Důvody ke zvolení izolačního systému na stavbě pražského metra IVC 1.
Ing.František Řehoř
Metrostav a.s.
1. Úvod.
Na této stavbě se jedná převážně o ražené tunely a s ohledem na jednotnost provádění, nabídkového řízení na dodávku materiálu a technickou pomoc byl zvolen s výjimkou tunelů pod Vltavou jednotný systém. V ražených tunelech se jedná o přetlak vody až 0,35 MPa který za určitých podmínek může být ještě vyšší. Z materiálového hlediska bylo možno uvažovat s vodotěsným betonem, fóliovými izolacemi nebo s kombinací obou těchto způsobů.
2. Vodotěsný beton.
Pro provádění vodotěsných betonů v ražených tunelech je nutné splnit následující podmínky:
- Podklad obezdívky musí vykazovat dostatečnou rovnost aby nebylo bráněno podélným pohybům vnitřního ostění z důvodu eliminace vzniku možných trhlin.
- Musí být zřízena oddělovací vrstva umožňující posun ostění a zabraňující vytékání vody z podkladu vnitřní obezdívky do betonu v době tuhnutí. V místech s většími přítoky musí být provedena další opatření jako injektáž stříkaného betonu, odvodnění nebo svaření oddělovacích fólií.
- Betonová směs musí obsahovat přísady pro dosažení vodotěsnosti a navržena příslušná výztuž.
- V dilatačních a pracovních spárách je nutné důsledně osazovat vhodné prvky pro jejich utěsnění.
- Za betonovací formou musí být umístěny vozy pro trvalé vlhčení betonu cca po dobu dvou dnů po betonáži.
Vodotěsné betony jsou vhodnější zejména pro tunely prováděné bez použití trhavin, zejména pak zhotovené štítováním a při menších přítocích vody do tunelu. S ohledem na požadavek ochrany proti bludným proudům byl odběratelem vznesen požadavek na provedení fóliové izolace z fólie tl. min. 2 mm. Byla proto zvolena mimo úsek pod Vltavou fóliová izolace.
V této souvislosti bych se zmínil, že Metrostav a.s. provádí úsek pod Vltavou unikátní technologií, při které je tubus jednokolejného tunelu v délce 168 m a hmotnosti 6700 t vtažen do rýhy vytěžené ve dně Vltavy. Tubus vybetonovaný předem v břehové jímce a vyplněný vodou klouže po vacích vyplněných betonem za součastného nadlehčování pontonem vpředu a při činnosti tažného a tlačného zařízení na obou březích. Takto zhotovené tunely jsou těsněny pouze vodostavebným betonem.
3. Fóliové izolace.
Jako materiál pro izolace ražených tunelů bylo zvoleno měkčené PVC v transparentním (průsvitném) provedení od firmy SIKA na základě výběrového řízení. Důvody:
- Je více montážních organizací které umí pracovat s tímto materiálem a mají potřebné vybavení.
- Zpracování detailů a svařování zvláště při tloušťce 3 mm a při komplikovanosti tvarů ostění metra je snazší. Technik realizační firmy BAUVEG z Vídně v případě možnosti volby dává v případě ražených tunelů přednost použití m PVC.
- Je možné volit transparentní fólii, což materiály na bázi PE neumožňují, a při kontrole v řadě detailů kde je nemožné provést zkoušku svaru přetlakem lze provést kontrolu zrakem. Dále k použití distančního systému výztuže t. zv. KONTRARONDELY je tato fólie vhodnější. Tuto cestu volí převážně ve Francii a toto potvrdil i zástupce firmy SARNAFIL v ČR který v ČR nabízí převážně materiál FPO.
- S měkčeným PVC jsou zkušenosti již prakticky 50 let a dle třicetiletipětiletých zkušeností v ražených tunelech v Rakousku, Itálii a Švýcarsku nejsou dle vyjádření odborníka firmy SIKA pana Fennera dosud žádné negativní zkušenosti s tím, že odpařováním změkčovadel dochází k znehodnocení fólie při mezilehlé izolaci. Pokud se vyskytují závad jsou z jiných důvodů nežli materiálových jak dále uvádím.
