Systém sledování změn axiálních napětí v úsecích rizikových z hlediska svahových pohybů.

Stanislav Novosad, Jiří Pekař, Jiří Částečka

Resumé.

Příspěvek poukazuje na možnost snížit riziko neočekávaného porušení potrubí vysokotlakého plynovodu v sesuvných územích systematickým monitorováním změn axiálních napětí, která jsou deformací potrubí svahovým pohybem vždy výrazně ovlivněna. Zdůrazňuje výhodu přímého sledování napětí v potrubí oproti pouhému sledování pohybu svahu. Popisuje způsob instrumentace čidly na principu vibrující struny, automatizaci měření a dálkové odečítání naměřených hodnot. Uvádí zkušenosti z více než dvouletého sledování provozovaného úseku vysokotlakého plynovodu Vsetín - Střelná, státní hranice, vedeného v území zvlášť náchylném ke svahovým pohybům. Popisuje první preventivní zákrok na základě výsledku monitorování, vedoucí k významnému snížení nebezpečné axiální napjatosti.

1. Úvod.

Trasy vysokotlakých plynovodů se stále častěji vedou po svazích, což v územích náchylných k sesouvání přináší zvýšené riziko porušení integrity plynovodu svahovým pohybem - sesuvem. Rozhodujícími důvody pro situování plynovodů na svažité pozemky jsou:

§ Údolní nivy jako území relativně stabilní jsou již zastavěny místními tratěmi obcí

§ Změna vlastnických poměrů po roce 1989, jakož i následné změny legislativy způsobují stále komplikovanější výběr trasy pro uložení nových staveb jakýchkoliv podzemních zařízení. Souhlasy se vstupem na pozemek za účelem realizace nové stavby jsou ze strany majitelů dotčených nemovitostí podmiňovány stále se zvyšujícími požadavky na finanční kompenzace, mnohdy na hranici zdůvodnitelnosti.Výše uvedené důvody přípravu i následnou realizaci stavby neúměrně prodražují a prodlužují.

Zkušenosti, zejména z období extrémních srážek v roce 1997, vedou k poznání, že mnoho sesuvů, které byly považovány za uklidněné jsou potenciálně aktivní a nelze vyloučit jejich oživení po dobu životnosti plynovodu.

Rovněž realizace stavební rýhy a uložení potrubí může změnit poměry proudění podzemní vody svahem a způsobit aktivizaci anebo i rozšíření svahových pohybů do míst dříve stabilních, s následnými škodami jak na zařízení uloženém v zemi, tak i škodami spojenými s přerušením dodávky média a poškození technologie konečného zákazníka.

Projektanti, vlastníci a provozovatelé plynovodů mohou snížit riziko porušení plynovodního potrubí svahovým pohybem především vedením trasy mimo potenciálně sesuvná území a využitím stavební rýhy pro vybudování spolehlivé drenáže, přispívající ke stabilizaci svahu. V řadě případů je však jedinou možností vedení přes potenciálně aktivní sesuv.

Pokud se ekonomickou analýzou prokáže nerentabilnost preventivní stabilizace sesuvu, lze snížit pravděpodobnost nenadálého porušení vhodnou metodou monitorování. Donedávna převažovalo monitorování vývoje pohybu sesuvu opakovaným geodetickým měřením kontrolních bodů na povrchu svahu anebo některou z metod sledování pohybu v hloubce podél smykové plochy - extenzometry, inklinometry a pod. - zpravidla současně se sledováním změn hloubky hladiny podzemní vody jako obvykle nejdůležitějšího faktoru ovlivňujícího stabilitu svahu.

Jedním z problémů využití výše uvedených postupů monitoringu je obtížnost posouzení vztahu mezi zjištěným pohybem svahu a namáháním potrubí v něm uloženého plynovodu. Proto se v posledních dvou desetiletích rozvinul přímý monitoring změn axiálních napětí způsobených v potrubí plynovodu tlakem sesouvajících se hornin. To umožní realizovat opatření pro uvolnění napětí v plynovodu jakmile dosáhnou změny kritických hodnot, daných známými vlastnostmi materiálu potrubí.

