Měření vlivu ovzduší na ostění tunelu a ocelové vnitřní vybavení. Ing. Jiří Svoboda & Bc. Michal Hnilička

Měření vlivu ovzduší na ostění tunelu a ocelové vnitřní vybavení Ing. Jiří Svoboda & Bc. Michal Hnilička

Obsah Úvod Účel měření Výběr lokality pro měření Tunel Horelica Měření ovzduší Interpretace naměřených výsledků Korozní agresivita prostředí Fotografie z prohlídky tunelu Horelica PKO na bázi zinku Závěr

Úvod Nutnost určit vliv vnitřního ovzduší na konstrukce tunelů Měření kvality ovzduší v již provozovaném dálničním tunelu Objednatel: Měření provedl: Zpracování:

Účel měření Posouzení vlivu na materiály použité na stavbách Silničního okruhu kolem Prahy (SOKP): SOKP 513 - tunel Komořany délka 1930 m SOKP 514 - tunel Lochkov délka 1640 m Nutno zjistit zda použité materiály mají dostatečnou odolnost vůči účinkům vlastního prostředí v tunelu Určení korozní agresivity kyselých výfukových plynů vůči betonu, nátěrům a také kovům: sanační materiály pro opravy definitivního ostění tunelů vlastní definitivní betonové ostění tunelu nátěry ostění (ochranná vrstva a sjednocující nátěr ve vrcholu tunelu) veškeré kovové prvky v tunelových troubách

Výběr lokality Měření bylo nutné provádět v provozovaném tunelu Obdobná intenzita a skladba dopravního proudu vozidel jako v tunelech SOKP Předpoklad: Intenzity cca 30 tisíc vozidel za 24 hodin (v jednom směru) Až 50 % nákladních vozidel a 50 % osobních automobilů (průměr během celého dne) Takto dopravně zatížený silniční tunel dosud není v ČR v provozu V městských tunelech v Praze a v Brně i na provozovaných dálničních tunelech Valík, Libouchec, Panenská a Klimkovice dosahuje v současné době dopravní proud maximálně cca 10 tisíc vozidel za 24 hodin

Tunel Horelica Slovensko - dálnice D3 Žilina - Skalité, úsek Čadca Oščadnica

Tunel Horelica Pohled na východní portál Žilina

Pohled na západní portál Čadca

Tunel Horelica Koncepce s dvěma tunelovými troubami x v současnosti v provozu pouze pravá tunelová trouba s obousměrným provozem Intenzivní zatížení dopravou - cca 20-25 tis. vozidel za 24 hod skladbou dopravního proudu odpovídá předpokladům na SOKP

Pohled do tunelové trouby

Tunel Horelica Parametry tunelu: Obousměrný tunel délka 605 m Kategorie tunelové trouby T9,5 (šířka mezi obrubníky) Převládající sklon 4% Světlá šířka tunelu 11, 8 m Šířka chodníku 2 x 1,0 m Výška průjezdného profilu 4,5 m + 0,3 m Počet únikových cest 2 Paralelní úniková chodba délka 350 m Výstavba tunelu v letech 2000 až 2003, zkušební provoz v říjnu 2004 Do trvalého užívání byl tunel uveden 1. května 2005

Pohled do únikové chodby v místě propojky

Tunel Horelica Situace tunelu a únikové chodby s vyznačením místa měření

Měření ovzduší - sledované parametry Koncentrace SO2, NOx, CO, přízemní O3 Prašnost: TSP (total suspended particulates) celkový vzorek prašného aerosolu PM10 / PM2,5 - (particulate matter) - polétavý prach menší 10/2,5 μm Vzhledem k dopravní zátěži bylo nutné monitorovat také koncentraci kyselých složek: Chloridy HCl, Cl2 Sírany SO3 / H2SO4 CO2, H2S a HNO3 Souběžně byla sledována teplota, vlhkost a rychlost proudění vzduchu

Pohled na výklenek u propojky č. 2 místo, kde probíhalo měření

Měření ovzduší - odběr vzorků Příčný řez tunelem v místě propojky č. 2

Měření ovzduší - odběr vzorků V prostoru tunelu měřeno TSP, Cl2, CO2, teplota, proudění, vlhkost Ostatní vzorky odebírány nepřímo v prostoru tunelu - ve výklenku před nouzovými dveřmi propojky č. 2 Odběry situovány do výšky cca 1,3 m nad vozovkou Odběrové místo v prostoru tunelu Odběrová čerpadla

Měření ovzduší - průběh Odběrové zařízení - detail Po dobu 1 týdne od 12.5. do 19.5.2009 24 hodinový kontinuální odběr Nedošlo k zastavení dopravy v tunelu Odběrové zařízení v propojce Pouze při instalaci a demontáži sond - po dobu cca 2 hodin snížena rychlost na 40 km/hod

Výsledky měření denní průměrné koncentrace Dny měření NO2 SO2 PM10 CO O3 minimum maximum minimum maximum 1. den 2. den 3. den 4. den 5. den 6. den 7. den µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 267 331 348 270 161 211 344 54 64 62 44 27 31 53 236 302 321 265 165 223 346 1179 2095 5 5 Limity koncentrací dle NV č. 597/2006 O sledování a vyhodnocování kvality ovzduší Znečišťující látka Doba průměrování Imisní limit NO2 1 hodina 200 µg.m-3 Četnost překročení v roce 18 SO2 24 hodin 125 µg.m-3 3 PM10 24 hodin 50 µg.m-3 35 CO O3 max. denní 8h klouzavý průměr max. denní 8h klouzavý průměr 10 mg.m-3 120 µg.m-3 25

