VLIV POVRCHU PODKLADU NA KVALITU
HYDROIZOLACÍ RAŽENÝCH TUNELŮ

Jaroslav Šimek - Metrostav a.s. Praha, divize 5
Doc. Ing. Zdeněk Tobolka, CSc. - Metrostav a.s. Praha

Úvod

Ražené dopravní tunely se v současné době provádějí s tzv. mezilehlou hydroizolací na bázi folií z plastů, obvykle PVC či PE. Hydroizolační souvrství složené z folie a podkladní geotextilie se uchycuje na primární ostění běžně vytvářené stříkaným betonem. Po upevnění hydroizolace je provedena sekundární vnitřní klenba z vyztuženého betonu.

Protože i při pečlivé kontrole provádění foliových hydroizolací stále dochází po dokončení konstrukce a po začátku trvalého hydroizolačního zatížení k průsakům, bylo snahou vyjasnit, kde a v jakém čase výstavby k poruchám dochází. Podkladem provedených zkoušek byla úvaha o namáhání hydroizolačního souvrství ve více časových etapách během výstavby i provozu. Prvnímu namáhání bývá hydroizolační souvrství vystaveno během montáže výztuže, kdy nedbalou či nešikovnou prací může dojít k místnímu průrazu folie. Druhé kritické období nastává v době, kdy forma vnitřní klenby je přitlačována k hotové výztuži a může při nepřesném provedení armatury dojít k silnému lokálnímu přitlačení na folii, podkladní textilii a primární ostění. Další etapa nastává v době betonáže vnitřní klenby při níž je hydroizolační souvrství namáháno silným tlakem čerstvého betonu. Tzv. uzavírací tlak v betonovací formě se udává asi od 80 do 120 kN/m². Po zatuhnutí betonu a vytvoření nových hydrologických poměrů nastává poslední provozní etapa, kterou představuje trvalé působení tlakové vody na, definitivní ostění, tj. folie je namáhána v opačném směru z rubové strany.

Pomineme-li problematiku montáže výztuže a osazení formy, může o úspěšnosti izolačních prací rozhodnout právě etapa betonáže. Vysoký tlak čerstvého betonu může způsobit místní protržení folie dotlačované k primárnímu ostění, které není vždy zcela hladké a vyskytují se na něm různé výstupky či prohlubně, případně i cizí předměty.

Popis zkoušek

Cílem provedených zkoušek bylo ověřit vliv podkladu, tj. povrchu primárního ostění, na hydroizolační systém z různých tunelových folií. Sledovaly se různé materiály, tloušťka izolační vrstvy i umístění v konstrukci, tj. zda jde o horní či spodní klenbu. Protože zkušební tunel, jako existuje např. ve Švýcarsku, zatím nemáme a vytvoření podmínek tunelových povrchů laboratorním způsobem se ukázalo jako velice náročné, byly zkoušky provedeny na povrchu s uměle vytvořenými imperfekcemi simulujícími skutečné povrchy stavěných tunelů. Protože speciální zařízení používaná ke zatěžování folií kolmo na jejich rovinu (blasting test, puncturing test) nebyla k disposici, byla zkouška upravena z jednoduchých přípravků dosažitelných na stavbě tak, že odpovídala skutečným postupům na stavbách.

Ověřovací zkoušky byly rozděleny do dvou etap. Na stavbě silničních tunelů Mrázovka byla zkoušena etapa, kdy hydroizolační folie je namáhána tlakem čerstvého betonu a je přitlačována k primární klenbě s různou kvalitou povrchu. Zkouška měla sloužit k orientačnímu zjištění míry poškození hydroizolační folie předem známými škodlivými prostředky s nimiž se ve skutečnosti můžeme setkat na některých stavbách při nekvalitně provedeném priméru. Zkoušky byly rozděleny na dvě části - na vrchní a spodní klenbu tunelu. Celkem bylo zkoušeno šest variant různých materiálových kombinací. Zkoušky spočívaly ve stanovení tržného zatížení a tažnosti různých zkušebních vzorků hydroizolačních folií šířky 50 mm a délky 250 mm, které byly předtím namáhány tlakem odpovídajícím tlaku čerstvého betonu při betonáži, u spodní klenby pak i dalších zatížení.

Uspořádání zkoušek

a) Horní klenba

Na rovné betonové ploše o průměru 600 mm byly rozmístěny různé předměty, které se mohou vyskytnout na povrchu primárního ostění tunelů. Na tyto "škodlivé" předměty byla volně položena geotextilie a na ni izolační folie. Tato konstrukce byla pak po dobu 6 dnů vystavena tlaku v počátku čerstvého, později ztvrdlého betonu používaného na konkrétní stavbě. Na povrch betonu byla položena profilová folie a ocelová roznášecí deska. Zvýšený tlak odpovídající stavu betonáže byl dosažen přidanou zátěží 105 ks betonářské výztuže O 36 hmotnosti ca 800 kg. Celkové zatížení plochy dosáhlo tak ca 9 kN, plošné zatížení ca 32 kN/m2 . Teplota během zkoušek se pohybovala mezi 7 a 12 °C.

