Obr.1 Rám z ploché oceli
Ing.Pavla Štefanová,Ing.Jiří Pejša, CSc., Ing.Hana
Heroutová
DIPRO, spol. s r.o.
Tam, kde nejsou při výstavbě kanalizací použitelné běžné metody výstavby hloubením s povrchu, přichází na řadu výstavba hornickým způsobem. Tato technologie se využívá především tam, kde není možno zajistit stabilitu jam a rýh, tam kde hustota inženýrských sítí brání otevřenému výkopu, nebo tam, kde není možné zastavit či jinak omezit provoz na důležitých komunikacích. Výstavba hornickým způsobem se využívá především při provádění kanalizačních řadů a souvisejících objektů, avšak může být výjimečně použita i při výstavbě vodovodních a plynovodních řadů, u nichž se však častěji využívají bezvýkopové technologie (protlaky apod.).
Mezi díla prováděná hornickým způsobem rovněž patří i hloubené kanalizační a jiné šachty hlubší než 3 m, je-li jejich hloubka největším rozměrem. Z uvedeného vyplývá, že při výstavbě, rekonstrukcích a sanacích kanalizační sítě kdy se hloubka uložení pohybuje mezi 3 až 5 m se jedná o tzv. stavební šachty, které bez ohledu na použitou technologii výstavby jsou zařazeny mezi svislá díla prováděná hornickým způsobem.
K zajištění klasicky ražených podzemních děl se používá důlní ocelová výztuž korýtkového průřezu, nebo rámy z ploché oceli (tzv. pražské rámy) v kombinaci s dřevěnými, betonovými, popř. ocelovými pažnicemi nebo stříkaným betonem s ocelovou sítí. Tvar průřezu podzemního díla se obvykle volí při klasickém ražení podkovovitý nebo lichoběžníkový.
Důlní ocelová výztuž se staví kolmo na počvu buď na příčné prahy nebo na podkladky, které brání jejímu zatlačení do počvy. Spoje jsou provedeny dvojicemi třmenových spojek. Jednotlivé rámy musí být podélně stabilizovány ocelovými nebo dřevěnými rozpínkami. Rozteče rámů jsou dány statickým výpočtem dle geologických poměrů trasy; zpravidla se pohybují mezi 0,7 - 1,0 m.
Rámy z ocelové důlní výztuže korýtkového průřezu váhového stupně K 21 se převážně používají pro důlní díla s lichoběžníkovým průřezem (nejčastěji typ LB 2 a LB 4), mohou však být použity i pro díla s průřezem podkovovitým.
Rámy z ploché oceli obvykle o profilu 10 x 100 mm (tzv. pražské rámy I - III třídy), se používají jen podkovitého tvaru. Rámy musí být osazovány na příčné prahy a musí být vzájemně nejméně ve třech místech rozepřeny.
Obr.1 Rám z ploché oceli
Obr. 2 Rám z důlní ocel. výztuže korýtkového profilu
Obvod díla mezi jednotlivými rámy výztuže se obvykle zajišťuje pažením a to, podle provedení příložným, zátažným nebo hnaným, podle geologických podmínek plným nebo mezerovitým. Paží se buď dřevěnými nebo ocelovými (pažnice Union) případně betonovými pažnicemi. Při ražení ve tvrdých avšak drolivých horninách lze místo klasického pažení provést stříkaný beton vyztužený ocelovou sítí.
Počva štoly se upravuje tak, aby byla zajištěna bezpečná chůze lidí, doprava vytěžené horniny a materiálu a aby byla chráněna proti rozbřídání provozem díla. Počva se obvykle upravuje položením dřevěné podlahy, položením kolejové drážky s lávkou pro chůzi, vyštěrkováním nebo podkladní vrstvou z betonu.
Odvodnění se provádí buď položením drenážních trubek do štěrkového lože v počvě štoly nebo otevřenou stružkou u boku podzemního díla.
Při výstavbě kanalizací hornickým způsobem jsou práce prováděny převážně ručně za použití drobných mechanizmů.
