Od loňského roku je město Jablonec nad Nisou chráněno propracovaným systémem pro zachycení povodňových vod. V říjnu 2013 byla dokončena opatření na vodním díle Mšeno, jež zvýšila retenční účinnost systému. Ten nyní zvládne až 10 000letou vodu. Pro systém 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 obvykle brání náročnost na přípravu.
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 velkou vodou byla v letech 1909–1911 postavena na Mšenském potoce přehradní nádrž Mšeno. Součástí tohoto díla byly i dva štolové přivaděče průtoků z obou Nis. 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 veškeré 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, která je členem skupiny Českomoravský beton. Betonárna je vybavena mísicím zařízením typu PEMAT 1500/50. Provoz je celoroční, automatický, plně řízený počítačem. Pro zimní období je betonárna vybavena zařízením pro ohřev kameniva a záměsové vody. Součástí betonárny je také recyklační zařízení pro zpracování zbytkového betonu.
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. Ty byly určeny pro betonáže pod povrchem země, kde nehrozí teplotní výkyvy, navíc se kamenivo a záměsová voda na betonárně předem ohřívaly.
Nové objekty i úpravy stávajících
„Navržená protipovodňová opatření znamenala výstavbu několika hlavních stavebních objektů, osazení nové technologie včetně řídicího systému, úpravu navazujících objektů, přeložky inženýrských sítí a úpravy dotčených území“, říká Ing. Miroslav Vlk, vedoucí Sdružení Metrostav+Syner – VD Mšeno.
Původní přívodní štola od Bílé Nisy s délkou cca 1800 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 vedoucí v původní trase je nyní 20 m³/s 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 a umožňuje 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. Výústní objekt SO 06 s tlumicí tratí jsou zasazeny nad soutokem Lužické a Bílé Nisy, na dolním okraji města Jablonce nad Nisou, tedy mimo intenzivně zastavěné území.
Důmyslný systém skrytý pod zemí
Původní přívodní štola SO 02 v celkové délce 632 m byla na dvojnásobnou kapacitu z větší části přeražena pomocí 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 pomocí NRTM, primární ostění tvoří příhradové rámy, kari sítě a stříkaný beton. Štola proti směru toku začíná za výústním 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 pod úrovní minimální provozní hladiny VD Mšeno.
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 2500 m³,“ upřesňuje Ing. Jiří Žihlo, jednatel TBG Východní Čechy. Definitivní ostění štol
SO 05 a SO 02 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 definitivním ostění bylo nutné dokonale odvodnit prosakující důlní vody. Beton definitivního ostění by 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 tři 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.
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.
Betonáž s využitím technologie taženého bednění
Nenápadný domek se sedlovou střechou vyzděný ze žulových kvádrů 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 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 šesti 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,“ upřesňuje Ing. Zbyšek Staš, stavbyvedoucí VD Mšeno. Bednění mělo na výšku 1,5 m, takže každých pět 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 dorazila 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,“ uvádí Michal Kadrmas, vedoucí trutnovské laboratoře BETOTECH a doplňuje: „V tomto případě se ale bednění posunovalo poměrně pomalu, takže zhotovitel neměl žádný konkrétní požadavek na urychlení tohoto průběhu. Receptura se proto tentokrát obešla bez urychlovačů tvrdnutí.“ Dalším specifikem receptury je absence superplastifikátorů, určených pro transportbeton, které umožňují zajistit tekutost betonu na dvě 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, jsme proto do receptury doporučili přidat jen přísadu pro krátkodobou úpravu konzistence, která se většinou používá pro prefa výrobu,“ dodává Michal Kadrmas. „Superplastifikátor Sika ViscoCrete-21 byl zvolen s ohledem na vyšší pevnostní třídu betonu a pro udržení dobré zpracovatelnosti a vhodné konzistence pro lití skrz trychtýřovitý rukáv z bádií,“ říká Ing. Ivo Novotný, obchodní a technický zástupce pro oblast betonů z firmy SIKA CZ. Po dokončení byla revizní šachta osazena nerezových lezným oddělením se šikmými žebříky.
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. Tvoří ho komolý čtyřboký jehlan, betonovaný přímo do stavební jámy bez vnějšího bednění, a na něm spočívající kvádr 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 umístěny 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, dodaný také betonárnou v Jablonci.
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, byly fólie na povrchu konstrukce ještě doplněny 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 z železobetonu tl. 400 mm, děleného v podélném směru na šest pracovních bloků. Pro definitivní ostění byl navržen beton 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, využit byl i v konstrukci vtoku. Konstrukci vtoku spojuje s novou odpadní štolou ražený tunel zužujícího se světlého profilu s délkou 31,34 m.
Závěr
I když betony použité na nových protipovodňových opatřeních patří co do receptury k standardně dodávaným materiálům pro tento typ staveb, osvědčily se i při použítí méně obvyklé technologie betonáže do taženého bednění. Podařilo se dosáhnout povrchu definitivního ostění revizní šachty ve vynikající kvalitě a celá stavba protipovodňového systému je provedena na vysoké technické úrovni. Díky dokončení tohoto stavebního díla se v posledním roce obyvatelům Jablonce určitě lépe usíná.
Informace o stavbě
Název stavby: Lužická Nisa, Jablonec nad Nisou, Zvýšení ochrany města převodem povodňových průtoků před VD Mšeno
Investor: Povodí Labe, s. p.
Projektant: Sdružení Pöyry Environment, a. s., a 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
Termín výstavby: listopad 2012 až říjen 2013
JAN VESELÝ
foto archiv firmy Českomoravský beton, a. s.
Ing. Jan Veselý (*1976)
pracuje jako vedoucí marketingu skupiny Českomoravský beton.
