Něco málo z historie
Rozvoj města nevyžaduje pouze výstavbu inženýrských sítí v právě budovaném místě, ale musí dojít k navýšení kapacity všech navazujících částí systému, ať se to týká vodovodů, kanalizací nebo rozvodů energií.
V první polovině dvacátého století byla pro kanalizační systém Prahy klíčová stará čistírna odpadních vod v Bubenči, kterou v roce 1967 nahradila nová Ústřední čistička odpadních vod na nedalekém Císařském ostrově. Určitě si vzpomínáte na povodně v roce 2002, kdy došlo k jejímu zaplavení a velkým škodám na technologiích čištění vod. Tato událost a fakt, že čistírna nesplňovala normy Evropské unie vedly v roce 2013 k rozhodnutí o výstavbě nové čistírny odpadních vod. Ta byla dokončena v roce 2018 a v současné době by měl skončit její zkušební provoz. Obě linky čistí přibližně 93 % odpadních vod vzniklých na území Prahy a přiváděných jednotnou městskou kanalizací.
Promyšlený projekt je základem dobrého výsledku
Pokud tedy bylo úspěšně operováno srdce kanalizačního systému, nyní musí být posíleny jeho důležité tepny. Mezi ně patří výtlak z ČSOV Podbabská u ústí Litovicko-Šáreckého potoka určený k dopravě odpadní vody do kmenové stoky E v areálu ÚČOV. Tento výtlak provedený v dimenzi potrubí D225 mm je kapacitně nedostatečný, proto pražská projekční kancelář d plus projektová a inženýrská kancelář a. s. připravila řešení v podobě výstavby dvojitého výtlaku PEHD d400×23,7 RC. Trasa výtlaku bezprostředně u rekonstruované ČSOV musí překročit Litovicko-Šárecký potok a boční koryto Vltavy na Císařský ostrov a dále povede podél obslužné komunikace v sousedství areálu ČOV.
Původní výtlak byl v minulosti vybudován provedením překopu obou toků s využitím těžké techniky pracující v říčním toku. Toto řešení je organizačně velmi náročné, vyžaduje dlouhou odstávku provozu v plavebním kanále, v jehož ústí byla trasa navržena. V neposlední řadě se ukázalo, že toto řešení je rovněž velmi nákladné. Proto projektant s ohledem na současný rozvoj bezvýkopových technologií zvážil využití metody řízeného horizontálního vrtání. Tento způsob překonání říčního toku se jevil jako efektivnější a mnohem méně ovlivňující říční provoz v plavebním kanále. Křížení Vltavy na rozdíl od stávajícího výtlaku může probíhat šikmo na plavební dráhu, v hydraulicky optimální trase bez zbytečných lomů.
Podmínky provedení shybky
Každé na první pohled krásné řešení s sebou po podrobnějším prozkoumání přináší komplikace a otazníky. Nejinak tomu bylo i v tomto případě.
Komplikací číslo jedna byl nedostatek prostoru pro první část pilotního vrtu. Oblouk vrtu je striktně dán tuhostí vrtných tyčí, jejich minimální dosažitelný rádius se nedá překročit. Litovicko-Šárecký potok v místě, kde jej shybka kříží, protéká v terénním zářezu hlubokém cca 6 m a jeho nejhlubší bod se nachází po dvaceti metrech od startovací jámy. Vrtná souprava měla za zády rušnou Roztockou ulici, prodloužení vrtu tedy nepřipadalo v úvahu. Od řeky Vltavy je potok oddělen pouze úzkou hrází a zde byla povodím Vltavy nastavena podmínka minimální hloubky pokládané shybky 5 metrů od hladiny na okrajích toku a 7,5 m od hladiny ve středu toku. Kvůli tomu byla shybka vedena v poměrně ostrém náklonu směrem dolů, pod středem toku ve vzdálenosti 80 m od startu však musela být přesměrována dovrchně. U vrtu prováděného v měkkých náplavových vrstvách někde na jižní Moravě by toto vedení nepředstavovalo velký problém. V námi popisovaném případě se však pohybujeme v náročných geologických podmínkách skalního vrtání. S geologií souvisí naše druhá komplikace. Při přípravě bezvýkopového provedení shybky jsme vycházeli z geologických průzkumů v minulosti prováděných v okolí stavby.
Do hloubkového profilu shybky zasahují proterozoické droby a prachovce, které dosahují pevnosti až R3, těžitelnost proterozoických sedimentů dle ČSN 73 3050 v 5. třídě, místy až v 6. třídě. V mělčích vrstvách byly zjištěny kvartérní fluviální štěrky a písky a v příbřežních pásmech se těsně pod povrchem nacházely hlinité sedimenty. Fluviální písčité a štěrkovité sedimenty dosahují dle ČSN 73 3050 3. - 4. třídy, při výskytu kamenů a balvanů o velikosti mezi 10 až 25 cm v objemu nad 50 % pak 5. třídy. Těžené zeminy jsou zvodnělé.
