Mobilgát nem mindenhol alkalmazható. Írásunkban hazai példákat felvonultatva azt vizsgáljuk, milyen műszaki és gazdaságossági szempontok szerint érdemes e korszerű rendszert felépíteni.

Az emberek évezredek óta mindig igyekeztek víz közelében felépíteni településeiket. Ez ugyan védelmet jelentett az idegen támadások ellen, másrészt óriási kockázatot vállaltak a vízszint ingadozásai miatt. Az áradások után magasabb területekre húzódtak, és próbálták megvédeni otthonaikat. Ezért építettek a kornak megfelelő eszközökkel és anyagokból különböző, többé-kevésbé ideiglenes védműveket. Ezek védképességét nem értékelhetjük túl magasra, de a műszaki, technikai fejlődés az elmúlt évszázadokban, és különösen az elmúlt évtizedekben jelentősen felgyorsult. Ennek köszönhetően egyre újabb, anyagban és magasságban is egyre változatosabb mobilgátszerkezetek terjedtek el, elsősorban a folyó parti települések, értékes műemlékek, városrészek védelmére. Természetesen mobilgátat sem lehet mindenhol alkalmazni, és a funkciójukat jól ellátó más anyagú gátak, töltések, beton- és egyéb falak továbbra is elláthatják feladatukat rendeltetésük szerint.

Ahol azonban a gát szerkezete gyenge, nem kellőképpen víztartó, magassághiányos, vagy a gát alatti átszivárgás veszélyezteti a mentett oldalt, ott mindenképpen érdemes a mobilgát alkalmazásának lehetőségét, gazdaságosságát vizsgálni.

Ehhez a vizsgálathoz hozzátartozik, hogy megfelelő idejű és pontos hidrológiai előrejelzés legyen arra vonatkozóan, hogy a hirtelen keletkező nagy csapadékokból származó árhullám érkezésével szemben van-e elegendő idő a mobilfal összeszerelésére, és a biztonságos védekezés megkezdésére.

Mindezen szempontok figyelembevétele mellett Magyarországon több település foglalkozik mobil árvízvédelmi művek kiépítésének gondolatával, ezek közül a legközismertebb a főváros terve a csillaghegyi öblözet védelmére, melynek egyik legfontosabb eleme a Dunával párhuzamosan építendő mobilgátrendszer. Hasonló védelmi elgondolást kíván megvalósítani Vác, és most folyik Visegrád és Sződliget mobilfalat is magába foglaló árvízvédelmének kiépítése.

A 2013-as árvíz előtt kezdődött, de csak az árvíz levonulása után fejeződött be Nagymaros egyedi megoldású mobilfalainak kivitelezése. Feltehetően további Duna és Tisza menti települések is szeretnének javítani árvízvédelmi biztonságukon a korszerű mobilfalas megoldásokkal. Tudvalevő, hogy Magyarországon elsőként Szentendrén még a végleges műszaki átadás előtt jelesre vizsgázott a régi elöregedett, kockázatosan rossz töltés helyén az új mobilfal.

TÖRTÉNELMI VISSZAPILLANTÁS

A mai megvalósítási elképzelések alátámasztására érdemes egy kis történelmi visszapillantást tenni az első hazai mobilgát építésére. A homokzsákok kiváltására a javaslat az 1838-as budapesti jeges árvíz után született, de a vele kapcsolatos – legyünk őszinték – akkor jogos bizalmatlanság elvetette az ötletet, de a rövid leírás így is figyelemre méltó.

