Úvod PORUCHY NA VODNÍCH DÍLECH PAŘÍŽOV A JOSEFŮV DŮL Pavel Svatoš Poruchy vodních staveb většinou vypovídají o jejich stáří, provozní zátěži, péči jim věnované, kvalitě projektové dokumentace a pochopitelně o kvalitě provedení. Stále se vyvíjející a zdokonalující výrobní postupy a nabídka obrovské škály materiálů s modifikovatelnými vlastnostmi umožňuje volbu technologií oprav a rekonstrukcí, které v minulosti byly technicky velmi obtížně proveditelné. V mnoha případech však snaha o co nejúspornější řešení znamená snížení kvality pod přijatelnou mez. Proto nalezení optimálně vyvážené varianty z hlediska vynaložených nákladů na dosažení požadovaného cíle opravy či rekonstrukce by mělo být základním atributem navrhovaného řešení. Vodní dílo Pařížov Vodní dílo Pařížov vzhledem ke svému věku - přehrada byla dokončena v roce 1913 - prodělalo řadu oprav a rekonstrukcí. Po téměř sto letech provozu byly uzávěry všech spodních výpustí v takovém stavu, že bylo nutno přistoupit k jejich rekonstrukci. Rozhodnutí zda půjde o repasi nebo výměnu bylo několikrát změněno, nikoliv z hlediska finančního, ale z důvodů technických. Hráz je postavena na ř. km 40,392 řeky Doubravy, která je levostranným přítokem řeky Labe nad Kolínem. Doubrava k tomuto profilu má plochu povodí 202,35 km 2 Q 100 = 145 m 3. s -1 a Qa = 1,61 m 3. s -1. Hráz je tížná, zděná, oblouková s délkou 142 m, max. výškou 31 m a objem nádrže činí 1,76 mil. m 3. Obr. 1 Příčný řez spodní výpustí Obr. 2 Pohled na návodní líc hráze Vodní dílo je vybaveno spodními výpustmi v pravobřežním obtokovém tunelu a spodními výpustmi hrázovými. Spodní výpusti v obtokovém tunelu byly rekonstruovány v roce 2006. K realizaci přispěla značnou měrou potřeba řešení povodňových škod, vzniklých na technologických a stavebních částech vodního díla při povodni v roce 2002. Jako optimální byla zvolena varianta spodních výpustí s parametry, které umožňují lepší 119
TÉMA 2 / 2.1 XXXII. PRIEHRADNÉ DNI využití retenční schopnosti nádrže. Navržené řešení znamenalo kompletní vybourání původních výpustí v obtokové štole a vytvoření prostoru pro osazení výpustí nových, včetně jejich uzávěrů. Konkrétně šlo o náhradu původních tří výpustí DN 800 s maximální celkovou kapacitou 25,9 m 3. s -1 dvěma výpustmi DN 1200 s maximální celkovou kapacitou 33,14 m 3. s -1. V roce 2009 začala a v roce 2010 pokračuje další etapa prací a to na spodních výpustech hrázových. Zde se jedná o zajištění spolehlivé funkce návodních šoupátkových uzávěrů, které po desítkách let provozu vlivem opotřebení vykazují značné problémy při ovládání. Šoupátka jsou umístěna v suché věži před návodním lícem. Povodní šoupátkové uzávěry byly nahrazeny uzávěry klapkovými v rámci stavby MVE na odbočkách DN 400 z potrubí obou spodních výpustí. Před rekonstrukcí byla šoupátka konstrukčně se vřetenem do srdce. Pohony typu Modact byly osazeny na horní podestě šoupátkové šachty a s vlastními uzávěry byly spojeny přes převodovky dlouhými ovládacími hřídeli. Byly zvažovány dvě možnosti způsobu rekonstrukce. Demontáž uzávěrů a provedení dílenské repase nebo náhrada novými. Po demontáži a prohlídce bylo jasné, že jediným řešením je výměna, protože v těle šoupátka byly zjištěny neopravitelné trhliny. Vzhledem k náročným provozním podmínkám bylo od investora požadováno, nikoliv dnes běžně dodávané šoupátko svařované konstrukce, ale použití šoupátka z masivního odlitku. Tento požadavek byl splněn. Nová šoupátky jsou konstrukčně odlišná - pohyb srdce je pomocí stoupajícího vřetene poháněného elektropohonem Auma umístěným na uzávěru. Pro zlepšení přístupu k uzávěrům byl průběžný svislý žebřík nahrazen pěti šikmými rameny, které propojují jednotlivé podesty. Pro demontáž původních a montáž nových uzávěrů bylo nutno proříznout montážní otvor do sendvičové železobetonové stropní desky věže. Výměna uzávěrů včetně pohonů byla provedena pomocí autojeřábu stojícího na koruně hráze. Obr. 3 Montážní otvor ve střeše Obr. 4 Pohled do šoupátkové věže Po dokončení všech prací bude možno uzávěry hrázových výpustí ovládat z místa nebo dálkově z PC umístěného v kanceláři dozorství přehrady, stejně jako je to možné u uzávěrů výpustí v obtokovém tunelu. Vodní dílo Josefův Důl Vodní dílo Josefův Důl bylo dokončeno v roce 1986 a přesto, že je to jedno z nejmladších vodních děl v Čechách, byla po necelých 30ti letech provozu nutná sanace železobetonové konstrukce věžového sdruženého objektu. Uzávěr přehradního profilu je tvořen dvěma hrázemi - hlavní a boční. Obě hráze jsou zemní, sypané, přímé. Hráz je 120
