Vodovodní shybka v Obříství byla náročný, ale úspěšný projekt

Text: Stavebniserver.com / Ing. Ladislav Sommer, Sweco Hydroprojekt a.s. / Ing. Richard Schejbal, Sweco Hydroprojekt a.s.

Naše redakce se rozhodla představit vám projekt rekonstrukce vodovodní shybky v Obříství, jehož investorem je společnost Vodárny Kladno - Mělník a.s. Projektantem celé akce byla společnost Sweco Hydroprojekt a.s., která je součástí Skupiny Sweco již šestnáct let. Nabízí odborné a kvalifi kované služby v oborech konzultačního inženýrství, projektování, environmentální technologie a architektury.

Cílem projektu byla výstavba nové dvouramenné vodovodní shybky pod řekou Labe, jež je součástí páteřního řadu Hostín-Dolany. V minulém roce byla tato stavba v rámci soutěže Stavba roku Středočeského kraje 2022 oceněna zvláštní cenou za technickou infrastrukturu.

Vždyť právě nové potrubí zajišťuje pitnou vodu pro až dvě stě osmdesát tisíc obyvatel Středočeského kraje. Sweco Hydroprojekt a.s. pro tento rozsáhlý projekt zajišťoval nejen kompletní zpracování projektové dokumentace, ale také veškeré průzkumné práce a inženýrskou činnost.

Hlavní roli při plánování realizace hrála lokalita

Vodovodní shybka pod řekou Labe nedaleko obce Obříství ležící ve Středočeském kraji je součástí páteřního řadu Hostín-Dolany. Zároveň je jednou z elementárních částí skupinového vodovodu KSKM (Kladno, Slaný, Kralupy, Mělník). Protože je řeka Labe v tomto místě velmi důležitou, především z hlediska dopravy, vodní cestou, realizaci stavby významně ovlivnila samotná poloha. Celá stavba zasahuje do pravého břehu, kde se nacházejí důležité lokality Úpor-Černínovsko, jejichž součástí jsou i lužní lesy, a také do levého břehu, kde lze najít regionální biocentrum Úpor-Kelské louky. Zároveň významné lokality chráněné krajiny, samotná plavba i vlastníci okolních pozemků na obou březích omezující rozsah záboru pozemků a provedení původní shybky výrazně ovlivnily technické řešení projektu i způsob výstavby nové shybky. Komplikaci představovalo i provádění rekonstrukce za provozu původní shybky. To ovlivnilo řešení jak technicky, tak i dispozičně (tvarově). Na těchto březích bylo možné nalézt pouze dvě armaturní komory stávající vodovodní shybky.

Jak to vypadalo před zahájením stavby

Armaturní komoru na pravém břehu Labe tvořila železobetonová konstrukce s obdélníkovým půdorysem sestávajícím z podzemní a nadzemní části. Podzemní část měla půdorysné rozměry 7,1 x 6,6 m a hloubka činila 6,5 m. Zde také byly osazeny armatury, jež sloužily k obsluze shybky. Stropní deska armaturní komory nesla montážní otvor s rozměry 0,8 x 0,8 m. Nadzemní část komory představoval dvoupodlažní objekt s půdorysnými rozměry 6,6 x 4,2 m a s výškou 5,4 m. Na levém břehu řeky se nacházela armaturní komora konstrukčně i rozměrově stejná.

Původní shybka byla tvořena dvojicí ocelových potrubí profilu 820 x 14 mm v délce 132 m. Potrubí od sebe byly vzdáleny 1,5 m a byly vzájemně propojeny vodorovným výztužným systémem. Potrubí bylo uložené do otevřené rýhy ve dně s obsypem štěrkopískem. Pod samým dnem řeky byly nad troubami položeny železobetonové panely. Stáří potrubí a jeho materiálovému provedení z běžné oceli s nedostatečnou izolací odpovídal i jejich technický stav. Jedna z větví byla ve velmi špatném technickém stavu, narušená perforacemi, a tak byla odpojena ze systému. Přívod vody do vodojemu Dolany a zásobování obcí napojených na tento páteřní řad byly tedy závislé jen na jednom funkčním rameni shybky. Ani to však nebylo ve vyhovujícím technickém stavu.

