Požiadavky na hydroizolácie tunelov na Slovensku, v Českej republike a vo Švajčiarsku

Hydroizolácia tunelov vo Švajčiarsku
Pravidlá pre projektovanie a realizáciu opatrení proti vnikaniu tlakovej i netlakovej, ako aj povrchovej vody bude vo Švajčiarsku definovať pripravovaná norma SIA 272 Abdichtungen und Entwässerungen, Bauwerke unter Terrain und Untertag (Hydroizolácie a odvodnenia, stavebné konštrukcie pod terénom a v podzemí). Požiadavky na tesnosť a sucho pre stavebné konštrukcie sa definujú prostredníctvom tried tesnosti pri odsúhlasovaní účelu použitia danej konštrukcie a definuje sa doba použiteľnosti hydroizolácie. Jej plánovaná doba použiteľnosti pre podzemné stavby odpovedá plánovanej používateľnosti stavebnej konštrukcie.

Injektáže
Pripravovaná švajčiarska norma bude pojednávať aj o injektážach, ktoré slúžia len na zamedzenie vnikania vody do stavebných konštrukcií, pričom rozlišuje tieto aplikácie:

• injektovanie trhlín, pracovných škár a dutín ako priama injektáž betónových konštrukcií,
• injektovanie pracovných škár a očakávaných trhlín v betónových konštrukciách pomocou injektážnych profilov (napr. injektážne hadičky alebo kanáliky),
• injektovanie presypávaných častí a presypávaných izolácií z plastových fólií,
• injektovanie okolitého horninového prostredia.

Ako príklad systematického injektovania pracovných škár a očakávaných trhlín v betónovom sekundárnom ostení uvádzame tunel Uetliberg, ktorý po svojom dobudovaní v roku 2008 bude súčasťou západného obchvatu mesta Zürich. Obe tunelové rúry sú dlhé 4 460 m, pričom pri razení sa používajú obe rozhodujúce metódy razenia tunelov – Tunnel Boring Machines a Nová rakouská tunelovací metoda. O náročnosti nielen raziacich, ale aj hydroizolačných prác svedčí aj priečny rez tunela s plochou 143–160 m², pričom tunel sa na prechode medzi nesúdržnými zeminami a skalným masívom nachádza pod hladinou podzemnej vody.

Obr. 1 – Tunel Uetliberg – zosiľujúci pás a injektážny systém

Na obr. 1 je injektážny profil v mieste pracovnej škáry medzi jednotlivými blokmi sekundárneho ostenia. Na obr. 2 je injektážna tlaková krabica. Celý injektážny systém je navrhnutý tak, aby sa dal viacnásobne použiť. Na samotnú hydroizoláciu tunela sa použije 350.000 m² fólie.

Obr. 2 – Tunel Uetliberg – injektážna tlaková krabica 

Hydroizolácia tunelov v Čechách a na Slovensku
Vo Švajčiarsku je pre cestné a diaľničné tunely (novostavby) dvojplášťová konštrukcia ostenia s medziľahlou hydroizoláciou predpísaná ako povinné technické riešenie bez ohľadu na zavodnenie horninového masívu okolo výrubu. V Českej republike síce predpísaná medziľahlá izolácia nie je, ale rovnako sa praktizuje. Obdobne je to aj na Slovensku. Pri železničných tuneloch je situácia z hľadiska hydroizolácie benevolentnejšia. Sú všeobecne stanovené povolené priesaky a zavlhnutie ostenia, avšak presakujúca voda nesmie kvapkať alebo stiekať na trolejové vedenie, na koľajnice a nesmie v zime zaľadniť koľajový zvršok. Spôsobov, ako zamedziť vnikaniu vody do tunela, je niekoľko:

• vodonepriepustné betóny,
• dáždnikové hydroizolácie,
• drenážné systémy,
• uzatvorené medziľahlé hydroizolácie.

Medziľahlá hydroizolácia sa v súčasnosti pri razených tuneloch prakticky výhradne realizuje fóliami na báze mäkčeného PVC (mPVC), vysokohustotného polyetylénu (HDPE) a polyolefínov (FPO). Používané materiály sú z hľadiska technických parametrov porovnateľné a všetky spĺňajú všeobecné požiadavky na medziľahlú hydroizoláciu. Uvedieme niektoré problematické oblasti jednotlivých materiálov.

