Ochrana staveb na území s nebezpečím výstupu důlních plynů na povrch

Aktivní prevence

Aktivní prevence

Aktivní systémy ochrany staveb jsou součástí systému prevence navazující na výsledky prognostické činnosti, která byla zaměřena na realizací protimetanových opatření přijatých k ochraně zdraví, života obyvatelstva a majetku a zabránění vzniku krizového stavu ve stavbě.

Bezpečnostní zajištění stavebních objektů a rozhodnutí o realizaci aktivních prvků prevence k ochraně stavby, je řešeno jako celkové opatření kombinované s prvky pasivní prevence. Provedení ochrany obnáší u každého typu stavby určitá specifika a zvláštnosti.

Existují dva základní způsoby systému aktivní prevence:

• těsnění základové konstrukce stavebního objektu, která je v kontaktu s plynujícím podložím
• výstavba přirozených a nucených ventilačních systémů provedených v blízkém okolí stavby nebo uvnitř stavebního objektu

Pokud není toto těsnění základových konstrukcí proti výstupu důlních plynů dostatečně účinné, musí být použity přirozené nebo nucené ventilačními systémy. Hlavní výhoda těchto systémů je zvýšená výměna vzduchu ve stavebním objektu a odsávání důlního plynu z jeho podloží nebo z jeho nejbližšího okolí. Těsnění základových konstrukcí a přirozené nebo nucené ventilační systémy mohou být použity kombinovaně.

Provedením aktivních systémů ochrany staveb bude zajištěno:

• zabránění migrace metanu z podzemních prostor do vyšších podlaží staveb těsněním kontaktních konstrukcí
• zvýšení výměny vzduchu v podzemních prostorách, pokud se přes ně uskutečňuje transport metanu do vyšších podlaží
• odvětrání metanu z podloží stavebního objektu a jeho nejbližšího okolí

Po uskutečnění všech protimetanových opatření je nutné přesvědčit se o jejich vlivu na snížení koncentrace důlních plynů v monitorovaném prostoru. Opatření je kladně ohodnoceno, pokud byla v ohroženém místě stavebního objektu trvale snížena koncentrace metanu na hodnotu nepřekračující nejvyšší přípustnou koncentraci CH4.

Těsnění základových konstrukcí v kontaktu s podložím

Jedná se především o utěsnění těchto prvků:

• pasivní a aktivní trhliny ve stavbě
• celoplošné těsnění základových desek
• prostupy kontaktních konstrukcí
• trativody a vsakovací jímky
• revizní šachty

Pasivní a aktivní trhliny

Pasivní trhlina vzniká smrštěním betonové směsi při její vysychání a tvrdnutí. U těchto trhlin není pravděpodobné, že se budou v budoucnu dále šířit a rozvírat. K sanaci pasivních trhlin se používá jako výplňového tmele betonová směs obsahující co možná nejmenší množství vody. Do směsi jsou přidávány syntetické pryskyřice či syntetické latexy.

Aktivní trhliny vznikají především vlivy poddolování. Trhliny jsou způsobeny objemovými změnami podloží, které se přenášejí do konstrukce. Příkladem aktivní trhliny je trhlina na styku podlahy (betonové) a ohraničujících stěn. S tímto typem trhliny se můžeme setkat také na styku přístavby s původním domem, v místech rozdílných hloubek založení základů stavebních objektů nebo v důsledků kontaktů základů vybudovaných z jiných materiálů. Sanace aktivních trhlin se provádí tak, aby byly po jejím provedení schopny přenést předpokládaný pohyb, aniž by došlo k porušení tmelu. Použití tmelu závisí na druhu a velikosti pohybu. Používají se tmely s dobrou přilnavostí, neměknoucí a s velkou roztažností. Jsou to polyuretany, akrylátové a silikonové tmely.

Celoplošné těsnění základových desek

Je li základová betonová deska porušena velkým množstvím drobných trhlin, ale je soudružná a nerozpadá se, je možné tuto plochu utěsnit stěrkovou izolací. Používají se polymercementové stěrky nebo samonivelizační hmoty. Stěrková izolace je pružná ale náchylná k mechanickému poškození, proto je nutné chránit ji další krycí podlahovou vrstvou.

Prostupy kontaktních konstrukcí

Prostupy inženýrských sítí do stavebního objektu by měly být utěsněny výplněmi, které přilnou k původní základové konstrukci. Nejvhodnější jsou silikonové a akrylátové tmely. V případě, že pohyby očekáváme, je nutné do prostupu vložit pružnou průchodku a vyplnit prostor ke konstrukci polymerbetonem nebo polyuretanovou pěnou. Prostor mezi průchodkou a inž. sítí vyplňujeme pružnou hmotou (polyetylenovou pěnou).

Trativody a vsakovací jímky

Trativody a vsakovací jímky jsou většinou umístěny ve stavebním objektu obvykle v nejnižším bodě podlahy. V důsledku podtlaku vytvářejícím se pod budovou může být metan z podzákladů stavby účinně nasáván do objektu. Protimetanové zajištění trativodů a vsakovacích jímek může být dvojí. Buď budou jímky zrušeny nebo přeměněny na zařízení jímající a sběrná. V tomto případě bude dno a stěny jímky vybetonováno (polymerbeton) a opatřeno plynotěsnými a vodotěsnými nátěry.

