Návrh a realizace zajištění stavební jámy pro Hlavní čerpací stanici ÚČOV

Návrh tvaru a způsob pažení stavební jámy HČS byl dán v určité míře právě existencí a polohou trub přepadové výpusti. Stavební činnosti tak probíhaly ve dvou hlavních fázích: první zahrnovala zajištění společné stavební jámy podzemními stěnami, druhá pak zajištění výkopu pro shybky přepadové výpusti a těsnění prostoru průchodu výpusti stavební jámou mezi podzemními stěnami sloupy tryskové injektáže. Dodavatelem prací speciálního zakládání, resp. zajištění stavební jámy, byly firmy Zakládání Group a.s. a Zakládání staveb, a.s.

Stavební jáma pro Hlavní čerpací stanici ÚČOV

Stavební jáma má půdorysné rozměry 55,8 × 32,9 m. V prostoru nátokového objektu je její hloubka 11,9 m pod terénem a v prostoru hlavní čerpací stanice až 16,7 m pod terénem. Pažení stavební jámy je po většině obvodu zajištěno monolitickou podzemní stěnou tloušťky 0,6 m. Zbývající část obvodu stavební jámy ve dvou protilehlých místech, kde stavební jámou procházejí ve třech troubách přepadové výpusti srážkových vod páteřních stok, je pak zajištěna souvislou stěnou ze sloupů tryskové injektáže. Tyto přepadové výpusti v současnosti vycházejí ze stávající, jižněji položené čerpací stanice. Toto funkční vedení přepadových výpustí bylo nutno nejdříve postupně v rámci nátokového objektu převést na zahloubené, nově vytvořené dočasné shybky při zachování funkce vždy minimálně dvou z nich. Po dokončení Hlavní čerpací stanice budou shybky odříznuty,  zrušeny a zaslepeny a potrubí se přepojí do nátokového objektu. Po přepojení potrubí pak budou do nátokového objektu HČS natékat odpadní vody z páteřní stoky.

Podzemní stěny
Z dispozičních důvodů byly podzemní stěny (PS) realizovány jako přímo přisazené k vestavěné konstrukci. Výjimku tvořila pouze jižní stěna, která byla o 2,0 m odsazena od obrysu HČS pro vytvoření prostoru na umístění dvojice trvalých čerpacích studní. Lamelizace PS byla navržena pro drapák s šířkou záběru 2,8 m. Třízáběrové lamely byly navrženy v délkách 6,4 až 7,5 m.

Pažení stavební jámy je kotveno v oblasti HČS ve dvou kotevních úrovních. Východní podzemní stěna podél výkopu pro provizorní shybky je kotvena v jedné úrovni. Pro kotvení byly použity dočasné čtyř- až sedmipramencové kotvy z pramenců Lp 15,7 mm (St 1670/1860 MPa). Druhá řada kotev je trvale pod návrhovou hladinou podzemní vody na úrovni 178,50 m n. m. i pod předpokládanou úrovní UHPV (ustálená hladina podzemní vody) 175,60 m n. m.

Změny pažení oproti zadání
Na žádost vyššího dodavatele stavby byla snížena horní hrana PS pro budoucí prostup technologických potrubí pažením o 1,6 m u dvou lamel východní stěny, resp. o 4,1 m u tří lamel západní stěny. Tento výškový rozdíl byl zajištěn záporovým pažením z tyčí IPE 300, resp. HEB 300, osazených do snížených lamel PS. Poloha a rozteč zápor i lamelizace PS byly přizpůsobeny plánované poloze a rozměrům technologického potrubí. Zápory byly osazeny spolu s armokošem lamel. Při hloubení rýh pro lamely PS v jižní a západní části stavební jámy pro HČS byl zjištěn velký rozdíl (až o 2,5 m) v úrovni zastiženého povrchu skalního podloží a také v tvrdosti (těžitelnosti) hornin oproti popisu ze sondy J45, jež byla podkladem pro návrh pažení. Na základě této skutečnosti byla zajištěna stálá přítomnost geologa při hloubení rýh. V rámci autorského dozoru projektanta pažení byla následně upravována hloubka paty jednotlivých lamel PS podle zastižené geologie. Změny měly dopad i na kotvení ve 2. kotevní úrovni. Bylo také nutno navrhnout zesílení a ochranu  zemní  lavice  výšky 1,2 až 2,0 m u paty PS na části západní, celé jižní a části východní strany nekotveným mikrozáporovým pažením z trubek 114,3/10 mm délky 3,0 a 3,5 m v rozteči 0,75 až 1,2 m podle hloubky paty lamel   PS a tvaru přilehlého výkopu.