"Škodlivé" předměty položené na zkušební plochu byly :

1.		osamělé ostrohranné kameny velikosti 16/32,
2.		vyvrtaný otvor průměru 28 mm do hloubky 30 mm,
3.		výztužný prut průměru 14 mm délky 40 mm
4.		osamělý kámen šířky 36 mm a výšky 26 mm,
5.		hlava šestihranného šroubu průměru 32 mm a délky 30 mm.

Po ukončení zatěžování byly z folií nařezány zkušební vzorky tak, aby obsahovaly místa nad "škodlivými" předměty. Vzorky byly pak v laboratoři Stavební fakulty ČVUT zkoušeny na tržné zatížení a tažnost.

Zkoušené materiálové varianty

1.		geotextilie NETEX 800 B, folie PE SARNAFIL MP 915- B2 tl. 3,2 mm,
2.		geotextilie FIBERTEX typ F4M, folie PE GSE Tunnel Liner B1 tl. 2 mm,
3.		geotextilie NETEX 800 B, folie PVC SIKAPLAN TRANSLUTZENT 30 tl. 3 mm.

b) Spodní klenba

Na základě zkušeností s prováděním zkoušek horní klenby byly zkoušky simulující zatížení na izolaci spodní klenby poněkud upraveny. Na rovné betonové ploše o průměru 800 mmbyly rozmístěny "škodlivé" předměty stejně jako v případě zkoušek horní klenby doplněné navíc nastřelovacím hřebem HILTI výšky 18 mm. Na tyto předměty byly položeny opět geotextilie a zkoušené folie stejné jako v případě horní klenby. Na hydroizolační vrstvu byla však položena zámečnicky zhotovená ocelová skruž o průměru 800 mm a výšce 600 mm. Zatížení bylo vyvozeno vrstvou písku výšky 150 mm a opět přídavnými pruty betonářské výztuže. Celková hmotnost vrstev byla pak 3500 kg, plošné zatížení ca 70 kN/m2.

Po ukončení exposiční doby byly folie prohlédnuty a vizuálně posouzeny změny jejich povrchu. Bezprostředně po ukončení exposice byly patrné v místech uložených "škodlivých předmětů" plastické deformace, které během další doby se buď vytratily nebo významně snížily. V prvním případě u horní klenby při nižší přítlačném zatížení se deformace prakticky zcela vytratily, naopak v druhém vyšší zatížení již způsobilo deformace nevratné a hlavně vizuálně patrné poškození povrchu trhlinkami. Vzorky pro mechanické zkoušky bylo snahou odebrat tak, aby zkušební pásek obsahoval ve své střední části právě oblast, kde se deformace projevila.

Výsledky zkoušek mechanických vlastností Horní klenba teplota 21 oC kontrolní 1 2 3 4 5 6 PE Sarnafil F/50mm N 1058 >955 1049 >1152 >1035 x x tažnost % 573 519 >390 >573 >549 x x PE GSC F/50mm N >912 >965 858 875 705 x x tažnost % 573 >568 497 522 406 573 x PVC F/50mm N 1715 1128 1778 1625 1749 x x tažnost % 248 73 223 174 216 x x Spodní klenba teplota 22,5 o C kontrolní 1 2 3 4 5 6 PE Sarnafil F/50mm N 1425 1367 x x x 1279 1315 tažnost % >1439 >1441 x x x 1360 1351 PE GSC F/50mm N 1068 715 x x x 875 711 tažnost % 1436 396 x x x 850 611 PVC F/50mm N 1749 1215 x x x 1355 1305 tažnost % 620 259 x x x 323 296 Pozn. F - síla při přetržení v N, x - znamená, že u zkušebního vzorku vzhledem k vysokému protažení nebylo možné v použitém zkušebním stroji tržné zatížení a tím ani prodloužení při přetržení stanovit, případně vzorek nebyl pro zkoušky k disposici.

Závěr

Provedené jednoduché statické zkoušky se snažily v maximální míře napodobit chování izolační folie v hotovém díle a upozornit na následky nesprávně provedených předešlých prací, tj. nekvalitního provedení povrchu primárního ostění. Výsledky zkoušek potvrdily, že úprava povrchu primárního ostění ražených tunelů je jednou z nejdůležitějších operací pro řádnou funkci následně prováděných izolačních prací v tunelových objektech. Ukázalo se, že lokálním přitížením ve směru kolmo na rovinu folie může při nepravidelnosti podkladního povrchu dojít k ovlivnění kvality izolační folie. Tomu nezabrání ani podkladní geotextilie, zvláště pokud je o menší plošné hmotnosti. Nekvalitně provedená či poškozená hydroizolační souvrství vyžadují velice nákladné a přitom nespolehlivé opravy, které mohou znehodnotit celkový dojem z hotového tunelu.

zpět na seznam