Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Zeminový štít se používá v tlačivých nestabilních horninách, bez masivní přítomnosti vody.
Jeho princip tkví v tom, že přepážkou oddělená komora na čele štítu s razicí hlavou je trvale
vyplněna rozpojenou zeminou, která svým tlakem vytváří reakci proti tlaku horninového masivu
před čelbou. Z tlakové komory se zemina průběžně, ale v přesně řízeném množství odpovídajícím
potřebnému tlaku na čelbu, odebírá šnekovým dopravníkem (obr. 57). Na průřezu zeminovým
štítem (obr. 58) jsou velmi dobře patrné všechny podstatné části štítu, zejména šnekový dopravník,
tlaková komora umožňující přístup na čelbu a moderní kruhový erektor pro výstavbu ostění.
Zeminové štíty patří k nejfrekventovanějším plnoprofilovým štítům, neboť tvoří 80 až 90%
všech v současnosti nasazených strojů s tlakovou kontrolou na čelbě. Souborem přesných
tlakových čidel na čelbě a zdokonalením přesnosti v odběru lubrikované zeminy prodloužením
šnekového dopravníku, se podařilo s tímto typem štítu dosáhnout nulové ztráty zeminy při ražbě
pod hustě zastavěnou oblastí (linie metra Los Angeles Eastside).
Obr. 58 Průřezové schema zeminovým štítem 1 – šnekový dopravník 2 – přístupová tlaková komora 3 – kruhový erektor
Obr. 59 EPB Ø 6,55 m – metro Singapore Obr. 60 EPB Ø 6,80 m – Paříž RER
50
Vzhledem k tomu, že geologické podmínky ražby jsou málokdy stejné po celé délce tunelové
trasy, uplatňují se často tzv. kombinované štíty (mixed-face shields). Jedná se o štíty s
plnoprofilovým pobíráním, které mohou pracovat bez podepření nebo s tlakovým podepřením
čelby (obr. 61). K hlavním typům kombinovaných štítů patří:
- Štít s nepodepřenou čelbou + zeminový štít,
- štít s nepodepřenou čelbou + bentonitový štít
- bentonitový štít + zeminový štít.
Obr. 61 Kombinovaný štít Ø 6,8 m – metro Vídeň
4.4 Protlačování
Protlačování je souhrnný název pro celou řadu metod, kterými je možno do zemního masivu
zabudovat poměrně jednoduchým způsobem nejčastěji potrubí od průměru desítek centimetrů až po
několik metrů. Protlačovat zemním masivem je však možné nejen potrubí, ale i objekty
nekruhového tvaru, např. rámové propustky či velké podjezdy skrze násypy.
Při hydraulickém protlačování se potrubí opatřené břitem zatlačuje do zeminy tlakem
mohutných hydraulických lisů, které se ve vnější šachtě opírají o betonovou reakční stěnu. U
potrubí průlezných průměrů se zemina na čelbě mechanicky rozpojuje, např. sbíjecími kladivy a
potrubí s břitem se prořezává do částečně uvolněného prostoru. Tento způsob neumožňuje korekce
směru v průběhu protlačování a používá se proto na protlaky kratších přímých úseků pod
komunikacemi, křižovatkami, mělce založenými budovami apod.
51
Při horizontálním vrtání, které využívá obdobnou technologii jako tunelovací stroje, se zemina
na čelbě rozpojuje výložníkovou frézou nebo plnoprofilovou razicí hlavou ve štítu a potrubí se
zatlačuje do předvrtaného otvoru z hlavní tlačné stanice v šachtě. Mechanizovaný štít před čelem
potrubí je směrově i výškově řiditelný a umožňuje přesné vedení trasy i dlouhé liniové podzemní
stavby průchozího profilu (např. kanalizačního sběrače). Schéma soupravy na řízené hydraulické
protlačování s částečně mechanizovaným štítem s otevřeným čelem je na obr. 62.
V nestabilních zeminách je na čele potrubí umístěn mechanizovaný štít s plnoprofilovou
hlavou. Ani v tomto případě se nestaví ostění v plášti štítu, nýbrž je zatlačováno ze šachty do
vyvrtaného prostoru. Při dlouhých protlačovaných úsecích je nutno použít tzv. tlačnou mezistanici,
která zatlačované potrubí rozdělí na dvě části a střídavě se zatlačuje první část z mezistanice a
druhá z hlavní stanice v šachtě.
