PODZEMN STAVBY Geotechnick przkum stav geotechniky GEOTECHNICK PRZKUM

PODZEMNÍ STAVBY Geotechnický průzkum Ústav geotechniky

GEOTECHNICKÝ PRŮZKUM n Měl by být proveden vždy!! Ideálně v rozsahu odpovídajícím cca 2% celkových nákladů n = činnost pro získání komplexní informace o geologicko-technických podmínkách v místě (resp. prostoru) do něhož je nutno umístit PS. Tato informace musí umožnit seriózní návrh, hospodárnou a bezpečnou realizaci a v neposledním i bezproblémový provoz PS

Klasické tunelovací metody vytvářely Ø malými záběry s okamžitým zajištěním (= výstrojí); byly dosti universální => mohly se přizpůsobit i nečekaným změnám prostředí. Nekladly zvláštní požadavky na průzkum (ten probíhal prakticky současně s ražbou). Postačujícími údaji byla obvykle rozpojitelnost a tlačivost horniny n Moderní tunelovací metody vyžadují dokonalejší GT průzkum. Bývají účinné často pouze v určitém typu horninového prostředí. Průzkum proto musí klasifikovat prostředí po celé trase a z toho posléze volit technologii výstavby. Platí to především pro postupy nedostatečně universální (např. TBM či štítování) n Za dostatečně universální je dnes považována NATM n

Hlavní úkoly průzkumu Vyřešení IG poměrů v území: skladba vrstev v trase, v širším okolí, v celé výšce nadloží; linie báze kvartéru; stupeň a dosah větrání masívu; intenzita rozpukání (směr, sklon a stav diskontinuit); ověření a přesná lokalizace mocnějších tektonických („poruchových“) pásem n Ověření fyzikálních, mechanických a technologických vlastností horniny i masívu; jejich zatřídění a klasifikace. Zvláštní význam má bobtnání n HG posouzení území: h. p. v. a její(ich) kolísání; směr a rychlost proudění p. v. ; propustnost pokryvů a puklinových systémů v masívu; tlak vody ap. (Voda přitéká do díla, zatěžuje ostění, snižuje stabilitu horniny, komplikuje technologii. PS drénuje prostředí = „ukradení“ p. v. => nutnost zmapovat celé povodí) n

n Posouzení korozní situace: tj. agresivních účinků horninového prostředí, vod (vody neagresivní a agresivní – korozní dopad mají obě!), plynů a cizích proudových polí (= „bludné“ proudy) na betonové, železobetonové a kovové konstrukce a na vlastní horninu. Včetně základního návrhu ochrany Koroze betonářské výztuže v prostředí brněnských téglů – ½ roku

Získání podkladů pro volbu technologie: slouží už předchozí údaje, dále např. trhatelnost horniny, posouzení seismických účinků trhacích prací, možnosti dalšího využití rubaniny, doba potřebná pro aktivaci výstroje ap. n Podklady pro posouzení stability území nad tunely či při portálech. Stabilita portálových úseků; stabilita vlastních tunelů či svahů (u úbočních tunelů); poklesy povrchu území (s pasportizací ohrožených objektů!) n Úboční tunel n Zvláštní (ne GT!) posouzení: Ekologický audit (tzv. EIA procedura) pro posouzení možných vlivů stavby na životní prostředí (zeleň, sociální zátěže ap. )

Metody průzkumu n Podle etapy průzkumu (odpovídající určité etapě projekčních prací). Postupuje se přirozeně od metod jednoduchých (všeobecných) k sofistikovaným (speciálním): Ø Rekognoskace Ø Archívní šetření, rešerše; využití základního výzkumu (literatura), stávajících geologických map a již provedených průzkumů Ø Mapovací práce (v podrobném M; oblasti portálů!) Ø Geofyzikální prospekce povrchová i karotážní (seismika, elektrika, magnetometrie, gravimetrie, termometrie ap. ) Ø Odkryvné práce (vertikální, šikmé a horizontální vrty s povrchu i z podzemí; u portálů penetrace; směrové předrážené štoly – viz)

Ø Laboratorní zkoušky – fyzikální, mechanické (pevnostní a přetvárné, indexové, reologické), technologické Ø Polní zkoušky a měření (přetvárnost, pevnost, napjatost, hydraulické) Ø Hydrogeologická a korozní šetření, režimní sledování Ø Geotechnické sledování průběhu výstavby (sled)

Ø Matematické modelování (metoda konečných prvků MKP, metoda hraničních prvků - MHP, metoda oddělených prvků, metoda konečných diferencí ap. ) Ø Fotoelasticimetrie a fyzikální (hmotové) modelování 47 mm 145 mm

Ø Zvláštní posouzení (u staveb ve velkých hloubkách nebo ve specifické geologii): • Podzemní plyny – CO 2, CO, H 2 S (sirovodík), N, CH 4 (metan); intenzivní větrání během stavby! [především při nasazení trhacích prací, kdy navíc vznikají produkty nedokonalého hoření trhavin NO, NO 2, N 2 O 5 ap. ] • Podzemní teplota – geotermální stupeň (v ČR cca 33 m). Během stavby je nutné větrání a často současně i chlazení (omezená doba práce při suchém vzduchu až +50°C, při vlhkém prostředí max. +40°C). Významnou veličinou je teplota, tepelný tok a tepelná vodivost u staveb s pohybem velkého množství lidí či technikou vyvozující teplo při provozu (např. Metro) => dimenzování trvalého větrání. [Simplonský tunel – teplota až přes 50°C; Lötschberský bázový tunel – teplota 38°C na čelbě, 100% vlhkost]

