Torpédové pluhování řízené GPS v podání firmy IFK v Hluku na Uherskohradišťsku

Rakouská společnost IFK, specializující se na řízené pluhování coby jednu z bezvýkopových metod pokládky potrubních systémů, má v České republice na kontě již množství realizovaných zakázek, a to zejména za poslední dekádu. Naše redakce se v tomto článku zaměřila jak na unikátní technologii a její výhody, tak i konkrétně na realizaci v Hluku, která v praxi demonstruje, jakým požadavkům na pokládku vodovodního potrubí (DA 450mm) je za využití satelitní navigace možné vyhovět.

IFK GesellschaftmbH funguje v sektoru pluhování bezmála 30 let. Na českém trhu od roku 2006, intenzivněji pak od roku 2012. Kromě potrubí je zájem o pokládku inženýrských sítí či datových linek. K pokládce vodovodního potrubí v Hluku i k samotné technologii nám poskytl bližší informace pan Robin Cimr (CTO firmy IFK), který má český trh na starosti.

Dozvěděli jsme se, že IFK disponuje trojicí pluhovacích soustav, přičemž každá z nich má hodnotu okolo tří milionů euro. „Taková technologie se ve firmě uplatní jen za předpokladu, že je pořád v pohybu. IFK dělá coby subdodavatel víceméně jen to pluhování, specializuje se na to. Máme proto neustále v oběhu všechny tři mechanizace, se kterými jezdíme víceméně po celé Evropě,“ řekl Robin Cimr.

Hlavní výhoda metody řízeného pluhování spočívá ve skutečnosti, že pokládka probíhá pomocí GPS přesně na základě souřadnic, které jsou k dispozici od projektanta. Tyto souřadnice se zadají do centrálního počítače pluhu, který již ukazuje hloubku i přesnou polohu. Konkrétně v Hluku byla pokládka nového vodovodního potrubí iniciována z důvodu špatného stavu vodovodu starého bezmála půl století. Investorem stavby se staly Slovácké vodárny a kanalizace, a. s. a generálním dodavatelem firma TUFÍR, spol. s r.o. z Kunovic. Potrubí dodala firma Wavin Czechia s.r.o. Posouzení přímo na místě budoucí pokládky proběhlo na začátku roku 2021. Investora samotná metoda i její cena přesvědčily, a tak přišlo na řadu výběrové řízení na tuto metodu. „Díky nasazení bezvýkopové technologie řízením pluhováním vyšel projekt o 38 % levněji, než kdyby se akce realizovala klasickým výkopem pomocí bagru. Zaujalo nás, že pro investora sehrála při rozhodování prim otázka nízké ekologické stopy, která měla přednost i před samotnou cenou a patří mezi základní benefity řízené bezvýkopové pokládky, ať už jde o výfukové plyny nebo emise hluku. Pluhování šetří zdroje, neboť například na úseku o délce 1000 m, což je v průměru úsek, na kterém jsme schopni realizovat pokládku za jediný den, spotřebuje pluh 50 litrů nafty, zato klasický bagr asi 800. Tato metoda také nezabírá větší než minimální nutnou plochu, která je výrazně menší než při bagrování. Celková efektivita pluhování souvisí v porovnání s konvenčními metodami pokládky i s nižšími nároky na lidské zdroje a další potřebnou techniku,“ uvedl Robin Cimr a následně vyjmenoval také požadavky, které byly nedílnou součástí projektu v Hluku, a které zahrnovaly překrytí potrubí nejméně 1,5 m do hloubky nebo třeba gravitační spád, protože na nejvyšším bodu se upevňoval vzdušník. Pokud by potrubí neleželo v gravitačním spádu, docházelo by k tvorbě bublin bránících odvzdušnění. Zcela stěžejní pak bylo dodržení hloubky a polohy potrubí přesně podle technické dokumentace. „Tady jsme mohli vyjít maximálně vstříc daným požadavkům díky GPS navádění. Šlo o to, že v minulosti vedla v místě plánované pokládky potrubí cestička, která je pořád ještě zavedena v katastru, a tak bylo s ohledem na pozemky a jejich majitele nezbytné vejít se v rámci pokládky právě do této cestičky a nevybočovat z ní,“ dokreslil situaci v Hluku Robin Cimr. Uvedl také, že velkou výhodou bezvýkopové pokládky potrubí je fakt, že ihned po pluhování je připraven digitální zápis a díky GPS je dokumentace vždy správně realizovaná. Zjistili jsme, že v ČR ještě není norma popisující pluhování podle GPS a u pluhování je nutné zaměření, dokumentující skutečný stav.

