SBĚRAČ "P" NOVÁ SOUČÁST PRAŽSKÉ KANALIZAČNÍ SÍTĚ

Prof. Ing. Jiří Barták DrSc., ČVUT FSv katedra geotechniky
Ing. Josef Krátký, VODNÍ STAVBY a.s., divize 3

ÚVOD
Základy rozsáhlého pražského kanalizačního systému byly položeny jednak 44 kilometry stok, zbudovaných v r.1816 zásluhou hraběte Chotka (odváděly však splaškové vody do Vltavy bez čištění), především však 90 kilometry jednotné kanalizační sítě W.H.Lindleye, svedené do první čistírny odpadních vod v Praze-Bubenči (1907).
Od počátku 20. století se pražský kanalizační systém nepřetržitě rozšiřuje a modernizuje. Dnešní kanalizační síť dosahuje úctyhodných cca 2.500 km délky; systém je průběžně opravován, rekonstruován a rozšiřován o nově postavené úseky. V současné době je dokončován kanalizační sběrač "P", který zvětší celkovou délku stávajícího systému o dalších 2,8 km.
Kanalizační sběrač "P" Chaby-Řeporyje-Jihozápadní město navazuje na již dříve zbudovanou část sběrače (Subterra 1982-84) vedenou z Jihozápadního města údolím Prokopského potoka směrem na Smíchov. Dodavatelem v současné době dokončované části sběrače "P" (realizace od 04/97 do 03/2000) je akciová společnost Vodní stavby, vlastní realizaci provádí stavební divize 03 a Ingstav Brno a.s. Realizační dokumentace byla zpracována Metroprojektem Praha a.s., investorem stavby je Magistrát hl.m.Prahy - odbor městského investora, zastoupený inženýrskou organizací ZAVOS s. s r.o.

SMĚROVÉ A VÝŠKOVÉ VEDENÍ TRASY SBĚRAČE
Trasa sběrače propojuje oblast Jihozápadního města a Stodůlek (navázání na stávající část sběrače) s Řeporyjemi a oblastí předpokládané výstavby jihovýchodně od Chab, jak je patrné ze schematické situace na obr.1. Budovaná trasa sběrače "P" má tři konstrukčně i kapacitně odlišné úseky:

  1. úsek mezi šachtami ŠO (JZM) a Š3 (Řeporyje) je dlouhý 1730 m, ve spádu 0,4%, s průtočným profilem DN 2000 mm. Nadloží je proměnlivé výšky; maximální hodnota je cca 55 m, na krajích úseku cca 30 m (ŠO) resp. cca 10m (Š3);úsek byl ražen pomocí tunelových výložníkových fréz a zajišťován s využitím principů NRTM.
  2. úsek mezi šachtami Š3 a Š12 je dlouhý 397 m, ve spádu 0,4%, s průtočným profilem DN 1000 mm. Nadloží je mírně proměnlivé výšky, která činí průměrně 8,0 m. Úsek byl tunelován pomocí nemechanizovaného štítu Ć 200 cm.
  3. úsek délky 690 m je hloubená kanalizace s průtočným profilem DN 500 mm. Tento článek se zaměřuje pouze na popis výstavby stoky "P" v 1. úseku, prováděném divizí 03. Informace o geologických a hydrogeologických poměrech má platnost obecnější.
INŽENÝRSKOGEOLOGICKÉ POMĚRY V TRASE SBĚRAČE
Na základě provedeného IG průzkumu [1] bylo jednoznačně zřejmé, že tunelové úseky budou vesměs procházet skalním podkladem, tvořeným zvrásněným komplexem sedimentárních hornin středního a svrchního ordoviku a spodního siluru s vulkanickými průniky diabazových těles a žil.
Ze statigrafického hlediska je ordovik v trase sběrače zastoupen vrstvami zahořanskými, bohdaleckými, kosovskými a králodvorskými, silur je prezentován vrstvami liteňskými.
Z litologického hlediska se jedná převážně o jílovité a prachovité břidlice (zahořanské, bohdalecké a králodvorské vrstvy - obr.2), v kosovském souvrství jsou zastoupeny písčité břidlice až pískovce, zčásti drobové břidlice až droby.
Zvláštními horninami v sedimentárním prostředí jsou produkty diabázového vulkanismu. Teoreticky se mohou vyskytovat v zahořanských, bohdaleckých i králodvorských vrstvách, v trase sběrače byly při geologickém sledování ražby lokalizovány hlavně do vrstev zahořanských. Mimo vlastní masivní intruzi měly vulkanické horniny mnoho variant - horniny dutinaté (mandlovcové), kusovité tufy ("žabáky"), tufitické vložky v jílovitých sedimentech (obr.3); vyskytly se i hydrotermálně rozložené tufy charakteru světlých plastických jílů měkké konzistence. Tektonické porušení hornin v dané oblasti je poměrně značné. Uložení hornin globálně odpovídá barrandienské struktuře, z čehož vyplývají generální směry diskontinuit JZ-SV. V detailu je však tektonické porušení masivu podstatně složitější, tvořené většinou několika puklinovými systémy (3 a více).
V pelitických horninách (černé jílovité břidlice) je většinou tektonizace velmi intenzívní, horniny jsou prohnětené do kluzných ploch a tektonických zrcadel; jsou patrné rupturelní i plastické deformace. Tento typ tektonizace byl geologickým sledem registrován při měření stukturně-tektonických prvků jako nejrozšířenější (obr.4).
V psamitických horninách (křemence, pískovce - obr.5) byly vrstevní struktury obvykle výrazně příčně a podélně rozpukány ortogonálními systémy; v bazaltoidních intruzích byla často patrná tektonizace chaotičtější, bez zjevných zákonitostí.
Z hydrologického hlediska bylo možno očekávat souvislou hladinu podzemní vody pouze v pokryvných útvarech. Vlivem silné tektonizace masivu se v něm však vytváří puklinová zvodeň, která byla po propojení hlavních puklinových kolektorů s raženým dílem intenzívně vyprazdňována do provedeného výrubu. Předpokládané přítoky ve výši do 1 l/s často vzrůstaly až na přítok několika vteřinových litrů (max. 10 l/s).