Po vyražení štoly se ve štole položí vlastní kanalizační (popřípadě vodovodní nebo plynovodní) potrubí. Pro kanalizaci se nejčastěji používá kameninové, sklolaminátové nebo betonové potrubí. Celý zbývající prostor se vyplní betonem nebo popílkocementem.
Abychom nepřekročili přiměřený rozsah příspěvku zaměřili jsme se jen na technicky zajímavější díla většího rozsahu.
3.1 Praha 12 - Modřany, Prodloužení stoky A2
Pro splaškové odvodnění stávající zástavby Modřan a Komořan i výhledové zástavby v oblasti Čechovy čtvrti, dále pro odkanalizování lokalit "Baba I" a "V Koutech" a rovněž pro odvedení splašků ze stávajících průmyslových závodů a výhledové napojení ČHMÚ je navržen systém splaškového odvodnění a to dvěma hlavními páteřními stokami A2-1 a A2-3. Stavba se nachází v morfologicky velmi složitém území Komořan.
Stavba je rozdělena na dvě realizační etapy. V první etapě, která již probíhá, je realizována stoka A2-1 a kanalizace na ní napojené. V druhé etapě bude realizována stoka A2-3.
Geologické poměry
Širší okolí zájmové oblasti zahrnuje údolí Vltavy poblíž soutoku s Berounkou, respektive pravý břeh vltavské údolní nivy, který se mírně zvedá a přechází v plochý zarovnaný povrch terénu o nadmořské výšce cca 220 m n.m. Tento břeh je kolmo nebo šikmo ke svému průběhu proříznut výraznými erozními údolími.
Skalní podklad je z regionálně geologického hlediska budován svrchním ordovikem, konkrétně souvrstvím letenským, vinickým a zahořanským. Pokryvné útvary jsou v prostoru zájmového území dominantně reprezentovány fluviálními sedimenty, méně pak deluviálními uloženinami. Příčná erozní údolí jsou vyplněna holocenními náplavy charakteru písků s variabilní složkou jemnozrnné frakce s přechody do písčitých jílů.
Hydrogeologické poměry V zájmovém prostoru lze odlišit dva významné hydrogeologické celky. Jsou to: - údolní niva Vltavy a Berounky tvořená terasovými sedimenty - svahy a plošiny tvořené ordovickým podložím s pokryvnými útvary malých mocností Splašková stoka A2-1
Stoka A2-1 je vedena ulicí Komořanskou a to od svého napojení na stávající splaškovou kanalizaci v prostoru křižovatky Komořanská - Generála Šišky až do konce ulice Kyslíkové.
Stoka A2-1 je navržena ze sklolaminátových trub o profilech DN 800 v délce 1041,30 m, DN 600 v délce 256,5 m a DN 400 v délce 239,0 m . Její celková délka je tudíž 1536,8 m. Celá trasa stoky je prováděna ve štole, kromě úseku, kde stoka podchází Komořanský potok a je v dl. 36,0 m prováděna v otevřené rýze. Hloubka nadloží se pohybuje od 9,40 m do 3,10 m.
Hloubkové uložení stoky je dáno jednak hloubkou stávající spojné komory na stávající kmenové stoce "A", na kterou se stoka napojuje a jednak podchodem pod Komořanským potokem. Další limitující hloubkou uložení je napojení stoky A2-4 pro odvodnění stávající zástavby Komořan - východ a lokality V Koutech. Spádové uložení stoky je od minima 0,47% k maximu 5%.
Trasa kanalizace je vedena značně frekventovanou Komořanskou ul.. Po dobu stavby musela být zachována dopravní obslužnost celé ulice a umožněn průjezd autobusům městské hromadné dopravy. Touto podmínkou byla dána i délka úseků ražby.
Na tuto stoku budou napojeny splaškové kanalizace pro odvodnění zástavby Modřan a Komořan. Jedná se o tyto stoky: - stoka pro odvodnění ulice K Vystrkovu - stoka A2-2 pro odvodnění ul. Vzpoury, ul. Churnájevovi a výhledové odkanalizování lokality "Baba I" - stoka A2-3 - stoka pro odkanalizování podniku Interpharma - stoka A2-4 Celková délka přípojných větví je přes 500 m.
