Wybrane aspekty bezpieczeństwa konstrukcji sprężonych kablami zewnętrznymi w świetle zaleceń „Biuletynu fib” nr 97

Zaletą tego typu rozwiązania jest z pewnością jego najniższy koszt spośród wszystkich systemów kabli zewnętrznych. Niesie to jednak za sobą określone ograniczenia: kable są niewymienialne, nie można ich doprężać ani monitorować siły w kablu. Ponieważ zaczyn cementowy nie może być aplikowany w warunkach zimowych, często oznacza to pozostawienie kabla na wiele tygodni bez ochrony antykorozyjnej. Stosowanie w takiej sytuacji inhibitorów korozji nie zawsze jest rozwiązaniem lepszym – przedawkowanie w miejscu aplikacji może wręcz przyspieszać proces degradacji. Ponadto na chwilę obecną nie istnieje produkt, który byłby przeznaczony do takiego zastosowania i posiadał oznakowanie znakiem budowlanym lub CE. Cement oraz woda, stosowane do iniekcji, nie zawsze odpowiadają deklarowanym parametrom, przez co parametry iniektu mogą odbiegać od wymagań. Proces iniekcji wymaga przestrzegania rygorystycznych procedur.

Trwałość kabla

Niebezpieczne dla trwałości kabla jest bowiem tworzenie się pustek powietrznych, czy to na skutek niewłaściwego prowadzenia procesu tłoczenia, czy też wytrącania się wody. Z uwagi na możliwe przeplatanie się splotów w cięgnie uszkodzenie korozyjne któregokolwiek z nich powoduje przeniesienie się siły sprężającej na pozostałe sploty. W skrajnym przypadku, jeżeli ubytek przekroczy wartość krytyczną, następuje w żaden sposób wcześniej niesygnalizowane zerwanie kabla.

Należy zaznaczyć, że w ostatnich latach zmienione zostały wymagania dotyczące iniekcji cementowych. Zaczęto powszechnie stosować zaczyny oparte na normie PN-EN 446:2009 o wydzielaniu wody poniżej 0,3%. Uzupełnieniem działań w tym kierunku mogłoby być wprowadzenie wymogu szczelnego zamknięcia zakotwień, wlotów iniekcyjnych i odpowietrzników oraz zachowanie ciągłości rury osłonowej HDPE na całej trasie kabla sprężającego, co umożliwiłoby podniesienie poziomu ochrony do klasy PL2.

Obiektywnie powinno się jednak przyjmować, że opisany wyżej najprostszy system kabli sprężających pod względem zabezpieczenia antykorozyjnego reprezentuje tylko podstawowy poziom pewności i bezpieczeństwa.

Wymienialne kable sprężające w iniekcji cementowej i zbiorczej rurze osłonowej HDPE

To rozwiązanie technicznie zbliżone do poprzedniego, klasyfikowane również jako PL1 lub PL2. Różnica polega na braku trwałego zespolenia kabla ze sprężanym elementem w miejscach zakotwień oraz dewiatorach. Umożliwia to wymianę kabla w całości bez naruszania konstrukcji mostu. Przy czym nie można zapomnieć, że obiekt trzeba przystosować na taką ewentualność już na etapie projektowania. Konieczne jest pozostawienie otworów dostępowych, odpowiedniej ilości miejsca, w tym na operowanie prasą naciągową (szczególnie dotyczy to przestrzeni pomiędzy ustrojem nośnym a ścianką zapleczną). Pod względem użytkowym kable wymienialne stanowią więc znaczący postęp. Wymianę kabla można przeprowadzić relatywnie niskim kosztem i w pełni przywraca stan pierwotny obiektu. Od strony formalnej mówimy więc o remoncie, co jest najłatwiejszą i najszybszą z procedur budowlanych.

Kable sprężające w iniekcji plastycznej i zbiorczej rurze osłonowej HDPE

Kable tego typu składają się z cięgna w formie wiązki splotów lub drutów umieszczonych w rurze osłonowej HDPE. Wolna przestrzeń wypełniona jest preparatem plastycznym: smarem lub woskiem. Takie kable mogą być systemami fabrycznie prefabrykowanymi lub wykonywanymi na budowie. Rozwiązanie eliminuje ryzyka związane ze stosowaniem iniektów na bazie cementu. Kable są wymienialne, umożliwiają monitorowanie poziomu siły sprężającej oraz doprężanie. Brak zespolenia cięgna zaczynem cementowym powoduje, że ewentualna utrata przekroju poprzecznego skutkuje spadkiem siły sprężającej w kablu. Obniża to ryzyko gwałtownego zerwania się całej wiązki, a przy prawidłowo prowadzonych przeglądach także zaobserwowanie pierwszych symptomów awarii, jak luzowanie poszczególnych splotów lub drutów w zakotwieniu, ślady na rurze osłonowej od uderzenia zrywających się w jej wnętrzu splotów czy też odpowiedź niedoprężonej konstrukcji obiektu. Rozwiązanie to posiada jednak wady.

Woski lub smary stosowane do iniekcji z upływem czasu mogą zmieniać swoje właściwości i podlegać segregacji. Uszkodzenie rury osłonowej, czy to na etapie tłoczenia, czy eksploatacji, może powodować wyciek, który z kolei częściowo pozbawia kabel zabezpieczenia antykorozyjnego oraz tworzy zagrożenie dla środowiska naturalnego. Wosk tłoczy się do kanału w stanie podgrzanym, więc wymaga przy pracach iniekcyjnych szczególnej ostrożności z uwagi na niebezpieczeństwo oparzeń. Wady procesu tłoczenia, segregacja składników iniektu czy wyciek mogą prowadzić do powstawania pustek powietrznych. Pomimo że jest to rozwiązanie bardzo kosztowne, nadal składa się z tylko dwóch barier zabezpieczenia antykorozyjnego i eliminuje tylko niektóre z niedoskonałości systemu tradycyjnego. Kable tego typu najczęściej odpowiadają poziomowi PL2, rzadziej – PL1.

Kable sprężające ze splotami monostrand w iniekcji cementowej i zbiorczej rurze osłonowej

Galeria