Geotechnický monitoring tunelů30.12.2011 |Uvedení do problematiky Využívání monitoringu při konvenčním tunelování vychází ze snahy v co největší míře uplatnit zásady observační metody v podmínkách, kdy nelze předem s jistotou předvídat odezvu horninového masivu na ražbu. Tato nejistota je nevyhnutelným důsledkem větší či menší míry nahodilostí ve vlastnostech horninového masivu. Způsob ražeb a budování ostění tunelu se proto upravuje podle skutečného chování výrubu a ostění. To je v průběhu ražeb zjišťováno geotechnickým monitoringem. Vhodný postup předepisují TP 237 Monitoring tunelů pozemních komunikací, které Ministerstvo dopravy ČR vydalo s platností od 1. 7. 2011 (dále jen TP 237). Filozofie monitoringu Pro zpracování TP 237 byla přijata definice, podle níž je „monitoring souhrn činností směřujících k zjišťování aktuálního stavu spolupůsobení systému ostění – hornina v okolí výrubu ovlivněném ražbou a ke sledování vývoje tohoto stavu v čase. Slouží pro návrh opatření k zajišťování stability výrubu, dosažení přípustných deformací, ostění, výrubu i nadloží, k nepřekračování projektem stanovených kriterií technicko-kvalitativních podmínek a k ověřování účinnosti k těmto účelům přijímaných opatření. Prvotním výstupem monitoringu je především předpověď dalšího vývoje chování systému ostění tunelu – hornina a posouzení odlišností mezi skutečně ražbou zastižených a projektem předpokládaných geotechnických poměrů, ve kterém je tunel ražen“. Monitoring je vždy komplexní činnost, na které se kromě zhotovitele monitoringu a investora (správce stavby), podle svých odpovědností ve smyslu stavebního zákona, platných vyhlášek, technických podmínek a uzavřených smluv, účastní i ostatní účastníci výstavby. Těmi jsou především projektant stavby, zhotovitel stavby, případně i nezávislí experti přizvaní objednatelem. Nové proto je, že TP 237 obsahují i požadavky na přípravu, organizování a řízení monitoringu (včetně způsobů hodnocení provedených měření a sledování), které podmiňují dosažení dostatečného přínosu monitoringu pro celkovou ekonomiku, kvalitu a bezpečnost stavby. Z těchto důvodů TP 237 také vyžadují začlenění monitoringu do systému řízení rizik výstavby tunelu. Monitoring tunelu rozšiřuje použití prvků observační metody. Při ní se postup výstavby a realizační dokumentace ražeb upravuje podle skutečně zjišťovaného chování systému ostění tunelu – hornina. Proto musí být prováděn tak, aby výsledky monitoringu umožnily operativní úpravu původních předpokladů projektu a byly podkladem pro upřesnění vstupních parametrů geotechnických výpočtů v dalším průběhu výstavby a zpřesňování prognózy následného chování horninového masivu a jeho odezvy na ražbu podzemního díla. Mohlo by vás také zaujmout:Rozsah platnosti nových TP 237 Nově vydané TP 237 platí pro návrh a provádění monitoringu všech tunelů pozemních komunikací a všech podzemních děl, které s nimi při výstavbě souvisejí. V přiměřeném rozsahu se vztahují i na monitoring těchto děl v průběhu jejich provozování. Vztahují se i na monitoring všech objektů, které jsou ražbou tunelů ovlivněny. Především jde o:
