Když je startovací šachta násobně složitější a dražší než vlastní protlak – UHERSKÝ BROD, rekonstrukce sběrače CIII

Autor: Igor Fryč, FIRESTA – Fišer, rekonstrukce, stavby a. s.
Recenze: Ing. Michal Sodomka

1. Úvod

V Uherském Brodě se řešilo odkanalizování části historického centra, kde se za historickou hradbou městského opevnění nacházela soustava spadišťních šachet, které historicky překonávaly výškový rozdíl přibližně 7,50 m. Všechny tyto šachty byly v havarijním stavu, a z tohoto důvodu i zcela nepřístupné. Do šachet byla napojena řada přítokových stok v různých výškových úrovních, z nichž některé byly již nefunkční.

Projekt rekonstrukce kanalizace navrhoval stávající soustavu spadišť nahradit jedním poměrně stavebně složitým novým objektem a to tzv. Haindlovým spadištěm (obr. č. 1).

Haindlovo spadiště je specifický typ kanalizačního spadiště (šachty) pro překonání velkého výškového rozdílu s vlastním útlumem kinetické energie. Pro zajímavost je možné uvést, že tento objekt navrhl významný český hydrolog a vědec Ing. Karel Haindl, CSc a v roce 1964 byl patentován.

• Situování kanalizace

Největším problémem projektu a celé stavby byla velmi obtížná dostupnost hlavního stavebního objektu Haindlova spadiště. Vlivem souhry okolností (soukromé pozemky, průběh stávajících IS, blízkost mateřské školy) bylo nakonec nutné umístit objekt přímo do tělesa historické městské hradby. Pažení stavební jámy tak muselo být zřízeno v rámci hradební kamenné stěny – za stěnou, v místě stěny a před stěnou, částečně taky v areálu mateřské školky. Vzhledem k hloubce, resp. výšce celého spadiště 13,70 m představoval návrh statického zajištění stavební jámy opravdovou výzvu.

Z objektu spadiště pak měl být odtok (kanalizační sběrač CIII) veden ve stávající trase kanalizace přes průjezd mezi domy a napojen na kanalizaci v ulici Dolní Valy. Tento úzký průjezd byl jediným možným přístupovým místem pod hradební zdí (obr. č. 2).

• Původní technické řešení a hydrogeologické podmínky

Z důvodu stísněných podmínek a malé vzdálenosti kanalizačního sběrače CIII od zástavby v průjezdu mezi domy bylo v tomto prostoru navrženo pažení otevřené rýhy pomocí stěn z mikropilot v celém úseku délky 38 m. Navrženy byly mikropiloty průměru 20 cm se založením cca 1 m pod základovou spáru výkopu kanalizace.

3.1. Pažení stavební jámy

Pro zajištění výkopu stavební jámy byly v části za hradební stěnou navrženy mikrozápory HEB 140 dl. 8 m. Toto pažení mělo tvořit v první výškové úrovni vnější část pažení tvaru U. Po výšce mělo být rozepřeno vodorovnými rámy. Zápory měly být dále zajištěny dvěma řadami kotev. Mezi záporami se počítalo s výdřevou tloušťky min. 10 cm. Prostor za pažinami měl být průběžně vyplňován hutněným materiálem z nesoudržné zeminy. 

Na vrchní část pažení měla navazovat vnitřní část pažení obdélníkového tvaru rovněž zajištěná pomocí zápor odvrtaných z horní úrovně terénu. To ovšem znamenalo návrh délky vrtů až 20 m, do kterých měly být osazovány 15 m dlouhé zápory z válcovaných profilů HEB 140. Další mikrozápory měly být vrtány z prostoru pod hradební stěnou pomocí pracovních plošin. Pro zajištění hradební stěny u její paty byly navrženy dva bloky tvořené dvěma mikrozáporami a lanovými kotvami, které by byly po napnutí zabetonovány do monolitického bloku.