Výsledky měření Hodinové průměry naměřené 13.5. 14.5.2009

Výsledky měření Interpretace výsledků Oxid uhelnatý CO denní průměrné koncentrace 0,5 4 mg/m3 odpovídá městským dopravně zatíženým lokalitám, dále nereaguje (ve Strahovském tunelu naměřeny koncentrace až 5-12 mg/m3) Oxidy dusíku NOx - rozmezí 1000 4000 µg/m3 odpovídá silně dopravně exponovaným lokalitám (spalovací procesy) NO je velmi reaktivní, v tunelu však nemá s čím reagovat. Sloučeniny se sírou SO2 a H2S rozmezí 16 64 µg/m3 zdrojem síra v pohonných hmotách. (Ve Strahovském tunelu cca 25 µg/m3) Ozón O3 + chlór Cl2 koncentrace na hranici měřitelnosti Celková prašnost TSP naměřena v rozmezí 207 433 µg/m3 zvýšené hodnoty x ne neobvyklé Souvislost s režimem čištění tunelu - pokud nebyl tunel před měřením vyčištěn - vyšší usazování prachu na stěnách a vozovce (Ve Strahovském tunelu - naměřená maxima přes 1500 µg/m3)

Výsledky měření Interpretace výsledků Kyseliny - H2SO4, HCl - rozmezí 9 43 µg/m3 Poměrně vysoké, odběr zaznamenává i soli kyselin Nejednoznačný zdroj emitované látky X vnější prostředí Mikroklimatické podmínky - odpovídající mikroprostředí V tunelu je poměrně vysoká vlhkost 37 75% a teplota do 20 C Měřící technika v propojce

Korozní agresivita atmosféry Schopnost vyvolávat korozi kovu či slitiny v daném systému Stupeň korozní agresivity technické zatřídění: Výběr materiálu Výběr protikorozního ochranného systému Způsob použití a požadovaná životnost výrobku a PKO systému Složení atmosféry (plynné i pevné znečištění) Vlhkost prostředí - délka a intenzita ovlhčení povrchu ČSN ISO 9223 Koroze kovů a slitin. Korozívní agresivita atmosfér - klasifikace Neuvažuje vliv konstrukčního uspořádání velmi specifické 2 způsoby určení korozní agresivity

Korozní agresivita atmosféry

Klasifikace korozní agresivity Dle ČSN ISO 9223 na základě vlastností prostředí Doba ovlhčení kovu či slitiny Úroveň znečištění oxidem siřičitým SO2 Vzdušná salinita (hodnocená normou dle přítomnosti solí chloridů) Ostatní znečištění pouze doprovodné (NOx, Cl2, H2S, rozmrazovače, ) Zatřídění hodnot naměřených v tunelu Horelica Mnoho činitelů vlhkost, proudění vzduchu v tunelu Ovlhčení nastává při relativní vlhkosti > 80 % doba ovlhčení 14,5 % Použity denní průměrné hodnoty (27-64 µg/m3 ) Chloridy (pro určení vzdušné salinity) nebyly měřeny Doprovodné znečištění norma neklasifikuje

Klasifikace korozní agresivity Stupně korozní agresivity Stupeň Korozní agresivita C1 C2 velmi nízká nízká C3 střední C4 vysoká C5 velmi vysoká (dle ČSN ISO 9223) Dle TKP 19 B stupeň podmíněn pravidelným čištěním a údržbou Pravidelné mytí tunelu usazených solí a prachových částic Kontrola kovových segmentů a obnova PKO TP 154 (Provoz, správa a údržba tunelů pozemních komunikací) Čištění a mytí tunelu minimálně 2x ročně (městské tunely 3x) Důraz po zimní údržbě CHRL (Chemické rozmrazovací látky) zavlečené do tunelu

Prohlídka tunelu Horelica 10/2009

PKO na bázi zinku Rozpustné soli Chloridy, CHRL Zavlečení z přilehlých úseků komunikace, rozstřik Soli mohou reagovat se zinkem a jeho sloučeninami Korozní proces Vznik chloridu zinečnatého ZnCl2 Roztok na povrchu - snižuje tenzi vodní páry (až na 10%) Prodloužení doby ovlhčení (až na 100 %) zvýšení korozní agresivity prostředí Podobné účinky NaCl (snížení tenze na 75 %), CaCl2 (pod 30%)

Návrh opatření Konzultováno s Ing. Jaroslavem Sigmundem z firmy Mott MacDonald Nepoužívat PKO na bázi kovového zinku a jeho sloučenin Duplexní ochrana povrchů se zinkovým povlakem Konstrukce z nerezových materiálů se zvýšeným obsahem molybdenu Plastový nátěr - využíváno v tunelech v zahraničí (do tl. 1,5 mm není třeba zkoušet požární odolnost) Povrchová úprava pomocí nátěrů EP a EPGF Vysokosušinové epoxymastixové nebo epixové barvy Případně plněné skleněnými vločkami (GF Glass Flakes) Vysoká přilnavost, mechanická odolnost, dlouhá životnost (přes 15 let) U nás dosud nepoužíváno x v zahraničí i na vodních stavbách, v chemickém průmyslu, v přístavech a lodním stavitelství

Prohlídka tunelu Horelica 10/2009

Fotografie tunelu Horelica 4/2010

Závěr V provozovaných tunelech dochází k rychlé degradaci materiálů Stoupají náklady na údržbu Nutnost použití materiálů splňujících požadavky na životnost Samotná stavba 100 let Vyměnitelné části 30 let Výzkumy a další měření v provozovaných tunelech Dlouhodobá měření korozních rychlostí standardních kovových vzorků Měření koncentrací solí v tunelu Výzkum u nás dosud nepoužívaných materiálů

PRAGOPROJEKT, a.s. K Ryšánce 1668/16, 147 54 Praha 4 Děkuji za pozornost