Provedení shybky
Pro realizaci shybky byla vybrána vrtná souprava DitchWitch JT60 s tažnou silou 267 kN a kroutícím momentem 12 200 Nm. Práce byly zahájeny 13. 4. 2021. Pilotní vrt byl prováděn speciálním vrtným nářadím pro vrtání ve skále nízké až střední pevnosti. Tato volba se ukázala jako optimální s ohledem na nároky na přesné řízení vrtu a zároveň umožňovala provedení vrtu v těchto náročných geologických podmínkách. Použití mud motoru nebo valivých dlát s duálními vrtnými tyčemi je ve skalním prostředí efektivnější, vyžaduje však mnohem plynulejší křivku vrtu s radiusem ohybu 350 a více metrů, v případě této shybky byla křivka ohybu naprojektována na 290 m.
Během provádění vrtu byla Povodím Vltavy povolena výluka v lodní dopravě na jeden den v době od 9 do 16 h. Proto bylo provádění pilotního vrtu rozděleno na dva dny, přičemž první den proběhlo vrtání pod příbřežní částí u ulice Roztocká a pod Litovicko-Šáreckým potokem, druhý den pod Vltavou a na Císařském ostrově. Důvodem pro výluku v lodní dopravě byla nutnost natažení lana, které označovalo osu mezi oběma rameny budoucí shybky. První rameno shybky bylo vedeno dva metry od lana vlevo, druhé bylo plánováno se stejným odstupem od lana vpravo. Obsluha technologie, která trasovala a řídila provádění vrtných prací, seděla v motorovém člunu zakotveném na tomto laně. Během přípravy vrtu jsme zvažovali použití Magnetic Guidance Systém (magnetický naváděcí systém), který dokáže provést pilotní vrt bez nutnosti přítomnosti obsluhy nad vrtem. Systém je však velmi nákladný, v našem případě by prodražil provedení obou vrtů cca o 1,5 mil. Kč. Zároveň v době realizace byl lockdown vyvolaný pandemií covid-19, což znemožňovalo přítomnost zahraničního technika nezbytného pro provedení vrtu.
V následujících pěti dnech probíhalo rozšiřování vrtu rozšiřovači typu Kodiak postupně až na rozměr 750 mm. V této fázi práce je účelem provést otvor v horninovém prostředí dostatečně velký pro vtažení potrubí DN400 a vymístění veškerých úlomků horniny pomocí vrtného výplachu z vrtu do jam. Tento detail je velmi důležitý, protože pokud by část rozdrobené horniny zůstala ve vrtu, při vtahování potrubí by pak došlo k hrnutí úlomků před potrubím a k jejich postupnému upěchování vedoucímu až ke kolapsu procesu vtahování potrubí. Dalším úskalím tohoto projektu je stav horninového prostředí. Z geologických zpráv vyplývá, že hornina je porušena ve vrstvách a je tedy extrémní nebezpečí vypadávání vrtáním uvolněných horninových desek do provedeného otvoru. To bylo důvodem, proč bylo rozhodnuto použít jako poslední rozšiřovač průměru 700 mm, ačkoliv v běžných podmínkách by bylo dostatečné rozšíření na průměr 550 až 600 mm.
Pro transport odvrtaných úlomků horniny je naprosto klíčový výběr typu vrtného výplachu a jeho recyklace pro další použití. Pokud vrtný výplach v rozpukaném horninovém prostředí začne utíkat do okolního prostředí vrtu, pak hrozí, že transportované částečky horniny zůstanou ve vrtu. Proto jsme v době přípravy vrtu věnovali výběru a modifikaci vrtného výplachu největší péči. Pro recyklaci vrtného výplachu byla použita jednotka s nátřasnými síty AMC Shaker 624 a pro dočištění pak M-I SWACO MONGOOSE se sestavou hydrocyklónů.
Potrubí, které bylo projektantem vybráno pro bezvýkopovou část, je technická novinka společnosti egeplast. Jedná se o potrubí z materiálu PE 100-RC d400×23,7 s dodatečným ochranným pláštěm z modifikovaného PEplus značeným třemi zelenými pruhy, které má pod ochranným pláštěm integrované vodivé proužky. Potrubní systém SLM DCT jednak využívá výhod opláštěného potrubí, které zajistí bezvadný nepoškozený povrch trubek u bezvýkopové instalace, a navíc nabízí jedinečnou možnost kontroly, že k poškození opravdu nedošlo. Vodivé proužky pod opláštěním mohou sloužit jako signalizační vodič, ale především umožňují test nepoškození po dokončení instalace. Investor tak může zkontrolovat, že nedošlo k poškození potrubí bezvýkopovou pokládkou. Na závěr po vtažení každého potrubí byla provedena zkouška integrity potrubí, která potvrdila jeho celistvost. Desátý den provádění prací byl vrt dostatečně rozšířen a vypláchnut a mohlo být přistoupeno k vtahování potrubí. Ukázalo se, že vrt je stabilní a beze zbytků a úlomků horniny, takže vlastní proces vtahování potrubí byl po třech hodinách završen, potrubí dosáhlo cílovou jámu.
Provedení pravého ramene shybky již bylo prováděno s využitím zkušeností levého ramene a proběhlo během následujících sedmi dní bez větších komplikací. Opět byla na dobu jednoho dne zastavena plavba tak, aby mohlo být nataženo lano a postup rozšiřování probíhal ve stejném pořadí jako v prvním případě. Vtažení potrubí bylo stejně hladké jako u levé shybky.