3.2. Hydrogeologické podmínky 

V blízkosti šachty Haindlova spadiště bylo provedeno několik průzkumných sond, na základě kterých se nepřekvapivě předpokládal výskyt navážek mocnosti 6,0 – 6,5 m. Historické navážky měly být soudržné až nesoudržné, suťovitého charakteru v podobě úlomků cihel, betonu a kamene frakce štěrk s výplní mezer písčitou a jílovitou hlínou s příměsí popelovin a fragmentů komunálního odpadu.

Pod vrstvou navážek byly zastiženy v úrovni 6,10 – 12,90 m zeminy nízkých geotechnických kvalit. Předpokládaly se buď eluviální sedimenty nebo možné další navážky antropogenního původu. Obojí však trvale podmáčené. Zvětralé horniny flyšového souvrství byly zastiženy v sondách až v hl. 12,90 m. Jednalo se o zcela zvětralé jílovce tř. R6, které měly mít charakter vysoce plastického jílu s hojnými úlomky matečné horniny.

Podzemní voda se v horní úrovni hradební zdi vyskytovala v hl. 7,50 – 9,30 m pod terénem. Z hlediska zvodnění byl důležitý i vliv prosakujících odpadních vod z porušeného potrubí kanalizace a dalo se předpokládat, že podzemní, odpadní, resp. srážkové vody, prosakující průlinově propustným prostředím navážek se mohou akumulovat v hlubších vrstvách.

• Důvody ke změnám technického řešení

Ještě před zahájením vlastní stavby vznikaly pochybnosti o reálnosti provedení 20 m hlubokých vrtů pro zápory o relativně malém průměru 240 mm, a to v podmínkách nesourodého prostředí navážek neznámého složení. Rovněž manipulace s 15 m dlouhými válcovanými HEB-profily, které by se musely na stavbě prodlužovat postupným svářením dalších částí, se jevila vzhledem k omezenému prostoru jako hodně riziková. Dalším limitujícím faktorem byla hradební zeď, kdy v blízkosti její horní hrany musel být předem vyloučen pohyb těžké vrtné techniky.

Proto se začalo uvažovat nad variantou, že technologie vrtaných zápor se bude muset zkombinovat s klasickou ražbou šachty prováděnou hornickým způsobem. Pomocí mikrozápor měla být zapažena pouze vrchní část stavební jámy ve tvaru U a spodní část by se pak pažila klasicky pomocí pažnic UNION rozepřených do vodorovných rámů z I-profilů. Po zahájení vrtných prací se však ukázalo, že nelze provést vrty pro zápory ani do hloubky 8 m. Příčinou bylo, že se historické kamenné hradby s hloubkou rozšiřují mnohem víc (šířka cca 3,5 m) a navážky za těmito hradbami jsou „mnohem různorodější“, než se předpokládalo. Objevila se také kaverna, do které vrtná korunka v jednom místě propadla. Jak již bylo uvedeno dříve, nájezd výkonnější a těžší vrtačky byl vyloučen z důvodné obavy, že by mohlo dojít ke zhroucení hradební zdi.

Následně musel být celý projekt statického zajištění stavební jámy znovu přepracován tak, aby mohlo být kompletní hloubení stavební jámy (šachty) provedeno technologií zátažného a hnaného pažení coby činnost prováděná hornickým způsobem. A to nebyl věru jednoduchý úkol, protože šachta se nesnadno razí, když vám „chybí“ celá její jedna strana (obr. č. 3). Nelehkého úkolu se se ctí chopili renomovaní statici Ing. Pavel Klásek a Ing. Jan Horák, kteří dokázali navrhnout v praxi proveditelnou konstrukci (obr. č. 4). Pro lepší představivost je konstrukce pažení šachty zobrazena ve zjednodušené podobě na obr. č. 5. Jediným prvkem, který se z původního návrhu zachoval, byly dva kotevní bloky s předpjatými lanovými kotvami u paty hradební zdi, které byly navíc doplněny o další dva bloky pro zapření šikmých prvků nosné konstrukce. Neobvyklost konstrukce je patrná z obr. č. 6, kde zlí jazykové hovořili něco o šachtě pažené vzduchem, a pak z fotografie pořízené dronem (obr. č. 7). 

