Výstavba metro IV.C1 – zkušenosti z aktivace pojistného injekčního systému
1. Úvod
Hydroizolace ostění tunelových staveb se v současnosti provádějí především ze speciálních hydroizolačních fólií. Většinou se jedná o propracovaný systém výrobků, který kromě vlastní hydroizolační fólie obsahuje také těsnicí pásy do dilatačních spár, různé tvarovky a kotevní prvky, ochranné geotextilie a speciální lepidla. Fóliové izolační systémy velice spolehlivě fungují, ale jejich 100%-ní funkčnost je dána několika aspekty. Předně jsou náročné na kvalitu podkladu, na dodržování technologie kladení a především na precizním provedení spojů. Důležitá je také ochrana položené izolace, aby nedošlo k jejímu poškození při následně prováděných pracích, především při pokládání armatury sekundárního ostění. Protože je někdy velmi obtížné vyvarovat se chyb, které však mohou mít neblahý vliv na účinnost hydroizolace, je vhodnější s těmito problémy počítat a připravit podmínky pro rychlý a účinný zásah. Proto je vhodné již ve fázi projektu doplnit hydroizolační pojistný systém, který je možno v případě potřeby – tzn. při výskytu netěsností a průsaků – velice snadno aktivovat a průsaky odstranit.
Takovým pojistným systém je vybaveno prodloužení severní trasy C pražského Metra v provozním úseku označovaném IV.C1, které s centrem města spojuje obytné čtvrti Kobylisy a Ládví.
2. Konstrukční řešení tunelu trasy metra
Tunel byl vyražen v polohách hornin typu jílovců a pískovců. Primární ostění je ze stříkaného betonu, sekundární ostění je provedeno z litého betonu. Mezilehlá izolace je provedena z pásů měkčeného PVC typu Sikaplan V Tunnel transparent TR 30 tloušťky 3 mm, spojovaných svařováním horkým klínem, případně horkým vzduchem. Tunelová trouba je po délce rozdělena příčnými dilatačními spárami na jednotlivé dilatační celky, tzv. sektory. Délka jednotlivých sektorů je 10 m. V příčných a podélných pracovních a dilatačních spárách jsou položeny spárové těsnicí pásy Sika Fugenband, na které je fólie Sikaplan napojena. Délka pracovní spáry po obvodu tunelové trouby je 29 m. Plocha jednoho sektoru je cca 290 m2.
Hydroizolace je v celé délce vybudovaného úseku doplněna velmi podstatným prvkem, a to pojistným injekčním systémem. Ten sestává ze dvou částí:
ve všech dilatačních a pracovních spárách betonového sekundárního ostění jsou vloženy injekční hadice,
v jednotlivých sektorech jsou v celé jejich ploše rozvedeny injekční a odvzdušňovací hadice, přichycené k fóliové izolaci a vyústěné v krabicích centrálního vývodu v sekundárním ostění.
Tato opatření umožňují sanovat buď spáry nebo celé sektory či jejich části, jakmile se projeví průsaky vody, způsobené netěsnostmi nebo poruchou hydroizolace.
3. Poruchy
Trasa Metra v úseku mezi stanicemi „Nádraží Holešovice“ a „Kobylisy“ překonává výškový rozdíl 112 m a vede územím se složitými hydrogeologickými podmínkami. Kobyliská stanice je svým řešením velmi unikátní, jedná se o největší jednolodní raženou stanici, jaká byla v pražském Metru zbudována. Již ve fázi dokončování definitivního (sekundárního) ostění docházelo k projevům průsaků a netěsností. Nejčastějšími projevy byly:
- netěsnosti v pracovních a dilatačních spárách,
- netěsnosti v ploše sektorů, které se projevovaly výtoky z ostění,
- lokální netěsnosti, především v místech kontrolních bodů betonáže ve vrcholech klenby (pracovní název „špion“).
K odstranění těchto netěsností byl využit právě pojistný injekční systém, ale protože s aktivací v tak velkém rozsahu nebyly v té době v ČR žádné zkušenosti, hledalo se optimální řešení. Především se hledal vhodný injekční materiál, který by splňoval stanovená kritéria. Společným požadavkem generálního projektanta, generálního dodavatele stavby a dodavatele hydroizolačního fóliového systému bylo provedení sanace průsaků takovým injekčním materiálem, který by splňoval následující požadavky – vysokou pružnost, výborné těsnicí vlastnosti, schopnost trvale zajistit těsnicí funkci, odolnost vůči agresivním vlivům a zároveň svým chemickým složením nesměl narušit mezilehlou hydroizolační fólii. Zároveň nesměl omezit trvalou funkčnost pojistného injekčního systému, tzn. musel dovolit pročištění injekčních hadic po provedené injektáži.
4. Aktivace pojistného systému
Byli jsme požádáni o vypracování technického návrhu sanace jednotlivých typů poruch s cílem zamezení průsaků vody do tunelové trouby. Pro injekční práce byly využity oba pojistné systémy injekčních hadic (v místech dilatačních spár a v ploše sektorů) a lokální injektáže. Průsaky v dilatačních spárách s vloženými injekčními hadicemi bylo navrženo utěsnit s použitím metakrylátového gelu CarboCryl T, určenému pro tento způsob aplikace. Pro zastavení průsaků v ploše jednotlivých sektorů se provedlo kompletní zaplnění metakrylátovým gelem CarboCryl Hv. Injekční práce byly prováděny nízkotlakou injektáží. Bezprostředně po ukončení injektáže byly plnicí hadice plošného injekčního systému pročištěny, aby byla zajištěna jejich průchodnost pro následnou reinjektáž v případě výskytu dalších průsaků.
