Хидроизолацията на тунели важен етап в подземното строителство

Специалистите в тунелното строителство често се изправят пред предизвикателства – както технически, така и финансови. И докато при строителството на сгради вече са възприети редица стандартни практики, за да се преодолеят специфичните технически изисквания на даден проект, при изграждането на този вид съоръжения всеки един тунел е уникален сам по себе си и няма типизиран начин за изпълнение. Това, от своя страна, почти винаги е свързано с оригинален подход към реализирането на проекта и прилагане на най-новите технологии в областта на подземното строителство. Хидроизолацията и отводняването на тунелите винаги е тема на дискусии, тъй като пропускането на вода е недопустимо. Това може да доведе до по-високи експлоатационни разходи и допълнителни ремонтни дейности в краткосрочен план, но дългосрочен води до нарушаване целостта на конструкцията и до намаляване на нейните надеждност и дълготрайност.

Тунелите се изграждат в почвена среда. Тя има своя естествена влажност, а често срещан случай в практиката е и нивото на подпочвените води да бъде високо. Наличието на вода или влага оказва неблагоприятно влияние върху стоманобетонната носеща конструкция, както и върху условията на експлоатация. Например, влажният въздух има по-добра електропроводимост и това трябва да се вземе предвид, ако се изпълняват съоръжения за метрото. От друга страна, се създават условия корозия на бетона и положената армировка. За да се избегнат тези проблеми, при проектирането и изпълнението на подземни съоръжения от голямо значение са класът на бетона и правилната хидроизолация. Бетонът трябва да бъде с определен клас по водонепропускливост въпреки наличието на хидроизолация – това е един вид допълнително подсигуряване от страна на проектанта. Вземат се и мерки за отвеждане на водите, а изборът на подходяща хидроизолация се обуславя от избора на конструктивната схема на съоръжението и последователността и метода на изграждането му.

Хидроизолация, които наистина да работи
В решението как да се хидроизолира един тунел се крие много повече от избора на финансово най-изгодната цена за квадратен метър хидроизолационен материал. Важно е какво поведение ще има хидроизолацията през експлоатационния период на съоръжението и какви са рисковете, разходите и последиците за околната среда при евентуално й компрометиране. Решенията, които се предлагат от фирмите-производители, както и възможностите за изпълнение са много. Обикновено се използват листови (рулонни) или мазани (течни) хидроизолационни материали. След това се изпълнява дрениращ пласт, с помощта на който водата се събира и отвежда. За да се избегне механично увреждане на хидроизолацията, се предвижда и предпазен пласт. Той може да бъде от защитна облицовка, но друго добро решение е да се положи армировъчна мрежа, върху която се изпълнява пръскан бетон или разтвор (торкрет). Важен момент е и дали хидроизолационният слой ще бъде разположен от страната на водния напор или ще бъде от вътрешната страна на конструкцията. Външната хидроизолация не допуска подземните води да проникнат в стоманобетонната конструкция – това е от голямо значение при наличието на агресивни към бетона и стоманата води, но всякакви повреди в хидроизолацията на един по-нататъшен етап на експлоатация се отстраняват трудно. От друга страна, повечето от недостатъците на външната хидроизолация са предимства при вътрешната. При нейното изпълнение, например, хидроизолационните работи не зависят от атмосферните условия, а повреди и дефекти могат да се отстраняват и по време на експлоатацията на съоръжението. Но именно проникването на меки (неваровити) води, както и на такива, които съдържат вещества, агресивни към бетона, могат сериозно да компрометират конструкцията, а поради хидростатичното налягане на подпочвените води съществува и възможността хидроизолационният пласт да се отлепи от основата. Ето защо от особено значение при проектирането на тунели е правилният и технически обоснован избор на вида хидроизолация в зависимост от специфичните геоложки условия.

Пукнатинообразуване
Създаването на условия, които максимално да ограничат възникването на пукнатини, е обуславящ фактор за подобряването на дълготрайността на подземните съоръжения. Пукнатинообразуването, вследствие съсъхването на новия бетон или движението на земните пластове, е неизбежен процес. Хидроизолационният слой трябва да поеме усилията, предизвикани от отварянето на пукнатини в тунелната конструкция – в противен случай, се пропуска вода през увредените участъци. Следователно, изискванията към хидроизолационните материали са не само за еластичност, но и за висока опънна якост.

Непрекъснатост на хидроизолацията
При изпълнението на рулонни хидроизолации проблемните участъци не възникват в средата на положените листове, а на границата между тях, където се изпълняват снаждане. Колкото повече снадки има, толкова повече са шансовете за пропускане на вода. Сложната геометрия на подземните съоръжения допълнително влошава този проблем. Затова, намаляването или напълното елиминиране на наличието на снадки е първостепенна цел. Добро алтернативно решение е употребата на мазани или пръскани хидроизолационни материали.

