Výstavba kolektorů ve městě Ostrava

Kolektorová vedení bylo možno budovat z povrchu v otevřených výkopech nebo jako ražené štoly hornickým způsobem. Pozitivní zkušenosti provozovatelů ve městech, která k této koncepci přistoupila, vedly k úvahám využít tato díla také k vedení kanalizačních řadů, které nejsou obvyklou součástí kolektoru. Stále se zhoršující situace ve stavu podzemních inženýrských sítí v centru města přivedla v roce 1994 k rozhodnutí zpracovat základní koncepci řešení kanalizační sítě s využitím výstavby kolektoru také Magistrát města Ostravy.

Kolektor v ulici Poděbradově

První realizovanou etapou výstavby ražených kolektorů v centru Ostravy byl kolektor v ulici Poděbradově, úspěšně dokončený v srpnu 1999. Tento kolektor již navazoval na dříve dohotovené části kolektorové sítě provedené v otevřených výkopech a na zkušenosti z výstavby prvního kolektoru v Ostravě - kolektoru Fifejdy, realizovaného metodou štítování. V těchto kolektorech ještě nebyla umístěna kanalizační vedení. Kolektor v ulici Poděbradově, jehož hlavním úkolem je energetické a komunikační napojení prostoru v oblasti bývalé koksovny Karolína, ještě rovněž neslouží potřebám kanalizace. Ta byla řešena novým kanalizačním potrubím uloženým ve výkopu po stranách kolektorového tělesa.

Výstavba kolektoru Centrum

Stav kanalizační sítě v centru Ostravy vyvolal požadavek, aby současně s výstavbou kolektoru Centrum bylo řešeno i bezproblémové odvádění dešťových a splaškových vod. Původní studie řešení kolektoru v centru Ostravy navrhovala uložení nové kanalizační páteřní stoky v počvě kolektorové chodby (obdoba řešení použitých v brněnských kolektorech). Tato koncepce umístění stoky však vyvolala potřebu řešit problémy s přečerpáváním odpadních i dešťových vod, nutnost provozovat kanalizační čerpací stanice v centru města, výrazné zvýšení provozních nákladů kolektoru a také problém návaznosti dalších etap kolektorizace v centru Ostravy.
Z těchto důvodů si generální projektant díla stanovil jako cíl zajistit gravitační odvádění splaškové i dešťové vody, což bylo řešitelné pouze umístěním kanalizačního řadu do prostoru přístropí (kaloty) kolektoru. Tato koncepce vyvolala řadu námitek i pochybností o své dlouhodobé funkčnosti, vlastní realizaci i možnosti provádět údržbu a opravy.
Kolektor Centrum navazuje na kolektor Poděbradova a je ukončen propojením na kanalizační řad v prostoru před Novou radnicí v Ostravě (obr. 1). Délka kolektorů činí 1658 m.

¤ Obr. 1. Trasa kolektoru Centrum ve městě Ostravě

Charakteristika horninového prostředí a konstrukce kolektoru

Kolektor byl ražen v hloubce cca 10 m ve složitém přírodním prostředí.
Geologické poměry centra města lze charakterizovat následujícím geologickým profilem:

• předkvartérní podloží v hloubkách 8-11 m tvořené miocenními plastickými jíly a jílovci;
• vrstva terasových štěrkopísků proměnlivé mocnosti (4-8 m);
• vrstva náplavových hlín měkké konzistence;
• antropogenní uloženiny a navážky.

Počva kolektoru byla lokalizována na rozhraní miocenních jílů a terasových štěrkopísků, případně zahloubena do horní části miocenních jílů.
Vzhledem k požadované výšce kolektoru (4,5 m) související s možností gravitačně odvádět odpadní a dešťové vody, byl použit poněkud atypický převýšený profil kolektoru (obr. 1), takže jeho stropní část byla v řadě míst ražena v náplavových hlínách a navážkách. Hladina podzemní vody ve všech případech výrazně zasahovala do profilu raženého díla, někdy až do výšky dvou třetin.
Původně očekáváné geologické poměry (na základě IGP) v trase kolektoru byly ražením vesměs potvrzeny, s výjimkou poloh předpokládaných horizontálních rozhraní horninových jednotek (rozhraní hlinitých štěrkopísků a miocenních jílů). Statické řešení ostění kolektoru proto pracovalo se třemi variantami poloh rozhraní štěrkopísků a jílů:

• varianta A - rozhraní štěrkopísků a jílů se nachází v úrovni počvy horní lávky kolektoru;
• varianta B - rozhraní štěrkopísků a jílů bylo lokalizováno cca 1,25 m nad počvou horní lávky;
• varianta C - rozhraní štěrkopísků a jílů se nachází v úrovni počvy spodní lávky (definitivní dno kolektoru).