Nové TP 237 se plně vztahují na tunely ražené konvenčními tunelovacími metodami. Tím se rozumí ražba, při které se v definovaném sledu cyklicky opakují jednotlivé činnosti (rozpojování horniny, odtěžování, zajišťování stability výrubu atd., například Nová rakouská tunelovací metoda), Adeco-RS, SCL (ražba s ostěním ze stříkaného betonu), metoda obvodového vrubu a podobně). Kromě silničních tunelů se nové TP 237 vztahují i na monitoring podzemních děl souvisejících s výstavbou tunelů (vzduchotechnické a technologické podzemní ražené prostory, únikové nebo přístupové štoly, šachty a podobně). V přiměřeném rozsahu se vztahují i na monitoring a sledování stavebních jam a portálů tunelů včetně sledování hloubených úseků tunelů a na tunely ražené jinými tunelovacími metodami, například TBM. Monitoring a geotechnický dozor během ražeb tunelu TP 237 vychází ze zásady, že nedílnou součastí geotechnického monitoringu je i geotechnický dozor, průběžné hodnocení míry shody či odlišností mezi předpoklady geotechnického průzkumu se skutečně zastiženými geotechnickými poměry při ražbách, hodnocení zastižených geotechnických typů a navrhování úprav v třídách vystrojení výrubu. Je to proto, že při hodnocení skutečně zastižené geologie je třeba vzít v úvahu i výsledky měření, a naopak při hodnocení výsledků měření se nelze obejít bez velmi podrobného a profesionálního zhodnocení skutečně zastižené geologie. Varovné stavy a jejich kritéria při monitoringu tunelů Varovné stavy a jejich kritéria jsou důležité nástroje monitoringu, které umožňují rychlé hodnocení výsledků měření. Při jejich vhodném používání se urychlí a zkvalitní rozhodování o přijímání opatření, jejichž cílem je bezpečná a levná ražba a dosažení projektem předepsaných technických, kvalitativních, ekonomických a bezpečnostních parametrů projektu. TP 237 proto způsobu uplatnění varovných stavů a jejich kritérií věnují značnou pozornost. Varovný stav Varovný stav v chování sledovaného ostění tunelu a horninového masivu okolo výrubu (monitoringem sledovaného systému) je v TP 237 popsán jako taková změna v chování systému, která je hodnocena jako zásadní zvýšení úrovně podstupovaného rizika. Totéž platí pro spolupůsobení horninového masívu a ostění tunelu s dalšími stavebními konstrukcemi (nadzemní zástavba, sousední podzemní objekty, inženýrské sítě atd.). Dosažení určitého varovného stavu je podnětem pro přijetí technicko-organizačních opatření, předem připravených v realizační dokumentaci stavby. Tato opatření jsou nástrojem pro udržení chování sledovaného systému v přijatelných mezích a pro odvrácení důsledků vzniku nežádoucích jevů během výstavby. Přijímaná opatření mohou spočívat v úpravě provádění vlastního monitoringu, v úpravě realizační dokumentace ražeb a jejich technologie, v přijetí zvýšených bezpečnostních opatření a v přijetí opatření pro ochranu majetku a hodnot. V souvislosti s varovnými stavy jsou definovány tyto pojmy:
Spolu s upřesňováním stupňů varovných stavů se zpřesňují i kritéria pro jejich přijetí. Kritéria varovného stavu jsou výpočtem nebo zkušenostně stanovené mezní hodnoty veličin sledovaných monitoringem, souvisejících s příslušným stupněm varovného stavu a s mírou podstupovaného rizika. (Například dosažená hodnota velikosti přetvoření, rychlosti a zrychlení přetvoření a podobně). Při volbě hodnot kritérií varovného stavu musí být určeno, k čemu se příslušná hodnota kritéria váže. Například zda jde o hodnotu měřené veličiny odpovídající určitému kroku ražby, o hodnotu ustálenou nebo o hodnotu konečnou a v kterém okamžiku vzhledem k časovému vývoji měřených veličin byla měření zahájena. Na počátku výstavby jsou kritéria pro jednotlivé stupně varovných stavů volena s dostatečnou bezpečností. S