Lámm Jakab vezető kerületi királyi mérnök faácsolatú gátjának tervét – az első hazai hivatkozású mobilgát-elképzelést – azonban nem sokra értékelte Vásárhelyi Pál: „A városnak szép kinézése megtartása tekintetiből a város előtt a parton egy hordozható véd gátat (transportables boulevards) szükséges készíteni, mely csak abban az esetben rakattatnék össze, és állítatnék fel, ha a nevekedő vízár a várost vésszel fenyegetné; ezen védgát szerkesztése az előadott rajz szerint ebből áll: építessék a part hosszán egy alapfal a partszínig quader kövekből, melybe hat láb távolságra 1 négyszeg láb bő és 9 hüvelyk mély lyukak hagyassanak, ezekbe állítatnak 12 hüvelykes fa oszlopok hátulról támaszgerendákkal megerősítenék, tetőbe pedig összekötnék, ezen oszlopok mellé helyeztetnek fal gyanánt 5-6 hüvelykes jól összevágott és gyalult fenyő szálak, mellyek a nevekedő vízárhoz képest emeltethetnek. E fa gát a vízelmenetel után elszedetik, és az e célra épült raktárakba hordatik. Buda felől is a védszer csak e lehet."

„Bár Lámm Jakab technikai megoldásai - az ideiglenesen beszerelhető fagátak – nagy folyókra alkalmatlanok, mégis tervének egésze a korszerű mérnöki gondolkodás szép példája" – jegyezte fel napjainkban is helytálló módon, Kaján Imre, a dokumentumot fellelő és közzétevő szerző.

Mi ez, ha nem a mai mobilgát tökéletes elődje, azzal a különbséggel, hogy ma anyagai és szerkezeti kialakítása tekintetében a mobilgát olyan, hogy a számítások szerint a jeges árvíz okozta terheléseket is biztonsággal elviseli.

FOLYAMATOS FEJLŐDÉS

Mint az előzőekből is látható, az árvízvédelmi védművek kiépített rendszere Magyarországon Széchenyi István és Vásárhelyi Pál óta folyamatosan fejlődött, igaz, hogy nem mobilgátakkal, de mára 4181 km hosszban épültek ki töltések a Duna és a Tisza mellett. Az utóbbi évtizedek során megnövekedett mértékadó árvízszintek (MÁSZ) nyomán a vízparti települések, városok partvonalain a földművek, illetve magas partok árvízi védekezéskor egyre erősebb homokzsákos magasítást igényelnek. Ennek a munkaigényes változatnak új mérnöki alternatívája az utóbbi húsz évben az olyan mobil árvízvédelmi rendszerek megjelenése, melyek felépítménye az árvízveszély idejére összerakható, majd annak elmúltával leszerelhető, és a következő árvízig raktárban tárolt módon újra felépíthető. (Bár a homokzsákos töltésmagasítást is nevezhetjük ilyen alapon mobil rendszernek – hiszen az árvíz idejére épül csak ki, de újra felhasználása gyakorlatilag nem lehetséges.) A mobilgátak további elvitathatatlan előnye, hogy nem kell olyan magas földműveket kiépíteni, amelyek elzárják a település/város parti szelvényét a folyó látványától, de több esetben a helyi térszerkezeti adottságok és fejlesztési igények nem is teszik lehetővé a magasabb és megfelelő állékonyságú földművek kiépítését.

Az árvízvédelmi védmű homokzsákok helyett magasítható olyan mobil eszközökkel, mint a tömlőgát vagy a szilárd vázú elemes gyorsgát szerkezetek (összecsukható gyorsgát, raklapgát, melyek a víznyomásból származó erőket a talajra közvetítik, de árvízvédelmi szempontból nem tekinthetők integrált védműnek. Utóbbi esetén ugyanis a mobilfalak felszín alatt kiépített tartószerkezete – alépítménye – fontos szerepet játszik az erőtani funkciója mellett az árvízi veszély esetén a felszín alatti talajrétegekben a nagy víznyomás okozta intenzív szivárgás elzárásában vagy jelentős csökkentésében.

KÜLFÖLDI PÉLDÁK

A mobilgátak alkalmazásai az árvízvédelemben a kilencvenes években jelentek meg, és a 2002. évi nagy árvizek után terjedtek el széles körben a mobilfalak az európai nagyobb vízfolyások melletti települések védelmére.

Az egyik korai mobilfal kiépítést a Duna osztrák szakaszán, Grein városában valósították meg 1996-ban (1. kép). Az egyik vezető mobilfalgyártó cég csak a Duna vonalán (Regensburgtól Párkányig) 1999–2010 között 11 városban több mint 10 km összhosszúságban épített ki mobilgátat, köztük a leghosszabbakat Linzben (940 méter 2005) (2. kép), Weissenkirchenben (2900 méter, 2008), Spitzben (1980 méter, 2010) és Hamburgban (3. kép).

