Drenážní štola Vodního díla Šance

V soutěži Stavba roku se vyskytují stavby mnoha různých kategorií. Stavba, kterou se budeme zabývat, je však poněkud specifická – jedná se o drenážní štolu.

Vodní dílo Šance bylo na řece Ostravici vybudováno v letech 1965 až 1969 a jeho hlavním cílem je zajištění dodávky vody pro úpravu na vodu pitnou – nádrž je jedním z hlavních zdrojů Oblastního ostravského vodovodu. Vzdutá voda zaplavuje údolí řeky Ostravice v délce 7,60 km, největší šířka zátopového území je 750 metrů, přičemž plocha povodí činí 146 km².  Voda  se z přehradní nádrže odvádí 7,5 kilometru dlouhým přivaděčem do úpravny vody v Nové Vsi na předměstí Frýdlantu nad Ostravicí. Kromě svého hlavního účelu plní dílo i další úkoly, jako je zajištění minimálních průtoků v profilech pod přehradou, snížení povodňových průtoků až po město Ostravu, energetické využití a v neposlední řadě i chov ryb. V dlouhodobých plánech se i nadále počítá s tím, že vodní dílo zůstane klíčovým zdrojem pitné vody pro Ostravsko a že budou zachovány jeho další funkce. 

Zvýšení bezpečnosti hráze
Zhruba 60 metrů vysoká kamenitá hráz Vodního díla Šance byla v období svého vzniku nejvyšší sypanou hrází v České republice. Zatímco 342 metrů dlouhá koruna hráze se nachází v nadmořské výšce 508 m.n.m., její nejnižší místo v údolí je na kótě 451 m.n.m. a šířka hráze v její patě dosahuje 215 metrů. Na koruně hráze se šířkou osm metrů je čtyři metry široká obslužná komunikace.  V nejhlubším místě údolí byla vybudována 164 metrů dlouhá odvodňovací chodba, ze které jsou průsaky odváděny potrubím do koryta pod hrází. 

Podloží hráze těsní injekční clona, navazující na injekční štolu o profilu 2,50 x 3,50 metru. Injekční clona má hloubku 20 až 90 metrů s výslednou roztečí vrtů 1,25 metru – byla realizována ve čtyřech pořadích.  V levobřežním zavázání přechází injekční štola do horizontální osmdesát metrů dlouhé průzkumné štoly. Injektážní práce byly ukončeny v roce 1969, v období 1972–1973 pak proběhla doinjektáž. V průběhu osmdesátých let byla injekční clona systematicky obnovována. 

V poslední době došlo k přehodnocení bezpečnostních standardů, jsou k dispozici i pokročilejší nástroje pro posuzování vodních děl. A právě v souvislosti se zavedením nových standardů pro hodnocení přehrad za povodňových situací a na základě poznatků, získaných v rámci pravidelného technicko-bezpečnostního dohledu i výsledků průzkumných prací, prováděných při posuzování stability hráze, bylo u VD Šance  přistoupeno k realizaci opatření, zvyšujících bezpečnost hráze. Je připravena i celková rekonstrukce tohoto vodního díla.  

Nová odvodňovací štola
V levobřežním úžlabí docházelo ke koncentraci proudící podzemní vody na vzdušní straně injekční chodby, což znamená riziko poškození těsnicího jádra v místě napojení na chodbu a vznik nepříznivých změn v horninovém prostředí. Proto se vystavěla drenážní štola, která bude v tomto prostoru podzemní vody jímat a odvádět. Její hlavní částí je odvodňovací štola o délce 146 metrů s příčným profilem ve tvaru podkovy s výškou 2,70 a maximální šířkou 2,60 metru. Zvolený profil umožňuje provedení odvodňovacích vrtů o průměru do 120 mm a délce až 20 metrů. Ostění štoly  je ze stříkaného betonu s nekovovou výztuží. 