- Výhodné vlastnosti modifikací PE jako tažnost až 800 % a větší pevnost v tlaku jsou výsledkem jednoosých zkoušek a pro skutečné chování v mezilehlé izolaci namají žádný význam. PE má mez kluzu již při protažení 10 % a dále se chová plasticky a tím se mění jeho jiné základní vlastnosti. PVC má mez kluzu nezřetelnou a ztrácí pružnost postupně při mnohem větším protažení. Materiál Flexibilní polyolefin (FPO) je materiál který se nejlépe blíží měkčenému PVC z hlediska průběhu meze kluzu. Pří montáži je však tento materiál náročný na vliv lidského činitele protože před svářením fólie je nutné provést její oživení v místě svaru..
Vzhledem k povolenému tvaru podkladu izolace nemá protažení přes 200 % praktický význam a je důležité aby se materiál pokud možno z mnoha důvodů choval pružně. Znázornění tvaru podkladu při vlnovce s kruhovými půlkruhy ukazuje že prodloužení fólie v tomto případě je 1/2x p x D což odpovídá 157 %. Pokud by i tento profil obsahoval další zvlnění je extrémní délka protažení 225 % délky původní. To vše je tvar absolutně nepřípustný.
V těchto případech se dá použít přirovnání vlastností oceli a mědi pro klempířské práce.
- Větší odolnost fólií na bázi PE proti proražení je zřejmá pouze na první pohled vzhledem k větší základní pevnosti v tlaku avšak s ohledem na pružné chování PVC při zkoušce trnem, kterou provádí např. TAZUS Předměřice, se vlivem uplatnění prostorového tečení hmoty zkoušeného materiálu postupem protlačování výsledky srovnají. Doporučuji provádět porovnání uvažovaných materiálů touto zkouškou.
- Podle zkušeností pana Van de Graaffa, technika zastupujícího firmu Alkor a podílejícího na tvorbě norem v SRN může docházet k destrukci PE fólií v místě nebo v blízkosti svaru. Při zkoušce tunelových rondelů, kterou pro naše izolační středisko prováděla nezávislá zkušebna v Praze v rámci obnovy certifikace systému a náš rozsah pracovní činnosti byl rozšířen o materiálovou základnu od firmy Carbofol, se toto potvrdilo. V pěti případech došlo k roztržení tunelové fólie PE v místě nebo vedle svaru při síle o 30 % nižší na rozdíl od mPVC kde došlo k vytržení závěsu nebo utržení svaru (v jednom případě) bez destrukce fólie. V příloze je uveden výsledek jednotlivých zkoušek.
- Jediným pozitivním jevem ve prospěch PE je odstranění zdroje možného vývinu zdraví škodlivých látek které obsahují změkčovadla, zvláště pak při neodborném svařování , kdy dochází k přepalování fólie. Firma BAUVEG z Vídně při své práci na tunelových izolacích po dobu třiceti let však nemá žádný případ nemoci z tohoto důvodu.
- Z čistě požárního hlediska je základní PE nesamozhášivý a hoří na rozdíl od PVC které je samozhášivé. Dle certifikátu z VÚ uhelného z Ostravy- Radvanic, který je pověřenou organizací ČBÚ k provádění certifikace materialů pro práce v podzemí je PVC pro práce v podzemí schváleno za určitých podmínek.
Na základě uvedených důvodů byla vybrána fólie z mPVC a z cenových a technických důvodů od firmy SIKA.
4. Výztuž a výplň za vnitřní obezdívkou, sanační systém.
Nejpodstatnější roli při provádění fóliových izolací hraje provádění výztuže a injektáž tzv. ”menisku” mezi vnitřní obezdívkou a volnou izolací pod stříkaným betonem stropu. Uplatní se následující požadavky:
- S montáží výztuže souvisí krytí výztuže ve styku s fólií Dle zahraničních odborníků má být minimálně 50 mm a raději i více.
