Transcript PODZEMNÍ STAVBY
PODZEMNÍ STAVBY
Geotechnický průzkum
Ústav geotechniky
GEOTECHNICKÝ PRŮZKUM
Měl by být proveden vždy!!
Ideálně v rozsahu odpovídajícím cca 2% celkových nákladů
= 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
Postačujícími údaji byla obvykle 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).
rozpojitelnost
a
tlačivost
horniny
Moderní tunelovací metody
klasifikovat prostředí postupy vyžadují dokonalejší GT průzkum. Bývají účinné často pouze v určitém typu horninového prostředí. Průzkum proto musí
po celé trase
a z toho posléze volit technologii výstavby. Platí to především pro
nedostatečně universální
(např. TBM či štítování) Za dostatečně universální je dnes považována NATM
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 rozpukání masívu; intenzita (směr, sklon a stav diskontinuit); přesná lokalizace mocnějších tektonických („poruchových“) pásem ověření a
Ověření fyzikálních, mechanických a technologických vlastností
horniny i masívu; jejich zatřídění a klasifikace . Zvláštní význam má bobtnání
HG posouzení území
a rychlost proudění : p.v.; h.p.v. a její(ich) kolísání ; směr 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)
Posouzení korozní situace
: tj. agresivních účinků horninového prostředí proudových polí , vod (vody neagresivní a agresivní – korozní dopad mají obě!), plynů a cizích (= „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. výstroje ap.
trhatelnost horniny, posouzení seismických účinků trhacích prací, možnosti dalšího využití rubaniny, doba potřebná pro aktivaci
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!)
Úboční tunel
Zvláštní (ne GT!) posouzení
: Ekologický audit (tzv.
EIA procedura
) pro posouzení možných vlivů stavby na životní prostředí (zeleň, sociální zátěže ap.)
Metody průzkumu
Podle etapy průzkumu projekčních prací). jednoduchých (speciálním): (odpovídající určité etapě Postupuje se přirozeně od metod (všeobecných) k sofistikovaným
Rekognoskace
Archívní šetření, rešerše
průzkumů ; využití základního výzkumu (literatura), stávajících geologických map a již provedených
Mapovací práce
(v podrobném M; oblasti portálů!)
Geofyzikální prospekce
povrchová i karotážní (seismika, elektrika, magnetometrie, gravimetrie, termometrie ap.)
Odkryvné práce
(vertikální, šikmé a horizontální vrty povrchu i z podzemí; u portálů penetrace ;
směrové předrážené štoly
– viz) s
Laboratorní zkoušky
– fyzikální, mechanické (pevnostní a přetvárné, indexové, reologické), technologické
Polní zkoušky a měření
(přetvárnost, pevnost, napjatost, hydraulické)
Hydrogeologická a korozní šetření, režimní sledování
Geotechnické sledování průběhu výstavby
(sled)
145mm
Matematické modelování
(metoda konečných prvků MKP, metoda hraničních prvků - MHP, metoda oddělených prvků, metoda konečných diferencí ap.)
Fotoelasticimetrie fyzikální
(hmotové)
modelování
a 47mm
Zvláštní posouzení
(u staveb ve velkých hloubkách nebo ve specifické geologii): • •
Podzemní plyny
– CO 2 , CO, H 2 S (sirovodík), N, CH (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.] 4
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
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) oddělenou či prolínající se částí : řeší doplňky a detaily; není zvláštní etapou, pouze časově „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) Někdy upřednostňovaná průzkumu; řadu údajů lze získat pouze průzkumnou štolou!) (přesnost a spolehlivost Někdy je považována za prostředek jistého („politického“ či ekonomického) (Špilberk, Dobrovského) nátlaku : je-li štola, pak standardně schází odvaha další práce zastavit 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.)
Umístění průzkumné (předrážené, směrové, pilotní) štoly
a) - vynikající GT informace - kubatura štoly je v kubatuře tunelu (=snížení nákladů) - ražbu 1.
tunelu možno zahájit až po dokončení štoly (= ztráta času) b) - ražbu tunelu 1. lze zahájit bezprostředně za štolou; GT informace bude souběžně plynule zapracována - ze štoly lze v 1.
tunelu rozfárat další pracoviště =urychlení prací - štola je využitelná pro - po dokončení 1.
provizor.
větrání, odvodnění a vedení sítí tunelu slouží štola jako (provizorní) c) úniková - 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!) Tunel by se měl vyhnout:
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
horninové klenby, eliminace účinků poddolování na povrch ap.) (= lepší hornina, zaručení
Velkým či větším poruchovým zónám v masívu
li, je nutné je křížit pokud možno kolmo, na co nejkratším úseku) (nelze-
Problémy při ražbě štoly VOV [nízké nadloží, tektonicky silně porušená hornina, sledování tektonických (puklinových) systémů => nadvýlomy, komíny]
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 ).
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
B)
prochází-li tunel antiklinálou je hornina výrazně rozpukaná (s místními nerovnoměrnými horninovými tlaky)
C)
prochází-li tunel synklinálou je zpravidla vlhký (vlhký vždy při střídání vrstev různé propustnosti)
Tunel v synklinále a antiklinále
Méně vhodné až nevhodné je ražení po směru vrstev:
A)
značné jednostranné tlaky a vysoké nadvýlomy (zde zleva)
B)
hornina tlačí z obou stran; obvyklé jsou velké přítoky vody
C)
při mírném ohybu vrstev hornina netlačí, ale rozpojování je obtížnější; při strmém ohybu jsou vysoká zatížení stropu
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):