PRECISION GEOTECHNICAL MONITORING

English (United Kingdom)Slovenčina (Slovenská republika)
Piatok, 17 August 2018
Projekty v okolí Žiliny budú po geotechnickej stránke veľkou výzvou
vgVladimír Gróf, konateľ spoločnosti Geoexperts

Na ich zvládnutie sa však Vladimír Gróf, konateľ spoločnosti Geoexperts, už teší. Po 20 rokoch úspešného podnikania v oblasti geotechnického monitoringu totiž nepovažuje za najväčší úspech firmy vysoký finančný zisk, ale sebarealizáciu – svoju aj svojich kolegov.

Firma Geoexperts má za sebou už 20 rokov svojho pôsobenia. Kto stál pri jej zrode?

     Geoexperts vznikol na podnet troch medzinárodných právnických osôb (slovenského Váhostavu, a. s., a švajčiarskych akciových spoločností Basler & Hofmann a Solexperts) a mňa ako fyzickej osoby. Takéto zloženie spoločníkov - geotechnická spoločnosť, projekčná spoločnosť a zhotovovateľ stavby – by bolo optimálne v dnešných podmienkach výstavby podľa žltého FIDIC-u, investičné projekty sa však po vzniku Slovenskej republiky realizovali pôvodným modelom ešte z éry socializmu, a tak sa časom ukázalo, že predstavy spoločníkov o predmete činnosti firmy sa rôznia. To viedlo po vzájomnej dohode k tomu, že z Geoexperts sa stala firma zaoberajúca sa výlučne geotechnickým monitoringom a spoločníkmi sme zostali dvaja – Solexperts AG a ja. Tým naša spoločnosť získala štatút nezávislosti od všetkých subjektov zúčastňujúcich sa procesu prípravy a realizácie stavieb a otvorila sa tak širšej spolupráci na trhu. V uplynulých rokoch sa pojmy Geoexperts a geotechnický monitoring stali u nás v istom zmysle synonymami, sám som publikoval viac ako 60 príspevkov o jeho význame a metódach.

D3 Hričovské podhradie – Strážov

V čom spočíva geotechnický monitoring?

      Geotechnickým monitoringom sa overujú predpoklady týkajúce sa interakcie stavba – geologické prostredie. Geotechnický návrh konštrukcie a statický výpočet vychádzajú totiž len z teoretických predpokladov, myšlienkových zjednodušení. Vlastnosti prírodného materiálu – či už je to zemina, alebo skalná hornina – sa zisťujú len v jednotlivých bodoch horninového prostredia. Navrhnúť ekonomicky úsporné, a pritom bezpečné riešenie je teda mnohokrát subjektívnym kompromisom, determinovaným skúsenosťami spracovávateľa (nezriedka aj jeho temperamentom), vonkajšími tlakmi zo strany investora alebo dodávateľa a podobne. Vysoká miera neistôt vyplývajúcich z nehomogenity a anizotropie prírodných materiálov i závislostí ich vlastností od prítomnosti vody je v mnohých príkladoch znásobená obmedzenou možnosťou kontroly skutočného vyhotovenia objektov. Požiadavka pozorovať náročný stavebný objekt v oblasti geotechniky počas jeho realizácie, prípadne aj po nej, je z uvedeného pohľadu zrejmá a úplne opodstatnená.

Schopnosť človeka v úlohe projektanta, stavbyvedúceho alebo dozoru nielen sa pozerať, ale pozorovaním aj vidieť a rozpoznať je veľmi subjektívna. Oko samotné nie je merací prístroj, i keď vnímanie zrakom nám umožňuje postrehnúť mnoho javov a následne myslením odhaliť ich súvislosti a príčiny. Ľudská spoľahlivosť však naráža na psychologické hranice. Preto je potrebné, aby vizuálne pozorovanie bolo sprevádzané presnými meraniami. V posledných dvoch desaťročiach výrazne vzrástol význam geotechnických meraní počas výstavby. V prípade zistenia symptómov kritického správania sa ohrozujúceho budovanú konštrukciu sa tak môžu včas implementovať primerané nápravné opatrenia.