Při zavedení metody kontroly změn axiálních napětí jsme především vycházeli ze zkušeností publikovaných v Itálii [1] a v USA [2], [3], [4]. První aplikaci kontroly změn axiálních napětí realizoval SMP, a.s. v roce 1995 v potenciálně sesuvných územích na vysokotlakém plynovodu DN 300 Třinec - Jablunkov.

V období 1996 a 1997 byly obdobným způsobem instrumentovány nové plynovody na poddolovaném území v úsecích doznívajících deformací od poddolování, kde kontrolní profily pro sledování změn axiálních deformací nahradily dříve používané kompensátory.

Získaných zkušeností bylo využito při návrhu a realizaci instrumentace vysokotlakého plynovodu DN 500 Vsetín - Střelná, státní hranice, který je veden územím mimořádně postiženým svahovými pohyby. Řada sesuvů, které měla původní trasa křížit byla aktivována během povodní v roce 1997. Pokud to bylo možné upravená trasa se řadě rizikových míst vyhla, avšak přes některé potenciálně aktivní svahové deformace přesto prochází. Principy instrumentace a zkušenosti z prvních dvou let monitoringu změn axiálních napětí na první realizované části tohoto plynovodu jsou náplní našeho příspěvku.

2. Hlavní příčiny změn axiálních napětí.

K významným změnám podélných – axiálních – napětí paralelních s osou potrubí obvykle dochází v důsledku působení následujících procesů - faktorů:

- Bezprostředně po uložení do stavební rýhy je to deformace potrubí ohybem v důsledku konsolidace zeminy zásypu plynovodu a přizpůsobování jeho tvaru nerovnostem dna rýhy – faktor působící po omezenou dobu po uložení potrubí

- dilatace potrubí v důsledku sezónních anebo i krátkodobých změn jeho teploty (teploty prostředí v němž je potrubí uloženo) – faktor působící periodicky – pravidelně, zpravidla vratně

- pohyby okolní zeminy – dlouhodobě, případně periodicky nebo jednorázově, zpravidla však nevratně působící faktor, podmíněný:

§ svahovými pohyby – sesouváním, ploužením a pod.

§ poklesy, na př. v důsledku poddolování

Dlouhodobé a spolehlivé monitorování změn axiálních napětí v potrubí plynovodu poskytuje informace nezbytné pro průběžné hodnocení vlivu uvedených procesů na potrubí. Pravidelná, dostatečně četná měření umožní provozovateli plynovodu předvídat dosažení stanovených kritických hodnot axiálních napětí. Předem připravená opatření pro snížení axiálního napětí může realizovat včas a předejít tak poruše plynovodu.

3. Principy instrumentace pro měření změn axiálních napětí.

Pro měření změn napjatosti jsou v zásadě k dispozici snímače odporové a strunové. Pro všechny realizované instrumentace na plynovodech SMP, a.s. byly použity strunové snímače. Strunové snímače byly zvoleny pro následující hlavní výhody:

§ Trvanlivost - vlastní snímač je z nerezavějící oceli, struna z korosivního materiálu zatavena v nerezové trubičce

§ Minimální pravděpodobnost posunu nuly v čase (drift)

§ Spolehlivý digitální odečet i v podmínkách aplikace aktivní katodové ochrany

§ Spolehlivý digitální odečet až na vzdálenost 1500 m mezi snímačem a odečítacím zařízením, což umožňuje propojení kontrolních profilů na dlouhém úseku do jediné ústředny

