Fakulta bezpečnostního inženýrství Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Tunely Stavební část

Fakulta bezpečnostního inženýrství Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Tunely Stavební část Ostrava, 2013 Ing. Isabela Bradáčová, CSc. Ing. Petr Kučera, Ph.D.

Osnova bloku A Konstrukční pokyny pro tunely Požadavky na zhotovitele stavebních prací na tunelu Základní požadavky na kvalitu výrobků a materiálů Předpisy pro technologické postupy prací Ražení tunelů metodou NRTM Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu Vodotěsnost tunelu 2

Konstrukční pokyny pro tunely Požadavky na zhotovitele stavebních prací na tunelu Základní požadavky na kvalitu výrobků a materiálů Předpisy pro technologické postupy prací Ražení tunelů metodou NRTM Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu Vodotěsnost tunelu 3

Konstrukce tunelu - funkce umožnit bezpečný a plynulý provoz v tunelu, spolehlivě přenést všechna zatížení, zajistit stabilitu konstrukce i horninového prostředí, zajistit požadavky na požární odolnost, vyloučit nebo omezit průsaky podzemní a povrchové vody, ochránit okolí tunelové trouby před vlivem povětrnosti a provozu v tunelu, omezit deformace horninového prostředí, umožnit bezpečnou a jednoduchou údržbu a opravy, omezit negativní účinky stavby na okolní životní prostředí. 4

Ochrana před podzemní a povrchovou vodou Systém pro: drenážní odvodnění kanalizační odvodnění srážkových vod z úseků pozemní komunikace navazujících na tunel odvodnění vozovky tunelu 5

Ochrana před podzemní a povrchovou vodou Systém odvodnění vozovky odvádí: srážkovou vodu, vodu z čištění stěn a stropu tunelové trouby, vodu z čištění vozovky vodu při hašení požáru vyteklé kapaliny na vozovku z poškozených nádrží při haváriích 7

Systém odvodnění vozovky v tunelu Odvodnění vozovky pomocí štěrbinových odvodňovacích žlabů, po 60 m s protipožárními kanalizačními přepážkami. 8

Systém odvodnění vozovky v tunelu Odvod znečištěných povrchových vod do záchytné jímky předpokládaného objemu množství vody při zásahu složek IZS a vody potřebné pro mytí tunelu. 9

Systém odvodnění vozovky v tunelu Poklopy kanalizačních šachet a ostatních sítí se neumísťují do jízdních pruhů. Zajištěny proti otevření bez použití speciálního klíče nebo nářadí a ve vodotěsném a prachotěsném provedení. 10

Barevná úprava vozovky a stěn Co nejsvětlejší ale v matném (nelesklém) provedení. Kabelová a potrubní vedení Umístění: - do kolektorů - do chodníků - pod nouzový pruh (v odůvodněných případech) Kabelové rozvody - ČSN 73 0848 Vnější kabelové šachty - "prostředí suché" Vodotěsné ucpávky v chráničkách a odvodněné šachty Potrubní vedení - ochrana proti korozi 11

Všeobecné požadavky na stavební část Ražené tunely - podle zásad Nové rakouské tunelovací metody (dále jen NRTM), základní pravidla a požadavky pro geologický a geotechnický průzkum pro bezpečný postup výstavby tunelu. Geotechnický monitoring - znalost horninového prostředí Stavební postupy a technologie přizpůsobit daným proměnným podmínkám horninového prostředí. Zhotovitel a jeho subdodavatelé - činnost předmětem jejich podnikání, mají platná oprávnění a doklady pro provádění příslušných zhotovovacích prací 14 (živnostenské listy, autorizace).