A legkiterjedtebb mobilgátrendszert Köln városa építette ki 2004–2008 között, 9,3 km összhosszúságban 13 200 négyzetméter védfelülettel.

Hasonlóan jelentős Prága árvízvédelmi rendszerében a mobilfallal történő védekezés aránya, melyet 1999-ben kezdtek kiépíteni az óvárosi rész folyópartján, nagyléptékű továbbfejlesztésére a 2002. évi, az „évezred árvize" után került sor.

A VÍZZÁRÓ FALAK KETTŐS HATÁSA

Az árvízvédelmi gátakról általában a földgátak jutnak eszünkbe. Gyakran azonban ezek jóval összetettebb szerkezetek, melyek a földgát-testen túl szivárgókból, vízzáró falból állnak. A mobil árvízvédelmi falak esetében is szükség van alépítményre, mely lehet résfal, acél szádfal vagy egyéb vízzáró szerkezet. A műszaki és gazdaságossági szempontból ideális megoldás kiválasztásához szükséges a gát vagy mobil gát viselkedésének ismerete különböző műtárgyak és műtárgy-méretek esetén. Ennek számításához korszerű számítógépes szoftverek állnak a rendelkezésünkre.

A különböző résfalmélységek esetén, az árhullám hatására, a mentett oldali rézsűlábnál kialakuló maximális vízszinteket a 1. ábra szemlélteti, ahol a vízszintes tengelyen a homokos kavicsrétegben a vízzáró fal által lezárt rész függvényében a kialakuló vízszint látható.

A szivárgó víz visszaduzzasztásának mértéke a vízzáró fal mélységétől függ, mekkora keresztmetszetet zárunk le a vízvezető rétegből egy adott helyen.

Figyelembe kell azt is venni, hogy amíg átlagosan évente 10-15 napig tartanak a nagyvizek a Dunán, a háttérszivárgás (ha eltérő intenzitással is, de) 365 napon keresztül jelentkezik. Árvíz után különösen fontos, hogy a mentett oldal felé elszivárgott vizek visszajussanak a folyóba, és ne emeljék meg tartósan a vízállást a mentett oldalon.

TERVEZÉSI KÉRDÉSEK

Hazánkban az utóbbi években vált ismertebbé a mobilfal fogalma, mely víznyomásra méretezett mérnöki szerkezet. Alkalmas lehet a hagyományos földgátak helyettesítésére vagy meglévő árvédelmi partfalak felmagasítására, azaz a magassági hiányok megszüntetésére. Amennyiben földgátat helyettesít, úgy meg kell felelnie az állékonysági és a szivárgási követelményeknek egyaránt.

A mobilfal tehát olyan árvízvédelmi rendszer, melynek felépítménye az árvízveszély idején beépített, szabad szemmel látható tartószerkezet, a másik lényeges része pedig az az alépítmény, mely a felszín alatt helyezkedik el tartószerkezetként (2. ábra).

A felépítmény általában kétféle tartószerkezeti elemből áll. A függőleges tengelyű oszlopok konzolos vagy könyöktartós kialakításúak, melyek nagyszilárdságú csavarokkal kapcsolódnak – vízzáró tömítés közbeiktatásával – az alépítménybe bebetonozott belső menetes hüvelyekkel kombinált szerelvényhez. A függőleges tartók keresztmetszeti méreteit a teherbírási követelmények szabják meg. Általánosságban elmondható, hogy azok keresztmetszete jellemzően „I" tartószerű, azaz a folyóparttal párhuzamos oldalakon hornyokkal kialakítottak. Ezekbe a hornyokba illeszkednek a két tartó közé behelyezendő vízszintes betéttáblák, melyek között a vízzárást gumibetétek biztosítják. A betéttáblák hosszát és keresztmetszetét értelemszerűen a vízoszlop magasságához és az oszlopok távolságához igazodóan kell megválasztani (3. ábra).