Princip měření spočívá ve sledování deformací ocele potrubí v podélném směru pomocí miniaturních snímačů pracujících na principu vibrující struny. Ocelová struna dlouhá cca 5 cm je předepnuta v uzavřené - zavařené - nerezové trubičce, která je připevněna k základně – plech z nerezavějící ocele - a ta je cca 120 miniaturními bodovými svary pevně spojena s ocelovým potrubím, ve kterém má být sledován vývoj napětí (ve směru upevněné struny). Deformace, podmíněná změnou napětí ocele potrubí v místě upevnění snímače způsobí vzájemný pohyb koncových bodů struny, což se projeví příslušnou změnou napnutí ocelové struny. Míra napnutí struny je sledována jejím rozkmitáním a měřením vlastní frekvence kmitání. Struna je rozkmitána a její frekvence měřena elektromagnetickou cívkou, umístěnou kolem trubice se strunou. Komplet snímače - elektromagnetické cívky - obsahuje dále termistor pro měření teploty v místě snímače. Celý komplet je propojen s odečítacím zařízením stíněným kabelem s dvěma páry izolovaných vodičů.

Popsaný snímač umožňuje sledovat změny napětí v oceli potrubí ve směru struny v rozsahu cca ±240 MPa s citlivostí lepší než 0.2 MPa a v optimálních podmínkách změny teplot v místě snímačů s přesností lepší než ±0.5°C.

Příklad instalace kompletu snímače viz. Obr. 1, 2 a 3

V každém kontrolním profilu jsou na potrubí osazeny vždy tři snímače označené A, B, C (viz. obr. 4). Snímač A je umístěn na vrchlíku potrubí, snímače B a C vždy ve vzdálenosti 120° ve směru kladném (směr ručiček hodin) při pohledu ve směru staničení plynovodu. Použití tří snímačů v definovaných místech na obvodu potrubí umožňuje určit změnu průměrného axiálního napětí a pokud je potrubí deformováno ohybem vypočítat hodnoty extrémů a jejich polohu, t.j. sklon roviny ohybu. Na základě těchto informací je možno posoudit směr vnějších sil (od svahového pohybu, poddolování a pod.), které způsobují deformaci potrubí ohybem.

Obr. 4

Odečty hodnot jednotlivých snímačů jsou prováděny automaticky ve zvolených intervalech měřícími ústřednami umístěnými v objektech měřící ústředny (OMU). Spojení s jednotlivými OMU je zajištěno přes modem v dostupné síti GSM.

4. Situování profilů pro kontrolu změn axiálních napětí.

Cílem kontrolního sledování – monitorování – změn axiálních napětí je včasné ověření takového namáhání potrubí plynovodu, které by mohlo způsobit jeho porušení. Pravděpodobnost, že k tomu dojde vlivem tlaku sesouvajících se hornin je významně vyšší v úsecích, kde plynovod probíhá přes území porušená již v minulosti svahovými pohyby. Identifikace starých svahových deformací – sesuvů je proto vždy důležitou částí přípravy výstavby plynovodu v územích náchylných k sesouvání.

Změny axiálních napětí
Profil číslo*)	Označení snímače dle obr.1
	A	B	C
1	+/-	+	-
2	+	+	+
3	+/-	+	-

+ tah

- tlak

*) číslování ve směru staničení

Obr. 5

Ze vztahu směru trasy plynovodu a očekávaného směru pohybu sesuvu vyplývá charakter možného namáhání plynovodu v důsledku oživení svahového pohybu. Očekávané změny axiálních napětí v závislosti na směru pohybu sesuvu vůči ose plynovodu přehledně uvádí obr. 5 a 6.

5. Vysokotlaký plynovod Vsetín - Střelná, státní hranice.

Pro kontrolní sledování změn axiálních napětí plynovodu Vsetín – Střelná, státní hranice I. A II. část byl v rámci výstavby vybudován systém měření změn axiálních napětí celkem v 77 kontrolních profilech v 11-ti úsecích plynovodu, nejvíce rizikových z hlediska možného oživení starých svahových deformací – sesuvů. Příklad situování kontrolovaných úseků a rozsahu potenciálních sesuvů v trase I. a II stavební části plynovodu viz. Příloha 1 za textem.