Obr. 62 Řízené hydraulické protlačování1 – hlavní tlačná stanice 2 – tlačná mezistanice 3 – štít 4 – pásový dopravník 5 – opěrné patky hydraulických lisů
6 – opěrná železobetonová deska hlavní tlačné stanice 7 – betonové dno šachty 8 – opěrná stěna šachty
5. HLOUBENÉ PODZEMNÍ STAVBY
V příznivých podmínkách lze podzemní stavby provádět z povrchu území. Rozeznáváme u
nich dva typy: tzv. hloubené tunely a přesypávané tenkostěnné tunely, často též označované jako
obsypávané mosty.
Jako hloubené tunely se označují podzemní díla, jejichž ostění tvoří obvykle uzavřený
železobetonový rám, který se vybuduje jako pozemní konstrukce v liniově uspořádané stavební
jámě. Stavební jáma může být buď svahovaná, nebo pažená (obr. 63).
Svahované jámy v zeminách a poloskalních horninách mají poměrně malé sklony (1:3 až 1:1),
jejich prostorové nároky jsou proto značné; ve skalních horninách lze navrhovat stěny jámy
52
podstatně strmější (1:5 až 1:10). Časté jsou kombinace obou typů, kdy je jáma hloubena jak
v pokryvných zeminách, tak v horninách skalního podkladu. Svahované jámy se navrhují pokud
možno nad hladinou podzemní vody, v opačném případě je nutno hladinu podzemní vody snížit
pod dno jámy trvalým a cenově náročným čerpáním ze speciálně vybudovaných studní.
Pažené jámy mají svislé stěny zajištěné pažením, takže jejich prostorové nároky jsou podstatně
nižší, ovšem při vyšších stavebních nákladech. Pažení u hlubokých jam je nutno, vzhledem
k působícím zemním tlakům, po výšce jámy podpírat. To je možno provést buď pomocí rozpěr,
nebo pomocí kotvení. Rozpěry představují jednoduché a velmi účinné podepření pažení, komplikují
však organizaci výstavby konečného podzemního objektu. Kotvení do zemního masivu přes
převázky pomocí předpjatých ocelových táhel s injektovaným kořenem v zemině ponechává vnitřní
prostor stavební jámy zcela volný pro další výstavbu, a je proto ve většině případů preferováno.
Obr. 63 Základní typy stavebních jama) svahovaná jáma; b), c) rozepřená pažená jáma; d) kotvená pažená jáma
1 – pažení 2 – roznášecí prahy (převázky) 3 – horní převázka (výjimečně) 4 – předpjaté kotvy 5 – izolaces ochrannou přizdívkou 7 – manipulační prostor
5.1 Typy pažení
Pro zabezpečení svislých stěn stavebních jam se používají obvykle následující typy pažení:
- pažení příložná, zátažná a hnaná (pouze u rýh a menších šachet),
- záporové pažení
- štětové stěny z ocelových zámkových štětovnic
53
- pilotové stěny z vrtaných velkoprofilových pilot,
- podzemní stěny prováděné ve dvou modifikacích – monolitické (betonované na místě do rýhy) a
stěny prefabrikované,
- stěny z mikropilot,
- stěny ze sloupů tryskové injektáže,
- stěny z kotvených prvků.
Kromě uvedených typů pažení existují ještě jiné speciální způsoby zajištění stěn stavebních
jam, např. vyztužení hřebíkováním, zpevnění injektáží, případně zmrazením zvodnělé zeminy. Je-li
to účelné nebo nutné, lze u jedné stavební jámy použít i více různých typů pažení.
U hloubených podzemních staveb jsou nejfrekventovanějšími typy pažení záporové stěny,
štětové stěny pilotové stěny a podzemní stěny.
5.1.1 Záporové pažení
Záporové pažení (někdy označované jako „berlínské“) se skládá ze dvou základních prvků –
zápor a pažin, které jsou u hlubších jam vždy doplněny systémem podpor, tvořených rozpěrami
nebo kotvami s převázkami. Zápory jsou válcované ocelové profily typu I nebo H, které jsou svisle
zaberaněny nebo zapuštěny do vrtů. Ve vrtech se zápory fixují pode dnem jámy hubeným betonem,
po výšce jámy zásypem z nesoudržného materiálu.