¤ Obr. 2. Celkové vybavení kolektoru
1 - jednotná kanalizace
2 - horkovodní potrubí - horká větev
3 - horkovodní potrubí - zpátečka
4 - potrubí pitné vody
5 - prostorová rezerva pro plynové potrubí,
6 - kabelové rošty

Statickými výpočty provedenými pomocí programových systémů MKP (PLAXIS a PHASES) byly navrženy dimenze a skladba výztužních konstrukcí, pro které byl použit stříkaný beton C20/25 vyztužený ocelovými příhradovými oblouky ASTA a dvojitou mřížovinou. Vzdálenost výztužních oblouků byla 0,7 m u kolektoru a 0,5 m u komor. Parametry oblouků ASTA i tloušťka ostění závisela na geotechnických podmínkách a zatížení povrchu (dynamické zatížení těžkým provozem kamionů a tramvají). Základní tloušťka vrstvy stříkaného betonu byla 250 mm, u komor kolektoru pak 300 mm.
Ražba díla probíhala s využitím klasických hornických technologií, pro ochranu stropu díla bylo vesměs aplikováno jehlování, příp. ochranné deštníky z injektovaných kotev. Zabírka při ražbě odpovídala vzdálenosti výztužných příhradových oblouků. Pro zajištění stability počvy v polotuhých jílech byly provizorně použity válcované nosníky s železobetonovým pažením, zajišťujícím roznos axiálních sil ze svislých stěn do podloží. Definitivní dno kolektoru bylo provedeno jako železobetonová armovaná deska (obr. 2) s příčnými nosníky HEB.
Při ražbě kolektoru bylo zaznamenáno několik nepříznivých jevů vesměs souvisejících s nestabilitou antropogenních navážek, se zvodnělými oslabenými zónami apod. Prakticky po celou dobu stavby nedošlo k vykomínování stropních vrstev až na povrch, přestože některé zvlášť exponované komory dosahovaly celkové výšky 7 m a byly raženy s malým krytím kolektoru za nepřerušeného dopravního provozu.

Realizace kanalizačních a trubních rozvodů

Pro napojení okolních budov byly vybudovány kolektorové chráničky propojující kolektor s budovami. Tyto chráničky byly provedeny bezvýkopově řízeným vrtáním z prostoru kolektoru. Do každé budovy byly připraveny chráničky pro topnou a pitnou vodu, plynovou přípojku, přípojku nízkého napětí a slaboproudu a pro kanalizační přípojku. Kanalizační přípojky od uličních vpustí byly připojovány do nových napojovacích šachtic propojených rovněž bezvýkopově s kanalizací v kolektoru. Nové napojovací šachtičky umožňují kontrolovatelné připojení domovních přípojek a uličních vpustí a zároveň zajišťují možnost dodatečného připojování nových kanalizačních trub. Do nového páteřního kanalizačního sběrače byla postupně napojena stávající dešťová i splašková kanalizace. Z hlediska provádění podzemních prací přineslo realizované řešení dva základní problémy, které bylo nutno při realizaci zvládnout:

• nevýhodný ražený profil - vysoký a úzký, vyžadující účinně řešit zajištění stability čelby a předpolí raženého díla. Tento problém byl zvládán různými formami injektáží, jehlováním, tryskovou injektáží a pomocí injektovaných mikropilot. V blízkosti chráněných a ohrožených budov bylo použito i clonového efektu předsazených clonových stěn;
• vrtané kolektorové chráničky dosáhly délky více než 7 km v podmínkách hustě zasíťovaného centra. Bylo nutno často řešit kolize s existujícími sítěmi, což vrtání velmi komplikovalo a prodlužovalo. V této souvislosti je nutno připomenout i ne zcela spolehlivé zaměření stávajících sítí, což vedlo i ke kolizi s rozvodem středotlakého plynu. Celkové vybavení kolektoru je ukázáno na obr. 2.

