Úprava plavební úžiny Chvatěruby s přeložkou vodovodní shybky

• Foto

Plavební úžina Chvatěruby je úsek řeky ve zdrži Miřejovického jezu mezi železničním mostem v Kralupech nad Vltavou v říčním km 23,980 a výjezdem z dolního plavebního kanálu plavební komory Dolánky v říčním km 26,700. Řeka zde měla pro plavbu nedostatečnou hloubku, šířku plavební dráhy i poloměry oblouků plavební cesty a nesplňovala parametry ani klasifikační třídy IV, přičemž plavba byla z důvodu splavnosti plavební úžiny omezena jen na 234 dní v roce. Překážkou byl jednak tvar řečiště Vltavy, sevřeného v místě úžiny z jedné strany skalním masivem z výlevných hornin – spilitů –, které tvořily v řečišti skalní práh, jednak naplaveným ostrovem Kocanda. Plavba lodí pak byla omezena buď nedostatečnou hloubkou v řečišti při malém průtoku, nebo přílišnou rychlostí proudění v případě zvýšeného průtoku.

Vltavská vodní cesta je dle mezinárodních dohod zařazena mezi významné evropské vodní cesty s mezinárodním označením E20 a byla pro ni stanovena třída Va klasifikace vnitrozemských vodních cest mezinárodního významu. Navrhovaná úprava řečiště s parametry plavební cesty tř. Va tak výrazně zlepšuje podmínky plavby, předpokládá minimální šířku plavební cesty 50 m, hloubku 3,30 m od minimální provozní hladiny jezu Miřejovice a korekci břehů a koncentračních hrázek z důvodu dodržení minimálního poloměru cesty v obloucích. Tyto úpravy plavební cesty umožní plavbu po 334 dní v roce.

Realizace stavby byla podmíněna splněním řady požadavků orgánů státní správy a organizací zabývajících se ochranou přírody, tj. zejména požadavkem provádění prací pouze ve vymezeném časovém období (v době od 15. 8 do 31. 3.) a požadavkem odvozu hlavních objemů vytěžených hmot po vodě lodními mechanismy.

Tvrdá prohrábka
Část těžby v řečišti pro plavební dráhu měla být realizována jako „tvrdá prohrábka“ v horninách tř. těžitelnosti 6–7 – spilitech, což jsou houževnaté výlevné horniny, v masivu běžně strojně nerozpojitelné. Mocnost horniny, která zasahovala do plavební dráhy a měla být proto odstraněna, byla v některých místech přes 2 m, celkový objem rostlé horniny činil 9018 m³.

Původní návrh rozpojování hornin trhacími pracemi nebyl schválen; až 30 účastníků řízení v rámci schvalování projektu trhacích prací, převážně fyzických osob, nebylo schopno nalézt konsensus. Většina z nich zažila bezohledný přístup těžařů v bývalém přilehlém lomu Kravčina, kde byly používány komorové odstřely řádově několikanásobně větších náloží, které způsobily škody na budovách v širokém okolí lomu, a v čerstvé paměti měli i velkou povodeň v roce 2002, která opět většinu obytných budov podél řeky vážně poškodila. Připustit tedy jakékoliv trhací práce, které by mohly byť jen teoreticky způsobit drobné škody, bylo pro ně nepřijatelné.

Zhotovitel proto po dohodě s investorem zvolil alternativní technologii – rozpojování hornin bouracími kladivy. Tato technologie rozpojování se v tak velkém rozsahu běžně nepoužívá, natož při rozpojování hornin pod vodou v hloubkách až 4 m. Předpokladem bylo nasazení speciálních bouracích kladiv schopných pracovat pod vodou a stanovit takové technologické postupy, při kterých bylo možno tyto náročné práce na vodě vůbec provádět. V řečišti byly v úrovni hladiny řeky zřízeny malé plošiny z lomového kamene, na které byly umístěny těžební mechanismy. Vždy po odbourání části dna musela být hornina ze dna vytěžena, odbouraný úsek byl zaměřen a teprve poté se mohla plošina posunout řečištěm o další metr dál. Práci ztěžoval téměř stále zvýšený vodní stav a silný proud, který komplikoval i průběžná měření hloubek. To vše si vyžádalo prodloužení doby provádění těchto prací oproti původnímu harmonogramu, nemělo to však vliv na konečný termín stavby. Práce na rozpojování hornin v řečišti byly zahájeny v srpnu 2009 a byly dokončeny v lednu 2010.