K výraznému nárastu aplikácií monitoringu dochádza aj vzhľadom na vývoj nových meracích zariadení a nových metód merania. Inštrumentáciu na stavbe už dnes nevnímajú kompetentní investori ako vedecké experimentálne overovanie konštrukcie, ale ako nevyhnutnú súčasť pozorovacej metódy výstavby. Už pred viac ako polstoročím „otec mechaniky zemín“, rakúsky stavebný inžinier a geológ Karl von Terzaghi, tvrdil: „Pri haváriách geotechnických stavieb sa často konštatuje, že sa udalosti stali bez akéhokoľvek ohlásenia. Správne by sa však malo povedať, že symptómy týchto udalostí pozorovatelia nezistili, pretože nepredvídali a zmeškali možnosť rozpoznať tieto symptómy dostatočne presným meraním.“ Význam geotechnických meraní však nespočíva len v overení si projektovaných parametrov počas výstavby a vylúčení neočakávaných havarijných situácií, ale aj vo vytváraní podkladov v prípade právnych sporov, vo verifikácii nových teórií a technológií, ako aj v získavaní skúseností v miestnych geologických pomeroch.

VDG-gabcikovoPlavebné komory Gabčíkovo

Od čoho závisí rozsah geotechnického monitoringu?     

     V prvom rade od náročnosti stavebného objektu z pohľadu geotechniky. Na to slúžia geotechnické kategórie, ktoré zohľadňujú jednak náročnosť samotnej stavebnej konštrukcie a jednak zložitosť základových pomerov. V druhom rade závisí rozsah geotechnického monitoringu od prístupu projektanta. Geotechnický monitoring môže projektant aplikovať len v minimálnom rozsahu, ak k návrhu geotechnickej konštrukcie pristupuje konzervatívne. Vtedy uvažuje o najhorších možných geologických a hydrogeologických podmienkach a stavba sa potom realizuje bez zvláštneho ohľadu na odchýlky predpokladaných vlastností horniny, čomu zodpovedajú vysoké stupne bezpečnosti. Môže si však zvoliť aj operatívny charakter geotechnického monitoringu – pozorovaciu metódu výstavby, ktorá zahŕňa v projektovej príprave len počiatočný a približný odhad podmienok výstavby diela postačujúci na zmluvné účely. Rozhodnutia o detailoch projektu, dimenziách stavebnej konštrukcie a postupe výstavby sa potom vykonávajú až na základe nameraných veličín, čím dochádza k optimalizácii návrhu, čo ovplyvňuje nielen technológiu výstavby, ale môže priniesť aj ekonomický efekt. 

     Pozorovaciu metódu výstavby odporúča aj európska norma EC 7 na prispôsobovanie projektu počas realizácie, ak je náročné predpovedať geotechnické pomery danej lokality. V súčasnosti je vďaka prudkémurozvoju meracej techniky a matematického modelovania použiteľnosť pozorovacej metódy omnoho širšia, ako to bolo pred niekoľkými desaťročiami. Geotechnické meracie prístroje sú už veľmi presné a automatizované systémy umožňujú kompetentným reagovať bezprostredne po vyskytnutí sa prvých symptómov nepredpokladanej udalosti. Druhá podstatná prednosť automatizovaných systémov spočíva v lepšej analýze rôznych nameraných veličín, ktoré sa registrujú súčasne a kontinuálne. Výkonnosť dnešných počítačov a komplexnosť výpočtových programov umožňuje projektantovi na základe spätnej analýzy výsledkov monitoringu získať presnejšie vstupné údaje na statické výpočty. Použiť pozorovaciu metódu však možno, samozrejme, len vtedy, ak sa dá projekt stavby počas realizácie meniť. 