postavena na ř. km 30,2 řeky Kamenice, která je pravostranným přítokem řeky Jizery nad Železným Brodem. Kamenice k tomuto profilu má plochu povodí 20,02 km 2 a Q 100 = 107,3 m 3. s -1. Hráze jsou homogenní stejné délky 360 m s max. výškou hlavní hráze 44 m a objem nádrže činí 22,114 mil.m 3. Obr. 5 Letecký snímek Obr. 6 Věžový sdružený objekt s lávkou Vodní dílo Josefův Důl se nachází v Jizerských horách v nadmořské výšce 730 m n.m. Z toho vyplývají i náročné klimatické podmínky, kterým stavební konstrukce musí odolávat. Z pravidelně prováděných prohlídek betonových konstrukcí nad úrovní hladiny v rámci technickobezpečnostního dohledu a mimořádné prohlídky zatopených částí za pomoci potápěčů, bylo zjištěno výrazné poškození betonů s obnažením a korozivním napadením hlavní výztuže. Tyto poruchy byly natolik závažné, že bylo rozhodnuto o nutnosti sanace, která byla provedena v roce 2009. Pro sanaci co největší části poruch bylo projednáno snížení hladiny v rámci mimořádné manipulace. Obr. 7 Degradace čela ŽB konzole ochozu Obr. 8 Obnažená výztuž stěny dříku Sanován byl dřík a ochoz sdruženého objektu a pilíře přístupové lávky. Jedním z faktorů, který znamenal zvýšené nároky nejen na sanační materiály ale i na podmínky přípravy je, že vodní dílo Josefův Důl je významnou vodárenskou nádrží. Etážový odběr je umístěn ve výklenku dříku sdruženého objektu a sanační práce musely proběhnout bez omezení dodávky surové vody do úpravny vody v Bedřichově. Poměrně silně poškozený 121
TÉMA 2 / 2.1 XXXII. PRIEHRADNÉ DNI ochoz vyžadoval na reprofilaci takové množství správkové hmoty, že bylo nutno použít čerpadla na beton a dopravovat směs na vzdálenost téměř 200 m. Obr. 9 Reprofilace ochozu sdruž. objektu Obr. 10 Záchytné sítě na pilířích lávky Aby nedošlo k pádu odbouraných degradovaných betonů do vody, byly po obvodu sanovaných částí nainstalovány záchytné sítě a vybourané hmoty odváženy. Odbourávání bylo provedeno mechanicky ručním bouracím nářadím a za pomocí vysokotlakého vodního paprsku. Pro sanaci byly použity moderní sanační hmoty a to ve třech různých kombinacích dle tloušťky sanované vrstvy v rozmezí od 10 do 200 mm. Výztuž byla očištěna a ošetřena ochranným nátěrem. Následnou sanaci hmotami na cementové bázi bylo nutno překrýt ochrannou nátěrovou vrstvou s certifikátem do prostředí s pitnou vodou. Pro ověření kvality použitých materiálů byly provedeny zkoušky pevnosti v tlaku, pevnosti v tahu za ohybu a odolnosti povrchu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Kvalita provedení byla dokladována zkouškami přilnavosti vyrovnávacích vrstev a vysprávek k podkladu. Obr. 11 Čištění stěn vysokotlak. paprskem Obr. 12 Výklenek vodáren. odběru po sanaci Do jaké míry v současné době běžně používané sanační hmoty a hlavně technologická disciplína zhotovitele při jejich aplikaci obstojí v praxi, si musíme počkat. Za zmínku stojí ještě další opatření, které bylo nutno provést pro zmírnění vlivu oslunění návodního asfaltobetonového těsnění na boční hrázi. Již při výstavbě byla na původně předpokládané dvě vrstvy (drenážní a těsnící) přidána doplňková těsnící vrstva pro dosažení požadovaných parametrů. Tato vrstva v letních měsících vykazuje posun 122
po spádnici. Důsledkem je vznik lokálnícho trhlin a následné vniknutí srážkové vody, která působí jako účinný podpůrný prostředek v meziprostoru těsnících vrstev k jejich zvětšování. K eliminaci silného přehřívání povrchu návodního líce při snížené hladině o zhruba 7 m bylo použito zkrápění, kterým byl povrch ochlazován. Obr.13 Pohled na návodní líc boční hráze Obr. 14 Trhlina v přidané vrstvě AB pláště S odstupem času je třeba přiznat, že ochlazování zkrápěním mělo částečně negativní vliv. Dotace již existujících trhlin vodou byla mnohonásobně intenzivnější než běžnou srážkovou činností. Eliminace vzniku nových trhlin byla nahrazena v negativním slova smyslu rychlejším zhoršováním trhlin existujících. Na několika místech bylo pozorováno vyboulení vrchní vrstvy tvořící kapsu plnou vody. Dle výsledků technickobezpečnostního dohledu, však nemá snížená funkce přidané vrstvy na těsnost asfaltobetonového pláště jako celku zatím vliv. Veličiny TBD jsou měřeny automatickým monitorovacím systémem a jakákoliv změna či nepříznivý trend by byl rychle odhalen. Závěr Výše uvedené dva případy dokladují, jak rozdílné mohou být převažující faktory vlivu na současný technický stav vodních děl. U vodního díla Pařížov můžeme říci, že z největší míry se na špatném stavu uzávěrů podílelo opotřebení a stáří. Betonové stavební konstrukce vodního díla Josefův Důl jsou sice vystaveny náročnějším klimatickým podmínkám, ale jsem přesvědčen, že hlavním viníkem jejich stavu byl malý důraz na kvalitu práce při výstavbě. Ing. Pavel Svatoš Povodí Labe, státní podnik Víta Nejedlého 951, 500 02 Hradec Králové svatos@pla.cz +420 602169626 123