RAŽENÍ A VYSTROJOVÁNÍ SBĚRAČE
Projekt předpokládal provádění štoly Novou rakouskou tunelovací metodou [2]. Na základě průzkumných údajů bylo předpokládáno zařazení díla do 2. a 3. třídy NRTM dle Tesaře. Projektant zpracoval, vzhledem k předpokládané variabilitě geologických podmínek a tektonizace masivu, šest kategorií primárního ostění, tvořeného zásadně 10 cm stříkaného betonu, doplňovaného v různé četnosti kotvami a výztužnými žebry (obr.6). V příznivých podmínkách byl projektový postup úspěšně aplikován.
Skutečné podmínky ražby však byly od samého začátku často dosti odlišné od předpokládaných, zejména pak horší. Jílovité břidlice byly tektonicky silně porušené v několika systémech a velkou hustotou diskontinuit, prohnětené a silně zvodnělé, se soustředěnými i tlakovými výrony z puklin a dislokačních ploch. Zejména ve zvodnělých pásmech nebyla dobrá ani stabilita výrubu, proto se při provádění primární výstroje v rozsáhlých porušených úsecích od použití NRTM upustilo a přešlo se na klasické vystrojování pomocí TH-rámů s ocelovými pažinami UNION, místně i s využitím horizontálního členění čelby.
Vlastní ražba byla prováděna pomocí razicích strojů s dílčím záběrem čela (výložníkových fréz). O nasazení tohoto způsobu ražby bylo rozhodnuto vzhledem k pevnostem hornin, které IG průzkum předpokládal zastihnout, tj. v převážné míře hodnot pevnosti v tlaku do 20 MPa, ojediněle ne více než 60 MPa. Konkrétně ze šachty Š0 pro dovrchní ražbu směrem Š1 byla použita ALPINA MINER F6 (vhodná do 30-50 MPa), ze šachty Š3 pro očekávané výskyty tvrdších hornin (diabas) na úpadní ražbu byla nasazena fréza DOSCO 2MK (vhodná pro pevnosti do 50-80 MPa).
Trhací práce byly použity pro hloubení šachet Š0 (hl.30m), Š2 (hl.40 m) a Š3 (hl.10m), při ražbě pro provedení rozrážek obou šachet Š0 a Š3 (u Š0 ražba 14-ti metrového napojení na stávající sběrač v Š23) a zejména pak ražba oboustranně přiléhajících 100 m úseků k šachtě Š2. Provádělo se i "přistřelování" před frézami v některých tvrdších horninových partiích.
V souladu s ustanoveními a požadavky vyhlášky ČBÚ č.55/1996 Sb. byla v průběhu ražeb pořizována geologická dokumentace ražeb [3] sledování konvergencí výrubu [4] a měření deformací stavebních objektů na povrchu území [5]. Prováděná bezpečnostní měření vesměs vykazovala podlimitní hodnoty, s jedinou výjimkou mimořádně špatně založeného objektu čp. 1 v Řeporyjích, u něhož došlo vlivem ražby při sednutí přes 20 mm k poškození nadpraží stodolových vrat. Jiné objekty nebyly prováděnými ražbami prokazatelně dotčeny. Pokud se týká použití výložníkových fréz při ražby, lze uvést některé zajímavé poznatky:
  1. Obě nasazené frézy jsou již staršího data výroby a byly pro tento účel repasovány. Ekonomická rozvaha tento postup jednoznačně preferovala před investicí do nového, respektive nových strojů. Přesto časté poruchy daly signál, že při přípravě ražeb podzemního díla je třeba kvalitě strojního vybavení věnovat značnou pozornost.
  2. I tak se rozhodnutí upřednostnit ražby pomocí fréz na výložníku před ražbou pomocí trhacích prací ukázalo jako správné.
Některé obtíže - pevnost hornin občas byla na hranici možností frézy ALPINE, zvodnělá počva vedla až k rozbahnění pod manipulujícím strojem (zejména při úpadní ražbě) a také prostorová stísněnost v oblasti čelby štoly - však byly vysoko převáženy nespornými výhodami. K nim patří zejména minimální nadvýlom, minimální narušení masivu, eliminace hluku a seismických účinků na obsluhu a zástavbu (vč. křížení s trasou metra "B") a podstatně větší operativnost oproti ražbě pomocí trhacích prací. Velkou výhodu strojové ražby však lze spatřovat v tom, že ražba mohla být prováděna i v místech, kde jsou trhací práce vyloučeny (prakticky celá trasa v prostoru obce Řeporyje). Jedná se o progresivní způsob ražby, který ve vhodných podmínkách výrazným způsobem snižuje pracnost, zvyšuje bezpečnost a umožňuje dosáhnout vyššího výkonu ve srovnání s klasickou ražbou.