- Výztuž bude použita jako samonosný systém doplněný kotvením izolačními kotvami Metrostav a tzv.”Kontrarondely” které tvoří distanční podložky výztuže flexibilní výšky. Zjištění závady při montáži výztuže nezaručí ani signální vrstva izolační fólie protože za hustou výztuží je drobná závada obtížně zjistitelná i opravitelná a větší roli hrají sanační systémy. Ty jsou v daném případě navrženy.
- Důležitost injektáže klenby vyplývá z článku v časopisu Tunel č. 2/2000 kde jsou uvedeny způsoby sanací tunelů v SRN (pro zajímavost v PE) prováděných firmou Bifinger Berger kde se provádí injektáž menisku na základě prověřování dutin tzv. Impuls-Echo metodou založenou na šíření chvění v ostění nárazem kladiva. V příloze je schematicky kontroly zobrazen. Dochází totiž k destrukci fólie o nezabetonovanou výztuž ve stropě a o hranu betonu mezi jednotlivými betonářskými bloky (viz příloha). Zde je právě důležité i chování fólie v místě svarů s ohledem na její volnost v prostoru nad obezdívkou. Pro zajímavost uvádím, že tyto sanace se provádějí i v tunelech kde je provedena dvojitá zkoušená izolace s možností injektáže mezi fólie PU hmotami.
- Pro stavbu metra je zvolen sanační systém injektáže sektorovým způsobem mezi izolační fólii a vnitřní železobetonovou obezdívku jako případné dodatečné opatření v případě nutnosti. Délka sektorů je zvolena 30 m a je vymezena spárovými pásy se systémem injekčních hadic pro injektáž jemnou cementovou maltou a PU pryskyřicí.
Závěrem bych chtěl zdůraznit, že nejdůležitější je celkový návrh, provedení detailů a odbornost firmy včetně schopnosti z daného materiálu práci realizovat. Projekty by měli být dopracovány technicky dokonale i v souvisejících činnostech s ohledem na provádění izolací. V případě netlakových tunelů nebo kde je možné jinými opatřeními omezit tlak vody je na místě přesun ve prospěch vodotěsných betonů, za předpokladu schopnosti realizační firmy splnit body uvedené v odstavci 2. Velice výhodná je i kombinace provedení deštníku z fóliové izolace tl. 2 mm. a provedení vodotěsných betonů dna s podélným i třeba přetlakovým odvodněním které ustálí tlak vody na určité hodnotě. Takto jsou řešeny izolace tunelů na kterých se Metrostav a.s. podílel na ražbách v SRN (tunel Euerwang – 8 km) a účastnil se nabídkového řízení na izolační práce.
Otázka izolačních materialů je v součastné době ve střední Evropě předmětem hlavně konkurenčního boje výrobců a mnohdy i politické a legislativní podpory regionálního výrobce.
Zkoušky pevnostního spoje mezi izolační fólií a připevňovacím kotoučem .
Kotouče PE
| Označení zkoušky |
Síla při porušení
[kN] |
Způsob porušení |
| H369/7 |
1,79 |
Přetržení fólie v místě svaru |
| H369/8 |
1,78 |
Přetržení fólie v místě svaru |
| H369/9 |
1,95 |
Přetržení fólie mimo oblast ovlivněnou svarem |
| H369/10 |
2,15 |
Přetržení fólie mimo oblast ovlivněnou svarem |
| H369/11 |
2,2 |
Přetržení fólie mimo oblast ovlivněnou svarem |
Kotouče PVC
| Označení zkoušky |
Síla při porušení
[kN] |
Způsob porušení |
| H370/7 |
2,93 |
Roztržení kotouče podožkou hřebu |
| H370/7 |
3,27 |
Roztržení kotouče podožkou hřebu |
| H370/7 |
3,62 |
Roztržení kotouče podožkou hřebu |
| H370/7 |
3,26 |
Roztržení kotouče podožkou hřebu |
| H370/7 |
2,85 |
Roztržení kotouče podožkou hřebu |
zpět na seznam
|
