BEZVÝKOPOVÁ TECHNOLOGIE ŘÍZENÉHO ŠNEKOVÉHO VRTÁNÍ ŘEŠÍ VÝSTAVBU KANALIZACE V OSTRAVĚ HEŘMANICÍCH

Autor Ing. Ivan Demjan, TALPA – RPF, s.r.o.
Recenzent Ing. Karel Franczyk, Ph.D.

Statutární město Ostrava zadalo v roce 2024 realizaci stavby „Rekonstrukce vodovodu a kanalizace v lokalitě Bučina a odstranění výpusti Poštulkova“, a to dle projektu zpracovaného společností SWECO a.s. Zhotovitelem stavby byla vybrána společnost KR Ostrava, která projekt úspěšně dokončila na konci roku 2025.

Původní projekt předpokládal výstavbu kanalizace převážně otevřeným výkopem. V jednom úseku o délce 51,8 m však bylo z důvodu dopravního řešení navrženo bezvýkopové provedení. Naše společnost TALPA-RPF nabídla realizaci tohoto úseku technologií laserem naváděného řízeného šnekového vrtání s vtlačováním kameninového potrubí.

Příprava stavby

Lokalita Bučina v Heřmanicích (severovýchodně od Heřmanického rybníka směrem k Rychvaldu) se nachází v mírně svažitém terénu. Geologický průzkum zde nebyl proveden. Na základě rešerše okolních průzkumů se v hloubkách 5–6 m očekávaly typické kvartérní pokryvy Ostravské pánve – prachovito-písčité jíly měkké až tuhé konzistence. Podzemní voda dle podkladů neměla být zastižena. Po zahájení výstavby se však ukázalo, že skutečné geologické podmínky jsou výrazně odlišné. Vrstva písčitých jílů již od menších hloubek přecházela do středně hrubých, výrazně zvodnělých písků. Tento charakter podloží zásadně komplikoval provádění stavebních jam i jejich stabilitu.

V hustě zastavěné oblasti ulic Fišerova, Vrbická a Na Bučině hrozilo při hlubokých výkopech riziko negativního ovlivnění statiky okolních rodinných domů.

Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto o přepracování řešení a rozšíření bezvýkopových úseků na všechny části s nepříznivými podmínkami. Celková délka takto upravených úseků činila 207,6 m.

Realizace a výsledek

Příprava stavebních jam pro protlaky byla v daných geologických podmínkách značně náročná. Pro pažení bylo použito kluznicové pažení LTW, které usnadňovalo postup prací. Nejsložitější situace nastala v posledních fázích hloubení jam. Hrubé písky díky zvýšenému tlaku podzemní vody byly vyt lačovány do výkopu. Hloubení muselo být zpomaleno, aby nedocházelo ke vzniku kaveren za pažicími boxy, a byla přijata opatření pro intenzivní odčerpávání vody.

Na čelní straně jámy v místě zaústění budoucího protlaku nebylo možné použít standardní pažicí box až na dno, proto bylo nutné doplnit pažení o ocelové pažnice UNION a dřevěné výdřevy. Šlo o velmi náročný postup, který bylo nutné provádět těsně před zahájením samotných protlačovacích prací. Pracovníci zhotovitele KR Ostrava však rychle nalezli opt imá lní te chnologi cký pos tup a výsledné jámy byly dostatečně zapaženy jak z hlediska bezpečnosti, tak i zajištění vhodných pracovních podmínek.

Vlastní protlak byl zahájen v červnu 2025 realizací nejdelšího úseku o délce 51,6 m. Pro tuto etapu jsme použili kompaktní zařízení Bohrtec BM400. Jeho technický popis je uveden níže v článku. Během provádění pilotního vrtu se projevila omezení daná velmi měkkým prostředím, a proto bylo udržení požadované nivelety časově náročné.

Významnou výhodou stroje je použití duálních vrtných tyčí – vnější tyč přenáší tlačnou sílu a vnitřní krouticí moment na pilotní nástroj. Nedochází tak ke změnám nivelety vlivem rotace tyčí, jak je to běžné u standardních soustav jiných zařízení.

Schéma řízeného šnekového vrtání do vnějšího průměru
406 mm (protlačovací kameninové potrubí DN300 mm)

Po dokončení pilotního vrtu byl otvor rozšířen na průměr 406 mm a zároveň zapažen ocelovými pažnicemi. Následně proběhlo další rozšíření expanderem na průměr 557 mm se současným zatláčením kameninových trub KeraDrive DN 400 výrobce STEIZEUG KERAMO. Tyto operace již probíhaly bez výrazného ovlivnění nepříznivými podmínkami, a to díky intenzivnímu odčerpávání vody. Protlak byl dokončen během devíti pracovních dní.

Potvrzení vhodnosti použité technologie

Úspěšná realizace prvního protlaku potvrdila vhodnost bezvýkopové technologie pro dané hydrogeologické prostředí. Investor se proto rozhodl rozšířit použití této metody i na další problematické úseky, kde by výkop znamenal vysoké riziko a technické komplikace.