Geologie
Trasa stoky prochází dvěmi v zásadě velmi odlišnými geologickými oblastmi. V první části trasy prochází ražený úsek kanalizace nesoudržnými terasovými písky s hladinou podzemní vody hlouběji než je niveleta počvy štoly. Ve druhé části trasy přechází ražený profil do skalního podloží, které je velmi pevné, zejména v první polovině druhého úseku. Hladina podzemní vody se ve druhé části nachází nad stropem štoly, nebo v úrovni výrubu, tj. podzemní voda bude ovlivňovat výstavbu.
Technické řešení
Na štolu jsou použity tunelovací rámy z důlní ocelové výztuže korýtkového profilu, váhového stupně K 21, typu LB2/1000. V úsecích s rozpojováním pomocí trhacích prací jsou použity tunelovací rámy z důlní ocelové výztuže LB4/1400 pro umožnění strojní nakládky.
Stavební šachty jsou navrženy s výztuží z válcovaných profilů I o půdorysných rozměrech 4,2 x 3,0 m a 2,4 x 2,4 m. Jako těžní jsou používány šachty o rozměrech 4,2 x 3,0 m. Šachty o rozměrech 2,4 x 2,4 m slouží jen pro vlastní realizaci revizních šachet na kanalizaci.
Vzhledem k rozsahu díla a charakteru zástavby byla provedena podrobná pasportizace přilehlé zástavby. Během stavby probíhá sledování poklesů a deformací na osazených kontrolních bodech v poklesové kotlině. Ve štole probíhá měření konvergencí líce výrubu a při použití trhacích prací je sledováno seismické zatížení.
Do stoky jsou napojeny vedlejší stoky odkanalizující přilehlou zástavbu a průmyslové objekty. Na těchto stokách jsou pro překonání velkého výškového rozdílu navržena spadiště.
Obr. 3 Štola
Obr. 4 Pokládka potrubí
Vzhledem k požadavkům na minimalizaci lhůt výstavby a zejména na minimalizaci doby omezení dopravy je ražba prováděna současně na více čelbách.
Splašková stoka A2-3
Stoka A2-3 je druhou páteřní stokou oblasti a napojuje se do stoky A2-1. Stoka je vedena od svého napojení na stoku A2-1 v ul. Komořanská pod stávající Komořanskou zástavbou a ukončena je v ulici Na Šabatce.
Na tuto stoku bude výhledově připojeno splaškové odvodnění přilehlé zástavby Komořan, ČHMÚ a zástavba ve směru od Závisti. Současně se stavbou této stoky budou přepojeny stávající kanalizace a to v oblasti stávající čistírny odpadních vod (pod ul. Nad teplárnou) a v ulici Na Šabatce.
Stoka A2-3 je navržena ze sklolaminátových trub profilu DN 400. Celková délka stoky je 925,5 m a z důvodu hloubky uložení bude prováděna v celé své délce ve štole. Hloubka uložení je dána možností připojení splaškového odvodnění ČHMÚ a vykřížením se stávajícím vodovodem DN 1000 a kanalizací DN 1200. Minimální spád stoky je 0,9%, maximální 4,8%.
V současné době se připravuje její realizace.
Geologie
Inženýrskogeologické poměry v trase stoky A2-3 jsou složité. Trasa prochází napříč příčnými erozními údolími. V linii kanalizace se proto často střídají úseky nezpevněných fluviálních uloženin s úseky zvětralého až téměř zdravého skalního masivu. Tyto části jsou rozdílné i hydrogeologického režimu.
Technické řešení
Na štolu budou použity tunelovací rámy z důlní ocelové výztuže korýtkového profilu, váhového stupně K 21, typu LB 5. Tunelovací rámy LB 5 byly navrženy z důvodu strojní nakládky. Strojní nakládka bude použita z důvodu rozpojování pomocí trhacích prací, které se podle inženýrskogeologického průzkumu předpokládají v převážné části trasy.
Stavební šachty jsou navrženy z válcovaných I profilů o půdorysných rozměrech 3,2 m x 3,0 m, 2,4 m x 2,4 m. Jako těžní budou používány šachty o rozměrech 3,2 x 3,0 m. Šachty o rozměrech 2,4 x 2,4 m slouží jen pro vlastní realizaci revizních šachet na kanalizaci.