Korekce břehů a břehová opevnění
Součástí úpravy plavební dráhy byla i korekce břehů v obloucích dráhy. Kromě odtěžení části naplaveného ostrova Kocanda, který zužoval řečiště v místě úžiny, byla navržena i korekce pravého břehu při výjezdu z dolního plavebního kanálu plavební komory (PK) Dolánky. Přitom bylo nutno zachovat šířku pravobřežní komunikace. Oproti původnímu návrhu muselo být doplněno pažení svahu štětovými stěnami, pod jejichž ochranou pak bylo provedeno opevnění svahu lomovým kamenem a dlažbou. Stavební práce bylo nutno provádět opět z vody vzhledem k požadavku na nepřerušenou průjezdnost pravobřežní komunikace, která tvoří jedinou zásobovací cestu pro objekt plavební komory Dolánky a část obce Zlončice.
Práce na opevnění korekce břehu ostrova Kocanda v současné době ještě probíhají.

Přeložka vodovodní shybky
Přidruženou, nicméně významnou investicí v rámci této velké vodohospodářské stavby byla i přeložka vodovodní shybky v říčním km 25,271. Stávající shybka je součástí páteřního vodovodního řadu, který zásobuje velkou část Středočeského kraje (oblast Mělnicka, Neratovicka, Kralupska, Kladenska a Slánska), byla však uložena v nedostatečné hloubce pode dnem řeky a neumožňovala navrhované prohloubení dna při dodržení minimálního krytí potrubí ve dně. Podmínkou přeložení vodovodu bylo provedení veškerých přípravných prací za provozu staré shybky, bez přerušení dodávek vody.

Trasa nové přeložky shybky byla projektem umístěna souběžně se starou shybkou ve vzdálenosti asi 15–20 m po proudu řeky; navržena byla jako zdvojená ze dvou potrubí DN 800 z tvárné litiny Saint-Gobain. Zadávacím projektem byla navržena splavovaná shybka dl. 93 m, tj. technologie, při které je shybka jako celek spuštěna na vodu, naplavena nad rýhu ve dně a pomocí plováků postupně potopena do rýhy. Podrobné technické řešení mělo být součástí dodavatelské dokumentace. Provedením kompletní přeložky shybky, včetně zpracování dodavatelské dokumentace a technologie uložení shybky, byla pověřena společnost Zakládání staveb, a. s.

Po podrobném zaměření okolního terénu a zvážení všech variant byla však oproti projektu zvolena technologie zatahované shybky po zatahovací dráze, umístěné v ose shybky po dně výkopu. Svažitý terén k řece, dostatečně velký prostor pro montáž shybky na levém břehu a také navržený materiál potrubí Saint–Gobain, který umožňuje v určitém rozsahu pohyb v hrdlech, se zdál být pro tento způsob technického řešení ideální. Naopak překážkou byly stísněné poměry na pravém břehu, navíc s požadavkem na nepřerušený provoz po pravobřežní komunikaci.

Technologie zatahování po dně výkopu má řadu výhod. Na potrubí, které je při zatahování postupně zaplavováno, nepůsobí vztlakové síly prázdného potrubí, a není proto nutné řešit stabilitní problém „vznášejícího se“ potrubí při potápění shybky z hladiny, kdy je splavovaná shybka nejvratší. Potrubí je po celou dobu v kontaktu s podložkou a tudíž stabilní, odpadá nutnost použití plováků, které jsou jinak u potrubí takového průměru pro potopení shybky nezbytné, zjednoduší se i výpočet spojovací konstrukce, zde výlučně namáhané tahem, vyloučí se i vliv proudící vody, neboť na potrubí v rýze ve dně cca 3 m pode dnem řeky proud vody téměř nepůsobí. Zatažení v ose a poměrně pomalý postup zatahování, který lze navíc kdykoliv v případě potřeby zastavit, také usnadňuje vytýčení a kontrolu prací během ukládání shybky do rýhy.

Technologie zatahování navíc umožnila prodloužit zatahovanou část shybky až na téměř 120 m, a tím výrazně zjednodušit napojování potrubí pod úrovní hladiny řeky v břehových jímkách.

Po vypracování výrobně-technické dokumentace a technologického postupu zatahování byl zpracován podrobný harmonogram postupu prací a termín zatažení shybky byl určen na 15.10. 2009.