Dalším podstatným zásahem do návrhu pažení byla změna zadání vycházející z požadavku na obnovení a zachování provozu sousedícího jímacího objektu u severní stěny, který měl být původně zrušen. Zrušení původně navržených rohových rozpěr podle požadavku projektanta vestavěné konstrukce si vyžádalo také úpravu horní hrany PS a úpravu polohy, sklonu a odklonu kotev v této části pažení.

Těsnicí a pažicí stěny ze sloupů tryskové injektáže (TI)
Tvar a způsob pažení stavební jámy byl dán i požadavkem provozu ÚČOV na zachování funkčnosti přepadové výpusti přívalových srážek do Vltavy po celou dobu realizace pažení a výstavby HČS a nátokového objektu, tj. zachování provozuschopnosti vždy minimálně dvou ze tří železobetonových trub DN 1600 mm.

V místě prostupů stávajícího potrubí výpusti stavební jámou je výkop pro dočasné nově budované shybky pažen a těsněn příčnými stěnami ze dvou řad sloupů tryskové injektáže o průměru sloupu 1,6 m. Provozovatel výpusti (Pražské vodovody a kanalizace, a.s.) povolil realizaci sloupů TI z vrtů přes stávající potrubí pouze za předpokladu, že vrtné práce budou probíhat vždy pouze přes jednu ze tří stávajících trub.

Pažicí a zároveň těsnicí příčné stěny ze sloupů TI byly dimenzovány na návrhovou zvýšenou hladinu vody na kótě 178,50 m n. m. a také na dodatečné prohloubení dna o 1,1 m. Sloupy TI kompletně vyplnily prostor mezi skalním podložím, obetonovaným stávajícím potrubím  a podzemními stěnami. Sloupy TI byly následně převrtány a vyztuženy ocelovými trubkami 114,3/10 mm v podélné ose sloupů. Délka výztužných trubek byla dána polohou sloupu a trubky byly osazeny do požadované polohy pomocí montážních kusů. Paty trubek byly ze statických důvodů zataženy cca 1,80 m pod patu sloupů do vrstvy břidlic tř. R4/R3.

Zhlaví sloupů tryskové injektáže bylo ukončeno železobetonovým věncem výšky 1,0 m a šířky 1,60 m, ukotveným mezi lamely pozemních stěn. Povrch svahované zemní lavice před stěnami ze sloupů TI byl zpevněn vrstvou stříkaného betonu, který byl součástí podkladních vrstev šikmé části shybek. Vyztuženou vrstvou stříkaného betonu byl zajištěn i svahovaný výkop výšky cca 1,5 m za severní stěnou, resp. cca 4,0 m za jižní stěnou (v tomto případě v kombinaci s hřebíkováním).

Záporové pažení pro tři provizorní shybky výpusti a pro objekt HČS
Dočasné „vnitřní“ pažení jednotlivých etap výkopu (bylo třeba otevřít a zajistit výkop vždy pouze pro jednu budovanou shybku) pro tři provizorní shybky výpusti a také pažení podél hlubšího výkopu pro sousedící objekt HČS bylo zajištěno kotveným záporovým pažením. Postupný výkop pro 1. a 2. etapu osazení provizorních shybek potrubí výpusti byl dočasně pažen záporovým pažením z vibroberaněných tyčí IPE 450. Záporové stěny byly kotveny v úrovni povrchu obetonování stávajícího potrubí výpusti  vodorovnými  táhly  z  tyčí  GEWI Ø 40 mm (BSt 500 S) v rozteči 3,6 m ukotvenými do souběžné záporové stěny podél výkopu pro HČS, resp. do líce lamel L25 až   L27. Kotevní převázky byly navrženy z dvojice tyčí U300 na jedné straně pažení jako předsazené, na druhé straně záporového pažení podél výkopu pro HČS byly použity převázky zapuštěné.