Etapovost průzkumu n n n Rešerše a orientační průzkum (x STUDIE): pro návrh trasy a nalezení kolizí Předběžný průzkum (x DÚR): probíhá již v konkrétní trase; posuzuje realizovatelnost Podrobný průzkum (x DSP): musí dát úplný prostorový obraz o IG, GT a HG poměrech [Doplňkový průzkum (x DZS, příp. DSP): řeší doplňky a detaily; není zvláštní etapou, pouze časově oddělenou či prolínající se částí „Podrobného průzkumu“] GT sledování výstavby (x RDS, příp. DSPS): včetně instrumentace a GT monitoringu Průzkum pro rekonstrukce a/nebo opravy: zvláštní etapa

POSTUPNÉ UPRAVOVÁNÍ PODÉLNÉHO GEOLOGICKÉHO ŘEZU ZAPRACOVÁNÍM JEDNOTLIVÝCH ETAP PRŮZKUMU

GT sledování výstavby (sled)

Předrážená průzkumná štola Velmi diskutovaná položka průzkumu Někdy zavrhovaná (vysoké náklady; časová náročnost; narušení stavu napjatosti horninového masívu ještě před ražbou definitivního díla) n Někdy upřednostňovaná (přesnost a spolehlivost průzkumu; řadu údajů lze získat pouze průzkumnou štolou!) n Někdy je považována za prostředek jistého („politického“ či ekonomického) nátlaku: je-li štola, pak standardně schází odvaha další práce zastavit (Špilberk, Dobrovského) n O volbě průzkumné štoly by měly vždy rozhodnout vysoce racionální argumenty (očekávané GT poměry, požadavky uvažované technologie provedení stavby, výška nadloží, členitost a využití povrchu – les, zástavba ap. ) n n

vynikající GT informace Umístění průzkumné a) -- kubatura štoly je v kubatuře tunelu (=snížení nákladů) (předrážené, - ražbu 1. tunelu možno zahájit až směrové, pilotní) po dokončení štoly (=ztráta času) b) - ražbu tunelu 1. lze zahájit štoly bezprostředně za štolou; GT informace bude souběžně plynule zapracována - ze štoly lze v 1. tunelu rozfárat další pracoviště =urychlení prací - štola je využitelná provizor. větrání, odvodnění a vedení sítí - po dokončení 1. tunelu slouží štola jako (provizorní) úniková c) - u jednorourových tunelů štola urychluje výstavbu či slouží jako úniková - u tunelů v mimořádných GT podmínkách štola vede trvalé technologie (větrání, sítě, odvodnění) = servisní štola

Umístění průzkumné štoly v příčném profilu a) Při ražbě plným Ø trhavinami nebo TSM: štola se vede co nejníže (pro gravitační odvodnění) b) Při členěném průřezu: štola se vede na úrovni 1. lávky c) Při ražbě TBM nebo mechanizovaným štítem: koncentricky Případné vystrojení štoly nesmí kolidovat s technologií ražby velkého tunelu!!

Výsledky GT průzkumu a trasování PS Je-li o lokalizaci PS koncepčně rozhodnuto, je nutno věnovat pozornost jejímu detailnímu umístění (je-li to vůbec možné; mělo by, ale často to již z řady důvodů nelze!) n Tunel by se měl vyhnout: n Ø Horninám narušeným povrchovými vlivy (pásmům zvětrání; inženýrským sítím a jiným podzemním stavbám [viz podzemní urbanismus!]. Obecně (pro 1. desítky m) platí: čím vyšší nadloží, tím lépe (= lepší hornina, zaručení horninové klenby, eliminace účinků poddolování na povrch ap. ) Ø Velkým či větším poruchovým zónám v masívu (nelzeli, je nutné je křížit pokud možno kolmo, na co nejkratším úseku)

Problémy při ražbě štoly VOV [nízké nadloží, tektonicky silně porušená hornina, sledování tektonických (puklinových) systémů = > nadvýlomy, komíny]

Ø Nepříznivě orientovaným a ukloněným (především z čela vycházejícím) hlavním systémům ploch nespojitosti. Pokud to lze, je vhodné orientovat směr postupu ražby kolmo vůči směrům hlavních ploch dělitelnosti. Čím je větší šířka a výška díla, tím je to důležitější (především pro stěny [opěří] – zde např. u kaveren).

Ø Místům nepříznivým pro umístění portálů: např. v sesuvných nebo labilních svazích kde portál dále velmi zhoršuje jejich stabilitu („podřezává“ svah) Umístění portálů do sesuvného území (do starých stabilizovaných sesuvů ve flyši)

Tunel v synklinále a antiklinále A) za nejpříznivější je považována trasa kolmá na směr vrstev (puklin), a ty zapadají či jsou vodorovné n B) prochází-li tunel antiklinálou je hornina výrazně rozpukaná (s místními nerovnoměrnými horninovými tlaky) n C) prochází-li tunel synklinálou je zpravidla vlhký (vlhký vždy při střídání vrstev různé propustnosti) n

Tunel v synklinále a antiklinále Méně vhodné až nevhodné je ražení po směru vrstev: n A) značné jednostranné tlaky a vysoké nadvýlomy (zde zleva) n B) hornina tlačí z obou stran; obvyklé jsou velké přítoky vody n C) při mírném ohybu vrstev hornina netlačí, ale rozpojování je obtížnější; při strmém ohybu jsou vysoká zatížení stropu n

n Srovnání předpokládaného profilu v ose tunelu a profilu skutečného (ověřeného dokumentací s přesností na 0, 1 m) Tunel Harmanec [dříve dr. E. Beneše] (trať Banská Bystrica – Diviaky, 1937÷ 41, dl. 4 698 m, nejdelší v bývalém ČSR):

Průzkum pro tunely Dobrovského v Brně