Spočívajú kontrolné merania v geodetických meraniach deformácií? 

     Deformácie určite patria medzi najčastejšie merané fyzikálne veličiny v geotechnike. Prednosť povrchového monitorovania deformácií je v rentabilite, povrchový monitoring je totiž zväčša omnoho lacnejší než monitoring s vŕtanými hĺbkovými meracími miestami a prístrojmi používanými pri monitorovaní podpovrchových deformácií. V niektorých prípadoch možno meraním deformácií na povrchu sledovanej štruktúry sledovať javy odohrávajúce sa pod povrchom a na základe časového priebehu pohybu posúdiť, či má proces porušenia zrýchľujúcu sa tendenciu. Na druhej strane, povrchovými meraniami sa registrujú zväčša len účinky (dôsledky) odohrávajúcich sa procesov bez možnosti analyzovať ich mechanizmus (príčinu). Ak sa meranie deformácií na povrchu sledovanej štruktúry zabezpečuje najmä geodetickými metódami (optickými a elektrooptickými systémami), meranie deformácií v horninovom prostredí alebo vnútri stavebnej konštrukcie si vyžaduje vývoj špeciálnych geotechnických meracích prístrojov – mechanických, pneumatických, hydraulických, elektrických a vláknooptických. 

Výstavbu ktorých relevantných stavieb na Slovensku sprevádzali vaše geotechnické merania?

     Pomaly by bolo jednoduchšie vymenovať tých zopár, na ktorých sme geotechnický monitoring nevykonávali. Na Slovensku máme viac ako 150 referencií. Počas stavebného boomu v Bratislave sme monitorovali podzemné garáže na Uršulínskej ulici a na Hviezdoslavovom námestí, polyfunkčné objekty City BC, Apollo BC, Forum BC a Aupark Tower, obytné budovy Vienna Gate, Manhattan, Universo, Vodotika a mnohé ďalšie. Pri výstavbe diaľnic sme boli na všetkých realizovaných úsekoch D1 od Ladiec po Turany a od Hubovej po Prešov, na D2 v Bratislave, na D3 od Hričovského Podhradia po hranicu s Poľskom. Na rýchlostných cestách to boli obchvaty obcí a miest Ožďany, Figa, Oravský Podzámok, Trstená, Svidník, Banská Bystrica a v súčasnosti Detva. Na cestách nižšieho významu to bola napríklad križovatka ciest I/64 a III/05062 v Prievidzi, preložka cesty Nová Bystrica – Oravská Lesná alebo sanácia cesty I/50 Lovčica – hranica kraja. Kontrolné geotechnické merania sme vykonávali aj pri modernizácii železničnej trate od Bratislavy po Púchov. Z priemyselných stavieb to boli napríklad objekty spoločnosti HOLCIM Rohožník, Mondi SCP Ružomberok alebo RONA Lednické Rovne. 

OC-Mirage_ZilinaOC Mirage Zilina

Vykonáva sa geotechnický monitoring len počas výstavby?

     Ťažisko služieb poskytujeme počas výstavby, ale geotechnické merania sa realizujú aj v období prípravy stavieb, a to na vyšetrenie okrajových podmienok projektu. Geotechnický monitoring sme vykonávali napríklad v prieskumnej štôlni Višňové alebo Ovčiarsko. Po ukončení výstavby monitorujeme stavebné diela na posúdenie funkčnej a bezpečnej prevádzky. V súčasnosti zabezpečujeme prevádzkový geotechnický monitoring mnohých významných stavieb na Slovensku, napríklad plavebných komôr v Gabčíkove, Medzinárodného tranzitného plynovodu v zosuvných územiach Slovenska, Republikového úložiska rádioaktívnych odpadov, diaľničných tunelov Sitina, Branisko a Bôrik, výškovej budovy Ústredia Národnej banky Slovenska, Bratislavského hradu či terminálu pre štátne hmotné rezervy v Hornom Hričove. 