POSTUP PRACÍ
Práce probíhaly ve dvousměnném provozu, a to vč. sobot a nedělí. Třetí směnu, přes maximální snahu, nebylo povoleno provozovat. Klíčové termíny výstavby: Celková délka vyražených úseků: Předání staveniště Š0 5.04.1997 ALPINA 915 m Zahájení ražeb - rozrážka (Š0) 10.07.1997 DOSCO 566 m Zahájení ražby frézou (Š0) 15.08.1997 Trhací práce 240 m Předání Š3 25.07.1997 Předání Š2 2.10.1997 Zahájení ražeb Š3 - Š2 25.10.1997 Ražba u Š2 oběma směry 25.03.1998 Prorážka Š2 -Š3 3.08.1998 Prorážka Š0-Š2 21.01.1999 Průměrné výkony: Maximální výkony: - směnový 1 m - směnový 3 m - 1 čelba denní 2 m - 1 čelba denní 4,5 m - 1 čelba týdenní 15 m - 1 čelba týdenní 30 m - 1 čelba měsíční 60 m - 1 čelba měsíční 98 m

PODKLADY
[1] Závěrečná zpráva IG průzkumu. Zpracoval PÚDIS Praha, 1985.
[2] Splaškový sběra "P" Stodůlky-Řeporyje-Chaby. Alternativní konstrukční řešení s aplikací Nové rakouské tunelovací metody a použitím definitivní výstroje ze sklolaminátových trub. Zpracoval Prof.J.Barták, 2/1995.
[3] Kanalizační sběrač "P" - Závěrečná zpráva inženýrskogeologického sledování ražby. Zpracovalo KONZORCIUM GEOTECHNIKA, 4/99.
[4] Kanalizační sběrač "P" - Závěrečná zpráva o průběhu a výsledcích konvergenčních měření. Zpracovalo KONZORCIUM GEOTECHNIKA, 4/99.
[5] Souhrnná zpráva o průběhu a výsledcích sledování povrchové zástavby. Zpracovala firma IKE Praha, 2/99.