Na odvodňovací štolu navazuje svislá 27 metrů hluboká (přesnější by asi bylo vysoká) odvodňovací šachta o průměru 2,20 metru. Její ostění se provádělo na stejném principu jako ostění štoly s tím, že byla navržena speciální úprava pro zachycení vody stékající jak po líci, tak i proudící za rubem ostění. Lezní oddělení šachty je vystrojeno plošinami z kompozitních materiálů na bázi skelných vláken s vinylesterovou pryskyřicí. Komora o půdorysných rozměrech 4,40 x 6,00 metru, vybudovaná nad šachtou pro potřeby ražby šachty a dopravy vytěženého materiálu, je spojena se stávající průzkumnou štolou (což je pokračování injekční chodby) prostřednictvím přístupové štoly o délce 21 metrů. 

Na konstrukci ostění štoly při ražbě ve skalním masivu byly využity suchá betonová směs pro stříkané betony TIWO TORKRET, sklolaminátové armovací sítě o profilu 8 milimetrů s rozměrem oka 100 x 100 milimetrů a sklolaminátové plné kotevní tyče Rockbolt s lepicími ampulemi Lokset Slow. Ve svahových sutích se použily ocelové důlní zvonkové výztuže v profilu K24 (Heitzmann), ocelové příhradové oblouky a pažnice.  

Zpevnění břehu
Součástí stavby bylo i dotěsnění levého břehu. Provedlo se fortifikačními injektážemi, sanací horninového prostředí, jednořadou třístupňovou injekční clonou z jílocementové stabilizované směsi a oboustrannou fortifikací. Ta v podstatě představuje rekonstrukci původní injekční clony.  Maximální délka vrtů byla 45 metrů, celková délka provedených vrtů pak 3197 metrů se spotřebou cca 100 tun těsnicí směsi.  Vliv injektáží na konstrukce byl sledován po ukončení prací na každém úseku metodou přesné nivelace na stávajících nivelačních značkách i měřením na deformetrech. Obdobná měření probíhala i jako součást technicko-bezpečnostního dozoru, avšak v porovnání se standardními postupy se zvýšenou intenzitou. Pro tyto účely proběhlo i doplnění prvků systému měření před zahájením výstavby drenážní štoly i po dokončení stavby. Všechny snímače byly zapojeny do automatizovaného systému sběru a přenosu dat, který je součástí modernizovaného systému měření.   

Monitorování stavby

Při přípravě stavby a její realizaci se aplikovaly současné výpočtové a měřicí metody: Například vliv nově vytvořených prostupů stávajícími konstrukcemi na přerozdělení vnitřních sil v konstrukcích se ověřoval prostorovým numerickým modelem, ostění byla modelována metodou konečných prvků. Interakce výrubu, primárního ostění a horninového prostředí byla hodnocena programem PLAXIS 2D 2011. Odpovídajícím geotechnickým softwarem se posuzovala také stabilita stavební jámy, především s ohledem na deformace prudkého svahu za čelem provizorního portálu. 

Monitoring zahrnoval konvergenční měření primárního ostění drenážní štoly a drenážní šachty, nivelační měření na povrchu nad štolou (celkem ve dvaceti bodech), nivelační měření na oporách nedalekého mostu estakády včetně měření náklonů a seismická měření po dobu trhacích prací. 

Stavba, která probíhala za provozu vodního díla v mimořádně obtížných klimatických a geologických poměrech, byla realizována v rozsahu předpokládaných nákladů. V průběhu výstavby nebyly zaznamenány žádné nadměrné vlivy na vodní dílo samé ani na další stavby. Odvodňovací systém je plně funkční a splňuje předpokládané cíle. Vyhodnocování účinků stavby je i nadále průběžně prováděno jako součást běžného technicko-bezpečnostního dohledu na vodním díle. 

Stavba drenážní štoly Vodního díla Šance získala v soutěži Stavba roku 2014 nominaci na titul a Cenu České komory autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě. Ve složitých geo-logických a geografických podmínkách vzniklo ojedinělé dílo. 5

Doc. Ing. František Kulhánek, CSc.