu území. Rozeznáváme u nich dva typy: tzv. hloubené tunely a přesypávané tenkostěnné tunely, často též označované jako obsypávané mosty. Jako hloubené tunely se označují podzemní díla, jejichž ostění tvoří obvykle uzavřený železobetonový rám, který se vybuduje jako pozemní konstrukce v liniově uspořádané stavební jámě. Stavební jáma může být buď svahovaná, nebo pažená (obr. 63). Svahované jámy v zeminách a poloskalních horninách mají poměrně malé sklony (1:3 až 1:1), jejich prostorové nároky jsou proto značné; ve skalních horninách lze navrhovat stěny jámy

4 53 podstatně strmější (1:5 až 1:10). Časté jsou kombinace obou typů, kdy je jáma hloubena jak v pokryvných zeminách, tak v horninách skalního podkladu. Svahované jámy se navrhují pokud možno nad hladinou podzemní vody, v opačném případě je nutno hladinu podzemní vody snížit pod dno jámy trvalým a cenově náročným čerpáním ze speciálně vybudovaných studní. Pažené jámy mají svislé stěny zajištěné pažením, takže jejich prostorové nároky jsou podstatně nižší, ovšem při vyšších stavebních nákladech. Pažení u hlubokých jam je nutno, vzhledem k působícím zemním tlakům, po výšce jámy podpírat. To je možno provést buď pomocí rozpěr, nebo pomocí kotvení. Rozpěry představují jednoduché a velmi účinné podepření pažení, komplikují však organizaci výstavby konečného podzemního objektu. Kotvení do zemního masivu přes převázky pomocí předpjatých ocelových táhel s injektovaným kořenem v zemině ponechává vnitřní prostor stavební jámy zcela volný pro další výstavbu, a je proto ve většině případů preferováno. Obr. 63 Základní typy stavebních jam a) svahovaná jáma; b), c) rozepřená pažená jáma; d) kotvená pažená jáma 1 pažení 2 roznášecí prahy (převázky) 3 horní převázka (výjimečně) 4 předpjaté kotvy 5 izolace s ochrannou přizdívkou 7 manipulační prostor 5.1 Typy pažení Pro zabezpečení svislých stěn stavebních jam se používají obvykle následující typy pažení: - pažení příložná, zátažná a hnaná (pouze u rýh a menších šachet), - záporové pažení - štětové stěny z ocelových zámkových štětovnic

5 54 - pilotové stěny z vrtaných velkoprofilových pilot, - podzemní stěny prováděné ve dvou modifikacích monolitické (betonované na místě do rýhy) a stěny prefabrikované, - stěny z mikropilot, - stěny ze sloupů tryskové injektáže, - stěny z kotvených prvků. Kromě uvedených typů pažení existují ještě jiné speciální způsoby zajištění stěn stavebních jam, např. vyztužení hřebíkováním, zpevnění injektáží, případně zmrazením zvodnělé zeminy. Je-li to účelné nebo nutné, lze u jedné stavební jámy použít i více různých typů pažení. U hloubených podzemních staveb jsou nejfrekventovanějšími typy pažení záporové stěny, štětové stěny pilotové stěny a podzemní stěny Záporové pažení Záporové pažení (někdy označované jako berlínské ) se skládá ze dvou základních prvků zápor a pažin, které jsou u hlubších jam vždy doplněny systémem podpor, tvořených rozpěrami nebo kotvami s převázkami. Zápory jsou válcované ocelové profily typu I nebo H, které jsou svisle zaberaněny nebo zapuštěny do vrtů. Ve vrtech se zápory fixují pode dnem jámy hubeným betonem, po výšce jámy zásypem z nesoudržného materiálu. Mezi záporami se při hloubení jámy postupně provádí zajištění zeminy pomocí pažin. Pažiny jsou nejčastěji dřevěné z kulatiny nebo polohraněných trámků, použity mohou být i ocelové pažiny. Podmínkou správné funkce záporového pažení je řádná aktivace pažin vůči zemině, čehož se dosáhne nejlépe utažením pažin dřevěnými plochými klíny proti přírubám zápor (obr. 64a, 65). Obr. 64 Schema záporového pažení a) řez pažením s klíny; b) řez pažením se zásypem; c) pohled na pažení 1 zápora 2 pažina 3 klín 4 zásypový materiál 5 terén 6 úroveň dílčího výkopu

6 55 Druhou možností (méně spolehlivou) je přirazit pažiny přímo k přírubám zápor a postupně vyplnit prostor mezi pažinami a stěnou výkopu vhodným materiálem, který znemožní rozvolnění líce výkopu (obr. 64b, 66); to v určité fázi zjevně není možné a za pažinami zůstávají v horní části jednotlivých etáží nevyplněné prostory. Ve vhodných geologických poměrech (málo tlačivé zeminy a poloskalní horniny) lze prostor mezi záporami opatřit stříkaným betonem s výztužnou sítí. Záporové pažení je v současnosti velmi frekventované, neboť má dvě základní přednosti jednoduché rychlé provádění a nízké náklady na 1 m 2 pažení. Je však použitelné pouze do prostředí nad hladinou podzemní vody. Obr. 65 Záporové pažení s klíny Obr. 66 Záporové pažení se zásypem Štětové stěny Pažící štětová stěna současného typu je tvořena vzájemně spojenými ocelovými štětovnicemi, které jsou u hlubších jam opatřeny obvykle víceúrovňovým systémem podpor, tvořených rozpěrami nebo kotvami s převázkami. Jednotlivé štětovnice jsou poměrně mohutné válcované prvky, jejichž váha se pohybuje okolo 70 kg/bm a pro něž je typické, že jsou opatřeny spojovacími zámky. Štětovnic existuje celá řada typů, u nás je stále nejrozšířenější tvar U (typ Larsen), jehož zámky jsou po obou stranách stejné; obdobného typu jsou německé štětovnice tvaru Z (obr. 67). Obr. 67 Ocelové štětovnice a) štětovnice Larsen; b) štětovnice tvaru Z ; c) nároží z půlených štětovnic Larsen

7 56 Štětovnice se vyrábějí v profilech různé velikosti i tloušťky, z čehož rezultují odpovídající hodnoty průřezových veličin, potřebných pro dimenzování štětové stěny. Únosnost štětové stěny je možné zvýšit přivařením ocelových plechů či válcovaných profilů do oblasti maximálních ohybových momentů, stanovených statickým výpočtem. Štětové stěny se mohou použít jako pažení stavebních jam, jejichž dno leží pod hladinou podzemní vody, protože vytvořené pažení je díky rychlému zanesení zámků štětovnic rezem a částicemi zeminy téměř nepropustné (obr. 68). Obr. 68 Jáma s boky zapaženými štětovými stěnami a se souvislou pilotovou stěnou v čele Pilotové stěny Pažící pilotová stěna tvořena řadou pravidelně rozmístěných pilot, podepřených po výšce víceúrovňovým systémem podpor, nejčastěji kotev s převázkami. Jednotlivé piloty ve stěně jsou zhotovovány na místě, mají větší průměry (obvykle min 600 mm, menší průměry 350 až 450 mm se používají při vrtání pažících stěn v blízkosti stávajících objektů). Podle charakteru horninového prostředí a statických požadavků vytvářejí piloty stěnu, v níž jsou mezi jednotlivými pilotami různé odstupy (obr. 69): - Piloty se nedotýkají nesouvislé pilotové stěny, - piloty se dotýkají souvislé, tzv. tangenciální stěny, - piloty se překrývají převrtávané stěny.