Zváranie hydroizolačných fólií (PE a PVC) a ich horenie
Polyetylén je horľavý materiál, ktorý pri horení odkvapkáva. Bod tavenia má 130–150 °C, bod vzplanutia okolo 370 °C. Skladá sa iba z atómov uhlíka a vodíka a neobsahuje žiadne zmäkčovadlá. Preto pri jeho horení vzniká iba voda a oxid uhličitý – s dôsledkami rovnakými ako pri horení iných látok. Oxid uhličitý je nedýchateľný, ťažší ako vzduch a môže udusiť prítomné osoby. Pri nedostatočnom prístupe vzduchu vzniká – opäť ako pri iných materiáloch – oxid uhoľnatý, ktorý môže spôsobiť otravu prítomných osôb.
PVC obsahuje chlór, ktorý výrazne znižuje jeho horľavosť (je v kategórii ťažko zápalných materiálov, samozhášavý). Pri „horení“ sa okrem oxidu uhlíka a vody uvoľňuje ešte chlorovodík, ktorý zápachom upozorní na nebezpečie. Jeho koncentrácia na rozdiel od intenzity zápachu však nie je vysoká. V uzatvorených priestoroch chlorovodík pôsobí korozívne na kovy a najmä elektronické súčiastky.
Pracovisko v tuneli sa nedá obvykle považovať za uzatvorený priestor. Býva relatívne veľmi dobre odvetrané a najmä pri už prerazenom tuneli v ňom býva skôr trvalý prievan. Nebezpečenstvo požiaru a horenia hydroizolácie je reálne prakticky iba počas ukladania hydroizolácie. Po jej prekrytí sekundárnym ostením s hrúbkou min. 300 mm a viac sú horenie hydroizolácie a únik škodlivých plynov z PVC, resp. PE, irelevantné. V tuneli počas jeho prevádzky nebude asi nikdy pri požiari horieť ekologické a neškodné palivo, a preto prípadný prienik plynov z horenia hydroizolácie je zanedbateľný. Napriek tomu sa v niektorých štátoch zakázalo používať PVC na výrobu hydroizolačnej fólie v tuneloch. Rovnako na Slovensku panuje názor, že na hydroizoláciu v tuneloch je dovolené použiť iba fólie z PE. S týmto rozhodnutím sa ale nedá plne súhlasiť. Mäkčené PVC sa aj naďalej používa na výrobu hydroizolačných fólií v mnohých tunelársky vyspelých štátoch – a to ďaleko vyspelejších ako sú Slovensko alebo Česká republika. Napríklad pri už spomínanom západnom obchvate Zürichu sa razia tri tunely: Aeschenberg, Uetliberg a Isliberg. Použité hydroizolačné systémy v tuneloch sú rôzne, a to aj napriek tomu, že technické predpisy sú rovnaké, rovnaký je aj investor, prevádzkovateľ, rovnaká je tiež kategória tunelov a prakticky rovnaká je aj geológia. Použitý je HDPE, mPVC i FPO.

Obsah zmäkčovadiel a životnosť
Ide o často používaný argument pre zákaz mPVC. Najčastejšie používanými zmäkčovadlami PVC sú ftaláty. Tie sú so samotným plastom pevne spojené, ale plávajú okolo polymérnej kostry plastu podobne ako voda v špongii, takže ich vylučovanie (migrácia) je možné napríklad chemickou, tepelnou alebo mechanickou cestou. Známy a preukázaný je fakt, že pri žuvaní detských hračiek z mäkčeného PVC sa ftaláty uvoľňujú do ľudského organizmu. Znižovaním obsahu zmäkčovadla PVC postupne tvrdne a stráca svoju pružnosť a ohybnosť. Ako rýchlo tento proces postupuje u medziľahlej hydroizolácie zovretej primárnym a sekundárnym ostením tunela prakticky bez pohybu a v konštantných teplotných a chemických podmienkach, je však diskutabilná otázka. Ďalšou je, či teoretické stvrdnutie hydroizolácie je na škodu (samozrejme v prípadoch, keď nedochádza k trvalým pohybom napríklad v dilatačných škárach a pod.).
Hydroizolačné pásy na báze flexibilných polyolefínov (FPO) majú väčšiu mechanickú odolnosť, znášanlivosť s asfaltmi a s polystyrénmi a sú samozrejme plne recyklovateľné. Medzi hydroizolačnými pásmi z FPO a z PVC je jeden zásadný rozdiel, ktorý dominantne ovplyvňuje ich vlastnosti. Ide o skutočnosť, že fólie z FPO neobsahujú – podobne ako HDPE – žiadne zmäkčovadlá. To nielen vylučuje možnosť zmien vlastností materiálu vplyvom migrácie zmäkčovadiel v priebehu životnosti hydroizolácie, ale súčasne to dáva predpoklad pre neporovnateľne dlhšiu životnosť hydroizolácie na báze FPO v porovnaní s hydroizoláciami na báze PVC. Neporovnateľná je samozrejme aj cena systému FPO.

Celý nezkrácený článek si můžete přečíst v čísle 1/2006 časopisu SILNICE A ŽELENICE.

Autoři

• Ing. Horák Vlastimil
• Ing. Lacina Jaroslav