Pro urychlení výkopu pro shybky potrubí byly původně navržené vodorovné dřevěné pažiny nahrazeny vibroberaněnými svislými ocelovými pažinami KD 6/8 délky 6 m a skladebné šířky  0,6  m. Jejich poloha v pažení (mezi jednotlivými záporami) byla fixována přivařenými vodorovnými ocelovými převázkami.

Před beraněním zápor vždy probíhaly přípravné bourací práce. Dočasné zápory v 1. etapě bylo tedy možné beranit až po vybourání krajního stávajícího potrubí u východní PS, včetně jeho obetonování. Vytaženy pak mohly být zápory zase až po osazení nově položené shybky potrubí, jejím následném obetonování, odstranění příčníků ocelových pažin, deaktivaci táhel a demontáži předsazených kotevních převázek. Zároveň se postupně zpětně zasypával prostor nad shybkou až do úrovně spodní hrany obetonování sousedního stávajícího potrubí. Všechny zpětně získané ocelové prvky (zápory, pažiny KD 6/8, kotevní převázky a zkrácená kotevní táhla) byly následně použity pro pažení 2. etapy  výkopu pro shybku prostředního potrubí.

Hlavní záporové pažení podél výkopu pro HČS bylo s ohledem na geologické poměry navrženo z vrtaných „kořenových“ zápor – tyčí IPE 450 osazených do vrtů průměru 600 mm. Toto záporové pažení bylo využito i jako ztracené bednění pro obetonování krajní západní shybky potrubí výpusti.

Dokončení výkopu stavební jámy HČS
Po skončení kompletní přeložky všech tří trub byl v prostoru shybek položen štěrkový podsyp včetně drenáží. Do něj byla osazena trvalá táhla Dywidag Ø 40 mm, ukotvená přes zapuštěné převázky 2× U200 mezi IPE 450 a kotvicí desky v záporové stěně a v lamelách PS. Po dokončení těchto prací se v hlavní stavební jámě mohlo pokračovat v těžbě na další kotevní úroveň. Ta se nacházela pod hladinou podzemní vody, a proto bylo zahájeno čerpání z osazených studní. Vzhledem k větší hloubce jámy a tvrdší zastižené hornině probíhaly zemní práce již obtížněji než ve vyšší úrovni. Mikropiloty MP 108/16 zajišťující paty výkopu u podzemních stěn byly odvrtány současně s kotvami 2. kotevní úrovně.

Po odvrtání, osazení, injektáži a napnutí 2. kotevní úrovně a napnutí kotev záporového pažení mezi HČS a NO byla finalizována těžba stavební jámy. Během těžby stavební jámy se současně čistily, frézovaly a myly povrchy PS. Po  ukončení  těžby  a  očištění  PS byla na jejich povrch položena fólie oddělující trvalé konstrukce monolitické vestavby a dočasné pažení. Po dotěžení na základovou spáru byly mikropiloty v  jižní části opatřeny kari sítí  a  torkretem  tl. 150 mm.

I přes to, že se dno stavební jámy nachází 4, resp. 5 m pod hladinou spodní vody, je v současnosti stavební jáma téměř suchá. Bylo třeba provést pouze drobné těsnicí injektáže v minimální části průchodek kotev pod vodou a v minimální části zámků mezi lamelami podzemních stěn.

Během výstavby bylo nepřetržitě monitorováno pažení pomocí geodetických bodů osazených v několika výškových úrovních na všech stěnách po obvodě stavební jámy. Naměřené hodnoty byly průběžně kontrolovány a vyhodnocovány v rámci autorského dozoru projektanta. Naměřené hodnoty vodorovného posunu podzemních stěn během výkopových prací nevybočily z povolených tolerancí, i po dokončení výkopu stavební jámy zůstaly v intenzích předpokládaných statickým výpočtem. Přítok podzemní vody do stavební jámy, především tedy puklinové vody ze dna výkopu, byl v řádu nižších jednotek l/s.

Závěr

I když se jednalo o poměrně složitou stavbu, s uplatněním mnoha technologií speciálního zakládání, bylo dílo provedeno v termínu a ve velmi dobré kvalitě. Na splnění termínů, požadavků projektové dokumentace a řešení vzniklých problémů má velký podíl i velmi dobrá součinnost a spolupráce všech zúčastněných – objednatele, zhotovitele, projektantů i TDI.