Moje oblíbená Wikipedie říká, že původ slova inovace pochází z latinského slova innovare, což v českém překladu znamená obnovovat. Něco starého nahrazujeme něčím novým, podněcuje to naši vlastní tvořivost a představivost a zároveň roste naše ochota riskovat. A o to u inovací jde – nejprve musíte překonat svou vlastní neochotu změnit něco, co funguje, za něco neozkoušeného, nového. Musíte najít argumenty a přesvědčit všechny kolem, že tato novinka není výkřik do tmy, ale že je to směr, kterým se po čase budou pohybovat všichni. Musíte být připraveni na to, že to nepůjde vůbec snadno. Je to prostě výzva.
V poslední době jsme uvedli do života několik takových novinek. Jak jsem zmínil, cesta to nebyla snadná. Výsledek je ale potěšující a o tuto radost bych se s vámi chtěl podělit.
Prvním případem je přemístění vodovodního přívodního řadu Chotýčany – Zlíchov nedaleko Veselí nad Lužnicí v místě, kde řad překonává řeku Nežárku jako nadzemní vedení po ocelovém mostu. Povodně v roce 2002, kdy hladina řeky kulminovala těsně pod konstrukcí mostu, upozornily na slabou stránku tohoto řešení. Proto bylo rozhodnuto provést vymístění tohoto klíčového vodovodního řadu z mostu a jeho převedení shybkou pod řekou v těsné blízkosti mostu.
Projekt vyřešil tuto shybku bezvýkopovou metodou řízeného horizontálního vrtání s vtažením potrubí z tvárné litiny DN 600 v délce 71 m. Až potud to není nic nového, shybek provedených bezvýkopovou technologií pod řekou jsou v této zemi desítky. Netypické pro bezvýkopovou technologii je použití potrubí z tvárné litiny DN 600 pokládané pod řekou v oblouku. Jedná se o první podobný případ v České republice. Pro tento náročný úkol pořídila naše společnost TALPA-RPF vrtnou soupravu DitchWitch JT 60 a zároveň připravila výkonově odpovídající technologii recyklace vrtného výplachu.
Celková délka vrtných prací včetně naváděcího vrtu je 113 m. Oblouk shybky odpovídá technickým možnostem potrubního materiálu, jeho hrdlový spoj totiž umožňuje úhlové odklonění obou spojovaných trub až dva stupně a funguje jako kloubové spojení. Pro tuto bezvýkopovou technologii je zásadní, aby spoj potrubí z tvárné litiny kromě úhlového odklonění současně přenesl vysoké tažné síly vyvozované vrtnou soupravou během vtahování potrubí. Pro bezvýkopové technologie díky rychlému způsobu spojování nejlépe vyhovuje potrubí společnosti DUKTUS, které bylo použito i v tomto případě. Pro použitou dimenzi DN 600 jsou přípustné tažné síly až 152,5 tun. Vnější průměr potrubí přes hrdlo je 742 mm. Zároveň jištěný zámkový spoj s návarkem a litinovými segmenty odolá provoznímu tlaku 32 bar.
Jedním z nejdůležitějších parametrů ovlivňujících úspěšnost technologie řízeného horizontálního vrtání představuje geologická skladba podloží v místě prací. Tady se příroda rozhodla podmínky řádně zkomplikovat – na jedné straně vrt procházel silně zvodnělými fluviálními sedimenty, které byly od hloubky cca 3 metry vystřídány mírně zvětralou pararulou a následně žulou. Projektovaná trasa vrtu byla vedena ze strany pravobřežní skalními formacemi a poté zhruba v polovině vrtu vstupuje do písčitých sedimentů. Komplikací je přechod ze zvodnělých písčitých sedimentů do kompaktního skalního prostředí, proto je pilotní vrt veden směrem z tvrdšího prostředí do měkčího.
Práce byly zahájeny 13. 4. 2018. Stroj DitchWitch AT30 s maximálním tahem 15 tun provedl pilotní vrt valivými dláty a provedl jeho rozšíření na rozměr 300 mm rozšiřovačem s valivými dláty. Pak jeho práci převzal mnohem větší stroj DW JT60, který ve dnech 17. 4. až 23. 4. postupně rozšířil vrtaný otvor na 400 mm, 500 mm, 700 mm a na konečných 950 mm. Pro rozšíření byly použity rozšiřovače typu Kodiak, jejichž velká hmotnost při rotaci napomáhá karbidovým nožům rovnoměrně frézovat i poměrně tvrdou skálu. Největší použitý rozšiřovač váží jeden a půl tuny.
Pro vtažení potrubí z tvárné litiny DN 600 s vnějším průměrem hrdel 742 mm dle výpočtu potřebujeme vyvrtat otvor cca 950 mm. Objem vrtaného otvoru o průměru 950 mm a délce 71 m je roven 50 m3. Aby bylo do vrtu možno vtáhnout potrubí, musí být zeminy, resp. horniny v tomto objemu transportovány do startovací a cílové jámy. Vrt musí být během jednotlivých operací rozšiřování co nejvíce vyprázdněn. Toto je hlavním úkolem vrtného výplachu. Jeho součástí je především bentonit (tedy mletý jíl speciálních vlastností) a aditiva, která jsou přidávána pro lepší transportní vlastnosti dle charakteru právě vrtaného podloží. Výplach zároveň zajišťuje stabilitu vrtu, který během operací rozšiřování a během vtahování potrubí nesmí zkolabovat.