Na příloze jsou vymezeny jednotlivé svahové deformace - sesuvy, identifikované v rámci inženýrskogeologického posouzení trasy plynovodu z hlediska stability území. Svahové deformace – sesuvy jsou rozděleny do dvou kategorií podle jejich aktivity:

- Sesuvy dočasně uklidněné – potenciální jsou ty, které jsou morfologicky identifikovatelné, nejsou však na nich pozorovány zjevné pohyby (nebyly pozorovány ani v klimaticky extrémním roce 1997), projevující se trhlinami a posuny patrnými pouhým okem. To však nevylučuje, že nedochází k pomalým pohybům částí sesuvů, v přírodním terénu bez přesného měření obtížně rozeznatelným. Rovněž nelze vyloučit, že dojde k náhlé aktivizaci svahových pohybů v extrémních klimatických podmínkách.

- Sesuvy aktivní, zpravidla zřetelně aktivní v roce 1997, kdy byly v terénu pouhým okem patrné trhliny, případně došlo k porušení objektů na sesuvu anebo jsou měřeny pohyby i v současnosti jinými monitorovacími systémy – na př. sesuv v úseku AN2 inklinometrickým vrtem v dolní části sesuvu.

Dále je na příloze znázorněn průběh plynovodu a umístění jednotlivých kontrolních profilů pro měření změn axiálních napětí, včetně jednotlivých OMU.

5.1 Měřené hodnoty a metoda zpracování měření.

Základní měřenou veličinou na všech snímačích je poměrná deformace e ocele potrubí v podélném (axiálním ) směru. Hodnota poměrné deformace e je vyjádřena v me (1me = 1.10^-6). Tato hodnota je měřena na všech instalovaných snímačích (231 snímačů v 77 profilech) měřícími ústřednami umístěnými vždy v OMU, příslušném sledovanému úseku. Ústředna odečítá v naprogramovaném čase automaticky jednotlivá strunová čidla.

Soustředění měření do jednoho místa – OMU – a automatické měření kontrolních profilů vzdálených až 340 m od OMU umožnilo použití strunových čidel. Jejich přesnost měření prakticky není ovlivněno délkou kabele (až do vzdálenosti cca 1500 m), protože se měří změny frekvence střídavého proudu.

Doplňující měřenou veličinou je měření teploty prostředí, ve kterém je plynovod uložen. Účelem sledování změn teploty v okolí plynovodu je získání podkladů pro posouzení vlivu ročních změn teploty potrubí na změny axiálních napětí v důsledku dilatace potrubí. Sleduje se proto rozdíl mezi dosaženými extrémními teplotami (v letním a zimním období) a diference těchto extrémů v jednotlivých letech. Na základě těchto údajů lze rozlišit vliv změn teploty potrubí a vliv svahového pohybu na změny axiálních napětí. Je to podklad pro odhad dlouhodobého trendu změn axiálních napětí v případě ovlivnění plynovodu pomalými svahovými pohyby.

Měření teplot je v principu přesné odporové měření, které na rozdíl od měření frekvencí střídavého proudu u strunových čidel nelze úspěšně realizovat při větší vzdálenosti měřicí aparatury od čidel. Zejména to platí v podmínkách silných bludných proudů, které se vyskytují ve většině instrumentovaných úseků sledovaného plynovodu a jsou ovlivněny blízkosti vedení vysokého napětí, elektrifikované železnice a systémem aktivní katodové ochrany.

Dále jsou v jednotlivých OMU měřeny:

- Napětí na kontaktech baterie, zásobující energií měřící ústřednu a modem pro dálkové spojení prostřednictvím telefonní sítě GSM. Hodnoty poskytují stálou kontrolu dostatečného dobíjení baterií ze slunečních článků, umístěných na k jihu obrácené střeše OMU.

