Využití mikrotunelování při výstavbě "Rekonstrukce ČSOV Kamýcká (084), Praha 6 – gravitace a výtlak“

Autor: Ing. Jan Brabec, BGBAU s.r.o.

Společnost BGBAU s.r.o. působí na českém trhu od roku 2022 a od svého založení se podílí na významných projektech mechanizované ražby v České republice. Do projektů vstupujeme již v jejich počátečních fázích, díky čemuž můžeme zajistit odbornou součinnost při přípravě, koordinaci i vlastní realizaci technologicky náročných prací.

Disponujeme oprávněním k provádění činností prováděných hornickým způsobem. Veškeré práce realizuje kvalifikovaný personál s odbornými zkušenostmi v oblasti podzemního stavitelství, ražeb a bezvýkopových technologií. Důraz klademe na bezpečnost, technickou kvalitu provedení, spolehlivost a dodržování požadavků investora i harmonogramu stavby.

Vedle mechanizované ražby se zaměřujeme na široké spektrum bezvýkopových technologií pro výstavbu, obnovu a rekonstrukci podzemní infrastruktury. Provádíme horizontální řízené vrtání, šnekové vrtání s pilotním vrtem, beranění ocelových chrániček, berstlining, pluhování i ruční protlaky. Volbu vhodného technologického postupu vždy přizpůsobujeme konkrétním podmínkám stavby, geologii, trase vedení a požadavkům na omezení zásahů do okolního prostředí i provozu.

1.    Úvod

Projekt „Rekonstrukce ČSOV Kamýcká (084), Praha 6 – gravitace a výtlak“ sestává z následujících základních funkčních částí:

1) výstavba nové splaškové kanalizace k nové kapacitnější čerpací stanici (součástí je i část mikrotunelování)

2) nová čerpací stanice odpadních vod ČSOV Kamýcká – součást projektu „Rekonstrukce ČSOV Kamýcká (084), Praha 6, č. akce 11C8300“

3) nové výtlačné řady z ČSOV Kamýcká do ČSOV Roztocká (provádí objednatel fa ZEPRIS s.r.o.)

V současnosti existuje stávající ČSOV vzdálená asi 90 m západně od staveniště nové ČSOV Kamýcká, která převezme její funkci. Důvodem je potřeba čerpat větší množství odpadních vod, než je kapacitně schopna zvládnout stávající ČSOV. Délka nové gravitační splaškové kanalizace Stoky A je celkem 140,44 m KAM DN 400, z toho je součástí i protlak ŽB chráničky DN 800 v délce 88,5 m. Parametry dvou nových souběžně vedoucích výtlačných řadů jsou přibližně 792 m v materiálu PEHD d 250 × 22,7 SDR 11.

1/ Situační výkres širších vztahů 

2/ Situační výkres

3/ Pohled na stavbu

Gravitační kanalizace podchází pod elektrifikovanou tratí a z těchto důvodů je navržena bezvýkopová metoda mikrotunelování. Startovací jáma je navržena v šachtě ŠA2 a cílová jáma v šachtě ŠA3. Po dokončení je protlak prováděn i v opačném směru do ŠA1. V první fázi je protlačena ŽB chránička DN 800, následně je do chráničky instalováno kameninové potrubí DN 400. Provedení dvou protlaků v délkách cca 40 m včetně vystrojení je plánováno na 6 týdnů.

Investorem akce je Hlavní město Praha v zastoupení PVS a.s., generálním dodavatelem je firma ZEPRIS s.r.o. a subdodavatelem pro provádění mikrotunelování je firma BGBAU s.r.o. Projekční práce zajišťuje firma D-PLUS PROJEKTOVÁ A INŽENÝRSKÁ a.s. Práce byly započaty koncem června 2026 a budou dokončeny do 24 měsíců. Z toho rok budou trvat práce na výtlačných řadech a gravitační kanalizaci a druhý rok bude trvat výstavba nové ČSOV.