Rakouská tunelovací metoda 15

Rakouská tunelovací metoda 16

Všeobecné požadavky na stavební část Zhotovitel prokazuje: k činnostem prováděným hornickým způsobem musí mít zhotovitel oprávnění, vydané příslušným obvodním báňským úřadem potřebný počet příslušně kvalifikovaných pracovníků a potřebné technicky způsobilé strojní a další vybavení referenčním listem provedených prací způsobilost v oblasti zkušebnictví a laboratorní činnosti aj. Zhotovitel zpracuje plán jakosti.. 17

Všeobecné požadavky na stavební část Izolatérské práce může provádět pouze zhotovitel /subdodavatel, který má certifikát systému jakosti. Obsluha stříkacího komplexu stříkaného betonu (SB) podléhá procesu osobního zvyšování kvalifikace obsluhy zařízení pro SB před zahájením prací prokázat se dokladem o školení (ne starším 1 roku) a úspěšném vykonání praktické zkoušky 19

Kvalita stavebních výrobků, materiálů, stavebních směsí a prvků Stavební výrobky - po dobu předpokládané životnosti tunelu zaručeny vlastnosti: mechanická pevnost a stabilita, požární bezpečnost, bezpečnost užívání atd. Minimální životnost 100 let - vlastní nosná konstrukce i hydroizolační a drenážní systém ostění. Prokazování vlastností - předloží zhotovitel objednateli ke schválení a zároveň doloží doklady o posouzení shody ve smyslu zákona 22/97 Sb. ve znění pozdějších předpisů. Požadavky požární bezpečnosti - trvalá ostění tunelu musí odolávat účinkům požáru, aniž by došlo k porušení její funkce. Budují se z nehořlavých materiálů a výrobků, zařazených do třídy reakce na 21 oheň A1.

Stříkaný beton a jeho složky Odsouhlasený podrobný technologický postup. Stříkaný beton dočasného (primárního) ostění konstrukčně výplňový, není požadována výrobková certifikace podle zákona č. 22/97 Sb. Výrobková certifikace se požaduje pro stříkaný beton trvalých ostění. Stříkaný beton primárního ostění - mokrým způsobem. Doba dopravy - maximálně 90 minut. Konečná kvalita - alespoň C20/25-X0. Cement, kamenivo, přísady a příměsi do stříkaného betonu musí být dodávány s prohlášením o shodě. Výztuže stříkaného betonu - z prutů a sítí, rozptýlená výztuž z drátu taženého za studena s tvarovanými konci. 22

Izolační fólie, geotextilie, upevňovací prvky Požadavky na izolační fólie: - tloušťka folie (bez signální vrstvy nebo včetně signální vrstvy), - tažnost (protažení) na mezi pevnosti ( trhlin), - požární odolnost, - odolnost při namáhání vodním tlakem, - odolnost proti proražení, - flexibilitu za studena ( -20 C), - odolnost proti agresivitě prostředí, - odolnost proti mikrobiální korosi, - odolnost proti prorůstání kořenů, - způsob spojování a odolnost materiálu ve spojích. 23

Izolační fólie, geotextilie, upevňovací prvky Součástí mezilehlého hydroizolačního souvrství je geosyntetická vrstva s drenážní a ochrannou funkcí mezi lícem primárního ostění a hydroizolačním fóliovým pláštěm. Volně ukládaný izolační plášť se upevní vhodnými upevňovacími prvky tak, aby byl co nejméně namáhán na tah. 24

Beton ostění tunelu Betony s hutným kamenivem. Betonové konstrukce: nevyztužené vyztužené předpjaté Základní požadavky beton: zpracovatelnost, zkrácení doby potřebné pro odbednění, omezení vzniku trhlin, dodržení požadovaných užitných a provozních parametrů, další vlastnosti. 25

Beton trvalého ostění tunelu Beton trvalého ostění bez plášťové izolace odolný proti průsakům, účinkům rozmrazovacích prostředků, agresivitě dotyčného prostředí, korozi se stupněm vlivu prostředí, mrazuvzdorný Beton trvalého ostění s plášťovou izolací požaduje se alespoň C 25/30 XF3, XD3 mrazuvzdorný /provzdušněný s odolností proti CHRL 26

Vyztužení polypropylénovými vlákny Rozptýlená polypropylénová vlákna: zamezují (brání) vzniku smršťovacích trhlin zmenšují explozivní poškození betonu zvyšují pevnost a houževnatost betonu odolnost proti vodě rázovému namáhání abrazi betonu zpomaluje porušování ostění žárem Povrchová sjednocující vrstva betonového ostění Sjednocující nátěr - požadavky odrazného nátěru 27

