asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví

Využití netradičních technologií betonáže na stavbě Vodní dílo Mšeno

02.01.2015

Propracovaný systém pro zachycení povodňových vod chrání od loňského roku město Jablonec nad Nisou. V říjnu byla totiž dokončena opatření na vodním díle Mšeno, jež zvýšila retenční účinnost systému. Ten nyní zvládne až 10 000letou vodu. Pro systém vodního díla skrytý z velké části pod povrchem země byly využity moderní technologie – při betonáži revizní šachty se například uplatnila metoda posuvného, tzv. taženého bednění.

Ta se zpravidla používá při betonážích chladicích věží elektráren, případně pilířů mostů nebo sloupů. Jejímu širšímu použití však brání náročnost na přípravu.Téměř 17 000 m3 betonů pro systém protipovodňových opatření na vodním díle Mšeno dodala betonárna TBG Východní Čechy provoz Jablonec nad Nisou, která patří do skupiny Českomoravský beton. Technologie taženého bednění si vyžádala 101 hodin nepřetržité výroby a dodávky betonu.

Původní přehradní nádrž Mšeno

Specifické přírodní podmínky v povodích horských řek, Bílé a Lužické Nisy, spojené s drsným klimatem podhůří Jizerských hor už od nepaměti ohrožují město Jablonec, ale i celý region, povodněmi. Jako ochrana města před velkými vodami a ke zmírnění velkých vod zde byla v letech 1909–1911 postavena na Mšenském potoce přehradní nádrž Mšeno. Součástí tohoto díla byly i dva štolové přivaděče průtoků z obou Nis.

Beton pro definitivní ostění štol byl dopravován autodomíchávači a čerpán na vzdálenost až 400 metrů.

Nová opatření

Nový systém doplňkových opatření, uvedený do užívání v listopadu 2013, reaguje na ničivé povodně v předcházejících patnácti letech, s nimiž si dosavadní systém neporadil. Jejich rozsah zavinila především nízká kapacita odtokového koryta Mšenského potoka, vedoucího navíc zastavěnou oblastí Jablonce. Investorem stavby protipovodňových opatření bylo Povodí Labe, s. p. Účelem nových opatření je převedení povodňových průtoků z Lužické a Bílé Nisy mimo zastavěnou část města s účinnějším využitím záchytné funkce přehrady. Díky nově vybudo­vané štole s funkcí kapacitního odtoku se navýšila retenční účinnost systému, takže zvládne až 10 000letou vodu. Téměř všechny betony pro realizaci těchto opatření, především podkladní betony, betony pro definitivní ostění štol a monolitické konstrukce dodala betonárna TBG Východní Čechy v Jablonci nad Nisou (člen skupiny Českomoravský beton). Celkem bylo dodáno 16 700 m3 betonu různých tříd a stupňů vlivů prostředí od C 12/15 X0 až po C 35/45 XC2. Dodávky probíhaly nepřetržitě i během zimních měsíců, což umožnily betonáže pod povrchem země, kde nehrozí teplotní výkyvy, navíc se kamenivo a záměsová voda na betonárně předem ohřívaly.

Lužická Nisa, Jablonec nad Nisou, Zvýšení ochrany města převodem povodňových průtoků před VD Mšeno

Zahájení stavby: listopad 2012
Ukončení stavby: říjen 2013
Investor: Povodí Labe, s. p.
Projektant: Sdružení Pöyry Environment a. s. – Valbek spol. s r. o.
Zhotovitel: Sdružení Metrostav a. s. a Syner s. r. o.
Financování: Program MZe – Podpora prevence před povodněmi, II. etapa
Celkové stavební náklady: 380 mil. Kč
Dodavatel betonu: TBG Východní Čechy s. r. o., provoz Jablonec nad Nisou, člen skupiny Českomoravský beton
Technologický dohled: BETOTECH s. r. o., laboratoř Trutnov