V Hluku šlo o tři úseky dlouhé od 120 do 160 metrů a potrubí bylo přesně na svém místě za méně než 24 hodin. Dokumentovat se musely také tažné síly, neboť v důsledku jejich překročení by mohlo dojít k závažnému poškození potrubí. V torpédu (hlavice potrubí) je proto čidlo, které zaměřuje a dokumentuje tažné síly působící na potrubí. Na konci pokládky řízené GPS je možné přehledně vyčíst stav skutečného provedení a doložit, kde přesně potrubí reálně leží i jaké tažné síly na něj v průběhu pokládky působily.

Původním záměrem investora byla pokládka jiného typu potrubí, než na jaký v Hluku nakonec došlo. Původně se mělo jednat o 500mm potrubí (16 Ba) s maximem tažné síly 65 tun. Diskuze na téma „co je a není možné“ však nakonec vyústila v rozhodnutí uskutečnit pokládku 450mm potrubí (10 Ba) s tažnou silou max. 34 tun. Vnitřní průměr potrubí zůstal stejný, ale ztenčily se stěny, čímž bylo zároveň docíleno i úspory na materiálu. „Chtěli jsme si nechat také rezervu v rámci požadavku na překrytí potrubí minimálně 150 cm do hloubky. Proto jsme s pluhováním začali již 20 metrů před začátkem vyměřeného úseku pro pokládku potrubí, které nám umožnily začít v zamýšlené hloubce 220 cm,“ upřesnil Robin Cimr. Dále popisoval průběh pokládky takto: „Na místě byla velice jílovitá zem. Aby potrubí dobře klouzalo, používal se 1000l kanystr s vodou upevněný k pluhu. Přesně řečeno 1000 litrů vody na 100 litrů zeminy. Voda tak tekla přímo k torpédu kvůli redukci třecích sil. V Hluku jsme použili pluh typu FSP 220 (25 tun) a tahač s pásy FWF 92 (28 tun). Nejprve jsme počítali s tím, že budeme potřebovat i druhý tahač (FWF 80), a to pro nadměrný průměr i hloubku. Nicméně ukázalo se, že podloží je silně jílovité a s ohledem na odpor zeminy a hodnotu tažných sil si ve finále vystačíme jen s jedním tahačem, byť na hranici výkonu (tažná síla 200 tun na pluh FSP 220).“ Kontrola a dokumentace polohy a hloubky (dokumentace skutečného provedení), i kontrola a dokumentace tažných sil působících na potrubí probíhala dle rakouských, českých a evropských norem (viz níže). Kontrola a dokumentace polohy a hloubky se s ohledem na okolní pozemky zaměřovala na dodržení povoleného poloměru potrubí (20 x DA = 20 x 450 mm = 9 m) v zatáčkách. Kontrola a dokumentace tažných sil se soustředila na nepřekročení max. dovolené tažné síly působící na potrubí, a sice 34 tun při teplotě 20 °C u metody provedení torpédem (někdy též „raketou“).

Bezvýkopová technologie pokládky potrubí řízeným pluhováním s pomocí GPS splňuje následující normy:

• PNE 34 1050 (česká norma pro elektrotechniku, popis pluhování elektrických kabelů (investoři např.: ČEZ, E.ON nebo privátní pro větrný park)

• ÖNORM B2538 (rakouská norma pro pokládku vodovodního potrubí)

• ÖNORM B2503 (rakouská norma pro pokládku kanalizačního potrubí)

• EN 12889 (evropská norma pro bezvýkopovou pokládku a zkoušku kanalizačního potrubí)

Kromě bezvýkopové pokládky vodovodního potrubí v Hluku je na místě uvést alespoň nejdůležitější zakázky fi rmy IFK GesellschaftmbH realizované na území ČR. V roce 2020 to byly tyto akce:

• VTL Plana-Soběslav; DA 160mm, výše zmíněný vysokotlaký ocelový plynovod o délce cca 14 000 m, investor E.ON České Budějovice

• Jizery části A, C; DA 180mm a 225mm kanalizace (PE-HD s ochranným opláštěním) o délce cca 8 000 m, investor VAK Mladá Boleslav

• Choustník; DA 225mm vodovod (PE-HD s ochranným opláštěním), cca 5 600 m, investor: Bohemia Chips.

