Vedení inženýrských sítí v podzemních kolektorech

Cílem uvedeného článku je seznámit projektanty domovních technických zařízení (vodovodů, všech druhů kabeláží, plynovodů, popř. i horkovodů a kanalizace) s možným využíváním podzemních kolektorů pro napojení přípojek do budov a obecně i s možností vedení uličních potrubí a kabelů. Městské ulice jsou v současnosti přeplněny pozemní automobilovou i kolejovou dopravou. Určitá přesunutí dopravy do nadzemních tras (mosty, estakády) jsou vhodná pro frekventované křižovatky zejména na okrajích měst, nikoli ale v jejich vnitřních částech, ať již z důvodu rozměrů těchto staveb a konstrukcí či vlivu vlastní dopravy na své okolí (hluk, výfukové zplodiny apod.). Koncepčně správným řešením je přesun dálkové dopravy do obchvatových komunikací okolo měst, a dopravy v centrech měst do podzemí - metro, silniční tunely (v Praze např. Strahovský tunel, tunel Mrázovka), železniční tunely (v Praze např. Vinohradský tunel, Nové spojení).

Obr. 1 - Chráničky v kolektorové přípojce

Stejným způsobem by se mělo ubírat i řešení inženýrských sítí. Vzniká zde nový rozvodný systém potrubních i kabelových sítí v podzemí. Představíme-li si, že v prostorných podzemních kolektorech je možná instalace, údržba i opravy rozvodných prvků bez výkopových prací ve vozovkách i chodnících, pak jsou výhody kolektorizace jednoznačně patrné a vyváží i poměrně vysoké investiční a provozní náklady.

Obr. 3. Ocelová vyztuž primárního ostění

Hloubkové kolektory jsou obvykle situovány v hloubkách maximálně prvních desítek metrů, čímž se vyhýbají styku se stávajícími podzemními inženýrskými sítěmi. Napojení objektů povrchové zástavby na sítě vedené v kolektoru je obvykle provedeno pomocí průvrtů pro jednotlivé domovní přípojky a jejich vystrojení ochrannými trubkami (chráničkami) (obr. 1).

Podzemní prostory kolektorů jsou zpřístupněny pomocí schodišť, žebříků, popř. výtahovými šachtami. Pro zajištění bezpečnosti pracovníků pohybujících se v provozovaných kolektorech, sledování kvality ovzduší a včasné zjištění eventuální poruchy je počítáno s automatickým snímáním a registrací hodnot určených parametrů (např. teplota, přítomnost CO, hladina vody v čerpacích jímkách apod.) a jejich přenosem a signalizací limitních hodnot v centrálním velínu.

Budování tubusů podzemních kolektorů je prováděno ve většině případů ražením hornickým způsobem. Důvodem je zejména jejich hloubka, již překračující možnosti budování hloubeným způsobem a současně umístění kolektorových tras pod rušnými ulicemi centrálních částí měst, kde by situování patřičného záboru bylo ne-li nerealizovatelné, pak tedy velmi komplikované se značným omezením práv majitelů (popř. nájemců) budov, městské hromadné dopravy i individuálního pohybu obyvatel. Po zkušenostech s aplikací různých razicích metod ("klasický" způsob s příložným či zátažným pažením, kontinuální ražení tunelovacím strojem pod ochranou razicího štítu) se jako nejvhodnější jeví varianta "Nové rakouské tunelovaní metody NRTM" s předchozím zajištěním budoucího výrubu buď injektovanými mikropilotami (ve zvětralých horninách skalního podloží nebo v soudržných zeminách) nebo sloupy tryskové injektáže (v nesoudržných zeminách - píscích a štěrcích).

Následující terminologie nebyla doposud ujednocena a liší se dle zvyklostí jednotlivých dodavatelů ražeb:

• Ražba horizontálního díla probíhá po jednotlivých krocích (záběrech, postupech) - úsek cca 0,5 až 1 m, stanovený projektovou dokumentací a odpovídající vzájemné rozteči výztužných rámů.
• Délka ražby, vymezená délkou aplikovaného zajištění (sloupy tryskové injektáže či injektovanými mikropilotami) a zkrácená o přesah tohoto zajištění je nazývána kornout (dle tvaru postupně se rozšiřující části komolého kužele) či modul (obr. 2).

Obr. 2 - Podélný řez ražbou - "kornouty" zajištěné sloupy tryskové injektáže

Výrub je při ražbě zajišťován primárním ostěním ze stříkaného betonu o tloušťce cca 20 cm, vyztuženým ocelovými rámy a betonářskými sítěmi (obr. 3). Definitivní (sekundární) ostění je budováno obvykle ve dně a v bocích kolektoru formou litého betonu, ve svrchní klenbě pak formou stříkaného betonu.