Nové objekty i úpravy stávajících objektů

Navržená protipovodňová opatření fakticky znamenala výstavbu několika hlavních stavebních objektů, osazení nové technologie včetně řídicího systému, úpravu navazujících objektů, přeložky inženýrských sítí a úpravy dotčených území. Původní přívodní štola od Bílé Nisy s délkou cca 1 800 m disponovala dostatečnou kapacitou průtoku 20 m3/s, který odpovídá 50leté vodě, a byla, i přes stáří více než 100 let, v dobrém technickém stavu. Rekonstrukci tak s ohledem na posílení funkce převodu vod vyžadoval pouze rozdělovací objekt SO 03 Bílá Nisa nacházející se v Janově nad Nisou. Přívodní štolu od Lužické Nisy (SO 02) s původní kapacitou 10 m3/s bylo nutné zvětšit řádově na dvojnásobek. Nová kapacita průtoku této štoly, 20 m3/s, vedoucí v původní trase, odpovídá 100leté vodě. Zcela nově byla vybudována odpadní štola z VD Mšeno, zahrnující vtokový objekt (SO 04), vlastní odpadní štolu (SO 05) a výtokový objekt s uklidňovací tratí (SO 06). Tato štola je novým kapacitním odtokem přímo z nádrže, umožňujícím plynulou regulaci hladiny v nádrži. Vtokový objekt SO 04 je situován do pravého břehu dolní nádrže Mšeno I. a jeho součástí je i revizní šachta s přímým vstupem do štoly. Výtokový objekt SO 06 s tlumicí tratí je zasazen nad soutokem Lužické a Bílé Nisy, na dolním okraji města Jablonce nad Nisou, tedy mimo intenzivně zastavěné území.

Betonáže definitivního ostění revizní šachty proběhly technologií kontinuální betonáže do posuvného bednění.

Důmyslný systém skrytý pod zemí

Původní přívodní štola SO 02 v celkové délce 632 m byla na dvojnásobnou kapacitu z větší části přeražena NRTM za použití omezených trhacích prací (591,4 m). Délka hloubené části u vtokového portálu je 40,6 m. Světlá plocha štoly se z 3,45 m2 zvýšila na 6,87 m2. Primární ostění tvoří příhradové rámy z výztuže, kari sítě a stříkaný beton. Základová spára byla vyrovnána podkladním betonem C 12/15 X0 v min. tloušťce 15 cm.Nová odpadní štola SO 05 se světlou plochou 7,08 m2 je,  s výjimkou třímetrové hloubené části, realizována obdobně jako štola SO 02. Délka 1253,54 m byla realizována ražením metodou NRTM, primární ostění tvoří příhradové rámy, kari sítě a stříkaný beton. Štola proti směru toku začíná za výtokovým objektem SO 06 a končí vtokovým objektem SO 04. Ražená část vtokového objektu SO 04 navazuje na novou odpadní štolu SO 05 a končí portálem ve stavební jámě budované jako suchá jímka ve stávající hrázi VD Mšeno umístěné pod úrovní min. provozní hladiny VD Mšeno.

Před provedením definitivního ostění revizní šachty se tudy prováděla ražba části nové odpadní štoly SO 05.

Betonáže definitivního ostění štol

Pro realizaci přítokové štoly Lužická Nisa SO 02 z jabloneckých Pasek a odtokové štoly SO 05 byl dodán především beton C 30/37 XC2, konkrétně v objemu 10 000 m3, a dále C 30/37 XF3 v množství 2 500 m3. Definitivní ostění štol SO 05 i SO 02, a stejně i štoly vtoku, jsou řešena obdobně. Jsou železobetonová z betonu třídy C 30/37 – XC2, XF3 (CZ, F.2) – Cl 0,40 – Dmax 22 – S3. Stupeň agresivity prostředí byl určen v zadávací dokumentaci na základě hydrogeologického a korozního průzkumu. Před započetím prací na realizaci definitivního ostění bylo nutné dokonale odvodnit prosakující důlní vody. Beton definitivního ostění byl proveden jako vodostavebný s maximálním průsakem 20 mm dle ČSN EN 12390-8. Základní délka jednoho bloku definitivního ostění je 6 m, tloušťka ostění je min. 35 cm. Výztuž definitivního ostění horní klenby je samonosná díky tříprutovým příhradovým výztužným ocelovým obloukům, jejichž geometrie kopíruje líc definitivního ostění. V každém bloku jsou postaveny 3 rámy v podélném směru bloku. Příčná i podélná výztuž byla z důvodu urychlení skládána do jednoosých sítí a lokálně doplněných volných prutů. Jednotlivé bloky horní klenby tvoří spolu s blokem spodní klenby samostatné prstence. Výztuž ze spodní klenby řešená systémem jednoosých sítí a volných vázaných prutů je vytažena do výztuže horní klenby s přesahem dle platných norem. Beton se čerpal do hladkého bednění potrubím a hutnil vibrátory. Výška betonu, čerpaného rovnoměrně na levou i pravou stranu, byla kontrolována okny v bednění. Rozdíl hladin na obou stranách bednění přitom nesměl, s ohledem na hydrostatický tlak betonu, přesáhnout 60 cm.