- Teplota v OMU (čidlem uvnitř měřící ústředny).

5.2 Četnost měření.

Opakovaná měření všech výše uvedených veličin jsou prováděna vždy po dvou hodinách, což umožňuje sledovat vývoj změn axiálních napětí v potrubí s časem. Smyslem ověřování časového průběhu měřených veličin je získat dostatečnou časovou rezervu, před dosažením mezních hodnot, pro realizaci opatření za účelem snížení nebo alespoň zastavení nežádoucích změn axiálních napětí.

Podle zkušeností s vývojem rychlostí svahových pohybů na Vsetínsku v obdobích klimaticky extrémních, kdy nejpravděpodobněji může dojít k oživení svahových pohybů, je dvouhodinový interval odečtů dostatečný i pro relativně rychlé pohyby typu sesouvání. Umožní posuzovat vývoj změn axiálních napětí prakticky v reálném čase a přijímat a realizovat nezbytná opatření k zabezpečení plynovodu, anebo alespoň ke snížení možných škod, s dostatečným časovým předstihem. Podmínkou je, aby v těchto obdobích byly prováděny dálkové odečty dat uložených v pamětech ústředen dostatečně často.

V běžných klimatických podmínkách, kdy není pravděpodobné zrychlování anebo aktivizace svahových pohybů je prováděn dálkový odečet jednou týdně. Hlavním účelem těchto odečtů je pravidelná kontrola funkce celého systému, zejména dostatečného dobíjení baterií napájejících ústředny a modemy pro dálkové spojení a spolehlivé činnosti modemů, jejichž SIMM karty mohou být blokovány, na př. dojde-li k zaplnění pamětí omylem zaslanými SMS zprávami.

V případě extrémní klimatických podmínek lze realizovat dálkový odečet prakticky po každém automatickém měření. Ústředny jsou programovatelné a v případě potřeby lze interval automatických měření ústředny, která sleduje úsek s extrémně rychlým pohybem zkrátit.

5.3 Mezní hodnoty změny axiálního napětí.

Mezní hodnoty zvýšení axiálního namáhání potrubí vůči počátečnímu stavu po uložení potrubí do výkopu rýhy byly stanoveny projektantem [5] ve statickém výpočtu pro stanovení limitních hodnot lokálních napětí plynového potrubí.

Vypočtená maximální hodnota axiálního napětí (Tab. 1 - sloupec 1) zahrnuje kromě vlivu přetlaku v potrubí i vliv zemního tlaku. Měřené změny axiálního napětí jsou vztaženy k referenčnímu – počátečnímu - stavu potrubí uloženého ve výkopu, bezprostředně po zasypání, bez přetlaku . Přípustná hodnota zvýšení axiálního napětí (sl. 4) oproti tomuto stavu byla proto stanovena snížením vypočtené max. hodnoty (sl. 2) o hodnotu axiálního napětí od zemního tlaku (sl. 3).

Tab. 1

Provozní tlak v plynovodu	Max. hodnota axiálního napětí	Axiální napětí od zemního tlaku	Maximální přípustné zvýšení axiálního napětí po zasypání potrubí
1	2	3	4
2 MPa	±246 MPa	13.2 MPa	±233 MPa
4 MPa	±199 MPa	9.0 MPa	±190 MPa

6. Výsledky kontrolního sledování změn axiálních napětí.

Měření změn axiálních napětí na realizované části plynovodu Vsetín - Střelná, státní hranice probíhala ve třech fázích:

1. od okamžiku instalace čidel na potrubí do jeho zasypání – měření prováděna ruční odečítací aparaturou v průběhu osazování čidel a kontroly jejich funkčnosti

2. od zasypání potrubí v září 2000 do instalace ústředen pro automatický odečet v OMU – instalace ukončena v listopadu 2000 - měření prováděna ručně odečítací aparaturou.