2.    Bezvýkopová technologie mikrotunelování

Mikrotunelování, nebo též mikrotuneláž, je plně mechanizovaná, říditelná a dálkově ovládaná metoda protlačování podzemních vedení různých profilů. Mikrotunelování umožňuje instalovat podzemní vedení přesně do požadované trasy a v případě potřeby vyrovnat vzniklé směrové a výškové odchylky. Trouby se vkládají postupně za razicí stroj a jsou zatlačovány tlačným zařízením umístěným ve startovací šachtě. Tlačné síly se přenášejí do opěrného bloku a jsou cíleně snižovány injektáží nadvýrubu pomocí bentonitové směsi. V případě potřeby jsou vloženy mezitlačné stanice. Při protlačování razicí štít (MTBM) otáčí řeznou hlavou, která rozmělňuje horninu na menší frakci. Posléze je rubanina dopravována pomocí výplachu čerpadly na povrch. Na separační jednotce je rubanina oddělena a výplach je čerpán zpět na čelbu. Po dokončení protlaku je razicí štít vytlačen v cílové šachtě. Razicí štíty jsou vždy uzpůsobeny pro konkrétní geologické podmínky, materiál potrubí, hladinu podzemní vody aj. Materiály vhodné pro protlačování jsou železobeton, sklolaminát, ocel, kamenina nebo polymerbeton. Jedná se o jednu z nejrychleji se rozvíjejících metod ukládání inženýrských sítí, která nemá prakticky žádné technické omezení. Technologii lze použít pro profily DN 300 až DN 4000.

4/ Pohled do startovací šachty ŠA2

3.    Ražba ŠA2 – ŠA3

Hlavním důvodem pro využití bezvýkopové technologie mikrotunelování byl především složitý geologický profil a nutnost uložení do ŽB chráničky (požadavek ČD a.s.). Geologické prostředí v trase protlaku je tvořeno fluviálními sedimenty tvořenými převážně štěrkovitými písky s balvany. Současně byly zastiženy balvany buližníku a žuly. Provádění jakéhokoli protlaku s otevřenou čelbou by bylo rizikové s ohledem na možné kavernování nadloží. Technologie šnekového vrtání s pilotním vrtem by mohla mít s ohledem na výskyt balvanů problém. Dalším důvodem volby této technologie byla i rychlost provádění.

Práce započaly 17. 7. přípravou ve startovací šachtě a návozem techniky. Vzhledem k nestabilnímu geologickému prostředí nebylo možné povytáhnout čela kluznicového pažení, a tak bylo rozhodnuto o jejich ponechání a odřezání v místě zarážky. Po odřezání však i v malém prostoru předních ŽB bloků (1,25 × 1,25 m) vlivem vibrací z trati došlo k vyvalení materiálu. Prostor bylo nutné zapažit pomocí pažnic UNION, které byly zdemontovány až po vložení razicího štítu do tlačného rámu a po zatlačení řezné hlavy za ocelovou desku s gumovým těsněním.

5/ Průval materiálu do stavební šachty   

6/ Vložení razicího štítu do tlačného rámu

Zařízení staveniště pro mikrotunelování je optimální o rozměrech min. 800 m². Zde jsme se museli popasovat s prostorem 500 m² a šikmým příjezdovým svahem. Dne 23. 7. byl razicí štít AVN800XC-A slavnostně pokřtěn a ražba prvního protlaku začala 30. 7. První protlak v délce 37,2 m by byl dokončen za pouhé 3 dny, nicméně štít zůstal zhruba 1 m před cílovou šachtou a 8 dní se následně čekalo na dohloubení cílové šachty. Prorážka prvního protlaku tak byla až dne 11. 8.

4.    Nástrahy v průběhu realizace

Jak bylo již zmíněno, poměrně obtížné bylo celou technologii dostat do poměrně stísněného prostoru. Z jedné strany úzká ulice, ze strany druhé poměrně strmý svah se vzrostlými stromy. Práce probíhaly v těsné blízkosti obydleného území, a tak bylo nutné se i popasovat s připomínkami místních obyvatel týkajícími se hluku. Práce probíhaly ve všední dny a v sobotu při jednosměnném provozu. Pro technologii mikrotunelování může být v některých případech poměrně komplikované práce provádět přerušovaně. Obzvláště u protlačování větších dimenzí a na delší vzdálenosti. Pokud se protlak zastaví, při roztlačení kolony trub je nutné vyvinout daleko větší tlačnou sílu, což v některých případech může mít až kritický dopad na dokončení ražby. Tato problematika by měla být řešena už při samotném projednávání s hygienou, stejně tak práce v nepřetržitém 24hodinovém provozu mohou mít pozitivní dopad na cenotvorbu.