Ktoré vaše realizácie geotechnického monitoringu považujete za najhodnotnejšie? 

     Doslova prelomové boli v zmysle inovácie naše aplikácie z 90. rokov minulého storočia, napríklad komplexný automatizovaný monitorovací systém na plavebných komorách Gabčíkovo, v ktorom sa už v roku 1997 integrovali popri rôznych snímačoch geodetické roboty – tachymetre. Systém GeoMonitor bol v tom období na špičke vtedajšieho poznania a úrovne meracej techniky vo svete. Dodnes je tento monitorovací systém v Gabčíkove v online prevádzke a zahŕňa popri spomínaných robotoch pracujúcich na optickom princípe viac ako 320 elektrických snímačov tlaku, pretvorenia a teploty...

     Významný bol aj automatizovaný nivelačný prístroj prevádzkovaný v systéme GeoMonitor počas budovania podzemných garáží na Uršulínskej ulici v Bratislave. Vďaka nemu bolo možné okamžite reagovať už na minimálne sadanie okolitej zástavby, a to zmenami technológie výstavby. Práve na tejto stavbe sa ukázalo, aké dôležité je venovať pozornosť problematike napätosti podzemnej vody. Tlak vody v póroch zeminy má totiž rozhodujúci vplyv na potenciálne hydraulické prelomenie dna stavebnej jamy. V nehomogénnych pomeroch základovej pôdy ho nemožno vyšetriť v štandardných pozorovacích hydrovrtoch, ale len bodovým meraním prostredníctvom piezometrov. Automatizovaným meraním pórového tlaku pod úrovňou budúceho dna stavebnej jamy sa na tejto stavbe kontrolovala dokonca technologická disciplína pri výrobe veľkopriemerových pilót v nočných hodinách.  

     V odborných kruhoch zaznamenali veľký ohlas aj naše 3D merania podpovrchových deformácií pozdĺž meranej priamky. Pred érou Geoexperts bolo v SR obvyklé merať len podpovrchové deformácie vo vodorovnej rovine, naša spoločnosť zaviedla merania v zvislej osi. Tým sa umožnilo na základe výsledkov meraní v horninovom masíve odlíšiť stabilitný mechanizmus poruchy od deformačného. Samotné meranie podpovrchových deformácií v zvislej osi umožnilo predpovedať pri výstavbe Národnej banky Slovenska celkové sadanie budovy, a to na základe merania dpruženia/dekonsolidácie základovej pôdy v priebehu výkopu základovej jamy. Pri problémoch so sadaním diaľničných násypov a mostných opôr v Slovenskej a Českej republike sme veľmi exaktne lokalizovali stlačiteľné vrstvy a umožnili tak efektívny spôsob sanácie.

meranie_sirky_trhlinMeranie šírky trhlínKtorá zákazka z tých súčasných je tou najzaujímavejšou?

     Ostatné tri roky inštrumentujeme tranzitný vysokotlakový plynovod prechádzajúci slovenskými zosuvnými územiami tak, aby bolo možné online sledovať napätosť v potrubí a tým včas zaznamenať symptómy možnej poruchy. Pri inštrumentácii plynovodu používame vibračné snímače. Tento druh snímačov používame už 17 rokov a v geotechnickom monitoringu stavieb úplne nahradil u nás kedysi používané odporové snímače. Vibračné snímače nie sú totiž také citlivé na vedľajšie vplyvy okolitého prostredia, ktoré je v geotechnike drsné. Dáta z týchto snímačov sa registrujú automatizovanými zbernicami napájanými zo solárnych panelov a prenášajú sa na diaľku do velína v Nitre.

instalacia_extenzometrovInštalácia extenzometrov z podzemiaAko vidíte budúcnosť firmy v slovenských podmienkach? Má predpoklady byť aj naďalej úspešnou firmou?