růstem poznatků o vzájemném vlivu stavby na horninový masiv je pak lze postupně zpřesňovat. Kritéria pro varovné stavy se stanovují pouze pro nejdůležitější sledované veličiny, jejichž vývoj je pro žádoucí chování sledovaného systému nejvýznamnější. Zpravidla jde o koncové (celkové) velikosti svislých a vodorovných posuvů měřických bodů na primárním ostění (konvergenční měření) a veličiny ukazující průběh poklesové kotliny na povrchu terénu a dále o velikosti posuvů staticky důležitých stavebních prvků objektů nadzemní zástavby nad raženým tunelem. Pro kritéria varovných stavů se obvykle používají:
Doporučené úrovně varovných stavů Pro měřené veličiny se doporučuje stanovit nanejvýš pět úrovní stupňů varovných stavů (obr. 1):
![]() Obr. 1 Posloupnost varovných stavů Poslední stupeň varovného stavu při ražbě tunelu (havarijní) znamená postupovat podle havarijního plánu, v případě tunelu podle vyhlášky ČBÚ č. 55/1996 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Vhodný počet varovných stavů pro konkrétní stavbu (objekt stavby, konstrukci atd.) stanovuje projektant stavby tunelu. Přihlíží přitom k očekávanému vývoji sledovaných veličin (očekávané koncové hodnoty sledovaných veličin, rychlosti jejich změn) v různých dobách a místech výstavby a k výsledku rizikové analýzy. Nejmenší doporučený počet varovných stavů je dva: stav mezní přijatelnosti a kritický stav. Klíčovým varovným stavem je varovný stav mezní přijatelnosti. TP 237 doporučují, aby se kritérium tohoto varovného stavu odvíjelo od určité hodnoty sledované veličiny stanovené statickým výpočtem provedeným v projektové dokumentaci (mezní hodnota A) (obr. 1). Hodnota A by měla vystihovat stav odpovídající očekávanému žádoucímu chování sledovaného systému (například očekávaná hodnota posuvu bodu na primárním tunelovém ostění, očekávané sedání či náklon určitého objektu nadzemní zástavby) v daném okamžiku postupu (například fáze ražby, poloha sledované čelby tunelu k sledovanému profilu). Není li možné hodnotu A jednoznačně určit výpočtem anebo později v průběhu výstavby zpětnými výpočty, stanovuje se odborným odhadem. Ostatní varovné stavy a jejich kritéria se pak vymezují ve vztahu k hodnotě A. Pro obvyklé okolnosti lze stanovit další varovné stavy podle obr. 1. V odůvodněných případech může ale projektant zvolit jiné percentuální vymezení kritérií varovných stavů k hodnotě A, TP 237 umožňují v takové situaci použít i jiný postup. Charakteristika jednotlivých varovných stavů a souvisejících opatření Stav vysoké míry bezpečnosti Měřené hodnoty jsou ustálené a jsou podstatně nižší než hodnota A sledované veličiny, předpokládané pro danou fázi výstavby (například méně než 60 % hodnoty A). Podstupovaná rizika jsou zanedbatelná. Geologické poměry jsou jednoznačně lepší než očekávané. Stav vysoké míry bezpečnosti znamená, že ražba je velmi konzervativní a lze přijmout opatření k úsporám v projektu a postup výstavby zrychlit. Základní přijímaná opatření jsou:
Stav přípustných změn Hodnoty měřených veličin se rychle ustalují a nepřekračují hodnotu A sledované veličiny předpokládané pro danou fázi výstavby (obr. 3). Geologické poměry odpovídají předpokladům realizační dokumentace stavby a realizační dokumentace monitoringu. Podstupovaná rizika jsou ještě bezpečně přijatelná. Doporučená opatření pro tento varovný stav jsou:
Cílem monitoringu je trvalé porovnávání předpokladů dokumentace stavby se skutečností.