• Šlapanice; DA 160mm vodovod (PE-HD), cca 6 400 m, investor VAK Šlapanice.

A o rok dříve pak ještě zejména:

• POLU; DA 140mm (PE-HD s ochranným opláštěním), cca 5 000 m

• VT Bor; elektrický kabel ve větrném parku o délce cca 11 000 m.

Řízená bezvýkopová metoda pokládky potrubí v kostce („torpédová“ metoda)

Pokud jsou k dispozici elektronické výkresy s geodetickými daty a provede se vytyčení trasy budoucího vedení, lze trasu zadat do řídícího počítače, načež je pomocí referenčního bodu a řídící jednotky provedena bezvýkopová pokládka projektované polohy/hloubky potrubí s maximální přesností. Pro optimalizaci pluhování se provádějí průzkumné vrty (detekce skalních útvarů) a určuje se třída těžitelnosti podle ČSN 73 6133. Před samotným zahájením pluhování se potrubí (materiál: ocel, nebo HD-PE) vyloží na připravených místech jednotlivých úseků. K připravenému potrubí se přivaří tažná hlavice, která se mechanicky připevní do zaváděcího zařízení (tzv. „torpédo“) vybavena sensorem, který v průběhu pluhování permanentně měří sílu tahu působící na potrubí. V případě překročení nastavené maximální tažné síly v centrálním počítači pluhového pokládače dojde k automatickému zastavení pokládky. Zaorávací pluh je zapřažen za tahač, který odjede na délku tažného lana (max. 100 m), spustí opěrnou radlici a hydraulická jednotka lanového navijáku přitahuje pluh silou až 80 tun. V případě zemin třídy R6 – lehká skála (podle ČSN 73 6133), lze použít doplňkovou kladku a dosáhnout tak dvojnásobné síly. Další možností, jak dosáhnout větší tažné síly je táhnout pluh pomocí dvou lan, přičemž tahače stojí vedle sebe. Požadované hloubky uložení se dosáhne startovací jámou nebo postupným hydraulickým zatlačováním. Špička zadávacího nože odtlačí zeminu od sebe a formuje tak pokládkové dno, na které se pomocí zaváděcího zařízení položí nové potrubí. Současně se do zářezu vsouvá výstražná fólie ve vzdálenosti 30–40 cm od horní stěny potrubí (variabilní vzdálenost). Na povrchu zůstane jen tenký zářez, který se následně rekultivuje pásovým bagrem. Zemina tímto vytvoří „klenbu“ a následným prosakováním vody dojde k zanesení prostoru jemnými částečkami půdy. Potrubí je tak zahaleno v jemné zemině. Maximální šířka záboru je 3-4 metry, zaorání může být provedeno již od 1,5 m od překážky (svodidla, stromy, aj.).

Metoda měření řízené bezvýkopové pokládky včetně dokumentace

U řízené bezvýkopové pokládky se kontinuálně kontroluje poloha a hloubka ukládaného média (potrubí, kabelu) s geodetickým zadáním trasy, takže je zaručena přesná poloha pokládaného média dle digitálních souřadnic a zároveň vyhotovena dokumentace skutečného provedení. Jako zaměřovací systém se používá satelitní navigace (např. GPS), nebo Robotic Geolit (tachymetr např. od firmy Trimble, samostatně, nebo v kombinaci s GPS), umožňující přesnější měření. Na horním konci pluhovacího meče je upevněný GPS-přijímač / optická prisma. Poloha prismy je elektronicky zaměřována Robotic Geolitem, který je schopen permanentně „sledovat“ prismu pomocí automatického natáčení a zaměřování. Dodatečně jsou na podélné a příčné ose umístěna čidla pro zaměřování sklonu pluhu. Údaje o pokládce jsou zpracovány prostřednictvím čidel umístěných na pluhu a následně zobrazeny na monitoru v pluhové jednotce. Řidič pluhu sleduje vyhodnocení souřadnic na monitoru a pozici pluhu koriguje jak polohově, tak i hloubkově dle zadaných hodnot projektu. Současně s pokládkou dokumentuje vyhodnocovací software veškeré parametry a poskytne přesná data pro zpracování dokumentace skutečného provedení. Systém okamžitého záznamu uložení potrubí poskytuje přesné vyznačení trasy potrubního vedení v katastrální mapě (včetně souřadnic) a přesný hloubkový profil, včetně znázornění skutečného gravitačního spádu.