     Realita je taká, že v dnešnej spoločnosti sa úspech meria v konečnom dôsledku vždy peniazmi. Zisk vykazujeme už desiaty rok za sebou a všetko nasvedčuje tomu, že to tak bude aj v najbližších rokoch. Ja osobne však za najväčší úspech považujem sebarealizáciu človeka, jeho uznanie. Naša spoločnosť je počtom zamestnancov síce malá, keďže je úzko špecializovaná, čo plynie už aj z jej názvu, verím však, že každý pracovník našej spoločnosti aj v budúcnosti zažije tú najväčšiu potrebu v živote – sebarealizáciu. Začínajúce diaľničné projekty v okolí Žiliny budú po geotechnickej stránke veľkou výzvou pre všetkých odborníkov, veď tu treba v najbližších piatich rokoch vyprojektovať a zhotoviť sedem diaľničných tunelov, množstvo zárezov a násypov v zosuvných územiach či zakladať mosty v náročnom teréne aj v priehrade.

Nemali ste ambície viesť väčšiu firmu? 

     Mať v slovenskom stavebníctve v uplynulých 20 rokoch väčšiu firmu sa mi javilo riskantné z viacerých dôvodov. Po prvé by sa človek pri zháňaní práce pre veľkú firmu musel prispôsobiť spoločensko-obchodným praktikám tej doby, čo by isto poznačilo moju integritu... Po druhé mi vždy išlo o precíznosť a kvalitu našich služieb, v našich podmienkach je predsa len dodržiavanie technologickej disciplíny vo všeobecnosti problematické. Prax v susedných krajinách ma presvedčila, že vykonávať geotechnický monitoring prioritne s cieľom ovplyvniť výšku obratu a zisku vedie k zníženiu kvality výstupov. A v neposlednom rade sa v uplynulých 20 rokoch trh na Slovensku len formoval a väčšie spoločnosti si svojím štiepením sami vytvárali konkurenciu.

meranie_porovych_tlakovMeranie pórových tlakov pod násypomAko sme si povedali už v úvode, spoločnosť Geoexperts vediete už 20 rokov. Čo vám osobne tie roky dali?

     Ako chlapec som mal veľmi rád verneovky. Objavovanie nového, technické vynálezy...,ale aj boj dobra so zlom, cestovateľský romantizmus... Vďaka Geoexperts som si prežil svoju osobnú životnú verneovku. Po páde železnej opony sa otvorila možnosť cestovania, dobiehania technického pokroku, podnikania, demokracie. Nežná revolúcia ma zachytila ako vysokoškolského učiteľa. V roku 1991 som dostal štipendium od švajčiarskej vlády, absolvoval som pobyt na technickej univerzite v Zürichu a ďalšie roky som pracoval striedavo vo Švajčiarsku a na Slovensku. Na Slovensku som viedol firmu, vo Švajčiarsku som pracoval na stavbách, aby som sa zžil so svetovou úrovňou techniky, poznania, systému práce. Mal som v tom čase v sebe neuveriteľnú motiváciu, ktorá plynula z nových možností. Jednu noc som šoféroval zo Žiliny do Zürichu, cez deň sa tam oboznámil s požičiavaným špičkovým meracím prístrojom a ďalšiu noc som bez spánku šoféroval nazad, aby som tým prístrojom vzápätí pomeral stavbu u nás. A to som musel na štyroch hraniciach čakať medzi kamiónmi na potvrdenie ATA karnetu. Bolo to v každom prípade veľmi zaujímavo prežitých 20 rokov vo vlastnej réžii. Priniesli mi osobný rast, sebarealizáciu a z toho plynúce hodnoty bytia ako pravda, spravodlivosť, krása či poriadok...

(sf)
Foto : Geoexperts
Zdroj: Inžinierske stavby 4/2014

 

Logo_Jaga_1_v58