Výztuž železobetonu spodní klenby je navržena z kombinace jednoosých sítí a volných vázaných prutů. V místech zvýšeného statického namáhání jsou profily prutů zesíleny

Utěsnění spár definitivního ostění

Těsnění blokových spár zajišťují spárové těsnicí pásy (Sika vnější PVC-P) osazené v každé blokové spáře na primárním ostění po celém obvodu štoly a pojistný injekční systém spár SikaFUKO ECO1. Těsnění dilatačních spár mezi jednotlivými objekty bylo provedeno standardně středovým těsnicím pásem Sika po celém obvodu o min. šířce 400 mm, stejně jako další blokové spáry a podélné pracovní spáry mezi spodní a horní klenbou. V každé blokové a pracovní spáře byla v celé délce osazena při středu spárového pásu injektážní hadička (SikaFUKO ECO1), určená pro dodatečné utěsnění spáry chemickou injektáží v místech netěsnosti blokových a pracovních spár.

Primární ostění štol ze stříkaného betonu byla základem pro definitivní ostění. Ta jsou provedena ve všech štolách obdobně – z vodostavebného železobetonu s maximálním průsakem 20 mm dle ČSN EN 12390-8.

Betonáž technologií taženého bednění

Nenápadný domek se sedlovou střechou vyzděný ze žulových kvádrů, umístěný v blízkosti napojení štoly SO 05 na vtokový objekt, skrývá revizní šachtu a ovládání technologie vtokového objektu. Revizní šachta má hloubku 24,9 m. Její definitivní ostění má líc kruhového průřezu. Realizace proběhla technologií kontinuální betonáže do taženého – posuvného bednění. Jde o technologii, která se v současné době používá především při betonážích chladicích věží elektráren, případně pilířů mostů nebo sloupů v případě, že jde o stejné profily v horní i dolní části. Širšímu využití této technologie brání vysoká náročnost na přípravu a stanovení postupů. V případě revizní šachty na vodním díle Mšeno šlo o bednění s vnitřním průměrem 6 m vyrobené jen pro tuto akci. Bednění se posunovalo směrem vzhůru pomocí 6 ks dutých pístů upevněných na masivní ocelové konstrukci nad šachtou a spojených s bedněním pomocí závitových tyčí DW15. Z bádií se postupně vylévaly prstence definitivního ostění. Rychlost posuvu bednění byla přibližně 25 cm/h, přičemž k jeho posuvu docházelo kvůli kontinuitě každých několik minut. Bednění mělo na výšku 1,5 m, takže každých 5 hodin byl odbedněn tenký prstenec, který již měl dostatečnou pevnost, aby unesl vrstvy nad sebou. Tato betonáž trvala nepřetržitě 24 hodin, po celý pracovní týden. První dodávka betonů byla provedena v pondělí v 11 hodin, poslední beton byl dodán v pátek v 16 hodin. To představuje 101 hodin nepřetržité výroby a dodávky betonu.

Při betonáži se uplatnil beton C 35/45 XC2. Recepturu navrhli technologové laboratoře BETOTECH v Trutnově ve spolupráci s technology TBG Metrostav. Výhodou při realizaci bylo umístění konstrukce pod úrovní země, kde byla, pro beton ideální, víceméně konstantní teplota kolem 15 °C. Při realizaci technologie taženého bednění je nejdůležitější průběh tuhnutí a tvrdnutí betonu v čase, v tomto případě se ale bednění posunovalo poměrně pomalu, takže zhotovitel neměl žádný konkrétní požadavek na urychlení tohoto průběhu. V receptuře proto tentokrát zcela chyběly běžně obsažené urychlovače tvrdnutí. Dalším specifikem receptury byla absence superplastifikátorů, určených přímo pro transportbeton, které by zajistily tekutost betonu na 2 a více hodin. Dojezdový čas domíchávačů se pohyboval kolem 15 minut, takže do 30 minut od zamíchání byl beton uložen do konstrukce. Pro technologii taženého bednění, kdy se beton navíc vyléval z bádií, se proto do receptury přidala jen přísada pro krátkodobou úpravu konzistence, která se většinou používá pro prefa výrobu. Po dokončení byla revizní šachta osazena nerezových lezným oddělením se šikmými žebříky.

