VYUŽITÍ TECHNOLOGIE AT-SYSTÉM
V PODZEMNÍM STAVITELSTVÍ

Dipl.-Ing. Josef Mocivnik - ALWAG-TECHNO, AUSTRIA
Ing. Tomáš Zdražila - CARBOTECH Bohemia, Ostrava

1. ÚVOD

S postupem stále rozvíjejícího se odvětví výstavby podzemních a podpovrchových staveb jsou realizátory staveb vyhodnocovány technické podmínky výstavby a hledány nové systémy provedení pracovních operací spojených s dosažením zvýšení kvality, účinnosti, bezpečnosti a snížení nákladů při jejich realizaci.
Jednou z důležitých operací při výstavbě podpovrchových staveb je podchycení a zpevnění horniny v okolí prováděného díla a možnost okamžité reakce na změny geologických podmínek.
Technologie AT-systém umožňuje provádět vrtné práce v nesoudržných horninách se současným zatahováním výpažnice v závislosti na výkonu a typu vrtacího kladiva až do délky cca 100 m a průměru 60 - 435 mm.
AT-systému je použitelný pro každý standartní vrtací stroj s rotačně příklepovým vrtáním a to, jak pro vnější vrtací kladiva, tak i pro ponorná vrtací kladiva.
Dominantní charakteristikou AT-systému je široké využití výpažnicových trubek, které svým nasazením předurčují použití technologie v několika oblastech podzemních staveb a spolu s vrtací jednotkou tvoří úplné a ucelené systémové řešení.

2. OBLASTI VYUŽITÍ A NASAZENÍ AT- SYSTÉMU
V PODZEMNÍM A PODPOVRCHOVÉM STAVEBNICTVÍ

A. Kotvení - provedení stálých kotev
- provedení dočasných kotev
B. Zajištění stability podzemních děl - ochranné deštníky
- provedení mikropilot
C. Injektáže - systém injektážních trubek
D. Odvodňovací vrty - systém drenážních trubek



3. STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA

Jak již bylo v úvodu nastíněno, umožňuje AT-systém provedení vývrtů a současné zavedení výpažnicové trubky v nestabilních horninách. V závislosti na požadovaném průměru prováděných vrtů umožňuje technologie AT-systému provést vrt se zajištěním výpažnicí, jak s vnějším vrtacím kladivem umístěným na lafetě vrtacího vozu, tak i s ponorným kladivem. Rozsah použití technologie AT-systému dle zvoleného typu vrtacího kladiva je uveden na obr.č.1.

OBR. 1
Obr. 1 Rozsah použití
Po provedení systému vývrtů zajištěných výpažnicí je v návaznosti na zpracovaný technologický postup dále možno provést další pracovní operaci - provedení tlakové injektáže a stabilizaci horninového prostředí.

3.1. PRINCIP VRTNÉ ČÁSTI

 Základním prvkem AT- systému je dělená centrická korunka, které se skládá ze dvou částí. Roubíková pilotní korunka a obrysová korunka vrtá vývrt, nepatrně větší než je vnější průměr výpažnicové trubky, tak aby bylo umožněno současné zatahování zvolené výpažnicové trubky. Pilotní korunka provádí až 80% vrtací práce a díl energie nárazu se převádí na obrysovou korunku. Cíleným uspořádáním výplachových a zpětných kanálků se dosáhne efektivního odtěžení drtě. Toto inovační uspořádání zaručuje vysoké postupy.
Po dosažení vývrtu na stanovenou hloubku je ve vývrtu pravotočivým pohybem vrtné kolony demontována obrysová korunka, která zůstává ponechána na dně vývrtu. Po demontáži obrysové korunky je úplné vrtné soutyčí, včetně pilotní korunky, vytaženo z výpažnicové trubky, která zůstává ponechána ve vývrtu k jeho zajištění.

3.2. POPIS VRTNÉ ČÁSTI (obr.č.2)
OBR. 2
Obr. 2 Schéma vrtné části

1. Pilotní korunka speciálně vyvinutá korunka, přes níž se část energie úderu přenáší na obrysovou korunku, příp. nárazník
2. Obrysová korunka jejím úkolem je vyvrtat prostor pro současně taženou výpažnicovou trubku. Na závěr vrtacího procesu je obrysová korunka oddělena od pilotní a zůstává ve vývrtu
3. Nárazník jeho úkolem je zatahovat výpažnicovou trubku do vrtu prostřednictvím impulsu předaného pilotní korunkou
4. Adaptér adaptér umožňuje spojení mezi pilotní korunkou a hvězdicovým vedením
5. Hvězdicové vedení zajisťuje, že i při prohnutí vrtného soutyčí nedojde k vychýlení pilotní korunky
6. Naváděcí roura její délka je volena tak, aby ve spojení s naváděcím soutyčím byl dán odpovídající přesah mezi koncem výpažnicovén trubky a vrtné tyče
7. Naváděcí soutyčí vrtné soutyčí opatřené T-závitem
8. Výpažnicové trubky pro vzájemné spojení jsou opatřeny vnitřním a vnějším závitem, trubky mohou být opatřeny injektážními ventilky v požadované rozteči
9. Prodlužovací soutyčí jejich délka je totožná s délkou výpažnicových trubek


3.3. ÚPRAVA VRTACÍHO VOZU

 Při použití technologie AT-systému je nutno provést úpravu vrtací lafety. Požadavky na přestavbu lafety běžně používaných vrtacích vozů pro aplikaci technologie AT-sytému jsou minimální a zahrnují provedení tří následujících hlavních úprav provedených na vrtací lafetě a to ve velmi krátkém čase.