Revizní šachty

Utěsnění konstrukce šachet je podobné jako u trativodů a vsakovacích jímek. Hlavním důležitým prvkem, který je nutno utěsnit je poklop nad šachtou. Těsnění poklopu se provádí osazením po celém obvodu souvislým pryžovým těsněním a jeho přišroubováním k rámu (aktivaci utěsnění). [2]

Obr. Nejčastější vstupní cesty metanu do domu

Výstavba lokálních aktivních odplyňovacích stanic

Lokální odplyňovací stanice je zdroj podtlaku propojený se zdroji důlních plynů uvolňujících se v důsledku bývalé hornické činnosti. Jedním z největších rizik, spojených s migrací důlních plynů na povrch, jsou jejich plošné výstupy, které nelze spolehlivě vyloučit na celém, hornickou činností ovlivněném území.

Příčiny výstupu plynů na povrch jsou tak komplikované, proměnné a v různých oblastech kategorizovaného území rozdílné, že je lze určit jen díky náhodnému zaplynování suterénu budov, kanalizace, vývěru plynů na povrch nebo z výsledků systematického měření koncentrací CH4 a CO2 v půdním vzduchu (dynamika výstupů plynů na povrch).

Tyto tzv. neřízené nebo nekontrolovatelné plošné výstupy důlních plynů lze kontrolovaně odvádět (omezení na bezpečnou hodnotu) nebo i úplně vyloučit odvrtáním odplyňovacích vrtů doplněných v odůvodněných případech i jinými odplyňovacími prvky.

Ve všech případech však nelze říci, že toto pasivní, řízené odvádění důlních plynů je úplným a zcela bezpečným řešením rizikových situací. Odplyňovací vrty a přirozeně i celá ohrožená oblast je ve vlivu změn barometrického tlaku a riziko, související s výstupy důlních plynů, se výrazně zvyšuje při prudkých poklesech barometrického tlaku a jeho déle trvajících nízkých hodnotách. Za těchto podmínek vývoje změn barometrického tlaku se vytváří tlakový spád směrem z podzemí do atmosféry a ten je i hlavní hnací silou pro migraci důlních plynů k povrchu.

Podmínky pro výstavbu odplyňovacích stanic

Pokud i po odvrtání odplyňovacích vrtů nadále dochází nebo může dojít ke vzniku obecného ohrožení obyvatelstva (např. jen při poklesech barometrického tlaku) a toto riziko nelze jiným způsobem odstranit (likvidace ohrožených staveb atd.), musíme přistoupit k výstavbě lokálního aktivního odplyňovacího systému.

Aktivní prevence při rekonstrukci staveb
 
Mezi rekonstrukce staveb lze vedle přestavby stávajících vlastních objektů zahrnout i k nim návazné přístavby (např. garáže, terasy apod.). Pod povrchem, překrytým základovou konstrukcí, může dojít k hromadění důlních plynů a jejich případnému průniku do vnitřních prostorů staveb nebo návazných přístaveb, proto je nutné hodnotit takto rekonstruovaný objekt z hlediska nebezpečí pronikání plynů do jeho interiéru.

Podklady pro navrhování bezpečnostních opatření v projektech rekonstrukce staveb musí tvořit:

• stanovení kontaktních ploch základových a obvodových konstrukcí s podložím
• stavebně-technický průzkum staveb, který komplexním způsobem zhodnotí stav především kontaktních konstrukcí s podložím, kvalitu těsnění prostupů inženýrských sítí, trhliny, jiné netěsnosti
• diagnostika podloží předmětných objektů a jejich bezprostředního okolí s přihlédnutím k vyhodnoceným výsledkům měření Hlavní opatření snižující koncentraci složek směsi důlních plynů

v pobytových prostorech, tj. v interiérech rekonstruovaných staveb:

• odstranit plochy s nízkou plynopropustností (beton, asfalt) kolem ohrožených objektů a nahradit je plochami s vyšší plynopropustností (zatravňovacími tvárnicemi, dlažbou uloženou do lože z kameniva)
• zhotovit dodatečný drenážní systém kolem rekonstruované stavby pro odvedení půdního vzduchu s důlními plyny komínkem nad střechu objektu v souladu se stavebními pravidly
• u podsklepených objektů provést tepelnou a protiplynovou izolaci podlah 1. nadzemního podlaží a sklepní místnosti trvale větrat
• pro snížení prostupu důlních plynů do suterénních prostorů provést novou dodatečnou protiplynovou izolaci kontaktních konstrukcí
• opravit trhliny a jiné netěsnosti (např. u prostupů inženýrských sítí do suterénu objektů) tmelením atd.
• v návaznosti na členitosti objektů a výsledcích diagnostiky suterénních konstrukcí, umístit na vhodných místech v nebezpečných částech budov (výtahové šachty, schodiště) snímače ke kontrole koncentrací CH4 a CO2 s optickou a akustickou signalizací překročení povolených mezí, případně i s automatickým zapnutím umělého větrání ohrožených místností
• případné přístavby objektů realizovat bez podsklepení s uplatněním plynotěsných izolací na kontaktu s podložím a styku s rekonstruovanou stavbou

Ve většině případů je pro zmenšení rizika ohrožení objektů vhodné kombinovat různá osvědčená opatření.