  Když už v projektu zavál vítr změn takovou silou, že se vlastně ze stavební jámy stala klasická těžní šachta, byl by hřích ji nevyužít jako startovací šachtu pro protlak železobetonových trub. Protlakem byla nahrazena původně plánovaná otevřená rýha pažená stěnami z mikropilot. Tuto změnu přijaly všechny strany zúčastněné na výstavbě s jistým ulehčením, protože se podařilo tímto způsobem zachovat stálý přístup na stavbu.

• Postřehy z realizace

Prvním z problémů, který bylo nutné na stavbě řešit, se stalo zajištění svislé dopravy rubaniny a materiálu. Jak již bylo uvedeno dříve, místo stavby bylo charakteristické stísněnými prostorovými poměry a špatnou přístupností. Jako optimální řešení se pro tyto podmínky ukázalo nasazení věžového jeřábu. Musela se pro něj relativně složitě a zdlouhavě vybudovat pracovní plošina ze silničních panelů (obr .č. 8). I vlastní montáž jeřábu byla komplikovaná, ale toto úsilí se nakonec vyplatilo a věžový jeřáb se v praxi naprosto osvědčil. Kromě využití při hloubení šachty a protlačování, jeřáb plní svou roli i nadále během bednění, betonáže a kamenných obkladů Haindlova spadiště.  

Hloubení, resp. ražbu šachty ztěžovalo, a hlavně zdržovalo průběžné rozebírání hradební zdi. Důvodem byl požadavek památkářů, že kamenné zdivo má být zachováno pro opětovné použití. 

Oproti původnímu záměru, který počítal s tím, že šachta bude vyhloubena až na základovou spáru v celé své půdorysné délce (10,7 m) a pro tlačnou stolici se následně vybuduje uprostřed šachty opěrná stěna, došlo k dílčí změně. Výkop posledních čtyř postupů ve spodní části šachty byl rozdělen na dvě poloviny, čímž se zachoval opěrný blok pro tlačnou stolici z rostlé zeminy a nebylo nutné zřizovat speciální ocelovou konstrukci pro zapření protláčecího zařízení (obr. č. 9).

Dokončení hloubení šachty a prvních dvacet metrů ručně kopaného protlaku železobetonového potrubí DN 1200 mm bylo poznamenáno faktem, že avizované flyšové souvrství tvořené silně zvětralými jílovci s vlastnostmi podobnými jílům se ukázalo mnohem tvrdší, než se z geologického průzkumu jevilo (obr. č. 10). Ale to je celkem běžný jev, s kterým je nutné si poradit a mít patřičnou časovou a finanční rezervu.

Původní projekt navrhoval v otevřeném výkopu uložit železobetonové potrubí profilu DN 800 mm s čedičovou vystýlkou. Při zpracovávání alternativního řešení pomocí protlaku bylo navrženo použití protlačovacího potrubí DN 1200 mm, do kterého by byl dodatečně zabudován čedičový žlab průměru DN 600 mm. Na výkrese se návrh jevil velmi elegantně a účelně (obr. č. 11). Potíž nastala v okamžiku, kdy byly na stavbu čedičové žlaby dovezeny. Zkušený předák zhodnotil situaci tak, že raději dá okamžitě výpověď, než aby se s těmihle osmdesátikilovými „macky“ v 1,2 metru velkém potrubí mordoval. Celá parta pak konstatovala, ať si autor článku spolu se stavbyvedoucím žlaby montuje sám. Pomocí nemalého diplomatického úsilí vše nakonec dobře dopadlo a gardoví pracovníci montáž žlabů zvládli na výbornou (obr. č. 12). Nicméně jsme museli čestně slíbit, že už nikdy nic takového nenavrhneme a budeme preferovat klasický obklad pomocí čedičových radiálek.    

• Závěr

Všechny práce, které jsou předmětem tohoto článku, byly dokončeny k datu 31. 3. 2026. V současné době jsou v plném proudu činnosti související s betonáží spadiště a žulovými obklady. Předpokládá se, že celý objekt Haindlova spadiště bude dokončen koncem letošního roku, a zároveň bude aspirovat minimálně na ocenění Vodohospodářská stavba roku Zlínského kraje.