POUŽITÍ STŘÍKANÉHO BETONU PRO DEFINITIVNÍ OSTĚNÍ TUNELŮ

POUŽITÍ STŘÍKANÉHO BETONU PRO DEFINITIVNÍ OSTĚNÍ TUNELŮ Jan Pruška FSv ČVUT v Praze Matouš Hilar D2 Consult Prague s.r.o. Tunelářské odpoledne 3/2011 Brno 14.9.2011

Požadavky na tunelová ostění 2 / 20 Kapacita / použitelnost Trvanlivost a životnost Jednoduchá výstavba Vodonepropustnost Požární odolnost Povrch (hladkost) Nízká cena

3 / 20 Definitivní ostění ze stříkaného betonu 50. léta - Trvalé zajištění tunelů ražených ve skalních horninách Norská metoda tunelování 70. léta mělké tunely v měkkých horninách (metro Norimberg - Hasenbuck tunel - NRTM) 90. léta metoda LaserShell pro tunely v zeminách

4 / 20 Současné trendy Přechod od používání suchých směsí k mokrým směsím Snaha úplného vypuštění ocelové výztuže (příhradových nosníků) Kombinace polypropylénových vláken a ocelových vláken s vysokou pevností Preferování jednoplášťových definitivních ostění, kdy je beton nanášen v několika vrstvách Používání mikrosiliky

5 / 20 Výhody definitivních ostění ze stříkaného drátkobetnu Časová úspora díky vypuštění příhradových rámů Možnost optimalizace tloušťky ostění Redukce vzniku smršťovacích trhlin Zabezpečení vodonepropustnosti Zvýšení požární odolnosti Zvýšení tuhosti, větší přípustná ohybová a smyková napětí

6 / 20 Metoda LaserShell Vyvinuta po havárii tří souběžných tunelů na Heatrow ražených NRTM (1994) v rámci projektu EU Brite-Euram III společnostmi Mott MacDonald (UK), Bekaert (Belgie), Morgan Est. (UK), Betonund Monierbau (Rakousko) spolu s několika universitami.

7 / 20 Heathrow Express říjen 1994

8 / 20 Hlavní charakteristiky Jednoplášťové ostění - slouží pro zajištění výrubu i jako trvalé ostění Jednoplášťové ostění je provedeno ve třech vrstvách, povrch je ručně dokončen. Tunelové ostění tvoří nepropustný stříkaný drátkobeton bez ocelových sítí a bez příhradových rámů. Tunel je ražen na plný profil, prstenec je rychle uzavřen

9 / 20 Hlavní charakteristiky Čelba je ukloněná a vyklenutá - zvýšení její stability a snížení sedání povrchu terénu. Tvary výrubu a ostění jsou kontrolovány laserovým dálkoměrem TunnelBeamer,

10 / 20 Počáteční vrstva Lasershell: Funkce jednotlivých vrstev OSB Mocnost 75 mm Okamžité zajištění Obětní vrstva Strukturní vrstva Mocnost dle projektu (175 až 250 mm) Trvalá nosná vrstva Dokončující vrstva Mocnost 50 mm Bez ocelových vláken Upravena ručně

Postup výstavby 11 / 20

T5 Heathrow - Metoda LaserShell 12 / 20

T5 Heathrow - Metoda LaserShell 18 / 20 Dokončuj ující vrstva

19 / 20 Ověření metody Před začátkem ražeb na T5 byly v letech 2002 2003 provedeny rozsáhlé průkazní zkoušky: - Laboratorní zkoušky ke stanovení kritérií pro vlastnosti složek směsi stříkaného drátkobetonu. - Polní zkoušky směsí s nejlepšími vlastnostmi vyvinutými v laboratoři. - Zkoušky trvanlivosti vybraných vzorků.

20 / 20 Lasershell - Požadované zkoušky Nárůst pevnosti (krátkodobá, dlouhodobá) Ohybová tuhost Spojení vrstev a styků Nízká propustnost (<10-12 m/s) Chemická stabilita Zpracovatelnost, čerpatelnost

Lasershell - Laboratorní zkoušky Univerzita v Insbrucku 21 / 20 Layer 1 Layer 2

Lasershell - Průkazní zkoušky 22 / 20

1 0 0. 0 9 5. 0 9 0. 0 8 5. 0 8 0. 0 7 5. 0 7 0. 0 6 5. 0 6 0. 0 5 5. 0 5 0. 0 4 5. 0 4 0. 0 3 5. 0 3 0. 0 2 5. 0 2 0. 0 1 5. 0 1 0. 0 5. 0 0. 0 M ix r e f. M F 2 4 - E q u iv i l e n t C o m p r e s s iv e S t r e n g t h s 23 / 20 13/11/2002 03/12/2002 31/01/2003 04/03/2003 20/03/2003 08/05/2003 28/05/2003 12/06/2003 28/06/2003 10/07/2003 23/07/2003 05/08/2003 31/07/2003 12/08/2003 20/08/2003 21/08/2003 04/09/2003 03/09/2003 14/09/2003 23/09/2003 23/09/2003 03/10/2003 18/10/2003 27/10/2003 29/10/2003 30/10/2003 06/11/2003 22/11/2003 26/11/2003 28/11/2003 17/12/2003 10/01/2004 07/01/2004 15/01/2004 28/01/2004 04/02/2004 12/03/2004 22/03/2004 17/03/2004 06/05/2004 15/06/2004 29/06/2004 25/09/2004 03/10/2004 16/10/2004 22/11/2004 09/12/2004 Lasershell Výsledná kvalita 7 d a y 2 8 d a y M e a n o f 4 S p e c D a t e S p r a y e d 1. vrstva 2. vrstva Compressive Strength (N/mm2)

24 / 20 Příklady tunelů - definitivní ostění ze stříkaného drátkobetonu Heathrow Express Rail Link- křížení (žel.) UK Jubilee Line Extension - křížení (žel.) UK Mission Valley East light rail transit San Diego (tram.) USA Kárahnjúkar Hydroelectric Project (vodov.), Island Terminal 5 Heatrow (žel.) UK

Heathrow, Terminal 5 25 / 20

Heathrow, T5 - jednoplášťová ostění 26 / 20

27 / 20 Nástřik drátkobetonu na terminálu 5 metodou LaserShell

TunelBeamer s připojeným PC 28 / 20

Ruční úprava dokončující vrstvy 29 / 20

Heathrow Express komora křížení 30 / 20

31 / 20 Závěr Beton je dominantním materiálem pro realizaci podzemních staveb Současný mohutný rozvoj podzemního stavitelství přináší nové postupy a zvýšené nároky na materiál ostění (požární odolnost, chemická stabilita, pevnost, nepropustnost, přilnavost, atd.) Některé z nových postupů již byly aplikovány v ČR např. Vítkovské tunely, tunel Libouchec (nevyztužené trvalé ostění, stříkané membrány, PP vlákna v ostění), použití dalších možných alternativ je otázkou času. K prosazování nových postupů je třeba kvalitní spolupráce všech účastníků výstavby

32 / 20 DĚKUJI ZA POZORNOST Silniční tunel na letištní straně - místnost pro zabezpečení