Stav mezní přijatelnosti Stav mezní přijatelnosti je stav na hranici nebo mírně za hranicí projektantem očekávaných hodnot sledovaných veličin. Není však ohrožena stabilita sledovaného systému či dosažení jeho prvního mezního stavu. Prvním mezním stavem se rozumí mezní stav únosnosti podle ČSN EN 1997-1, Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí – Část 1: Obecná pravidla (dále jen Eurokód 7). Sledované veličiny, i když v daném okamžiku ještě nejsou zcela ustálené, spějí zřetelně k ustálenému stavu, aniž by výrazně překročily hodnotu A, předpokládanou pro danou fázi výstavby (TP 237 doporučují volit kritérium maximálně 125 % hodnoty A). Podstupovaná rizika jsou téměř na hranici přijatelnosti, ale nepřekročují ji (obr. 4). Základní přijímaná opatření při tomto varovném stavu jsou:
Kritický stav Aktuální stav sledovaného systému již odpovídá jednoznačně nepřijatelné úrovni rizik. Geologické poměry jsou obvykle výrazně horší, než v daném místě výstavby předpokládal projekt. Další vývoj chování sledovaného systému by bez přijetí mimořádných opatření v technologii výstavby, případně úpravy stavby představoval vysoké nebezpečí vzniku nežádoucích jevů. U tunelů v krajním případě i vznik mimořádné událostí ve smyslu vyhlášky ČBÚ č. 55/1996 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Při kritickém stavu hodnoty sledovaných veličin:
Setrvalý sekundární creep je velmi nebezpečný stav, i když k němu dochází pod hodnotou kritéria kritického stavu stanovenou jeho absolutní velikostí. Pro přijetí kritického stavu je setrvalý sekundární creep zpravidla dostatečným důvodem. Základní přijímaná opatření v kritickém stavu jsou:
Havarijní stavHavarijní stav je stav, kdy sledované veličiny začaly progresivně růst, případně již nastala (u tunelů) mimořádná situace podle vyhlášky ČBÚ č. 55/1996 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Havarijní stav se vyznačuje tím, že:
Podstatné je, že systému stavba – horninové prostředí bezprostředně hrozí náhlá ztráta celkové stability a akutní nebezpečí vzniku mimořádné situace ve smyslu vyhlášky ČBÚ č. 55/1996 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Podstupovaná rizika dosáhla zcela nepřípustných úrovní nebo již došlo v plném rozsahu k nežádoucí mimořádné události. Za tohoto stavu se proto postupuje podle schváleného havarijního plánu zhotovitele stavby. Veškeré odpovědnosti a pravomoci, týkající se opatření na stavbě a při měření, přebírá při havarijním stavu zhotovitel stavby a jím, ve smyslu vyhlášky ČBÚ č. 55/1996 Sb., ve znění pozdějších předpisů, určený vedoucí likvidace havárie. Monitoring probíhá tak, aby bylo zajištěno dostatečné množství poznatků pro bezpečné a ekonomické řešení důsledků vzniku mimořádné situace a pro objasnění fyzikálních příčin, které vznik mimořádné situace způsobily. Důraz je kladen na monitorování bezpečnosti probíhajících prací. Cílem přijímaných opatření v rámci monitoringu je především ochrana životů a zdraví ohrožených pracovníků, odvrácení vzniku mimořádné události či jejích dalších důsledků, minimalizace potenciálních či dalších škod na hmotném majetku, které by při ztrátě stability systému ostění – hornina nebo objektů v nadloží nastaly a vytvoření předpokladů pro následné úspěšné zmáhání důsledků případné ztráty stability systému ostění – hornina. Zásady hodnocení výsledků monitoringu pro řízení ražeb tunelu Posuzování, zda byly dosaženy ty nebo ony varovné stavy, může být někdy složité. To bývá způsobeno nepochopením zásad observační metody, důvodů jejího použití a podvědomým či vědomým nezohledněním nevyhnutelných nejistot ovlivňujících odezvu horninového masivu na ražbu. Kromě toho výsledky měření a sledování z řady důvodů nebývají často zcela jednoznačné. Posuzování, zda bylo či nebylo dosaženo varovného stavu, je proto nutno provádět komplexně. Vždy je třeba brát v úvahu:
