Ražba kolektoru
Vodičkova v Praze 1 pod ochranou tryskové injektáže
Driving of
collector Vodičkova Street, Prague 1, with the jetgrouting protection
Collector C I.A in Vodičkova Street and on the Wenceslas square is built in the busy centre of the city, in the vicinity of adjacent development, and in difficult geological conditions (gravel-sand terraces of various grading, here and there under the underground water level). The paper describes the technology of the collector driving performed with the jetgrouting protection, and hitherto experience with tunnelling in such conditions.
Metrostav a.s. divize 1 ve sdružení se Subterrou a.s
realizují výstavbu kolektoru C I.A Vodičkova ulice v Praze 1.
Metrostav provádí úsek od Václavského náměstí a dále Vodičkovu ulici až po
ulici Palackého a ulici V Jámě. Jedná se o ražby v mimořádně
obtížných podmínkách a to jak z důvodu umístění stavby v živém centru
města tak i z ohledem na dané geologické podmínky. Ražby probíhají převážně ve
štěrkopískové terase různé zrnitosti, v nejhlubších partiích
v oblasti Václavského náměstí s přechodem do skalního podloží. V této
části stavby jsou i značné přítoky podzemní vody. Ze shora uvedených důvodů se
jedná beze sporu o velmi rizikový projekt, jehož přípravě byla věnována
maximální pozornost.
Vzhledem ke skutečnosti, že s ražbou v podobných
geologických podmínkách jsou v Praze již zkušenosti z předešlých etap
výstavby kolektorů, projekt řeší zajištění výrubu v průběhu ražby obdobným
způsobem jako např. u Kolektoru Příkopy, tj. metodou tryskové injektáže.
V daných geologických podmínkách, při profilech výrubu od 14 do 25 m2
je to metoda, která zatím ze všech zkoušených zajišťuje největší postupy a při
tom úspěšně eliminuje většinu možných rizik. Bezpečnost ražby a stabilita
okolních budov je zajištěna kombinaci svislých sloupů tryskové injektáže, které
vytvářejí clonu, která chrání okolní budovy v případě poklesů nadloží nad
štolou a vodorovných sloupů tryskové injektáže, které vytvářejí zpevnění a
stabilizaci štěrkopísků v okolí výrubu. Vlastní ražba postupuje střídáním
technologických procesů na čelbách kolektoru v cca 5 ti denních cyklech
v závislosti na délce vějíře.
Technologie
TI:
Jedná se o injektáž cementovou směsí velmi vysokými tlaky
(30-70 MPa). Injekční směs rozruší strukturu horniny v okolí vrtu a promísí se
s ní. Tím vytvoří sloup zpevněné horniny, který slouží jako základový prvek.
Volbou metody tryskové injektáže a technologického postupu lze vytryskat v dané hornině sloupy různých průměrů
nebo stěny (membrány). Tryskovou injektáž lze využít pro statické zajištění
historických i jiných objektů, jako pažící konstrukci stavebních jam, jako
těsnící stěnu, jako nosný základový prvek a v mnoha dalších případech i v
kombinaci s ostatními metodami speciálního zakládání.
Na kolektoru Vodičkova byla TI použita při statickém
zajištění objektů zasahujících do poklesové zóny. Toto zajištění bylo provedeno
dvěmi způsoby:
Dalším a hlavním úkolem TI na
kolektoru Vodičkova je však zajištění nadloží kaloty a boků výrubu při ražbě.
Geologické poměry v místě realizace sanační injektáže jsou odvozeny na
základě realizovaného geologického průzkumu a jsou především tvořeny hrubými
středně ulehlými až ulehlými písky až štěrkopísky s místní příměsí jílu.
Při této technologii je struktura zeminy rozrušena na jednotlivé úlomky nebo
zrna paprskem cementové směsi. Po následném promísení rozrušené zeminy
cementovou směsí a zatuhnutí směsi se zeminou vznikne prvek požadovaného tvaru
a geotechnických vlastností. Injektáže, s průměrem pilíře 600 mm,
realizované z čelby kolektoru vytvoří soustavu prostorových vějířů.
Z pronikajících se vrtů je vytvořena obálka kolem rubu ostění o tloušťce
0,5 – 0,6 m, která má zaručit stabilitu výrubu. Délky vrtů jsou navrženy
s max. cca 1,2 m přesahem jednotlivých vějířů přes délku záběru ve vrcholu
klenby. Na bocích je tento přesah vodorovných vrtů ve stěnách snížen na 1,0 m.