Nedílnou součástí budování podzemní stavby je při aplikaci tzv. observační metody výstavby geotechnický monitoring, zahrnující komplexní systém měření a sledování jak ve vlastním podzemním díle, tak i na povrchu, zejména vliv raženého díla na okolní zástavbu. V rámci geotechnického monitoringu jsou prováděny různé typy měření deformací (konvergenční měření ve výrubu, nivelační měření na objektech povrchové zástavby i na komunikacích, měření změn náklonu ohrožených objektů apod.), sledování režimu podzemní vody v ovlivněné oblasti, inženýrskogeologická dokumentace při vlastní ražbě atd. Geotechnický monitoring je prováděn nezávislými odbornými firmami a hraje významnou roli v průběhu celé stavby. Na výsledky geotechnického monitoringu v rámci aplikace observační metody pružně reaguje jak projektant stavby, tak i zhotovitelé díla a zpětnou vazbou i samy firmy geotechnický monitoring provádějící (např. zvýšenou četností měření, aplikací další monitorovacich metod apod.).

Kolektor je odvodněn gravitačně nebo podtlakovou kanalizací. Tato odčerpává gravitačně přivedené vody z několika malých sběrných jímek umístěných po trase kolektoru po předčištění přímo do Vltavy. Jako záložní čerpací systém jsou navrženy dvě čerpací stanice vždy s dvojicí výkonných čerpadel. Nashromážděné vody budou, v případě havárie např. vodovodního potrubí nebo z jiných dalších příčin (kdy nelze z nedostatečných kapacitních důvodů použít pro čerpání podtlakový odvodňovací systém), přečerpány záložním čerpacím systémem z čerpacích havarijních jímek do uklidňovacích nově vybudovaných kanalizačních šachet a odtud do veřejné kanalizace. Havarijní jímky jsou dostatečně kapacitní (zpravidla o objemu cca 60 m³) a jsou schopny bez problémů pojmout jak předpokládané přítoky z vlastního kolektoru, tak i předpokládaný přítok z havarovaného vodovodního řadu po dobu, než bude porušený řad odstaven z provozu (předpoklad 40 minut).

Plánovaná bezpečnostní opatření budou vycházet z nároků uložených inženýrských sítí a budou proměnná dle místních podmínek. Jedním z nejdůležitějších bezpečnostních opatření je větrání v kolektoru. Jeho intenzita bude dána jednak hygienickými požadavky na kvalitu vzduchu pro pracovníky dozoru a údržby a jednak maximální přípustnou teplotou ovzduší a jejich vlivem na vedené elektrické kabely, zejména v kombinaci s vedením teplovodního potrubí. Specifické podmínky větrání jsou také v případě vedení plynovodu, kdy větrání musí být podtlakové a musí zajistit dostatečný výkon i při eventuálním úniku plynu.

Obr. 4 - Příčný řez trasou kolektoru

Souhrnně lze konstatovat optimální vhodnost hloubkových kolektorů pro vedení kabelových vedení (jak silových, tak i komunikačních) a pro vodovodní řady. Možnost vedení plynovodů a teplovodů je podmíněna výše uvedenými zvýšenými nároky na větrání. Vedení kanalizačních řadů, které jsou ve většině případů založeny na gravitačním principu, je v kolektoru vzhledem k jeho výškovým poměrům problematické a lze je využít pouze omezeně (obr. 4). Projeví-li se v budoucnu jako žádoucí vyloučit některé podpovrchové úseky kanalizace (např. v exponovaných centrech velkoměst), je principiálně možné situovat tlakovou či podtlakovou kanalizaci též do hloubkového kolektoru.

Obr. 5 - Celkový pohled trasou kolektoru v primárním ostění

Tento příspěvek stručně nastínil problematiku výstavby a provozu hloubkových kolektorů. Uvedené ilustrační snímky jsou ze stavby č. 9646 "Kolektoru Vodičkova", vedoucího v centru Prahy od ústí Jindřišské ulice na Václavském náměstí na náměstí Karlovo (včetně dílčích odbočných větví na Václavské náměstí a do ulic V Jámě, Palackého, Školská a Lazarská). Výstavba této etapy byla zahájena počátkem roku 2004, s předpokládaným uvedením do provozu koncem roku 2007. V době psaní tohoto článku (září 2006) probíhá dokončování definitivního ostění a je zahajována montáž ocelových konstrukcí pro vlastní vedení inženýrských sítí.