Az alépítményi szerkezeteket az árvédelmi rendszerek rekonstrukciós fejlesztései során kell megépíteni, melyekben bebetonozott acél szerelvények biztosítják a felépítményi elemek szerelhetőségét, az erőtani és vízzárási követelményekre is tekintettel.

A mobilfal szerkezete áradás idején a víznyomásból származó erőket az alul befogott tartók közvetítésével az alépítményre továbbítja. A teljes falrendszer állékonyságát a mentett oldali talajrétegeknél ébredő passzív földellenállás kialakulása biztosítja.

Ez utóbbihoz az alépítménynek el kell mozdulnia, s ebből adódóan ott egy szögforgás jön létre. Elméleti alakváltozása természetesen a konzolos tartószerkezetnek is van, tehát a mobilfal tetejénél a tényleges elmozdulásokat e szögforgások és eltolódások alapján lehet meghatározni. A vízszintes betéttáblák oszlopokba történt befogását a vízszintes elmozdulások befolyásolják. Kijelenthető, hogy nem elégséges a tartószerkezeti elemeket csak szilárdságtanilag méretezni, hanem az alakváltozásokat is ellenőrizni szükséges. A betéttáblák erőtanilag kéttámaszú tartóként viselkednek, azok keresztmetszetének megválasztását a gyártók ugyancsak szilárdságtani és alakváltozási számítások alapján végzik (4. ábra).

Az alépítmény szerkezeti, teherbírási megoldását tehát a mindenkori talajadottságok determinálják, annak mélységét pedig a szivárgásgátlás követelményeihez kell még igazítani. Az alépítménnyel kapcsolatos további követelmény a szivárgások szabályozása. A magas vízállásból adódóan a mentett oldalon a talajvíz szintje is megemelkedik a közlekedő edények törvénye szerint a tényleges talajadottságok függvényében.

Az anyagában vízzáró alépítmény csökkenti, illetve késlelteti a mentett oldalra átszivárgó vizek mennyiségét, s a helyesen megválasztott talpmélység esetén a nagyvíz levonulásával párhuzamosan lehetővé teszi a mentett oldali talajvizek mederbe való visszajutását.

A mentett oldalon megemelkedett talajvíz káros lehet az építményekre (épületekre) másrészt apadás idején „külső" terhelést jelent a vízzáró alépítményre, mely szélső helyzetben állékonyságvesztést eredményezhet. Ilyen okokból a mentett oldalon szivárgó rendszer kialakítása indokolt, mely áradás idején – árvízi átemeléssel – lehetővé teszi a mentett oldalon a talajvíz szintjének csökkentését, s ezzel jelentős mértékben kiküszöböli a „fakadóvizes" jelenségeket. Ebből adódóan bonyolult mérnöki számítások alapján lehet az optimális megoldást kialakítani.

AZ EDDIGI HAZAI TAPASZTALATOK

Magyarországon a 2006. és 2010. évi árvizek után került előtérbe a mobilfal alkalmazása, s néhány éves előkészítés után Szentendrén épült mobilfal 333 méter hosszban.

Szentendre

A partfal jellemző keresztmetszetét a 5. ábra szemlélteti. Az árvédelmi védvonal tengelyében jellemzően 6,00 méter mélyre lenyúló réspillérek alkotnak anyagában vízzáró vasbeton falat. A réspillérek tetejére monolit vasbeton, 60 × 80 centiméter keresztmetszetű talpgerenda támaszkodik, mely alkalmas az árvízveszély idején felszerelendő mobilfalrendszer erőtanilag és vízzáróság szempontjából megfelelő csatlakoztatására.

A résfal tetejéhez csatlakozik a vasbeton fejgerenda, mely vaskapcsolat révén az új szerkezet együttdolgozását biztosítja és legfontosabb feladata a mobilfal főtartóinak csatlakoztatása, a bebetonozott lehorgonyzó szerelvények közvetítésével.