Přestavba lafety zahrnuje:

3.3.1. PŘEDNÍ VEDENÍ VÝPAŽNICOVÝCH TRUB (obr. č. 3)
Obr. 3 Přední variabilní vedení
Vnitřní průměr vnější objímky předního vedení výpažnicové trubky je proveden o 5đ8 mm větší než použitý průměr výpažnicové trubky. Takto provedené přední vedení je použitelné za předpokladu, že bude používán pouze jeden typ sestavy výpažnicových trub. V případě záměru provádět vývrty s možností volby průměru výpažnicových trubek je možno přední vedení vrtací lafety upravit variabilním vedením výpažnicových trub. Variabilní vedení výpažnic sestává z vnější objímky a přechodového článku zaměnitelného s použitým průměrem výpažnicových trub.

3.3.2. ZADNÍ VEDENÍ VÝPAŽNICOVÝCH TRUB (obr. č. 4)
Obr. 4 Zadní vedení
Zadní vedení výpažnicových trub je namontováno na souběžné vrtací sáně navijáku hadic na vrtací lafetě. Toto uspořádání na vodících saních je využito při demontáži vrtných tyčí za použití upínacího klíče vrtných tyčí a zpětného pohybu vrtacího kladiva..

3.3.3. OPĚRNÝ TRN LAFETY (obr. č. 5)
Obr. 5 Opěrný trn
Opěrný trn plní svou funkci při stabilizaci a nastavení sklonu lafety a navedení vrtné části do vývrtu. S takto upravenou vrtací lafetou lze provést vývrt s max. směrovou odchylkou vrtu do 2 %.

3.4. SROVNÁNÍ VÝKONŮ
 Srovnání výkonů (viz obr. č. 6) představuje porovnání excentrického systému vrtání (EX) s centrickým systémem vrtání (AT-systém).
Obr. 6 Srovnání výkonů
Provedené srovnání porovnává čistý čas vrtání ve dvou typech horninových podmínek za použití vrtacího vozu Boomer při provádění vývrtů s výpažnicí průměr 114 dl. 3,0 m. Poznatky při provedeném porovnání obou systémů: Podstatně kratší doba k provedení vývrtu a vytažení vrtného soutyčí centrickým systémem vrtání (AT-systém), dokonalejší systém odvedení vrtné drtě a výplachu, jednoduchost technologie.

4. PRAKTICKÉ VYUŽITÍ

Razantní nástup uplatnění technologie AT-systém v podpovrchovém stavitelství je znakem úspěšně se zavádějící nové metody použitelné při výstavbě zejména tunelových staveb. V současné době je technologie AT-systém využívána v Rakousku (železniční tunel na koridoru VídeňđSalzburg), ve Slovinsku (silniční tunel Golovec u Ljublaně) a zejména pak v Německu, kde je použito technologie AT-systému na několika významných stavbách.
Jednou z významných aktuálních staveb provádějících se v Německu je výstavba železniční rychlodráhy pro vlaky třídy Inter-City, spojující významný dopravní uzel Frankfurtského letiště s metropolí Kolína n. Rýnem. Celková délka budované rychlodráhy dosahu cca 200 km, z toho celkem 58 km železniční tratě prochází soustavou budovaných tunelů.
AT-systém je zde nasazen ke kotvení svahů, provedení drenážních vrtů a v největším rozsahu je zde uplatněn systém ochranných deštníků čelby budovaného díla (viz obr. č. 7).
Obr. 7 Ochranný vějíř čelby díla
Zkušenosti provádějící firmy potvrdily význam technologie použití výpažnicových trubek, jak v pracovním postupu, tak v efektivnosti prováděného zpevnění masivu.
Přínos technologie spočívá v universálnosti využití výpažnicových trubek, v urychlení provedení pracovního záběru se současným zajištěním kaloty v rozsahu cca 10-30 m (maximální délka provedených vývrtů je cca 100 m). K provádění technologie AT-systém je běžně použito standardních strojů a mechanismů, jako např. vrtacích vozů s minimální úpravou lafety, injektážních čerpadel pro cementové směsi. Při procesu injektáže odpadají ztráty související se zajištěním vrtu v nesoudržných horninách. Jednoduchost technologie umožňuje obložení pracoviště kolektivem max. 4-mi pracovníky. S jedním vrtným nářadím lze odvrtat až 6 000 vývrtů v průměrných horninových podmínkách. Únosnost provedených trubkových mikropilot je cca 4x vyšší než u horizontální tryskové injektáže.
Praktické poznatky již také přinesly nová vylepšení technických částí vrtné soupravy jako např.:

4.2. DALŠÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ AT-SYSTÉMU

 Další významnou oblastí nasazení AT-systému je využití drenážních výpažnicových trub k vytvoření systému odvodňovacích vrtů (viz. obr. č. 8)
Obr. 8 Drenážní systém
které jsou stále více aplikovány v místních podmínkách. Cílem drenážních vývrtů je snížení depresní křivky hladiny spodní vody a zlepšení mechanických vlastností horninového prostředí jako např. zvýšení únosnosti zemin, dosažení rovnoměrného sedání zemin. Tímto postupem následně získáme možnost účelněji navrhovat a provádět např. budování stavební jámy, opěrných stěn.

5. ZÁVĚREM

Technologie AT-systém má v podzemním a podpovrchovém stavitelství ve světě již své místo a stává se svými přednostmi uznávanou a akceptovanou standardní technologií, jak u projekčních a tunelářských firem, tak i u investorských organizací, zejména pro svou investiční nenáročnost, technologickou jednoduchost a spolehlivost. Výhradním dodavatelem komponentů AT-systému pro Českou a Slovenskou republiku je společnost CarboTech Bohemia s.r.o., Ostrava. Porovnání výkonů AT-systému a Excentrického systému je uvedeno na obr. 6