Výška nadloží se pohybuje od 1,5 do 10,0 m.
Obr.5 Tunelovací rám z důlní ocelové výztuže korýtkového profilu,
typu LB5/1400
3.2 Praha 5- Smíchov, Městský okruh Zlíchov - Radlická
Jedná se o rozsáhlý soubor dopravních a vodohospodářských staveb. V rámci odvodnění je navržena skupina dešťových stok, odvodňujících jižní část navrhované komunikace, pět spadišť, spojná komora a výustní objekt. Stavba komunikace si dále vyžádala přeložku stávající stoky DN 600/1100, která byla výstavbou komunikace a tunelu zrušena. Součástí systému odvodnění jsou i dvě krátké stoky odvodňující části Strakonické ulice. Systém stok je složen z navzájem propojených stok L1 až L8, které jsou svedeny stokou L2 do DUN. V DUN jsou veškeré dešťové vody předčištěny před vypouštěním do Vltavy. Celková délka trubních tras je 1700 m, z toho téměř 1/3 ve štole.
Obr.6a Spadiště- výkres
Obr.6b Spadiště - foto
Geologie
Horní vrstvy zájmového území jsou tvořeny různorodými navážkami o mocnosti do 6,5 m.
Pokryvné útvary dosahují mocnosti 10 - 20 m. Jsou tvořeny hlinitopísčitými holocéními náplavy, deluviálními sedimenty z písčité, jílovopísčité až jílovité hlíny, ze zrnitého písku, písčitého až hrubozrnného štěrku a terasové sedimenty obdobného složení.
Horniny skalního podkladu jsou ze zvětralých až navětralých břidlic, na jihu území se vyskytují zlíchovské vápence. Hladina podzemní vody vystupuje max. do výšky 4.0 m pod úroveň dnešního terénu, průměrná hloubka vody pod terénem je cca 7 - 10 m.
V prostředí navážek je silná agresivita podzemní vody. V ostatním prostředí je agresivita pod hranicí slabé agresivity (Ia).
Stoka L1
Pro odvodnění hlavní trasy MO od km cca 2,0 až k areálu DUN jsou navrženy uliční vpusti, které jsou přípojkami napojeny do stoky L1. Celková délka stoky je 319,5 m. Část stoky v dl. 74,0 m podchází pod Strakonickou komunikací a z důvodu zachování provozu byla prováděna ve štole za použití tunelovacích rámů LB2/1000a.
Stoky L2 a L3
Stoka L2 je hlavní stoku celého systému odvodnění v zájmové oblasti , kterou jsou dešťové vody svedeny do DUN. Na tuto stoku je napojena stoka L3.
Úseky těchto stok byly z důvodu hloubkového uložení navrženy provádět ve štole. Na štolu byly použity tunelovací rámy LB2/100a, K 21. Ražba byla prováděna ze stavebních šachet o půdorysných rozměrech 4,2 x 2,8 m a to dovrchně. Ražba byla prováděna ručně, ručním nářadím bez použití trhavin.
Při zahájení stavby stoky L2 bylo zjištěno, že skutečné geologické podmínky v prostoru pod provozovanou tratí ČD nevyhovují navržené technologii provádění. Proto byla v úseku o délce 50,0 m změněna technologie na protlak. Protlak byl prováděn ze startovací šachty 9,2 x 2,2 m profilem DN 1000 (ocelové trouby 1000 x 12,6) za použití zařízení Terra-Hammer 325 se záběrem po 6,0 m.
Odtok z DUN
Odtok z DUN byl z důvodu nutnosti zachování částečného provozu na Strakonické komunikaci prováděn také ve štole.
Štola byla vystrojena tunel. rámy LB2/1000a. V prostoru pod Strakonickou komunikací bylo nutné navrhnout atypický rám z válcované oceli I č. 12, s průchozím profilem 1,0 x 1,4 m. Atypický rám byl navržen z důvodu těsného křížení navrhovaného odtoku se stávající kanalizací DN 800/1430.
Ražba probíhala v nepříznivých geologických podmínkách s výrazným výskytem spodní vody.