3. automatické měření s dálkovým odečtem naměřených hodnot prostřednictvím sítě GSM Eurotelu. Časové intervaly dálkových odečtů byly voleny podle momentální klimatické situace a podle vývoje změn axiálních napětí. Současně proběhla tři kontrolní měření ruční aparaturou ve spojovacích krabicích jednotlivých kontrolních profilů.

Výsledky měření změn axiálních napětí jsou zpracovávány do časových grafů, dokumentujících v každém kontrolním profilu:

- Průběh změn axiálních napětí měřených jednotlivými snímači A,B a C – v MPa

- Průběh vypočtených maxim, minim a průměrných změn axiálních napětí – v MPa

- Časový průběh poloh maxim a minim změn axiálních napětí na obvodu potrubí plynovodu (počátek na vrchlíku, směr nárůstu v rozsahu 0° - 360° ve směru ručiček hodin při pohledu ve směru staničení plynovodu)

Jako příklad uvádíme výsledky měření v několika typických profilech kontroly změn axiálních napětí - viz. obr. 8, obr. 9, obr. 10 a obr. 11.

6.1 Sesuv v úseku AN-2.

V úseku AN-2 prochází plynovod napříč sesuvem územím, který byl aktivní v roce 1997 a pohyb doznívá dodnes. Pohyby naměřené na smykové ploše v hloubce 12 - 13 m uvádí následující tab. 2:

Tab.2

Časový interval	Pohyb za časový interval v mm
06.1998 - 09.2001	47
09.2001 - 04.2002	4.5
04.2002 - 09.2002	<1

Z časového průběhu změn axiálních napětí v profilu AN-2/4, situovaného v okrajové části sesuvu (viz. příloha 1.a), je patrné, že v období od listopadu 2000 dodnes došlo k nárůstu průměrného axiálního napětí cca o 8 MPa, viz. obr. 8. V období do července 2001 probíhala postupná změna sklonu roviny ohybu potrubí.¨

Celkově lze předběžně interpretovat výsledky jako průkaz existence velmi pomalého pohybu svahu, výrazně zpomalujícího se až k zastavení v roce 2002.

6.2 Sesuv v úseku AN-3.

V úseku AN-3 (viz. situace na příloze 1.a) byl ověřen postupný nepatrný nárůst průměrných axiálních napětí zatím v profilu AN-3/5 - viz. obr. 9. Předběžně interpretujeme jako příčinu velmi pomalý svahový pohyb. Tato interpretace je podepřena skutečností, že pokračuje pomalá změna polohy roviny ohybu. Současně dochází k nárůstu rozdílu maximálních a minimálních axiálních napětí, tedy k postupnému ohýbání potrubí plynovodu.

6.3 Sesuv v úseku AN-6.

V úseku AN-6 (viz. situace na příloze 1.b) byl ověřen prokazatelný nárůst průměrných axiálních napětí především v profilu AN-6/3 - viz. obr. 10. Nárůst dosahuje hodnoty cca 5 MPa/rok. Předběžně interpretujeme jako příčinu velmi pomalý svahový pohyb v okrajové části rozsáhlého sesuvného území.

6.4 Sesuv v úseku AN-8.

V úseku AN-8 (viz. situace na příloze 1.c) byl již v prvních měsících po uložení a zasypání potrubí plynovodu zaznamenán postupný nárůst průměrného axiálního napětí v tlaku a zároveň výrazný ohyb potrubí v kontrolním profilu AN-8/9 (viz. obr. 11). Kontrolní profil je situován v akumulační oblasti rozsáhlého plošného sesuvu, cca 25 m od jeho paty, která se opírá o protější svah. Potrubí sleduje morfologii a v místě kontaktu sesuvu s protějším svahem je výrazný výškový lom - viz. obr. 12.