Vystrojení kolektoru trubními a kabelovými rozvody

¤ Obr. 3. Kanalizační potrubí umístěné na ocelových podpěrách

Kanalizační potrubí umístěné do kolektoru umožňuje gravitační odvedení odpadních a dešťových vod. Nové kanalizační potrubí je v celé trase uloženo pod stávající kanalizací a umožňuje její postupné přepojování. Ve spodní části kolektorové chodby je vedeno potrubí pitné vody, dvě izolovaná potrubí topné vody, příp. páry, plynové potrubí a lávky pro kabely.
Netradičním a unikátním řešením je umístění kanalizace v kalotě tubusu kolektoru. Pro volbu tohoto řešení rozhodly reference poskytnuté výrobcem trubního materiálu a jeho možnosti výroby tvarovek a spojování potrubí (sklolaminátové trouby Hobas). Umístění rozvodu ve vrcholu chodeb odstranilo problémy s budováním přečerpávacích stanic. Kanalizační potrubí v profilech DN 600 až DN 1400 bylo umístěno na ocelové podpěry, které staticky spolupracují s konstrukcí ostění kolektoru (obr. 3, 4).
Vzdálenosti podpěr cca 2,8 m umožnily použít trouby v délkách 2,8 a 5,6 m. Trubní kusy včetně tvarovek byly do kolektoru dopravovány přes montážní jámy, veškerá další manipulace s trubním materiálem byla realizována pomocí speciálně upravených manipulačních a transportních vozíků. Při výstavbě bylo realizováno celkem 1265 m kanalizačního potrubí s 562 kusy tvarovek. Pro vodovody bylo smontováno celkem 1494 m potrubí v profilech DN 150 - DN 250 a DN 400 v tlakové třídě PM 10. Změny směru v komorách a lomových bodech kolektorových chodeb byly zhotoveny z tvarovek vyrobených na místě z nerezové oceli.
Vedle kanalizačního potrubí je u dna kolektoru umístěno vodovodní potrubí na betonových podpěrách. Místa křížení a změn vedení trasy jsou vystrojena z tvarovek z nerezové oceli. Hlavním důvodem použití nerezových tlakových tvarovek bylo splnění náročných požadavků na trvanlivost vodovodního potrubí. Pro přímé úseky vodovodu bylo použito sklolaminátové potrubí Hobas, stejně jako v případě kanalizačního řadu.
Součástí realizace bylo i provedení přípojek z budov a objektů mimo kolektor. Přes ostění kolektoru bylo zabudováváno propojovací potrubí DN 200, které bylo po instalaci trub pod stropem propojeno s hlavním páteřním řadem pomocí dodatečně vlepovaných sedel a montážních spojek.

Závěr

¤ Obr. 4. Kanalizační potrubí umístěné na ocelových podpěrách

Volba tohoto netradičního a v mnoha směrech unikátního řešení umístění kanalizačního potrubí v kolektoru výrazně zjednodušila řešení stokové sítě v centru města Ostravy. Ještě během výstavby byly některé úseky kanalizací a vodovodů zprovozněny a tento ověřovací provoz dostatečně prověřil navržené a realizované řešení. Koncepce kolektoru snížila původně uvažované náklady spojené s výstavbou kanalizačních stok mimo chodby kolektoru, umožnila soustředit důležité inženýrské sítě a zjednodušila provozování, opravy a údržbu všech potrubí. Firmy zúčastněné na realizaci kolektoru odvedly velmi kvalitní práci v nepříznivých přírodních podmínkách, o čemž svědčí i velmi dobrá těsnost ostění kolektoru vůči pronikání podzemních vod.

Základní údaje o stavbě
Generální projektant: Hutní projekt Ostrava a.s.
Projektant podzemní části: Báňské projekty a.s.
Zhotovitel: firmy Subterra a.s. a Ingstav a.s.
Zahájení stavby: leden 2003
Ukončení stavby: listopad 2005
Stavba byla zahrnuta do celkového projektu ?Rozšíření kanalizačního systému města Ostravy?, na který bylo Městem Ostravou získáno spolufinancování z programu Evropské unie ISPA.

Literatura
[1] Novák P., Franczyk K., Kunz J.: Kolektor Centrum Ostravy, dokončovací práce a vystrojení.
[2] Projekt realizace kolektoru. HP Ostrava, BP Ostrava 2003
[3] Aldorf J.: Statické řešení ostění kolektorových chodeb a komor. Ostrava 2002