Progresivní technologie sanace sypaných hrází

Úvod

Mezi nejčastější strukturální opatření na ochranu před povodněmi v současnosti patří hráze nádrží (přehrad a malých vodních nádrží), ochranné hráze podél vodních toků (dále jen hráze), které musí být dostatečně nepropustné. Průsak tělesem hráze a jejím podložím je omezen vlastním tělesem hráze v případě homogenní hráze, nebo těsnicím prvkem u nehomogenní hráze [9, 10]. V případě nedostatečného těsnění je možné provést sanaci klasickým způsobem spočívajícím v uložení těsnicí zeminy na návodní líc hráze, popř. umělého těsnicího pláště přímo na upravený návodní líc, nebo vybudováním svislého těsnicího prvku z koruny hráze (obr. 1).

U svislých prvků (obr. 1) je třeba zajistit dobré zavázání do podloží, popř. navázání na těsnicí prvek podloží. Toho lze dosáhnout v případě dostatečně mocné nepropustné přípovrchové vrstvě (stropní izolátor) zavázáním těsnicí stěny ozubem do hloubky 0,5 až 1,0 m [10, 11]. Pro dodatečné zřízení svislých těsnicích prvků se v poslední době používá řada postupů: beraněné ocelové (případně plastové) štětové stěny, podzemní stěny, milánské stěny, prefabrikované podzemní stěny, pilotové stěny, trysková injektáž atd. [9].

Na základě podkladů, které k jednotlivým stávajícím technologiím existují, byl zpracován optimalizační výpočet technologií, kterými by se mohla provádět sanace sypaných hrází. S ohledem na technologii je účelné volit především takovou, která nebude svým technickým prováděním sanace způsobovat další poškození hráze. Proces navrhování sanace sypaných hrází vedl napříč různými kritérii, která byla zohledněna. Důraz byl kladen na cenu, náročnost na strojní vybavení, časovou náročnost, vhodnost dané technologie pro provádění, trvanlivost a propustnost. Z optimalizačního výpočtu bylo zjištěno, že pro sanace sypaných hrází se jeví jako nejvhodnější použití technologie klasickou injektáží.

Pro tuto technologii bylo nutné navrhnout optimální injektážní směs, která bude svými parametry vyhovovat požadavkům pro její injekto-vání do hráze. Provádění technologie v reálných podmínkách a návrh optimální injektážní směsi jsou uvedeny v následujícím textu.

Charakteristika injektážní směsi

Při injektování nesoudržných zemin vzniká velká spotřeba směsi. Pro utěsnění a zpevnění štěrků je možno použít různé stávající směsi – od jílocementových suspenzí až po chemické směsi z umělých pryskyřic [4]. Chceme-li dobře a ekonomicky splnit záměr, je třeba správně volit druh směsi. Hranice použitelnosti injektážních směsí jsou přibližně uvedeny na obr. 2. Jakou směsí je možno injektovat určité prostředí, se zabývala řada autorů; vznikla četná kritéria, která se od sebe více nebo méně liší.

Požadavky pro návrh injektážní směsi
Má-li těsnění sypaných hrází dobře plnit svou funkci, musí být přizpůsobe-na injektážní směs zvolenému typu hráze a technologii provádění. Musí také vyhovovat místním podmínkám, kdy se může jednat o stlačitelnost podloží, mocnost propustných pokryvných vrstev, tloušťku suťových vrstev, strmosti svahů atd. [4]. Vždy je nutno navrhnout těsnicí směs tak, aby byla vhodná pro dané přírodní podmínky. Splnění těchto a dalších parametrů může být docíleno např. volbou staviva, úpravami technologických postupů a dále volbou polohy těsnicí konstrukce v hrázi [1, 7]. Předmětem nové progresivní technologie tak bylo navrhnout optimální směs, která by vyhovovala všem požadovaným kritériím.