Přeložka stoky 600/1100
Přeložka byla vyvolána stavbou komunikací a tunelu, v jejichž prostoru byla vedena stávající stoka 600/1100. Byla navržena z profilu DN 800 v celkové délce 198,00 m. Z důvodu hloubky uložení, podchodu pod tratí ČD a tramvajovou tratí, na kterých nemohl být přerušen provoz byla provedena ve štole.
3.3 Praha 5 - Radotín - Technická vybavenost
Jedná se o soustředěnou výstavbu a rekonstrukci trubních inženýrských sítí (kanalizace splašková, dešťová s řadou spadišť i čerpaných úseků, vodovod, plynovod) a v návaznosti na ni i rekonstrukci všech dotčených místních komunikací. Vzhledem ke stísněné zástavbě a velmi členitému terénu byl zejména projekt kanalizační sítě značně náročný (hluboké šachty, spadiště, apod.). Stavba zahrnuje i podchod kanalizačních stok pod tratí ČD Praha - Plzeň cca 80 m dlouhým tunelem (vzhledem k tomu, že se jedná o hlavní trať Prah - Plzeň, byly na návrh i na provádění tunelovacích prací kladeny mimořádné nároky na minimalizaci poklesů kolejí z důvodu podtunelování). Stavba je členěna do tří celků: Radotín - východ, Radotín - západ, Radotín - sever. Celková plocha území celé stavby "Technická vybavenost Radotín východ + západ + sever" je cca 4,9 km2.
V současné době jsou realizovány etapy Radotín - východ a Radotín - sever.
Obr.7 Podchod pod tratí ČD Praha - Plzeň
Obr.8 Malé těžní zařízení nad těžní šachtou
3.4 Přeložka VTL plynovodů, TV Chaby - komunikace Jinočanská
Na závěr uvádíme příklad využití technologie prováděné hornickým způsobem při výstavbě plynovodu.
Výstavba nové komunikace Jinočanská si vyžádala přeložku stávající VTL přípojky DN 200. Nově navržená trasa přeložky kříží stávající expresní okruh. Podchod plynovodního potrubí pod okruhem musel být proveden bez přerušení provozu na této rychlostní komunikaci, povolena nebyla ani výstavba po polovinách (se svedením dopravy do jednoho pruhu). Z toho vyplývá zvolená technologie provádění. Podchod byl proveden ve štole. Výběr trasy potrubí byl velmi omezen místními podmínkami. Křížení bylo třeba navrhnout do nejužšího profilu náspu, aby byl podchod tunelem realizovatelný v souladu s předpisy ČBÚ (vzdálenost mezi vstupem do štoly a čelbou) a zároveň do dostatečné vzdálenosti od mostního objektu. Potrubí je ve štole uloženo v chráničce DN 500. Souběžně s ní je uložena rezervní hránička N 500 se zataženým ocelovým potrubím DN 200. Celková délka rostupu plynovodu pod komunikací je 54,0 m.
Obr.9 Tunelovací rám z důlní ocelové výztuže korýtkového profilu,
typu LB2/1300
Geologie Ražená část štoly procházela pod silničním náspem expresního okruhu. V nadloží štoly byly navážky (tě1leso silničního náspu) o mocnosti až 7,5 m. Ražený profil štoly se nacházel převážně v prostředí deluviálních, případně eluviálních sedimentů. V podloží štoly byla zahořanská břidlice.
Technické řešení Štola byla ražena přímo z pažené rýhy. V místě přechodu rýhy na štolu byla navržena záporová stěna. Štola byla navržena ve sklonu 0,583 %, byla vystrojená lichoběžníkovými rámy LB2/1300 tvořenými korýtkovou výstrojí K21. Rozteč rámů byla navržena 40 cm. Razilo se po spádu štoly. Stupeň ražnosti byl II. až III.
Obr.10 Portál - záporová stěna
Jak je zřejmé z uvedených příkladů, jsou technologie prováděné hornickým způsobem nedílnou součástí provádění inženýrských sítí v městské zástavbě. Velmi často jsou využívány v případech, kdy musí být zachován provoz na důležitých komunikacích, při křížení se stávajícími inženýrskými sítěmi a při velké hloubce uložení.