Mezi záporami se při hloubení jámy postupně provádí zajištění zeminy pomocí pažin. Pažiny
jsou nejčastěji dřevěné – z kulatiny nebo polohraněných trámků, použity mohou být i ocelové
pažiny. Podmínkou správné funkce záporového pažení je řádná aktivace pažin vůči zemině, čehož
se dosáhne nejlépe utažením pažin dřevěnými plochými klíny proti přírubám zápor (obr. 64a, 65).
Obr. 64 Schema záporového paženía) řez pažením s klíny; b) řez pažením se zásypem; c) pohled na pažení
1 – zápora 2 – pažina 3 – klín 4 – zásypový materiál 5 – terén 6 – úroveň dílčího výkopu
54
Druhou možností (méně spolehlivou) je přirazit pažiny přímo k přírubám zápor a postupně
vyplnit prostor mezi pažinami a stěnou výkopu vhodným materiálem, který znemožní rozvolnění
líce výkopu (obr. 64b, 66); to v určité fázi zjevně není možné a za pažinami zůstávají v horní části
jednotlivých etáží nevyplněné prostory. Ve vhodných geologických poměrech (málo tlačivé
zeminy a poloskalní horniny) lze prostor mezi záporami opatřit stříkaným betonem s výztužnou sítí.
Záporové pažení je v současnosti velmi frekventované, neboť má dvě základní přednosti –
jednoduché rychlé provádění a nízké náklady na 1 m2 pažení. Je však použitelné pouze do prostředí
nad hladinou podzemní vody.
Obr. 65 Záporové pažení s klíny Obr. 66 Záporové pažení se zásypem
5.1.2 Štětové stěny
Pažící štětová stěna současného typu je tvořena vzájemně spojenými ocelovými štětovnicemi,
které jsou u hlubších jam opatřeny obvykle víceúrovňovým systémem podpor, tvořených
rozpěrami nebo kotvami s převázkami. Jednotlivé štětovnice jsou poměrně mohutné válcované
prvky, jejichž váha se pohybuje okolo 70 kg/bm a pro něž je typické, že jsou opatřeny spojovacími
zámky. Štětovnic existuje celá řada typů, u nás je stále nejrozšířenější tvar U (typ Larsen), jehož
zámky jsou po obou stranách stejné; obdobného typu jsou německé štětovnice tvaru Z (obr. 67).
Obr. 67 Ocelové štětovnicea) štětovnice Larsen; b) štětovnice tvaru „Z“; c) nároží z půlených štětovnic Larsen
55
Štětovnice se vyrábějí v profilech různé velikosti i tloušťky, z čehož rezultují odpovídající
hodnoty průřezových veličin, potřebných pro dimenzování štětové stěny. Únosnost štětové stěny je
možné zvýšit přivařením ocelových plechů či válcovaných profilů do oblasti maximálních
ohybových momentů, stanovených statickým výpočtem. Štětové stěny se mohou použít jako pažení
stavebních jam, jejichž dno leží pod hladinou podzemní vody, protože vytvořené pažení je díky
rychlému „zanesení“ zámků štětovnic rezem a částicemi zeminy téměř nepropustné (obr. 68).
Obr. 68 Jáma s boky zapaženými štětovými stěnami a se souvislou pilotovou stěnou v čele
5.1.3 Pilotové stěny
Pažící pilotová stěna tvořena řadou pravidelně rozmístěných pilot, podepřených po výšce
víceúrovňovým systémem podpor, nejčastěji kotev s převázkami. Jednotlivé piloty ve stěně jsou
zhotovovány na místě, mají větší průměry (obvykle min 600 mm, menší průměry 350 až 450 mm
se používají při vrtání pažících stěn v blízkosti stávajících objektů). Podle charakteru horninového
prostředí a statických požadavků vytvářejí piloty stěnu, v níž jsou mezi jednotlivými pilotami různé
odstupy (obr. 69):
- Piloty se nedotýkají – nesouvislé pilotové stěny,
- piloty se dotýkají – souvislé, tzv. tangenciální stěny,
- piloty se překrývají – převrtávané stěny.
56