Nová vodovodní shybka proto byla navržena tak, aby se vyhnula té stávající, přičemž nové potrubní úseky byly napojeny na stávající armaturní komory. Jejich vystrojení nedávno prošlo rozsáhlou rekonstrukcí. Po rekonstrukci vodovodní shybka plní funkci stávající stavby a zůstává ve dvouramenném provedení. Podle projektové dokumentace celková délka nového ramene shybky č. 1 činí 141,5 m, u č. 2 je to 141,7 m. Při výstavbě bylo použito potrubí z tvárné litiny profilu DN 800 se zámkovými spoji a s vnitřní ochranou potrubí, kterou tvoří vystýlka z cementové malty z vysokopecního cementu. K povrchové úpravě s těžkou protikorozní ochranou byla použita metoda žárového pozinkování a stříkaný polyuretan.

Přípravné práce a geofyzikální průzkum

Projektová příprava probíhala v letech 2015-2017 a samozřejmě při ní byl brán ohled nejen na význam vodní cesty na Labi, ale také na ochranu vzácných biotopů, které se zde nacházejí. Základním požadavkem také bylo zachování provozu původní shybky po celou dobu výstavby, s možností krátkých výluk sloužících k propojení nových potrubí se stávajícími. V rámci přípravy projektu byl také proveden inženýrsko-geologický průzkum, při němž se realizovaly hned čtyři vrty hluboké 12 m. Jejich pozice odpovídala místům lomových bodů jednotlivých ramen, případně byly uskutečněny v jejich blízkosti. Geofyzikální průzkum pak sledoval geologickou stavbu v prostoru pod tokem, k čemuž bylo využito multielektrodové sondování pro měření pod vodní hladinou a měření georadarem. Průzkumem nebyly zjištěny balvanité polohy, hrubozrnné sedimenty měly jemný až středně hrubý charakter, což ovšem znamená nebezpečí jejich průniku do stavebních jam při zvodnění. Podloží tvoří křídové horniny slínů a slínovců narušených zvětráváním.

Proběhl taktéž dendrologický výzkum, při němž bylo vyhodnoceno padesát jedna solitérních stromů, tři stromové porosty a čtyři keřové porosty přírodního charakteru, lze je proto zařadit do lužního porostu s převahou náletových dřevin. Při místním šetření s orgánem ochrany přírody bylo v místě stavby vytipováno několik stromů, které však nesměly být pokáceny ani nijak poškozeny realizací stavby. Během příprav tak došlo po konzultaci s odborníky z řad realizačních firem k rozhodnutí použít přelomovou technologii mikrotunelování.

Před samotným zahájením plánované realizace došlo stavebk přípravě místa. Bylo provedeno například sejmutí humózní vrstvy na určených pozemcích. Také byla demontována část oplocení zabraňující přístupu nepovolaným osobám do armaturních komor. Byl zčásti odtěžen obsyp těchto komor a také musela být odstraněná část vzrostlé zeleně. V souvislosti s rekonstrukcí vodovodní shybky naopak nemuselo dojít na asanaci tohoto území ani k demolicím žádného ze stávajících objektů. Protože je práce na startovací a koncové jámě (šachtách) a na protlačování metodou mikrotuneláže chápána jako činnost prováděná hornickým způsobem, projektování i samotná realizace se řídila příslušnými ustanoveními Horního zákona a taktéž navazujících zákonů a vyhlášek.

Foto: Hydrotechnik Praha spol. s r. o.