V tlačené části ohýbaného profilu byly překročeny projektem stanovené mezní hodnoty axiálního napětí 233 MPa pro provozní tlak 2 MPa, podle atestů konkrétních trubek položených v tomto úseku bylo povoleno lokální zvýšení mezních axiálních napětí až na 332 MPa což umožnilo získat čas pro vypracování projektu opatření pro snížení enormních axiálních napětí. Byly zvažovány různé alternativy, včetně nadzemního "U" kompenzátoru. Nakonec bylo rozhodnuto realizovat postupně dva kroky:

1. U volnit odkopem potrubí mezi kontrolním profilem AN-8/9 a patou svahu, včetně cca 15 m na protějším svahu za kontinuálního sledování vlivu odkrytí na vývoj axiálních napětí.

2. Pokud by nedošlo k výraznému snížení průměrného axiálního napětí v tlaku potrubí rozříznout a po poklesu axiálního napětí v tlaku vevařit nový kus.

Počátkem října 2001 došlo k realizaci dohodnutých opatření. Z časového průběhu změn axiálních napětí sledovaných v profilu AN-8/9 na obr. 11 je zřejmé, že po odkrytí potrubí došlo k poklesu průměrného axiálního napětí v tlaku o cca 25 MPa - prakticky na nulu, proto nebylo nutné realizovat druhý krok. Po zasypání potrubí došlo sice v důsledku zatížení a konsolidaci písku v podsypu k průhybu, avšak podstatně menšímu než před uvolněním potrubí. Měřením byl doložen výsledný pokles maxima v tahu o cca 95 MPa a maxima v tlaku o cca 130 MPa.

Realizované opatření pro snížení axiálního napětí v tomto kritickém úseku velmi pravděpodobně nezamezí budoucímu novému nárůstu napětí, bude-li pohyb sesuvného svahu pokračovat. Pro lepší kontrolu budoucích změn axiálních napětí v místě výrazného výškového lomu ve styku protilehlých svahů, z nichž ten mírnější je sesuvný, byl systém monitorování změn axiálních napětí doplněn dvěma profily, které umožní sledovat axiální napětí na obou stranách výrazného výškového lomu v místě potoka - viz. foto na obr. 12. Instrumentace byla provedena na zcela uvolněném potrubí, takže v budoucnu měřené změny axiálních napětí budou representovat vývoj procesu namáhání tohoto citlivého úseku plynovodu a v případě nutnosti včas připravit další, případně definitivní úpravu.

7. Závěr.

Trasa vysokotlakého plynovodu DN 500 Vsetín - Střelná, státní hranice prochází oblastí velmi náchylnou k sesouvání. Jako řešení pro snížení rizik, vyplývajících z možnosti neočekávaného porušení integrity plynovodu svahovými pohyby byla trasa v maximální možné míře vedena mimo sesuvná území. Pokud to nebylo možné byly původně zvažovány dvě koncepce:

§ Preventivní stabilizace všech aktivních sesuvů a podstatné zvýšení stability sesuvů potenciálních. Při celkové šířce sesuvných území ke stabilizaci cca 2200 m by se náklady na stabilizaci a nezbytný kontrolní systém pohybovaly v rozmezí 70 - 110 milionů Kč (v nákladech není zahrnut náklad na drenážní systém budovaný ve společné stavební rýze s plynovodem).

§ Modifikace observační metody, stále hojněji používané při geotechnických stavbách, kdy pro zvýšení stability bylo realizováno dílčí opatření - důsledné a kontrolované odvodnění vyžívající stavební rýhu a instalován kvazi-kontinuální automatický monitoring změn axiálních napětí v nejvíce rizikových úsecích - observace namáhání potrubí plynovodu svahovými pohyby.