Technologické postupy prací Hloubené objekty se budují podle dokumentace stavby, ustanovení norem a předpisů TKP: - kap. 4 TKP, Zemní práce - kap. 16 TKP, Piloty a podzemní stěny - kap. 18 TKP, Beton pro konstrukce - kap. 29 TKP, Zvláštní zakládání - kap. 30 TKP, Speciální zemní konstrukce Ražené objekty musí být realizovány tak, aby se zabránilo rozvolňování kolem výrubu, vývalům horniny, nadměrným deformacím, a aby byla zajištěna stabilita výrubu a potřebná ochrana povrchových objektů, inženýrských sítí i životního prostředí. Během výstavby chování horninového prostředí při ražbě geotechnickým monitoringem. 30

Realizační dokumentace (RDS) Soupis prací - umožní podrobné ocenění všech rozhodujících konstrukcí a prací. Musí být v souladu s DSP/ZDS. Technologický předpis (TePř) Zhotovitel musí technologický předpis vypracovat a předložit k odsouhlasení na práce, při nichž technologie prováděných prací závisí na dovednosti a vybavení zhotovitele. Má platnost pouze pro příslušnou realizovanou stavbu. Geologická dokumentace při výstavbě Zhotovitelem stavby zpracována a průběžně doplňována geologická dokumentace. Podle zjištěného stavu se upřesňují technologické předpisy dalších ražeb. 31

Nová rakouská tunelovací metoda Konstrukci podzemního objektu tedy tvoří: horninové prostředí, primární ostění, sekundární ostění. Způsob provádění - ražení s využitím spolupůsobení horninového prostředí. Způsob rozpojování v podzemních dílech: mechanizované rozpojování hornin, rozpojování trhavinami. 33

Primární ostění Primární vystrojení výrubu vystrojovacími prvky: stříkaný beton vyztužený ocelovými sítěmi (SB) nebo rozptýlenou ocelovou výztuží (FSB) výztužné ocelové oblouky (ramenáty) horninové kotvy (svorníky) horninové jehly, pažiny. Ostění tunelu ze stříkaného betonu Nanáší se mokrým způsobem, ve zdůvodněných případech suchý způsob nástřiku betonu. Výztuž ze svařovaných sítí a výztužných oblouků lze v RDS nahradit rozptýlenou ocelovou výztuží. Tloušťka nosného ostění alespoň 100mm. Výztužné sítě s předepsaným krytím betonem směrem k lící výrubu min 30 mm, na vnitřním (vzdušném) líci min 20 mm. 34

Primární ostění 35

Definitivní ostění tunelu S nosným horninovým prstencem trvale zabezpečuje stabilitu tunelu. Tloušťka alespoň 300mm. Ukládání betonu do pasu musí postupovat kontinuálně bez přerušování. Délka pasů - 5 až 12,5m. Portálové a příportálové pasy - délka do 10m. Trvalé ostění se betonuje do ocelového (nebo dřevěného oplechovaného) bednění, opěry a klenba vždy najednou. Je nutno použít skruže nebo bednící vůz. Povrch betonových konstrukcí musí být homogenní, stejnoměrně uzavřený a hutný. Sjednocující (odrazná) vrstva betonového ostění. 36

Větrání při výstavbě Díla v podzemí - větrána podle projektu větrání. Umělé větrání musí být v činnosti nepřetržitě po celou dobu přítomnosti osob v tunelu. Přirozeným větráním nebo difuzí je dovoleno větrat tehdy, jestliže nelze předpokládat překročení těchto koncentrací: oxid uhelnatý (CO) max. 0,003 % oxid uhličitý (CO2) max. 1 % oxidy dusíku (NO2) max. 0,00076 % sirovodík (H2S) max. 0,00072 % V podzemních dílech, ve kterých se zdržují nebo mohou zdržovat osoby, musí být objemově min. 20% kyslíku. 39

Větrání při výstavbě 40

Osvětlení tunelu při výstavbě Hlavní části podzemního díla musí být v době přítomnosti pracovníků osvětleny. Osvětlení provádí se dle ČSN 36 0450. 41

Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu Požadavky na provozní suchost tunelu jsou podmíněny těmito hledisky: ochrana tunelového díla, ochrana provozu, ochrana při výstavbě, životnost díla, požadavky na údržbu díla. 43

Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu Kritériem vodotěsnosti tunelů: měrný průsak q [l.den -1.m -2 ] vztažený na průměrné množství v délce úseku dlouhého 10m nebo 100 m líce tunelu. Propočet průsaků: 0,01 l/sec = 864 l/den. 44

Zatřídění tunelů podle vodotěsnosti 45

Způsoby zajištění Vodotěsnost tunelu Betony bez izolace (BOP) jsou nevhodné pro prostory sloužící pro elektronické zpracování dat. Nutné provést podrobné vyhodnocení agresivity vod a prostředí na beton. Mezilehlá plášťová izolace mezi dočasným a trvalým ostěním: uzavřený systém (izolace uzavřená po celém obvod ) deštníkový systém (izolace v rozsahu klenby a opěr) 47

Vodotěsnost tunelu Těsnění vodonepropustným betonem Nevhodné pro prostory sloužící pro elektronické zpracování dat. Nutné provést podrobné vyhodnocení agresivity vod a prostředí na beton. Je možno pouze, pokud na ostění působí prosakující, nejvýše slabě agresivní voda bez hydrostatického tlaku, nebo s hydrostatickým tlakem do 2 barů. Všechny pracovní a dilatační spáry musí být příslušně ošetřeny. 48

Vodotěsnost tunelů - Plášťová izolace Ražené tunely se zpravidla chrání před účinky podzemní vody plášťovou izolací z umělohmotné izolační folie (současné generace PE, TPO, PVC-P), případně stříkanou těsnící vrstvou. Deštníkový systém - plášťová izolace pouze v klenbě a opěrách, bez uzavření izolace ve dně. Prosakující voda není velmi silně agresivní, je bezpečně trvale odváděna bez tlaku drenážním systémem. Izolační plášť uzavřený po celém obvodu ostění - působící voda je tlaková nebo silně agresivní, musí být izolační plášť uzavřený po celém obvodu ostění. Mezilehlou izolaci ražených tunelů tvoří vodonepropustný plášť z pásů izolační folie s ochrannou a drenážní vrstvou (např. z geotextilie nebo geokompositu) 49

Vodotěsnost tunelů Požadavky na podklad pod plášťovou izolaci povrch podkladu - plynulý, hladký, bez výčnělků, hran, úskoků a náhlých nerovností zrnitost kameniva uzavírací vrstvy - 0/5 mm, u oblého kameniva max. 8 mm; tloušťka podkladu ze stříkaného betonu alespoň 30 mm na povrchu podkladu - nesmí být žádné volné částice podkladní vrstva - pevná pro uchycení izolace a musí přenášet předepsané zatížení hrany a lomy a lokální nerovnosti - musí být zaobleny poloměrem min 200 mm veškeré výčnělky ocelových prvků - musí být odstraněny nebo bezpečně zastříkány betonem či torkretem 50

Vodotěsnost tunelů Požadavky na podklad pod plášťovou izolaci (pokračování) maximální nerovnosti povrchu podkladu smí dosáhnout nejvýše poměru vzdálenosti ku výšce nerovnosti 10:1, vlhkost povrchu podkladu musí být udržena v přijatelných mezích, které nebrání kvalitnímu provedení izolace. Prosakující vodu je třeba jímat a odvést do tunelové drenáže (např. pateční drenáže), v místech izolace dna nesmí stát voda; pod uzavřenou izolací ve dně (resp. ve středu líce spodní klenby dočasného ostění) je nutno zřídit drenáž s dočasnou drenážní funkcí do doby dokončení trvalého ostění tunelu. 51

Použité pojmy a jejich vysvětlení o BOP vodonepropustný beton. o Deštníkový systém izolace izolační plášť neuzavřený ve dně tunelu. o Mezilehlá izolace - vodonepropustný plášť z pásů izolační folie s ochrannou a drenážní vrstvou na straně k hornině resp. k dočasnému ostění. 52

Fakulta bezpečnostního inženýrství Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Tato prezentace pro výuku byla vytvořena s podporou ESF v rámci projektu: Inovace studia v oblasti bezpečnosti dopravy -SAFETEACH, číslo projektu CZ.1.07/2.2.00/15.0476

Fakulta bezpečnostního inženýrství Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Děkujeme za pozornost