Malá vodní elektrárna na levém břehu řeky Svratky v brněnské městské části Komín byla postavena v letech 1922 až 1923 podle návrhu Ing. Petra na místě bývalého středověkého mlýna. Při rekonstrukci v roce 2014 došlo po devadesáti letech provozu i na opravu železobetonových stěn objektů náhonu, jalové propusti a odpadního kanálu, které byly poškozeny stářím, působením klimatických podmínek a vodní erozí. Tato akce byla oceněna Sdružením pro sanace betonových konstrukcí titulem Sanační dílo roku 2014.
Původně průtočná vodní elektrárna funguje od zahájení provozu elektrárny Kníničky na brněnské přehradě v roce 1941 jako její vyrovnávací nádrž. Elektrárna byla původně osazena dvěma horizontálními Kaplanovými turbínami od firmy Storek Brno (jedná se zřejmě o jednu z prvních instalací Kaplanovy turbíny) s řemenovými pohony na dva horizontální synchronní generátory BEZ Bratislava, každý o činném výkonu 106 kW. V roce 1958 byl opraven odpadní kanál od elektrárny a doplněn zához za vývarem, v roce 1966 byla provedena generální oprava: vtok k elektrárně, pilíře, kanály a výměna klapky. V roce 1967 byly ocelové konstrukce opatřeny novými nátěry. V letech 2007–2008 prošla elektrárna rekonstrukcí technologie, při které bylo jedno soustrojí vyměněno za nové s horizontální kolenovou Kaplanovou turbínou. Nový turbogenerátor má výkon 140 kW. Zařízení je dálkově ovládáno z přehradní vodní elektrárny Kníničky. Stav betonových konstrukcí si pak v roce 2014 vyžádal zásadní rekonstrukci.
Elektrárna se nachází na levém břehu u jezu Komín na řece Svratce v říčním km 52,700. Investorem stavby byl ČEZ Obnovitelné zdroje, s. r. o., projektantem firma Pöyry Environment, a. s.
Rekonstrukci provedla firma SASTA CZ, a. s.
Návrh sanace
Původní návrh oprav železobetonových konstrukcí elektrárny vycházel z výsledků stavebního průzkumu konstrukcí jak nad vodní hladinou, tak i z potápěčského průzkumu betonových ploch pod hladinou. Pevnosti betonů v tlaku se zde pohybovaly mezi 4,2 a 36,6 MPa. Zjištěné hodnoty ukazovaly na lokální poškození železobetonových konstrukcí, a to zejména v oblasti kolísání vodní hladiny. V této úrovni v šířce cca 0,5 m byl beton silně degradovaný a v mnoha místech došlo k rozrušení betonové konstrukce do hloubky. V průměru byla hloubka poškození odhadována na cca 60 mm. Byla ale objevena místa, kde poškození přesáhlo i 250 mm.
V návaznosti na tyto informace projekt rekonstrukce vodního díla řešil lokální hloubkové vysprávky betonových konstrukcí s následnou jemnou reprofilační stěrkou a uzavíracím nátěrem na celou plochu opravované konstrukce. Současně muselo být statickým výpočtem posouzeno, zda je stavba navržena tak, aby zatížení na ni působící v průběhu výstavby a následného provozu nemělo za následek poškození nebo neúměrné přetvoření stávajících i nově budovaných či opravovaných konstrukcí.
Po zahrazení nátoku, výtoku a odčerpání vody (odčerpávání vody z opravovaných míst zajišťovalo nepřetržitě po dobu tří měsíců šest čerpadel) byla provedena prohlídka konstrukce a vyhodnocení jejího skutečného stavu. Ukázalo se, že kvalita betonů pod hladinou nezaručuje dostatečnou životnost plánované sanace, a proto bylo rozhodnuto provést celoplošné zesílení stěn vrstvou stříkaných betonů vyztužených kotvenou armaturou. Opravován byl objekt vtoku, výtoku, jalová propust i obě vtokové komory k turbínám. Základní sanace byla prováděna obdobně na všech objektech, lišila se pouze mírou poškození stávající konstrukce.
Postup sanace
Předúprava povrchu sanované konstrukce spočívala v mechanickém odstranění degradovaných, zcela nesoudržných vrstev betonové konstrukce ručním elektrickým nářadím do únosnější vrstvy. Tloušťka těchto vrstev byla v průměru 80 mm, ale našla se i místa kaveren, kde bylo nutno odstranit narušený beton do hloubky 400 mm. Následně bylo provedeno očištění konstrukce tlakovou vodou – vysokotlakým vodním paprskem s abrazivem.