Po dobu výstavby shybky byla znemožněna jakákoliv doprava po obslužných (potahových) cestách na obou březích řeky. To ostatně platí i v případě dokončené stavby. Taktéž nemuselo být před zahájením rekonstrukce vodovodní shybky realizováno žádné protipovodňové opatření, alespoň co se týče staveniště na obou březích Labe, přestože se nacházelo v záplavovém území Q5 (pětiletá voda). U startovací a koncové jámy ovšem byla situace jiná. Vrch štětovnic převyšoval terén o 50 cm (nad úroveň hladiny při Q5). Tato část byla chráněna stejně jako pažené rýhy sloužící pro ukládání potrubí, které propojuje vodovodní shybku s armaturními komorami. Počítalo se s tím, že stavba nebude probíhat déle než dva roky, proto byl tento způsob ochrany před povodněmi zvolen jako plně dostačující.

Zahájení rekonstrukce

Stavba byla zahájena realizací prací na zhotovení startovací a koncové jámy pro provedení protlaků 1. a 2. ramene shybky. Byl provedeny předvrty vrtnou soupravou SOILMEC v průměru D 900 mm a to po celém obvodu jam do hloubky 15 m pro startovací jámu a 13 m pro koncovou. Následovalo zaberanění štětovnic VL 604 600/400 mm až do pevného podloží vibračním beranidlem ICE 18RF s pomocí autojeřábu Liebher 30. Na některé štětovnice bylo použito rázové beranidlo.

V další fázi probíhalo těžení jam báňským způsobem dle vyhlášky ČBÚ 55/96 Sb. Dále se osadil startovací závěsný rám z profilů I 300 a zemina uvnitř pažení byla rozpojována a odtěžena ručně a malou mechanizací se svislým odstraňováním zeminy těžní nádobou. Postupně byly osazovány rozpěrné rámy při těžbě v hloubkách dle PD. Rámy č. 1-7 z profilů I 450 se zavěšovaly postupně směrem odshora dolů na předchozí rám táhly z TR 70/5 a dále byly spojovány šroubovými spoji. V rozích se následně doplnily navařenými rozpěrami pod úhlem 45 °. Spolupůsobení mezi rámy a štětovnicemi zajistily dřevěné klíny.

Přístup do jam zajišťovaly žebříky. Samotné dno jam pak tvořily železobetonové desky o tloušťce 400 mm s vázanou výztuží na podsypu ze štěrku. Po obvodu byly vyztuženy rámem z profilů HEB 240, v hloubce 10,5 m u koncové jámy, 11,5 m u startovací jámy. Těsnění čelních stěn obou šachet, jež přiléhají k toku Labe, tvoří stěny z pilířů tryskové injektáže o průměru D 900 mm s překryvem 1/3 průměru. Čelní stěna u startovací jámy však musela být kvůli průsakům při zahájení vrtání protlaku 1. ramene dotěsněna druhou řadou tryskové injektáže. Dále již probíhalo mikrotunelování.

Mikrotunelování jako metoda pro ukládání inženýrských sítí

Hlavním principem této metody je řízené zatlačování trub ze startovací šachty do šachty koncové. To se provádí tlačným zařízením s postupným vkládáním trub. Čelo ražby tvoří mechanizovaný štít s drtičem, který pracuje společně s naváděcím systémem a systémem hydraulického odtěžování. Tento cyklický proces se řídí dálkově operátorem z kontrolní a řídicí kabiny.