A fejgerendában az előre meghatározott tengelyvonal mentén kellett precíz geodéziai munkával 2 milliméteres pontossággal elhelyezni, és az elhelyezett bebetonozandó lehorgonyzó szerelvényt úgy rögzíteni, hogy a betonozás során ne tudjon semmilyen irányba sem semennyit elmozdulni (6. ábra).

Ez a munka nagyon nagy odafigyelést és pontos, precíz munkát igényelt, igazi műszaki kihívás volt, hiszen az építőiparban elfogadott kivitelezési tűréshatároknál egy nagyságrenddel szűkebb eltéréssel kellett a lehorgonyzó szerelvényeket 3-3 méter távolságban Szentendrén 110, Szegeden 480 db főtartó részére bebetonozni úgy, hogy a mobilfal szerelésénél a felállított főtartókba a védelmi lamellák hibamentes vízzárással beilleszthetők legyenek.

A 2013 júniusi, az eddigi mértékadó árvízszintet meghaladó, a Dunán levonuló árhullám idején már sikeresen bizonyította a rendszer szélesebb körben alkalmazható voltát. Szentendrén a Duna-korzó jelentősen átalakult a régi, rossz minőségű földgát elbontását követően, és az 1,80 méter magas mobilfal kellő biztonságot ad a levonuló árhullámokkal szemben (lásd 4–5. kép).

Szeged

A szentendrei fejlesztést követően a szegedi belvárosi árvízvédelmi rendszer rekonstrukciója során közel 1,50 km hosszban mobilfalrendszer épült. A szegedi fejlesztés a mobilfalrendszernek egy másik alkalmazási lehetőségét igazolja, azaz a meglévő partfali védmű magassági hiányait pótolja.

A mobilfal alkalmazásának egyik lehetőségét a 7–8. ábra szemlélteti, miszerint a Korányi fasoron a meglévő mellvédfal átalakításával vált lehetővé a 60 centiméter magas mobilfal szerelhetősége, hogy az elöntéssel szembeni biztonság rendelkezésre álljon, ugyanakkor árvízmentes időszakokban a Tiszára való rálátás biztosított legyen.

Szegeden a belvárosi közpark melletti, több mint 400 méter hosszú szakaszon lebontásra került a lépcső lejáratokkal 25 méterenként megszakított mellvédfal, s helyette monolit vasbeton szerkezeti megoldással kialakított alépítményre 1,20 méter magas mobilfalat lehet szerelni az árvízi előrejelzés alapján. Mindkét jellemző megoldás lényege, hogy anyagában vízzáró vasbeton szerkezetek épültek, melyek kiküszöbölik a korábbi megoldások vízzárási hiányosságait, s lehetővé teszik a mobilfalak gyors szerelhetőségét.

Mindkét hazai fejlesztéshez a német IBS cég szállította a mobilfalrendszer elemeit. Egy kiforrott rendszer elemei kerültek alkalmazásra 0,6, 1,20 és 1,80 méteres magasságokkal. A függőleges tengelyű konzolos oszlopok tengelytávolsága a szentendrei partfalnál 3,00 méter, míg a Szegedi partfal esetében a magasságtól függően jellemzően 2,57 és 3,83 méter között változik. A speciális alumínium öntvény oszlopok közé minden esetben 10 centiméter vastagságú 20 centiméter magas betétgerendák illeszkednek gumitömítésekkel.

Az alépítménybe bebetonozott és az oszlopokat fogadó talpszerelvények elhelyezési pontossága mindkét fejlesztés esetében kiváló volt, s emiatt a jó illeszkedés és a könnyű szerelhetőség követelményei teljesültek.

ÁRVÍZVÉDELMI MOBILGÁTAK KIVITELEZÉSE

Az árvízvédelmi mobilgátak építésének meghatározó eleme a mobilgát rögzítésére, továbbá az állékonyság biztosítására szolgáló alépítmény kivitelezése.

Amint azt már más helyütt tárgyaltuk, a mobilgát alépítménye legtöbbször integrált része az árvízvédelmi védműnek, azaz egyben a szivárgásgátlás, illetve adott geológiai viszonyok esetén a vízzárás feladatát is ellátja. Az előbbi esettel találkozunk a Szentendre Dunakorzó mobilgát és a Szeged belvárosa árvízvédelmi rekonstrukciója során is.