Na takto připravený podklad byla provedena armatura z KARI sítí 8/100/100, v místech kaveren byla síť uložena ve více vrstvách. Vzhledem ke skutečnosti, že na řadě míst betonová konstrukce ani po osekání nevykazovala dostatečnou pevnost povrchových vrstev v tahu, bylo spojení se stávající konstrukci zajištěno trny z betonářské oceli R10/400, lepenými chemickými kotvami do vrtů délky min. 250 mm, v počtu 8 ks/m².
Hrubá reprofilace povrchu železobetonové konstrukce byla provedena stříkaným betonem C20/25 s tvarováním do původního tvaru konstrukce, případně s mírným navýšením tloušťky konstrukce pro zajištění krycí vrstvy výztuže. V dalším kroku bylo nutno zajistit dokonalé vyplnění lokálních kaveren a trhlin injektáží aktivovaným cementovým gelem. Staticky byly trhliny zajištěny trny z betonářské oceli R20. Kolmo na trhlinu byly v rozestupech
cca 250 mm od sebe střídavě z obou stran provedeny šikmé vrty do hloubky cca 1,9 m. Vrty vyplněné aktivovaným cementovým gelem byly vystrojeny trny z betonářské oceli R20/1800 mm. Do povrchu hrubé reprofilace byly v místech průběhu trhlin, kolmo na ně, po 250 mm od sebe vyfrézovány drážky hluboké 30 mm a do nich vlepeny pruty helikální výztuže 8/1000 mm. Celoplošná uzavírací sanační stěrka v tloušťce cca 5 mm byla aplikována na hrubou reprofilaci. V místech, kde se stěrka nanášela na původní betony, byl použit spojovací můstek. Celá oprava povrchů byla zakončena provedením sjednocujícího, uzavíracího nátěru ve dvou vrstvách.
Samostatnou kapitolou sanace malé vodní elektrárny Komín bylo těsnění výronů vody. Po letech provozu si voda našla cesty přes betonovou konstrukci ze všech stran, nejen ze strany od koryta Svratky, jak se původně předpokládalo. Pro zdárné provedení sanací opravovaných železobetonových konstrukcí bylo rozhodujícím úkolem utěsnění všech průsaků a výronů, které se po zajímkování a odčerpání vody projevily v plném rozsahu.
Postup těsnění se mírně lišil podle toho, zda se jednalo o výron vody v trhlině, nebo zda voda prolínala betonem v ploše, ale základní postup byl v obou případech obdobný. Beton v okolí průsaku vody byl odsekán, aby se co nejpřesněji lokalizovalo místo průsaku. Do předpokládaného místa poruchy se provedl vrt pro řízený odtok. Kolem tohoto vrtu, případně do průběhu trhliny, se provedly vrty a osadily injektážní pakry, kterými se do konstrukce injektovaly polyuretanové směsi. Zbylé průsaky byly eliminovány buď opakovanou injektáží polyuretany, nebo použitím rychletuhnoucích hmot. Závěrečným krokem byla injektáž odlehčovacího vrtu a celé těsněné oblasti aktivovaným cementovým gelem.
Závěr
V průběhu tří měsíců se podařilo provést kompletní sanaci železobetonových konstrukcí vodní elektrárny. Při realizaci oprav bylo spotřebováno přes 220 tun betonových směsí, 6000 kg betonářské výztuže a bylo osazeno přes 5000 kotevních trnů.
Ekologický provoz tak bude moci dál spolehlivě sloužit jako vyrovnávací zdroj pro elektrárnu na Brněnské přehradě a současně pokračovat ve výrobě elektřiny. Malá vodní elektrárna v Komíně ročně vyrobí přes 700 tisíc kWh elektřiny a dodá elektřinu více než dvěma stovkám domácností.
Použité materiály
– pasivace výztuže: Knauf TS110,
– hrubá reprofilace: stříkané betony – receptura SASTA, směs míchána v betonárně, Knauf TS220, Knauf TS425,
– jemná sanační malta Knauf TS310,
– spojovací můstek Knauf TS110,
– uzavírací nátěr Knauf TS750,
– injektáže na bázi cementu: aktivovaný cementový gel – receptura SASTA,
– injektáže na bázi polyuretanu: Stado PurInjekt Cut,
– rychletuhnoucí malta Stado Plug 30 sec.
IVO MACHÁŇ, TOMÁŠ KALÁBEK
foto archiv firmy SASTA CZ, a. s.
Ing. Ivo Macháň (*1963)
absolvoval VŠB-TU v Ostravě. Je externím spolupracovníkem firmy SASTA CZ, a. s.
Ing. Tomáš Kalábek (*1977)
absolvoval Fakultu stavební VUT v Brně. Pracuje ve firmě SASTA CZ, a. s. Byl stavbyvedoucím při rekonstrukci MVE Komín.