Při tomto projektu došlo k osazení mikrotunelážního zařízení do startovací jámy, stejně tak byla osazena hydraulická razící souprava, vybavení pro čerpání směsí a separaci materiálu, stejně jako mazací vybavení. Do hrubého výlomu vytvořeného razicím štítem následně byly hydraulicky zatlačovány ocelové trouby o vnějším průměru 1219 x 12,5 mm. Uvolněný materiál byl společně s vodou odváděn z tunelu ven, do separačního zařízení. Po dokončení první chráničky byla ze stejné startovací šachty provedena paralelní druhá chránička, ukončená opět do společné koncové šachty. Po dokončení ražby byla všechna zařízení v koncové jámě na druhém břehu řeky demontována. O dočasné zajištění výrubu se postaraly ocelové chráničky, které umožnily vtažení vlastního litinového vodovodního potrubí DN 800. Také došlo k úplnému vyplnění vzniklého mezikruží speciální suspenzí na bázi vápenatých popílků a hydraulického pojiva. Poté byly smontovány svislé větve potrubí v obou jámách a části tras potrubí mezi stavebními jámami a původními armaturními šachtami. Potrubí bylo zajištěno potřebnými bloky a třmeny a byla provedena tlaková zkouška s požadovaným zkušebním přetlakem.

Po úspěšné zkoušce bylo postupně prováděno zalití svislých větví v celém profi lu půdorysu šachet popílkocementovou suspenzí a to vč. podkladní desky pod potrubím na úroveň 158,50 m. n. m. Nad touto úrovní byl proveden zpětný zásyp až do úrovně původního terénu.

Součástí dokončovacích prací byly i terénní úpravy

Jakmile byla oprava shybky a veškeré práce, včetně těch závěrečných pod povrchem dokončeny, bylo na čase věnovat se také terénním úpravám, kterými bylo zajištěno, že se dotčené území vrátí do původního stavu. Mezi terénní práce tak spadaly například nové obsypy armaturních komor s plynulým navázáním na okolní terén nebo rozprostření sejmuté humózní zeminy. Zároveň došlo ke zpětné dostavbě oplocení obou armaturních komor, k zatravnění dotčeného území a taktéž k opravě povrchů obslužných a přístupových cest. Nakonec bylo postaráno i o obnovu, tedy novou výsadbu zeleně.

„K rekonstrukci byla zvolena právě tato mimořádná technologie hlavně proto, aby nedocházelo k omezování lodní dopravy a zároveň aby byly zásahy na obou březích jen minimální,“ vysvětlil Ing. Richard Schejbal, zodpovědný projektant konstrukční části projektu Sweco Hydroprojekt a.s. „Stavba přes počáteční problémy související s geologickými podmínkami probíhala velmi rychle. Protlačení druhého ramene shybky dokonce trvalo pouhých čtrnáct dní,“ uvedl Schejbal těsně před dokončením závěrečných prací. Spokojenost panovala i na straně generálního dodavatele stavby, společnosti PRAGIS. „Spolupráce byla oboustranně příjemná“ shrnul úspěch projektu hlavní stavbyvedoucí Ing. arch. Martin Choutka ze společnosti PRAGIS a. s. Celá stavba vyšla na 105 milionů korun bez DPH. Její realizace byla fi nancována z prostředků vlastnické společnosti Vodárny Kladno – Mělník, a. s., dotací ve výši 50 milionů korun z ministerstva zemědělství a dotací 10 miliónů korun ze Středočeského kraje. VKM vlastní vodohospodářskou infrastrukturu v severozápadní části Středočeského kraje, zabezpečují zásobení pitnou vodou pro 280 tisíc lidí a odkanalizování více než 170 tisíc obyvatel.

Typologický druh stavby: Technická infrastruktura
(kolektory, zásobování pitnou vodou, čistírny,
výměníkové stanice, elektrárny, likvidace odpadů)
Kategorie: Rekonstrukce
Investor: Vodárny Kladno - Mělník a.s.
Projektant: Sweco Hydroprojekt a.s.
Generální dodavatel: PRAGIS a.s.
Zhotovitel mikrotunelování: Hydrotechnik
Praha spol. s r. o.
Objednatel: Subterra a.s.
Dodavatel strojního zařízení: HERRENKNECHT
Ing. Ladislav Sommer, Sweco Hydroprojekt a.s.
Ing. Richard Schejbal, Sweco Hydroprojekt a.s.