Celkové vypočtené množství výplachu představuje značný logistický problém, výplach by měl být ze stavby odvezen a uložen na skládce. Proto se u takto velkých staveb používá zařízení pro recyklaci vrtného výplachu, které dokáže ze směsi transportované z vrtu do jam na počátku a na konci vrtu vydělit pevné částice zemin a hornin a vrtný výplach použít znovu. Kvalita separace je nezbytná, ultrajemné částečky hornin a zrníčka písku by během několika hodin dokázaly opotřebit písty výplachového čerpadla, a způsobit tak škodu řádově ve statisících. V našem případě byla použita recyklační jednotka AMC 500 R, schopná odstranit všechny částečky nad 50 mikronů.
Rozšiřování a vyplachování vrtu bylo ukončeno 23. 4. 2018, ráno následujícího dne bylo zahájeno a odpoledne téhož dne ukončeno vtahování potrubí z tvárné litiny DN 600 do vrtu. Potrubí bylo smontováno a zataženo v celé své délce najednou.
Druhým vybraným případem použití nového stroje je bezvýkopová pokládka potrubí vysokotlakého plynovodu, která měla za úkol překonání mokřadu v celkové délce 500 m u obce Pohořelice u Napajedel. Uprostřed mokřadu v hloubce pěti metrů projektovaný plynovod měnil směr, proto zde byla připravena jáma, ve které bude osazen potrubní oblouk. Tímto byla trasa použití bezvýkopové technologie rozdělena na dva úseky a zároveň byly dány velké nároky na přesnost pokládky.
Materiál potrubí plynovodu o průměru DN 300 byla ocel s Pe izolací a cementovláknitou ochrannou vrstvou, vnější rozměr potrubí byl 330 mm.
První vrt byl navržen ze startovací jámy připravené před mokřadem směrem do středové jámy. Jeho plánovaná délka včetně naváděcího vrtu před startovací jámou a včetně výběhu na povrch pro vtažení potrubí za středovou jámou byla 282 m. Délka vtahovaného potrubí byla 233,7 m.
Druhý vrt byl navržen ze startovací jámy umístěné před mokřady na opačné straně a byl veden opět do středové jámy. Délka vrtných prací včetně náběhu a výběhu byly spočítány na 261 m, délka vtahovaného potrubí byla 182,6 m.
Podloží bylo v místě prací tvořeno středně plastickými jíly. Jejich vlastností je intenzívní bobtnání a lepivost, proto je velmi důležité použití odpovídající výplachové směsi, která zamezí vlivu jílů na vtahované potrubí. Objem jílů, které musí být z vrtu vypláchnuty pro úspěšné vtažení potrubí o vnějším průměru 330 mm, v prvním vrtu činí 19,9 m3, u druhého kratšího vrtu 15,6 m3. Aby tento objem byl z vrtu transportován do jam, bylo nutné připravit 470 m3 výplachové směsi. I v tomto případě bylo klíčové použití separační jednotky umožňující opakované použití výplachu.
Práce na prvním podvrtu byly zahájeny 23. 7. 2018. Provedení pilotního vrtu trvalo jeden den, poté byly prováděny operace jeho rozšíření na 250 mm, 350 mm a 500 mm. Pátý den bylo vtaženo potrubí v celé délce do vrtu, tato operace trvala 5 hodin. Ihned byly zahájeny práce na druhém pilotním vrtu, který se po 183 metrech strefil přesně tak, aby osy potrubí protínaly lomový bod. Díky zkušenostem získaným prvním vrtem probíhaly operace rozšiřování hladce, po pěti dnech prací bylo i druhé potrubí hladce vtaženo do vrtu. Hmotnost potrubí vtahovaného do vrtu přesahovala deset tun, pro snížení tahů byla použita zvedací technika zajišťující správný náklon potrubí.
Oba případy jsou technicky velmi náročnými příklady použití bezvýkopové technologie řízeného horizontálního vrtání. S určitostí se dá říci, že bez nových strojů a bez nových přístupů k řešení v oblasti vrtných výplachů by práce probíhaly velmi komplikovaně a s nejistým výsledkem. Úspěch v tomto případě znamená mimo jiné i silný argument pro podporu nových technologií, pro prosazení jejich smyslu, pro posuzování každé nové výzvy, která v budoucnu přijde. Zároveň je to důležitá informace pro investory a projektanty, kteří se se separací vrtných výplachů ještě nesetkali.
Ing. Ivan Demjan, TALPA-RPF
TALPA - RPF, s. r. o.
Holvekova 36, 718 00 Ostrava – Kunčičky
tel.: 596 237 019
e-mail: demjan@talparpf.cz
www.talparpf.cz