V přípravné fázi projektu je u jakékoli bezvýkopové technologie stěžejní kvalitní geologický průzkum. V počátcích tohoto projektu nebyly ještě dokončeny průzkumné práce, a proto se vycházelo z archivních rešerší. Na základě toho bylo navrženo mikrotunelování s použitím razicího štítu AVN800XC-A (vrtaný profil 1110 mm). Po dokončení geologického průzkumu však byly objeveny velmi pevné buližníky s pevností v prostém tlaku přes 150 MPa. Kombinovaná řezná hlava razicího štítu je navržena pouze pro horniny s pevnostmi do 50 MPa, a tím se jevila možnost narazit na „překážku“. Jako optimální řešení se jevilo použití většího a silnějšího stroje AVN1200TC, který má možnost přístupu na čelbu pro výměnu řezných nástrojů nebo případné uvolnění překážky na čelbě. V průběhu soutěže však tato varianta byla zamítnuta. V případě nedokončení ražby by tak bylo nutné provést záchranný ruční protlak z cílové šachty. Při realizaci se pak razicí štít v posledních metrech opravdu doslova „prokousával“ do cílové šachty a měl velký problém si s takto náročným geologickým prostředím poradit. Svatá Barborka však při nás stála a protlak byl úspěšně dokončen.

7/ Razicí štít po prorážce do cílové šachty ŠA3

5.    Ražba ŠA2 – ŠA1

Ihned po prorážce prvního protlaku se započalo s vystrojováním. Do ŽB potrubí DN 800 byla nasunuta hrdlová kamenina DN 400 po připravených ocelových kolejích a meziprostor byl zaplněn cementopopílkovou směsí. Současně probíhaly přípravy na ražbu v opačném směru. Ražba protlaku ŠA2 – ŠA1 začala 20. 8. Tento protlak byl prováděn úpadně ve sklonu 6,5 %. Pro dopravu rubaniny bylo nasazeno pouze jedno čerpadlo, a tím pádem se nepovedlo na čelbě udržet absolutní tlakovou rovnováhu. Vzniklý přetlak způsobil částečný únik výplachu do nadvýrubu, a tak byl celý protlak velmi dobře lubrikován výplachovou směsí s bentonitem. Tato skutečnost byla příjemná, protože tím pádem byla absolutně minimální tlačná síla, avšak mělo to i jednu zásadní nevýhodu. Při ražbě je nutné mít na čelbě přítlak (štít musí zabírat, mít kontakt), aby bylo možné stroj výškově a směrově řídit a také aby nevznikaly kaverny. V kombinaci s geologickým prostředím tvořeným písčitými štěrky s valouny však stroj kontakt úplně neměl a hydraulický tlak hydromotoru pohánějící řeznou hlavu vždy rázově zabíral, když řezná hlava zrovna drtila nějaký větší valoun. A při této kombinaci se nám razicí štít „kousnul“, zabral a řezná hlava se nám vlivem tohoto extrémního tlaku zastavila, zatímco tělo razicího štítu se pootočilo o 100°. I s tímto zásadním problémem jsme se popasovali. Trubky pro výplach byly vyčištěny vzduchem a následně rozpojeny u napojení do štítu. Poté byl stroj zatlačen bez otáčení řezné hlavy a po dostatečném přítlaku pomalu otočena řezná hlava v opačném směru. Tím se nám podařilo stroj srovnat. Následovalo spojení prvních dvou ŽB trub společně se zadní částí razicího štítu a tím bylo dosaženo daleko větší třecí plochy. Hydraulické písty určené pro směrovou korekci byly částečně staženy, aby bylo možné řeznou hlavu opět roztočit. Práce pak mohly dále pokračovat v průměrných postupech 50 mm/min. Druhý 40 m dlouhý protlak byl dokončen 25. 8.

6.     Závěr

Vystrojení druhého protlaku a odvoz techniky byly dokončeny 4. 9. Bez již zmíněného prostoje s nedokončenou cílovou šachtou byly práce dokončeny za 6 týdnů. Technicky náročný projekt byl tak úspěšně dokončen za velmi krátkou dobu. Firma BGBAU zde využila zkušeností svého kvalifikovaného týmu, který se spolupodílel v předchozích letech na více než 4 km protlaků prováděných touto technologií. Klíč k úspěšnému dokončení projektu je vždy už v přípravných fázích. Vzhledem k vyšší ekonomické náročnosti těchto projektů je klíčové, aby investor získal jistotu a riziko bylo pokud možno co nejmenší. Proto bych zde znovu apeloval na kvalitní podklady spočívající v kvalitních geologických průzkumech, ale také na kvalitu projekčních prací, které vyžadují nemalé zkušenosti.

https://www.bgbau.cz