Na bednění pro betonáže definitivního ostění byly kladeny zvýšené požadavky s ohledem na zatížení povrchů rychle proudící vodou a jejím mechanickým a kavitačním účinkům.

Betonáže vtokového objektu

Vtokový objekt, vstupní část do nového hydraulického systému, umožňuje bezpečné převedení požadovaného odtoku z nádrže do nové odpadní štoly (SO 05). Vizuálně zajímavý objekt složený z tvarově odlišných monolitických bloků poměrně velkých mocností (až 2 m) je situován na pravém břehu nádrže, cca 200 m od pravobřežního zavázání hráze. Jde o masivní železobetonovou konstrukci se dvěma přepadovými okny a dvě krátké boční opěrné stěny zajišťující stabilitu násypu zemních svahů kolem vtoku. Dolní masivní část, později zakrytá násypem, je řešena jako kompaktní železobetonové těleso, sestávající z komolého čtyřbokého jehlanu betonovaného přímo do stavební jámy bez vnějšího bednění a dále z na něm spočívajícího kvádru půdorysných rozměrů 12,6 × 12 m. Horní masivní část vtoku, která je nad úrovní svahu nádrže, tvoří válcovitý objekt s oválnou základnou. V jeho přední části jsou umístěné dva vtokové otvory o rozměrech 3 × 1,8 m.  Konstrukce vtoku je navržena jako jeden dilatační celek realizovaný z betonu C 30/37 – XC4 XA1 XF3 (CZ,F.2) – Cl 0,40 – Dmax 22 – S3 dle ČSN EN 206-1 s maximálním průsakem 20 mm zkoušeným podle ČSN EN 12390-8. Hlavní betonový blok byl rozdělen na 31 pracovních záběrů, přičemž jednotlivé pracovní záběry (tzv. bločky) jsou propojeny výztuží.

Veškeré vnitřní i vnější betonové povrchy částí objektu byly provedeny do kvalitního ocelového bednění s hladkým povrchem pro dosažení co nejlepších hydraulických vlastností. Jako podkladní byl využit beton C 16/20 XC1 tloušťky 150 mm. Betonáže dolní masivní části vtokového objektu probíhaly v zimě, proto bylo nutné místo betonáže zakrýt konstrukcí velikosti cca 10 × 10 m potaženou fóliemi. Během dní, kdy panovaly mrazy, se fólie na povrchu konstrukce ještě doplnily geotextiliemi. Beton byl výrobcem dodáván o teplotě asi 28 °C, v dómové konstrukci byla, díky přitápění, teplota asi 10–12 °C. V přímém kontaktu s okolní teplotou tak byl beton jen při vykládce a čerpání. Horní část vtoku pak byla betonována už v době, kdy venkovní teploty dosahovaly více než +5 °C, takže ochrana betonu před nepřízní počasí nebyla tak náročná. Trvalé ostění díla je realizováno ze železobetonu tl. 400 mm, děleného v podélném směru na šest pracovních bloků. Pro definitivní ostění byl navržen beton ČSN EN 206-1 C 30/37 – XC4 XA1 XF3 (CZ, F.2) – Cl 0,40 – Dmax 22 – S3 s maximálním průsakem 20 mm podle ČSN EN 12390-8, využitý i v konstrukci vtoku. Konstrukci vtoku spojuje s novou odpadní štolou ražený tunel zužujícího se světlého profilu s délkou 31,34 m.

Při betonážích definitivních ostění se do bednění beton čerpá zespoda vzhůru, čímž je vytlačován vzduch, takže nedochází ke vzniku kaveren a pórů.

Závěr

Celá stavba protipovodňového systému je provedena na vysoké technické úrovni. To platí i o dodaných betonech, díky kterým se docílil dokonalý povrch definitivního ostění revizní šachty. I když betony použité na nových protipovodňových opatřeních patří, co do receptury, ke standardně dodávaným materiálům pro tento typ staveb, osvědčila se zde i volba zřídka používaných technologií, jako je betonáž do taženého bednění.

Více informací na www.transportbeton.cz.

Text vznikl ve spolupráci se společností Českomoravský beton.
FOTO: Českomoravský beton

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media