Fakulta bezpečnostního inženýrství
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
TunelyStavební část
Ostrava, 2013 Ing. Isabela Bradáčová, CSc.
Ing. Petr Kučera, Ph.D.
⌂ 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
Osnova bloku A
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 tunelu3
� 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.
Konstrukce tunelu - funkce
4
Systém pro:
� drenážní odvodnění
� kanalizační odvodnění srážkových vod z úseků pozemní komunikace navazujících na tunel
� odvodnění vozovky tunelu
Ochrana před podzemní a povrchovou vodou
5
6
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
Ochrana před podzemní a povrchovou vodou
7
Odvodnění vozovky pomocí štěrbinových odvodňovacích žlabů, po 60 m s protipožárními kanalizačními přepážkami.
Systém odvodnění vozovky v tunelu
8
Odvod znečištěných povrchových vod do záchytné jímky předpokládaného objemu množství vody při zásahu složek IZS a vody potřebné pro mytí tunelu.
Systém odvodnění vozovky v tunelu
9
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.
Systém odvodnění vozovky v tunelu
10
Co nejsvětlejší ale v matném (nelesklém) provedení.
Barevná úprava vozovky a stěn
Kabelová a potrubní vedení
Umístění:
- do kolektorů- do chodníků- pod nouzový pruh (v odůvodněných případech)
Kabelové rozvody - ČSN 73 0848Vnější kabelové šachty - "prostředí suché" Vodotěsné ucpávky v chráničkách a odvodněné šachtyPotrubní vedení - ochrana proti korozi
11
12
⌂ 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 tunelu13
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 (živnostenské listy, autorizace).
Všeobecné požadavky na stavební část
14
15
Rakouská tunelovací metoda
16
Rakouská tunelovací metoda
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.
.
Všeobecné požadavky na stavební část
17
18
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
Všeobecné požadavky na stavební část
19
⌂ 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 tunelu20
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 oheň A1.
Kvalita stavebních výrobků, materiálů, stavebních směsí a prvků
21
� 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.
Stříkaný beton a jeho složky
22
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.
Izolační fólie, geotextilie, upevňovací prvky
23
Izolační fólie, geotextilie, upevňovací prvky
24
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.
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.
Beton ostění tunelu
25
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
Beton trvalého ostění tunelu
26
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
Vyztužení polypropylénovými vlákny
Povrchová sjednocující vrstva betonového ostění
Sjednocující nátěr - požadavky odrazného nátěru27
28
⌂ 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 tunelu29
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.
Technologické postupy prací
30
Soupis prací - umožní podrobné ocenění všech rozhodujících konstrukcí a prací. Musí být v souladu s DSP/ZDS.
Realizační dokumentace (RDS)
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.
Technologický předpis (TePř)
Zhotovitelem stavby zpracována a průběžně doplňována geologická dokumentace. Podle zjištěného stavu se upřesňují technologické předpisy dalších ražeb.
Geologická dokumentace při výstavbě
31
⌂ 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 tunelu32
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.
Nová rakouská tunelovací metoda
33
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 spředepsaným krytím betonem směrem k lící výrubu min 30 mm, na vnitřním (vzdušném) líci min 20 mm.
Primární ostění
34
35
Primární ostění
• 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.
Definitivní ostění tunelu
36
37
38
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.
Větrání při výstavbě
39
40
Větrání při výstavbě
Hlavní části podzemního díla musí být v době přítomnosti pracovníků osvětleny.
Osvětlení provádí se dle ČSN 36 0450.
Osvětlení tunelu při výstavbě
41
⌂ 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 tunelu42
Požadavky na provozní suchost tunelu jsou podmíněny těmito hledisky:
• ochrana tunelového díla,
• ochrana provozu,
• ochrana při výstavbě, životnost díla,
• požadavky na údržbu díla.
Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu
43
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.
Ochrana proti pronikání podzemních vod do tunelu
44
Zatřídění tunelů podle vodotěsnosti
45
⌂ 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 tunelu46
Způsoby zajištění
� 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)
Vodotěsnost tunelu
47
� 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.
Vodotěsnost tuneluTěsnění vodonepropustným betonem
48
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 vodanení 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)
Vodotěsnost tunelů - Plášťová izolace
49
� 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
Vodotěsnost tunelůPožadavky na podklad pod plášťovou izolaci
50
� 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.
Vodotěsnost tunelůPožadavky na podklad pod plášťovou izolaci (pokračování)
51
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.
Použité pojmy a jejich vysvětlení
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