Тук е моментът да споменем, че макар условието за непрекъснатост на хидроизолацията да е задължително, при тунелите и другите стоманобетонни конструкции като цяло съществуват два вида фуги: дилатационни и работни. Дилатационните фуги разделят подземните съоръжения на отделни секции, които действат като самостоятелни конструкции – по този начин се допускат вертикални и хоризонтални премествания и/или завъртания и това се взима предвид при проектирането. Изпълнението на такъв вид фуги обуславя правилния подход към специфичните геотехнически особености – например, една рязка промяна в почвените условия може да доведе до неравномерни слягания на конструкцията. Също така, се отчитат на влиянието на процеса на съсъхване на бетона, неравномерните температури, сеизмичните и други въздействия. Работните фуги, от своя страна, съвпадат с местата на прекъсване на бетонирането. При тях няма взаимни премествания, хидроизолацията минава непрекъснато и не би следвало да се очаква проникване на вода, но това е място на потенциални течове в случай на повредена хидроизолация. Затова е необходимо внимателно и детайлно подсигуряване на работните фуги. Така се повишава надеждността на съоръженията.

Като се има предвид изложеното дотук, проектирането на местата на фугите и изборът на техния вид е от особено значение, не само за подходящото решение на хидроизолация, но и за цялата конструкция на тунела. Малкият брой на фугите или тоталната липса на такива може да доведе до неблагоприятни последици за усилията в конструктивните елементи, както и да създаде трудности при изграждането и експлоатацията на съоръжението. От друга страна, зле проектираните и изпълнени фуги създават условия за проникване на вода.

Контрол при изпълнението
Както и при всички други строителни работи, контролът върху изпълнението на хидроизолационните работи е ключът към качество и дълготрайност на съоръжението. Въпреки, че формоването на листовете хидроизолация спрямо конструкцията изглежда по-трудно, отколко при заводски условия, този вид материали се превръща в хидроизолиращ, едва когато прецизно се монтира на място. Затова и контролирането на процеса на полагане на листовете е основополагащо. За разлика от рулонната, полагането на мазани хидроизолации е по-лесно. Правят се проверки дали слоят хидроизолация е със заложената в проекта дебелина. Система, която се полага на два слоя, е по-ефективна от такава, изпълнена само от един слой. При този вариант дебелината на слоевете се контролира по-добре, а с втория слой могат да се отстранят евентуални дефекти в структурата на първия, което намалява и възможността за възникването на каквито и да е проблеми по време на експлоатация.

Сравнение между листовите и мазани хидроизолации
Какъв вид хидроизолация ще бъде избран от проектанти, изпълнители и инвеститори зависи от спецификата на съоръжението. В някои случаи решението да изпълни листова хидроизолация е по-удачно, а в други – мазаните хидроизолации имат повече преимущества. Ето някои от предимствата и недостатъците на двата основни типа хидроизолационни материали:
- При рулонните хидроизолации връзките между отделните листове се изпълнява снаждане чрез нагряване с топъл въздух или термоваляци и е необходим строг качествен контрол, за да се избегне евентуалното проникване на вода. Връзките при мазаните/пръсканите хидроизолации се изпълняват значително по-лесно.
- Работата с големи по размери и тежки листове е трудо- и енергоемка задача, която отнема и значително време, през което не е възможно изпълнението на други работи по строителството на тунела. Мазаните хидроизолации, от друга страна, могат да се изпълняват както ръчно, така и машинно, позволяват свободното движение на хора и екипировка по дължината на съоръжението и това почти не влияе върху изпълнението на другите дейности.
- Наличието на неравности в основата е ограничено, за да се избегне прекомерното разтягане на листовете хидроизолация. Това не е проблем при мазаните хидроизолационни материали, тъй като се изцяло следват релефността на основата.
- Няма сцепление между бетона и листовете хидроизолация. Заради хидростатичното налягане от едната страна водата ще намери слабо място и ще проникне в конструкцията. Още повече, тя може да премине голямо разстояние по протежението на тунела и да се появи визуално значително по-далеч от действителното място, което пропуска вода. Затова локализирането му и последващото отстраняване на повредата са затруднени. Мазаните хидроизолации не позволяват на водата да проникне толкова лесно. И все пак при развитието на такъв неблагоприятен вариант водата не мигрира по конструкцията - видимото мястото на пропускане на вода съвпада с реалното, а повредата се отстранява и запечатва с инжектирането на хидроизолационен материал.
- При монтажа на различни видове инсталации в тунелите (като например закрепване с болтове на вентилатори, осветление и кабели, сигнализация и др.) понякога се получава нарушаване на хидроизолацията. Мазаните хидроизолации могат да се полагат около такива места и да ги запечатват. Болтове могат да се монтират дори след като изолацията е изпълнена, като съответните места се инжектират с хидроизолационен материал.

Саниране на съществуващи тунели
През последните десетилетия няколкостотин пътни и железопътни тунели по света са били санирани и разширени, а някои дори са с променено предназначение. Причините за това са много и различни. В повечето случаи саниране се прави, за да се увеличи живота на съоръжението или да се подобри неговата експлоатация, като например да се намалят разходите по поддръжка или се подсигури безопасността. Други мотиви са увеличаването на пропусквателната способност на тунела или смяната на типа му от един на друг. Има редица примери за жп тунели, които впоследствие са преработени като магистрални. Благодарение на разработените в последно време технологии, санирането на един тунел се изпълнява качествено, за кратък срок от време и дори позволява частичното му функциониране.