Projektant následně doplnil do trasy kanalizace pět bezvýkopových úseků v délkách 28 m, 48 m, 36 m, 28 m a 16 m. Ve všech zbývajících úsecích byla projektován a dimenze potrubí kanalizace DN 300 mm a opět byly vybrány kameninové protlačovací trouby KeraDrive. Práce byly úspěšně provedeny v období srpen až říjen 2025 a představují významnou referenci pro realizaci kanalizací bezvýkopovými technologiemi v náročných podmínkách zavodněných písků.

Schéma řízeného šnekového vrtání do vnějšího průměru
557 mm (protlačovací kameninové potrubí DN400 mm)

Přesné řízení směru je základem přesného výsledku

V minulosti bylo pro podobné situace často používáno neřízené protláčení ocelových chrániček s následným vystrojením kanalizačním potrubím. Největším nedostatkem tohoto způsobu byla jeho značná nepřesnost . Bez nadsázky se dá říct, že pro dosažení potřebného výsledku kromě vhodných podmínek a umu obsluhy nesměl chybět i kus štěstí.

Právě z těchto důvodů byla především pro stavby kanalizací vyvinuta mnohem přesnější technologie řízeného šnekového vrtání. Nejdůležitějším krokem je provedení přesně naváděného pilotního vrtu, který je následně rozšířen se současným zatláčením ocelových pažnic dle postupu uvedeného v předchozím bodu. Pilotní vrtný nástroj je válcového tvaru o průměru cca 150 mm s klínovou čelní plochou umožňující provádění korekcí směrových i výškových. Nástroj je dutý a v jeho nitru je uložen laser vysílající paprsek dutými vrtnými tyčemi až do vrtného zařízení. Kont rola směru je zde prováděna optickým měřícím zařízením (theodolitem). Laserový paprsek z vrtného nástroje je promítán do záměrného kříže a případné odchylky jsou viditelné, takže obsluha může včas provést změnu směru. Zařízení BM400 společnosti Bohrtec se liší ještě jedním konstrukčním detailem odlišujícím ho od konkurence – stroj používá duální, tedy dvojité vrtné tyče. Vnitřní vrtná tyč rotuje, vnější tyč pouze tlačí. Nedochází tedy k postupnému rozšiřování tunelu vzniklého během pilotního vrtu rotující tyčí. Pilotní vrt je totiž mírně zvlněn směrováním vrtu a jednoduché vrtné tyče by tak během rotace roztlačovaly zeminu do okolí vr tu. U duálních vrtných tyčí jsou rotující vnitřní tyče chráněny vnější tyčí a dosažený výsledek je mnohem přesnější.

Po dokončení pilotního vrtu a dosažení cílové jámy je provedeno rozšíření vrtu se současným zatláčením ocelových pažnic o totožném rozměru, jako je pokládané potrubí. Odvrtaná zemina je šneky dopravována do startovací jámy. Provedený tunel je dočasně zapažen ocelovými pažnicemi , které jsou v posledním kroku vytlačovány kameninovým protlačovacím potrubím. Vzhledem k tomu, že pažnice jsou stejného vnějšího rozměru jako protlačovací trouby, je omezeno nebezpečí vzniku kaveren nebo nadvýlomu, provedený tunel je po celou dobu prací chráněn proti sesouvání zeminy do vrtu. V cílové jámě jsou pažnice i se šneky vždy po jedné demontovány ve spojích a vytaženy jeřábem na povrch.

Podmínky nasazení stroje

Stroj BMA400 je konstruován pro rozsah geologie od měkkých zemin přes kamenité půdy až po velmi měkké anebo rozpadavé skalní horniny. Maximální kusovitost štěrku nebo kusů horniny je dána volným prostorem mezi pažnicí, šneky a středovou hřídelí. Nesmí docházet k zasekávání kusů horniny během jejího transportu pažnicemi. Pro pažnice DN 300 je to např. 70 až 80 mm s ojedinělými kusy až 100 mm.

Zařízení dokáže vrtat a vtlačovat ocelové potrubí nejvyššího rozměru DN 500 mm. Především je konstruováno pro protlačování kameninových t rub DN300 a DN 400 mm.

Výkon stroje teoreticky umožňuje dosažení délky bezvýkopové pokládky až 120 m, při těchto délkách však narůstá chyba v zobrazení laserového naváděcího systému, proto tak dlouhé úseky nedoporučujeme. Reálná délka je dle půdních podmínek délka 60 až 70 m.

Velkou výhodou tohoto stroje je kompaktnost. Stroj může být umístěn a pracovat v pažené startovací jámě tvaru obdélníku o světlém rozměru 3400 x 2500 mm. Za velmi specifických podmínek je možné použít kruhovou startovací jámu paženou železobetonovými skružemi DN 2000 mm.

Slovo závěrem

Stále opakující se situací v přípravě staveb je nedostatečně provedený geologický průzkum lokality v místě stavby. Oproti všem předpokladům zastižené inženýrsko-geologické poměry v místě stavby nakonec představovaly zvodnělé až tekoucí písky. Díky projektu Bučina nyní víme, že i v těchto podmínkách lze provádět úspěšně řízené šnekové vrtání s předvrtem, včetně relativně jednoduché konstrukce přístupových jam.