Lokální průsaky ve vrcholech klenby byly utěsněny vysokotlakou injektáží polyuretanovými pryskyřicemi CarboPur WF a CarboPur WFA. Injektáže byly prováděny přes pakry osazené do vývrtů v betonovém sekundárním ostění.
5. Metakrylátové gely CarboCryl a jejich výhody
Úspěch prováděných sanací ve velké míře závisel na typu použitých injekčních materiálů. Právě s ohledem na nutnost injektovat velké plochy sektorů (až 150 m2), které ve velké většině případů byly zaplněny vodou, byly použity injekční gely na metakrylátové bázi. Tyto materiály se běžně používají pro injektáže cihelného nebo smíšeného zdiva proti vzlínající vlhkosti a ochraně konstrukcí proti zemní vlhkosti, pro utěsňování trhlin v betonových konstrukcích, utěsňování pracovních a dilatačních spár monolitických betonových konstrukcí, stabilizaci jemnozrnných zemin, atd.
Podstatnou výhodou metakrylátových gelů je nízká počáteční viskozita směsi, která je velmi blízká viskozitě vody. Pro srovnání:
- petrolej – 0,65 mPa.s
- voda – 1 mPa.s
- metakrylátová injekční směs – 2 – 5 mPa.s
- polyuretanová pryskyřice – 100 – 800 mPa.s
Z toho důvodu mají metakrylátové gely velmi dobré penetrační schopnosti podobné vodě. To je předurčuje k utěsňování materiálů s jemnou porézní strukturou a jsou schopné dostat se i do kapilárního systému injektovaných látek.
Praktickou vlastností je možnost regulace doby reakce injekční směsi. Úpravou dávkování jedné ze složek je možno ovlivnit délku doby zpracovatelnosti a přizpůsobit se tak aktuálním podmínkám na stavbě. Lze tak připravit injekční směs s velmi krátkou dobou reakce (řádově sekundy) pro zastavení přítoků vody, nebo směs s dlouhou dobou reakce (řádově desítky minut). Směs s dlouhou dobou reakce je určena pro injektáže málo propustných zemin, nebo velkých ploch stavebních konstrukcí, jako tomu bylo v případě utěsňování sektorů metra.
CarboCryl Hv je pružně-elastický materiál s možností nastavení dlouhé doby zpracovatelnosti a relativní roztažností hotového gelu 165%, určený pro:
- stabilizaci jemně zrnitých půd,
- injektáž trhlin v betonových a cihelných konstrukcích,
- utěsňování cihelného zdiva proti vzlínající vlhkosti vytvořením horizontální clony,
- utěsňování podzemních stavebních konstrukcí plošnou injektáží,
- vytvoření plošné rubové izolace na kontaktu stavební konstrukce se zeminovým prostředím.
| Technická data | CarboCryl Hv |
Dynamická viskozita směsi | 2,46 – 2,66 mPa.s |
Doba zpracovatelnosti | 2 – 30 min |
Doba gelovatění | 10 – 40 min |
Konzistence | pružně-elastická |
Barva | bílá |
Relativní roztažnost | 165 % |
Změna objemu bobtnáním | 20 % |
CarboCryl T je speciální typ metakrylátového gelu, jako jediný z řady gelů CarboCryl neumožňuje regulaci doby zpracovatelnosti přímo na stavbě, toto nastavení je však proveditelné přímo ve výrobě podle požadavků zákazníka. Používá se především pro:
- utěsnění pracovních spár monolitických betonových konstrukcí přes injekční hadice, vložené do spáry před betonáží (např. systém V-Press ze sortimentu Minova Bohemia s.r.o.); vzhledem k délce doby reakce je možno počítat i s opakovanou injektáží,
- utěsňování zvodnělých trhlin malých šířek.
| Technická data | CarboCryl T |
Dynamická viskozita směsi | 4,1 – 4,2 mPa.s |
Doba zpracovatelnosti | 4 – 12 min |
Doba gelovatění | 20 – 45 min |
Konzistence | pružně-elastická |
Barva | nažloutlá |
Relativní roztažnost | 200 % |
Změna objemu bobtnáním | 200 % |
6. Závěr
Vzhledem k rozsahu díla, složitým hydrogeologickým podmínkám a požadavku na bezchybnou funkčnost hydroizolačního systému bylo rozhodnutí o umístění pojistného injekčního systému správné. Vlastní sanační práce byly tím jednoznačně usnadněny. Pokud by se měly provádět standardním způsobem, znamenalo by to mnohem vyšší časovou a cenovou náročnost. Predikované vlastnosti a chování metakrylátových gelů CarboCryl Hv a CarboCryl T byly během provádění prací potvrzeny a jsou vhodnými produkty pro tento typ sanačních prací. Je tedy oprávněný předpoklad jejich dalšího rozšíření nejenom jako doplňku konvenčních izolačních systémů v pozemním a podzemním stavitelství. Polyuretanové pryskyřice typu CarboPur opět dokázaly, tak jako již v minulosti mnohokrát, své vynikající vlastnosti.