Využití mikrotunelování pro bezvýkopové instalace podzemních vedení

Popis technologie

Hlavními procesními opatřeními technologie mikrotunelování (M) s hydraulickou dopravou rubaniny jsou:
■ kontinuální řízení – vyrovnávání směrových a výškových odchylek podle laseru či gyroskopu vedoucí k vysokým přesnostem v řádech mm/100 m;
■ uzavřený systém hydraulické dopravy rubaniny rozdrcené drtičem za vrtnou hlavou;
■ kontrola tlaku na čelbě oběhovými čerpadly, která regulují množství odebírané rubaniny na čelbě, s čímž souvisí eliminace či minimalizace poklesů nadloží, ale také možnost nasazení stroje pod úrovní hladiny podzemní vody (HPV);
■ bezprostřední postupná instalace potrubních prvků podzemních vedení či chrániček.

Hlavní část systému – razicí štít – se navrhuje s vrtnou hlavou zkonstruovanou pro konkrétní horninové prostředí, pro konkrétní geotechnické podmínky, ve kterých bude ražba prováděna, a pro konkrétní užitý potrubní materiál. Razicí štít se do startovací jámy či šachty umísťuje po instalaci tlačné hydraulické stanice a jejím zafixování, následují opakovaně potrubní prefabrikované prvky, kolony protlačovaného potrubí, které přenášejí tlačnou sílu z tlačné hydraulické stanice. Pracoviště se skládá z vlastní startovací jámy či šachty s tlačným rámem a opěrným blokem, prostoru pro jeřáb a skladovacího prostoru s potrubními prvky. Dále je na něm řídicí kontejner pro operátora s prostorem instalované pohonné hydraulické jednotky, zařízení bentonitového hospodářství a separační jednotka, kde se odděluje vrtná směs (slurry) od vytěžené rubaniny (na principu sedimentace). Pracoviště potřebuje přípojky elektrické energie a vody, které lze u menších projektů nahradit dieselagregátem a cisternou s užitkovou vodou.

Využití, technologická omezení a používané materiály

Trubními komponenty vhodnými pro použití jsou především speciálně pro mikrotunelování vyráběné trouby s kvalitními (spolehlivě a trvale) těsnicími spoji, kruhového průřezu, schopné přenášet relativně velké tlačné síly, když materiálem těchto trub je v současnosti železobeton, kamenina, sklolaminát, polymerbeton, čedič a ocel. Technologie mikrotunelování je zvláště vhodná při budování nových tras s nutností překonávat překážky, nadřazených kanalizačních sběračů i uličních kanalizačních stok o průměru od DN 300 do DN 4000, kdy cenově konkuruje technologické variantě klasického ukládání do otevřeného výkopu (OV) již při délkách realizace okolo 1000 m, v případě ražených štol (RŠ) větších průměrů pak již při délkách okolo 250 m (obecně pak při nákladech investiční akce větší než 15 mil. Kč).

Další příležitosti k aplikacím mikrotunelování nabízejí dlouhé úseky o vzdálenostech přes 1 km bez možnosti jakýchkoliv dalších výkopů v trase mimo startovací a cílovou jámu/šachtu. Jde o podchody překážek, např. řek, terénních vyvýšenin atd. To je mj. umožněno též např. aplikací mezitlačných stanic a umístěním pohonné hydraulické jednotky přímo do prostoru razicího štítu. Dále pak se jedná o velké, průchozí profily DN 1500–DN 4000, úseky v obloucích a práce v obtížných geologických (geotechnických i jiných dalších) podmínkách nebo práce pod hladinou podzemní vody (HPV). Nepřehlédnutelnou předností je rychlost výstavby. Například strojním zařízením AVN světového výrobce firmy Herrenknecht (SRN) lze v příznivých geologických podmínkách realizovat denně okolo 40 bm projektované trasy.Další výhody mikrotunelování jsou shodné s většinou ostatních variant bezvýkopové technologie (BT). Jedná se např. o redukci hodnot emisí znečišťujících ovzduší souvisejících s výstavbou oproti klasickým technologiím otevřeného výkopu a ražených štol asi o 80 % (včetně snížení prašnosti, hlučnosti, nepřerušení dopravy, zabránění sedání nadloží a s tím souvisejícím rizikem poškození nadzemních objektů i křižujících tras jiných podzemních vedení). Rovněž odpadají závady na potrubí způsobené často technologickou nekázní při aplikacích otevřeného výkopu.

Nevýhodou mikrotunelování je relativně vysoká cena realizace přípravné fáze investiční akce (kompletace geotechnických a dalších podkladů, přizpůsobení zařízení technologie mikrotunelování konkrétním podmínkám aplikace apod.). Nehodí se proto pro malé projekty, krátké a často svou trasou směrově komplikované úseky nebo tam, kde je možné využít levnější varianty bezvýkopové technologie, jako např. neřízené protlačování chrániček (zemní protlaky – Pipe Ramming) nebo řízené vrtání – HDD (Horizontal Directional Drilling).

Projektové podklady

Příprava projektové dokumentace pro realizaci by měla obsahovat především:
■ důkladný inženýrskogeologický (geotechnický) průzkum (IGP), ověřený sondami s přihlédnutím ke specifickým podmínkám aplikace příslušné varianty bezvýkopové technologie;
■ výstupem inženýrskogeologického (geotechnického) průzkumu jsou informace o mechanických vlastnostech hornin pro návrh a statické posouzení pažení startovacích i cílových jam/šachet a pro návrh základních parametrů mikrotunelovací soupravy;
■ kompletní přehled dotčených, křižujících tras podzemních vedení, ověřený pokud možno předem sondou či vhodnými prostředky (např. na principu georadaru apod.);
■ projekt organizace výstavby zahrnující dopravní opatření (DIO), zábory ploch staveniště, staveništní přípojky elektrické energie a vody, příjezdové komunikace apod.

Důležitý je rovněž harmonogram výstavby, postihující vše výše uvedené včetně dodavatele bezvýkopové technologie, doplněný o důležité informace, zejména o postupech provádění, dílčích etapách ražby, o projektové dokumentaci činnosti prováděné hornickým způsobem (ČPHZ) atd. Rozhodně není možné dílo realizovat jen podle dokumentace pro stavební povolení. Investor musí v předstihu zajistit dokumentaci pro provádění stavby, a to nejlépe ve spolupráci s vybraným zhotovitelem – nositelem příslušné varianty bezvýkopové technologie.Vícenáklady spojené se skutečnostmi odlišnými od předpokladů uvedených v projektové dokumentaci (PD), zjištěné až při realizaci, bývají v případě užití bezvýkopové technologie relativně vysoké, což by mělo být již předem ošetřeno v rámci smluvního vztahu mezi investorem a zhotovitelem.

Právní předpisy

Mimo standardní povolovací řízení stavby je zapotřebí připomenout, že většina staveb, na základě kterých se mikrotunelování nebo jiné varianty bezvýkopové technologie všeobecně realizují, spadá svým charakterem mezi činnosti prováděné hornickým způsobem (podle zákona č. 61/1988 Sb. v platném znění), dozorované státní báňskou správou ČR. To mimo jiné znamená, že k povolení stavby se vždy vyjadřuje příslušný obvodní báňský úřad, projektovou dokumentaci mohou vypracovávat pouze osoby s příslušným oprávněním a práce mohou realizovat pouze firmy s příslušným oprávněním.

Celý článek naleznete v archivu čísel 09/2018.