Injektážní práce jsou cyklicky střídány s ražbou po úsecích, daných délkou
vějířů. Ve většině vějířů je aplikováno 17 pilířů v klenbě a 4 oboustranné
vodorovné vrty po bocích výrubu. Požadovaná pevnost zpevněného horninového
prostředí je 1,5 MPa. Postup vrtů j e od bočních sloupů klenby směrem
k vrchlíku ob 2 vrty tak, aby se injektáž uzavřela nad vrchlíkem. Pak
následují boční vrty ve stěnách.
Neméně důležitou součástí TI je
monitoring. Kontrola celistvosti provedené injektáže se provádí sledováním a
vyhodnocováním injektážních tlaků a množstvím použité injektážní směsi.
Spotřeba injektážní směsi nás dále upozorňuje na její možné úniky do okolních
volných prostor.
Technologie
ražby:
Ražba kolektoru probíhá pod ochranou obálkou TI. Po
dokončení vějíře tryskové injektáže a vybourání čílka je vyražen úsek pod touto
ochranou obálkou. Provizorní ostění je prováděno ze stříkaného betonu C25/30-X0
v tl. od 180 – do 250 mm vyztuženého příhradovou výztuží bretex
v osové rozteči 0,7m – 0,9m uložené do rozpěrných prahů U160. a vrstvou
Kari sítí 6/6/100/100 při vnějším i vnitřním líci. Velikost rámů příhradové
výztuže sleduje proměnný tvar štoly. V první fázi po TK 17c ražba probíhala
v plném profilu a za komorou je rozdělena v obou směrech do dvou
lávek (spodní lávka o mocnosti cca 1,2m). Podlaha je v obou lávkách
tvořena provizorní vrstvou stříkaného betonu, chráněna místně PE rohoží Geoweb
tl.100 mm s přesypem 100mm.materiálem štěrkopískové terasy. Tato rohož slouží
zejména k ochraně provizorní betonové podlahy před poškozením pojezdem
kolové mechanizace. Po dokončení ražby v rozsahu jednoho vějíře je nutno
vytvořit na čelbě čílko ze stříkaného betonu tl. 25 cm vyztužené Kari sítí.
Poté je předáno pracoviště zhotoviteli TI.
Pokud se ve spodní části profilu objevují břidlice,
provádí se TI pouze po úroveň této břidlice. Tuto úroveň vyznačujeme na čele
čílka před započetím TI. Je-li celý profil čelby v píscích nebo
štěrkopíscích dosahují sloupy TI 30 – 100 cm nad počvu kolektoru (závisí na
rozlití TI ve štěrkopíscích směrem k počvě). Stabilita této nechráněné části
štěrkopísků v bocích díla nám doposud nečinila žádný problém a lze ji
zajistit příložným nebo hnaným pažením.
Boky díla v místech kdy štěrkopísky tvoří celý profil,
budou při ražbě spodní lávky podle potřeby zajištěny v předstihu svislými
sloupy TI, nebo při vlastní ražbě příložným případně hnaným pažením pokud to
bude vyžadovat stabilita boku díla.
Pro zamezení vykomínování pískového nadloží čelby do
předpolí za koncem TI a stabilitu čelby se do profilu v horních dvou
třetinách čelby zhotovují 2 až 3 zámkové vrty vyplněné TI v posledních
dvou metrech vějíře a jeden až dva metry za koncem vějíře, jejichž geometrie se
podle aktuální geologické situace na čelbě upravuje.
MTS
využívá pro ražbu strojní sestavu bezkolejové mechanizace:
Pro stříkané betony je používána
betonová prefabrikovaná směs Maxit SB
80B C25/30 skladovaná ve dvou 30t silech na ZS. Suchá betonová směs je
ze sila dopravována šnekovým vibrační podavačem do stříkacího stroje ALIVA 252 a dále pneumaticky (2x ATMOS 1000) ocelovým potrubím DN65x5
PN16 k manipulátoru na čelbu kolektoru. Předpokládaná max. délka
pneumatické dopravy betonové směsi je
270m. V současné době dopravujeme směs zcela bez problémů do vzdálenosti cca
170m.
Dle našich zkušeností přináší použití
prefabrikované směsi ze sil zejména tyto výhody:
·
Na stavbě je nepřetržitě k dispozici až 15-55t. směsi
v silech( lze tak okamžitě použít dostatečné množství betonové směsi pro
sanaci případných nadvýlomů).
·
Nevzniká časová prodleva mezi objednávkou a dodávkou suché
betonové směsy z betonárky při dopravě nákladními automobily v centru
města na stavbu.
·
Odpadá časový limit zpracování betonu po dodání na stavbu.
·
Nezůstává nezpracovaný zbytek betonu na stavbě.