Použité druhy materiálů a provádění zkoušek
Z hlediska materiálového složení byl při návrhu směsi kladen důraz na využití vedlejších energetických produktů, které se vyznačují nejen nízkými pořizovacími náklady, ale v mnoha případech jsou plnohodnotnou náhradou klasických stavebních látek [1, 6]. Tím se technologie stává unikátní ve srovnání se stávajícími technologiemi. Při výběru materiálů se jedná především o využití vedlejších energetických produktů, kterými jsou popílky z klasických nebo fluidních kotlů. Pro vyplnění vzniklých nespojitostí (kaveren, prasklin atd.) v hrázích je důležitá jemnost těchto materiálů hlavně z hlediska vnikání a zaplnění směsi do nejmenších dutin. Důležité je také směs stabilizovat, aby nedocházelo k segregaci jednotlivých zrn. Možnými stabilizátory mohou být jak pojiva, tak plastifikační přísady. Zapomínat by se nemělo také na intenzivní míchání směsi, jímž se rovněž docí lí rovnoměrného rozpt ýlení jednotliv ých složek, a nebude tak docházet k aglomeraci nejjemnějších zrn.

Poměr jednotlivých fází a jejich vzájemný vztah je faktorem, který ovlivňuje chování složek jako celku. Pro správné navržení injektážní směsi je nutno provést řadu zkoušek v laboratoři. Na jejich základě se určí množství jednotlivých složek vhodných pro zajištění vzájemného spolupůsobení. Zkoušky je třeba stanovit pro každou stavbu zvlášť. Jen změna chemismu vody nebo jílové složky totiž může také v ýrazně ovlivnit složení injektážní směsi. Vlastnosti směsi se posuzují jak v čerstvém, tak v zatvrdlém stavu. Metodika zkoušení injektážní směsi vycházela z harmonizované evropské normy ČSN 75 2310 [3]. Odkazy na dílčí normativní předpisy, podle kterých se při zkouškách postupovalo, jsou uvedeny v tab. 1. Na základě optimalizace surovin a provedených zkoušek vznikly dva funkční vzorky HPA 1445 a HPA 1530, které byly uvedeny do praxe. Injektážní směsi se skládají z jílu GE (lokalita Zelená u Skalné), fluidního popílku, vápenného hydrátu, cementu a dalších přísad. Přesné složení směsí je „know-how“ firmy HRADECKÝ PÍSEK a.s.

Uvedení technologie do praxe
V rámci ověřování technologie provádění byly od roku 2012 postupně realizovány testovací sanace vybraných sypaných hrází tak, aby byly pokud možno připraveny na nadcházející zimní období a především na jarní povodňové stavy z tajícího sněhu i z regionálních nebo lokálních srážek. Tím může být plně ověřena úspěšnost provedené sanace. Stav opravené sypané hráze byl pravidelně kontrolován a byla měřena homogenita a byly sledovány průsaky vody.

Injektáž hráze rybníku Černý Nadýmač
Jednou z aplikací pro ověření funkčnosti navrženého řešení byla injektáž hráze rybníku Černý Nadýmač. Postup provádění, aplikace směsi a výsledné působení směsi na těsnění hráze je popsán v následujícím textu. Rybník leží uprostřed lesů mezi Břehy u Přelouče a Vlčí Habřinou v okrese Pardubice. Lokalita se nachází v křídových sedimentech a jeho pokryvných útvarech. V bezprostředním podloží tělesa hráze se nacházely váté písky. Rozloha rybníku činí cca 12 ha. Napájen je ze Sopřečského kanálu, který je veden rovinatým územím s možností volného rozlivu do inundace bez ohrožení zástavby. Rybník se využívá k polointenzivnímu chovu ryb jako násadový rybník. Zainjektování hráze rybníku Černý Nadýmač bylo realizováno v úsecích o délce 20 m a hloubce 3,5 m (podle výsledků průzkumu). Pro injektáž byla použita směs na bázi jílu Ge, fluidního popílku a cementu o konzistenci 55–60 s podle zkoušky Marshovým kuželem (měření rychlosti průtoku směsi). Hráz je v koruně široká 4 m. Výška návodní strany hráze od hladiny vody je 1 m. Maximální výška vzdušné strany hráze je 3 m.

Celý článek naleznete v archivu čísel 04/2018.