Přihlížet je nutno k posouzení časového vývoje všech souvisejících sledovaných veličin v rámci samostatně se chovajících částí systému. Při varovném stavu mezní přijatelnosti a vyšším je vždy nutno znovu posoudit platnost přijaté hypotézy přetváření sledovaného systému i technicko-ekonomického rozboru důsledků vyhlášení varovného stavu a souvisejících rizik. Ověřují se geotechnické parametry, geotechnické modely a ostatní předpoklady použité pro návrh tunelu. Zvláštní důraz je kladen na hodnocení případných odlišností staveniště (geotechnických modelů a geologických podmínek). Při hodnocení výsledků monitoringu je třeba dodržovat zásady uvedené v Eurokódu 7, a to:
Výsledky měření jsou určeny k průběžnému rozhodování během ražeb tunelu. Proto musejí být již zpracovávány a hodnoceny průběžně a musejí být kdykoliv přístupné všem účastníkům výstavby. Součástí hodnocení monitoringu musí být:
ZávěrMonitoring podle požadavků nových TP 237 umožní maximálně snížit rozsah víceprácí a vícenákladů, jakož i zmenšit nebezpečí prodlužování doby výstavby. S tím souvisí i větší bezpečnost prací. Monitoring je proto i nedílnou součástí řízení rizik v průběhu výstavby tunelu. Umožňuje také účinnější vtažení všech účastníků výstavby do rozhodovacího procesu v průběhu ražeb, a to na základě objektivních poznatků z měření a sledování. Vedlejším, avšak nezanedbatelným přínosem monitoringu je také významný příspěvek k prohloubení obecných znalostí o spolupůsobení systému podzemní stavební konstrukce – horninový masiv, využitelných při každém dalším projektu. Přijetí vhodně stanovených varovných stavů a kritérií jejich dosažení je podmínkou účinného provádění monitoringu podle zásad observační metody a pro nastavení účinného rozhodovacího postupu během ražeb, srozumitelného všem účastníků výstavby. Počet i kritéria varovných stavů je třeba vždy určit podle podmínek daného tunelu a přizpůsobovat je poznatkům získávaným během měření a ražeb. Výše popsané zásady pro stanovování varovných stavů a pro výchozí hodnoty kritérií jejich dosažení jsou pouze výchozím doporučením. V každém jednotlivém případě a v průběhu každé výstavby je k těmto doporučením nutno přistupovat samostatně. Nelze ztratit ze zřetele, že pokud činitelé, kteří ovlivňují chování výrubu a ostění, nejsou nebo nemohou být předmětem monitoringu, pak ani dokonale prováděný monitoring a hodnocení výsledků měření není automatickou zárukou pro vyloučení možnosti vzniku mimořádných událostí během ražeb.Zásady a požadavky v TP 237 Monitoring tunelů pozemních komunikací lze s přihlédnutím ke specifickým podmínkám každého případu uplatnit i pro monitoring jiných typů velkých inženýrských staveb či konstrukcí. Tento příspěvek vznikl jako jeden z výstupů řešení grantového projektu č. 10309216 Stavební konstrukce ovlivněné podzemní činností – predikce vývoje namáhání přetvoření a porušení. TEXT: doc. Ing. Alexandr Rozsypal, CSc. FOTO: ARCADIS Geotechnika Alexandr Rozsypal je ředitelem pro rozvoj ve společnosti ARCADIS Geotechnika a. s. Poznámka: Distribucí nových TP 237 Monitoring tunelů pozemních komunikací byla pověřena firma ARCADIS Geotechnika, email: brzobohata@arcadisgt.cz. Lze si je rovněž stáhnout ve formátu pdf z webových stránek www.arcadisgt.cz, www.ita-aites.cz a www.ckait.cz. Literatura 1. Rozsypal, A. a kol.: Technické podmínky pro monitoring tunelů pozemních komunikací – TP 237. Ministerstvo dopravy ČR, Praha, červenec 2011. 2. Rozsypal, A.: Varovné stavy při monitoringu tunelů. In: Konference Zakládání staveb, Brno, listopad 2011. Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby. Další zajímavé články: | |||
TITULY VYDAVATELSTVÍ JAGA
VIDEO
ASB DOPORUČUJE
VÝBĚR REDAKCE
ASB NA FACEBOOKU
TITULY VYDAVATELSTVÍ JAGA

Publikácia definuje riziko ako pravdepodobnosť vzniku nežiaduceho javu počas prípravy, realizácie a ...
info
Ide o prepracované a doplnené vydanie rovnomennej publikácie z roku 1999. Kniha ponúka e`itate3/4ovi ...
info
Vládny program protipovodo`ovej ochrany rozpracovaný na obdobie do roku 2010 ráta s tým, že už v najbližších ...
info





