Skutečné náklady na instrumentaci pro měření změn axiálních napětí v 77 kontrolních profilech dosáhly cca 18 milionů Kč, tedy pouze cca 16 - 25% nákladů na preventivní stabilizaci. Systém pro kontrolu axiálních napětí umožňuje v případě pomalých pohybů realizovat podle potřeby opakované opravy vlastního plynovodu uvolněním zvýšeného napětí za cenu podstatně nižší než preventivní stabilizace. Nelze zcela vyloučit nutnost stabilizace sesuvů, avšak je málo pravděpodobné, že po dobu životnosti plynovodu bude nutno stabilizovat většinu potenciálně nestabilních svahů. Na tomto předpokladu je založena předpoklad očekávaných významných úspor ve srovnání s celkovými náklady na preventivní stabilizaci.

Důležitým předpokladem úspěšnosti zvoleného řešení je spolehlivost kontrolního systému, jehož významným úkolem je zabránit neočekávané poruše plynovodu svahovým pohybem. Ekonomický význam této funkce lze dokumentovat na zpracovaném modelovém příkladu poruchy na vtl plynovodu Vsetín - Karolinka DN 150 PN 40, kde jsou odhadovány přímé škody SMP, a.s. v důsledku jedné poruchy na cca 1.1 milionů Kč a nepřímé škody vzniklé odběratelům na nejméně 2 miliony Kč.

Z dosavadních více než dvouletých zkušeností se systémem monitorování změn axiálních napětí vyplývá:

§ Systém měření změn axiálních napětí je plně funkční, to znamená, že v případě výskytu extrémních klimatických situací budou k dispozici údaje o stavu plynovodu v úsecích nejvíce kritických z hlediska ohrožení svahovými pohyby.

§ Plně funkční je i systém dálkového odečtu naměřených dat prostřednictvím telefonní sítě GSM, závisí však plně na spolehlivosti této sítě.

§ Pokud bude pokračovat trend pomalých pohybů potenciálních sesuvů bude mít vlastník/provozovatel plynovodu na základě údajů z monitoringu dostatek času na přípravu a realizaci odpovídajících opatření ke snížení namáhání potrubí plynovodu.

§ Vhodnou úpravou objektů měřících ústředen - OMU - se podařilo tyto vhodně začlenit do přírodního prostředí. OMU jsou zatím respektovány místními obyvateli a neprojevily se případy vandalismu.

Použitá literatura.

[1] S.Venzi, P. Mallardi (1982): Control of Pipelines Subjected to Landslides. 15^th World Gas Conference, June 14-18, 1982, Lausanne, Switzerland.

[2] J.H. Greenwood, M. Bukovansky, G. Major (1986): Line-monitoring instruments prove effective for western U.S. areas subject to landslides. Oil & Gas Journal, 17.Feb.1986. PennWell Publishing Company.

[3] J Braun, M. Bukovansky, G. Major, D. O. West (1998): Geologic hazards reconnaissance and mitigation, and implications to natural gas pipeline operations and risk management. International Pipeline Conference, Calgary, Alberta, Canada.

[4] M. Bukovansky, G. Major (2002): Twenty years of monitoring pipelines in landslides. 1^st European Conference on Landslides, Prague. Proceedings Landslides, p.507-516. A.A.Balkema Publishers.

Použité podklady.

[5] Ing.Petr Vavříček: Statický výpočet, stanovení limitních hodnot lokálních napětí plynového potrubí. Havarijní propoj DN500 PN-40 Vsetín – státní hranice Střelná. Havířov 31.1.2001.

Obr. 8 - Časový průběh změn axiálních napětí v profilu AN-2/4

Obr. 9 - Časový průběh změn axiálních napětí v profilu AN-3/5

Obr. 10 - Časový průběh změn axiálních napětí v profilu AN-6/3

Obr. 11 - Časový průběh změn axiálních napětí v profilu AN-8/9

Obr. 12 - Odkopem uvolněný plynovod v úseku mezi profilem AN-8/9 a protějším svahem - pohled ve směru staničení. Nové kontrolní profily byly instalovány - AN-8/10 za prvním výškovým lomem, AN-8/11 jej již nainstalován na konci stoupajícího úseku pod krycí geotextilií.