Mobilgát alépítmény kivitelezése

Az alépítményi szerkezeteket az árvédelmi rendszerek rekonstrukciós fejlesztései során kell megépíteni, melyekben bebetonozott acél szerelvények biztosítják a felépítményi elemek szerelhetőségét, az erőtani és vízzárási követelményekre is tekintettel. Az alépítményt réseléses technológiával építették meg Szentendrén és Szegeden is. Szentendrén a résfal a terepsíktól átlagosan 6, Szegeden 3,2 méter mélységig épült, 45 centiméteres szélességgel. Az új résfalnak hármas funkciót kell ellátnia. Stabil alapot kell nyújtania a ráépülő fejgerendának (mely a mobilgát rögzítésére szolgál), illetve a rátámaszkodó új vasbeton köpenyfalnak (Szegeden).

Az egyes résfogások átlagos hossza 4,1 méter. A rések állékonyságát résiszap megtámasztással kell biztosítani. Az elkészült résekbe került elhelyezésre a betonacél armatúra, valamint az egyes táblák csatlakozását biztosító szakaszoló csövek. A rések kitöltése víz alatti betonozási technológia alkalmazásával történt kontraktorcső segítségével. A munkák gyorsítása érdekében. Ahol lehetett, két géplánc üzemelt. Az elhasználódott résiszap újra felhasználása folyamatos tisztítással, regenerálással történt.

Szegeden a munkálatokat részben megkönnyítette, hogy az új résfal a meglévő támfal alaptömbje mellett épült közvetlenül – így, csak egyoldali résvezető gerendát kellett építeni –, de egyben meg is nehezítette, mivel bizonytalan elhelyezkedése miatt a teljes hosszon 1,5-2,0 méter mélységig nagy odafigyeléssel, feltáró jelleggel kellett a réselést végezni. Az armatúrák felfüggesztésére is – az egyoldali résvezető miatt – speciális tartót kellett készíteni.

ÖSSZEGZÉS

Összefoglalva az előzőeket: elmondható tehát, hogy megfelelő előkészítés, talajfeltárás, laborvizsgálatok, szivárgásszámítás és ebből eredő átgondolt tervezés és hibátlan kivitelezés esetén minden szempontból biztonságos mobilfalrendszereket és a magassági hiányok kiegészítését lehet megépíteni ezekből a szerkezetekből. Nem kell a gát nyomvonalának egy vonalzó mellett húzott egyenesnek lennie.

Vonalvezetésében, szerkezeti részeiben illeszkedjen a területi igényekhez, és kialakítása mindenképpen győzze meg a kétkedőket (szakmabelieket is) és a laikusokat is arról, hogy a mobilgát mentett oldalán nem kell katasztrófától tartani. Ezért ökölszabályként elfogadható, hogy 2 méteres magasságig kitámasztás nélküli tartó oszlopokkal épülnek a mobilfalak, e felett a magasság felett már támasztott oszlopok használata a szokásos megoldás. A fal magasságának meghatározásánál az adott helyen érvényes MÁSZ+-t az előírt biztonság figyelembevételével kell meghatározni a tervezett fal kiépítési magasságát. Azt is figyelembe kell venni, hogy szemben a földgátakkal, a mobilfalaknál utólagosan, a védekezés során esetleg felmerülő igény esetén sem oldható meg biztonságosan a mobilfal magasítása. Természetesen megbízható hidrológiai előrejelzések esetén születhetnek ad hoc megoldások, de ezek biztonsága kétséges, és néhány centiméteres átbukás, csurgás összegyűjtése és visszaemelése sem elképzelhetetlen a mentett oldalról.

A jó anyagból jól megépített földgát és a mobilgát között biztonsági szempontból nem lehet, és nincs is különbség. Védekezés során természetesen mindkettőre hozzáértő figyelő szolgálatot kell szervezni a jelenségek folyamatos észlelése érdekében.