·
Odpadá skladování a manipulace s urychlovače a
směšovacím čerpadlem na povrchu a v podzemí kolektoru.
Naše zkušenosti
s ražbou pod ochranou tryskové injektáže:
Pod ochranou TI jsme dosud vyrazili cca 300m (do konce srpna
letošního roku). Ražba jednoho vějíře trvá, vzhledem k proměnlivé délce
jednotlivých vějířů TI (8-11m.) a délce kroku ražby (0,7-0,9m.), 4 až 7 dní (tj dva až čtyři rámy za
24h.). Dalších min. 24 hodin zabere stavba celoprofilového čílka ze SB
s kari sítí tloušťky 25cm, které je nutné pro provádění dalšího vějíře TI,
jeho následné bourání a pokládka geowebu do podlahy.
Rychlost, bezpečnost a cenu ražby zásadně ovlivňuje přesnost
provedení TI. Pokud sloupy TI zasahují do profilu je nutné je bourat impaktorem
bagru a ručně sbíječkama doprofilovat. Pokud uhýbají mimo profil je nutno
provádět stříkaný beton provizorního ostění ve větší tloušťce (vyplnit více
výlomy).
Drobné nespojitosti TI (20 – 40cm) jsou podle konkrétní
situace řešeny založení dřevitou vatou (hebdím)
klíny, roxory a pažnicemi union s
následným přestříkání SB a
vyplněním volných prostor jílocementovou injektážní směsí.
Větší nespojitosti zajišťující obálky vznikly doposud
zejména odchýlením některých sloupů TI
do profilu, nebo mimo profil čelby (odchylky 60 a více cm.), nebo odtokem již
uložené injekční směsi do rozvolněného prostředí,např. podél v blízkosti
se vyskytujících inženýrských sítí.
Vzhledem k tomu, že v nadloží jsou převážně
jemné písky a hrozí tak nekontrolované nadvýlomy, řešili jsme dosud tyto stavy
zastavením čelby v okamžiku, kdy se popsaná nespojitost obálky objevila.
Po vyhodnocení stavu za přítomnosti zhotovitele TI se buď pokračovalo (po
ověření průběhu TI) v ražbě rozpracovaného kroku, nebo se provedla stavba
čílka a trysková injektáž byla doplněna v místě nespojitosti tak, aby bylo
možno v ražbě bezpečně pokračovat.
Hlavními důvody výše uvedených odchylek byly tedy rozvolněné
prostory v nadloží, které provází okolí hustého výskytu inženýrských sítí.
Dalším faktem ovlivňujícím celistvost zajišťující obálky byla přesnost vrtání
při provádění jednotlivých sloupů TI. V našem konkrétním případě bylo největším
problémem střídání vrstev hrubého štěrkopísku s vrstvami jemnozrnného
písku. Zejména při vrtání na přechodu těchto vrstev docházelo ke křivení vrtu odklonem
vrtného nástroje do měkčí vrstvy. Proto byl v průběhu stavby měněn režim i
technika vrtání s cílem tyto odchylky minimalizovat.
Závěr:
Ochranná obálka ze sloupů TI v dosud vyraženém úseku
poskytla bezpečnou ochranu pro dostatečně rychlou ražbu kolektoru v daných
velmi obtížných geologických podmínkách. Je možno konstatovat, že TI rovněž
pomohla minimalizovat vliv ražby na komunikace, tramvajové těleso nad
kolektorem a na povrchové objekty v oblasti poklesové zóny kolektoru, o
čemž svědčí dosavadní výsledky geotechnického monitoringu. Z nich je
patrné, že naměřené hodnoty patří do pásma vysoké bezpečnosti. U konvergencí
nepřekročily hranici 60% hodnoty stanovené projektem. Deformace na komunikacích
dosahují hodnot do 2mm. a budovách do 6mm.
Výjimkou je pouze mimořádná událost z ledna tohoto
roku, jejíž příčinou byla netěsnost a následná destrukce 125let starého
litinového hrdlového vodovodního potrubí, která způsobila průval zvodnělé
štěrkopískové terasy do raženého kolektoru. Znalecký posudek příčin mimořádné
události doporučuje, aby každá další ražba v blízkosti vysloužilého
vodovodního řádu byla vždy zahájena až po vyřazení starého potrubí
z provozu protože se ukazuje,že takovéto potrubí nesnese prakticky žádné
deformace a ty nelze při ražbě důlního díla vyloučit. Přesto lze konstatovat,
že TI významně omezila destrukci ohrožené části důlního díla při mimořádné
události.
Naše zkušenosti tímto potvrzují i zkušenosti
z předešlých ražeb kolektorů, které byly prováděny v centru Prahy
v obdobných geologických podmínkách.