Realizace
Práce byly zahájeny doplňkovým inženýrsko-geologickým průzkumem, který měl ověřit předpoklad projektu, že navržená těžba rýhy pro shybku nezasahuje do skalních hornin třídy těžitelnosti 6 a 7.

Stavební práce byly zahájeny v srpnu 2009 přípravou montážní plochy pro montáž zatahované části shybky. Plocha byla umístěna v ose shybky a přímo navazovala na navrženou zatahovací dráhu. Na hotovou montážní plochu byla připravena montážní a spojovací konstrukce, na kterou se pak postupně montovalo potrubí shybky. Konstrukce byla sestavena ze 17 ks „saní“ s příčníky U 240 mm, na které byla přivařena sedla pro osazení potrubí. Saně byly vyrobeny z plechu tl. 5 mm, jednotlivé saně byly z boku přes příčník pospojovány táhly ze dvou profilů 32 mm. Montážní a spojovací konstrukce sloužila jako podpora pro montáž potrubí shybky, následně pak jako součást zatahovací konstrukce, na které bylo potrubí shybky uloženo a pomocí které měla být shybka do rýhy zatažena. Montážní konstrukce byla pružná, a umožňovala tak kopírovat povrch zatahovací dráhy, která měla přenést veškeré zatahovací síly.

Po dokončení montáže potrubí shybky byla na montážní ploše provedena tlaková zkouška potrubí, byla dokončena kompletace spojovací konstrukce, osazena zatahovací táhla a potrubí shybky bylo opatřeno dřevěným obedněním z latí tl. 5 cm.

Celková délka zatahované části shybky byla 119 m, váha potrubí byla 65 tun, objem vody v potrubí byl 120 m³, na obednění bylo použito 40 m³ dřeva. Celková váha shybky včetně spojovací konstrukce a obednění pak činila 80 tun.

Během výroby shybky na břehu se prováděl výkop rýhy v řece, který současně tvořil zatahovací dráhu pro shybku. Dráha musela respektovat požadavek dodavatele potrubí na minimální poloměr oblouku zatahovací dráhy, který byl dán maximálním povoleným potočením potrubí v hrdlových spojích do 2 o. Projektem byl dán min. poloměr oblouků zatahovací dráhy 300 m. V průběhu těžby rýhy v řece musela být proto prováděna poměrně přesná měření dna výkopu, ztížená velkou hloubkou a značným průtokem. Hloubka rýhy dle aktuálních vodních stavů se pohybovala v rozmezí 6,5–6,80 m, rychlost proudění byla 1–2 m/s.

Počáteční obavy, že rýha bude silným prouděním vody zanášena jemným sedimentem, se nakonec nepotvrdily. Rýha pro shybku byla dokončena v termínu ke dni zatahování.

Zatahování shybky
Zatahování shybky do rýhy bylo prováděno z pravého břehu, kde byl umístěn zatahovací lis. Zatahovací síla byla dle váhy shybky a předpokládaných třecích sil stanovena max. 50 tun. Přesto byl připraven na pravém břehu zatahovací lis o celkové kapacitě až 1700 KN (~170 tun). Lis byl zakotven přes zemní kotvy a roznášecí konstrukci v pažicí štětové stěně, která zároveň zajišťovala pravobřežní komunikaci v bezprostřední blízkosti výkopu rýhy. Lis byl umístěn co nejníže nad vodní hladinu, aby se snížil úhel zatahovacího lana. Použito bylo zatahovací lano ze 6 ks předpínacích pramenců ø 15,7 mm, každé o nosnosti cca 20 tun, délka zatahovacího lana činila 175 m.

Zatahování bylo zahájeno dne 14. 10. 2009. Přestože byl na montážní ploše rozprostřen bentonit pro snížení tření, zatahovací síla při rozjezdu shybky vystoupila až ke 100 tunám. Plynulý postup zatahování pak pokračoval rychlostí 7–9 m/h, zatahovací síla se pak ustálila na hodnotě 50–60 tun.

V průběhu zatahování bylo potrubí postupně zaplavováno vodou, množství vody bylo měřeno a doplňováno do potrubí tak, aby se vyloučily vztlakové síly prázdného potrubí. Postup zatahování byl průběžně sledován potápěči a kontrolován stav spojovací konstrukce i potrubí. Shybka byla zatažena do pozice přesně dle vytýčení s minimální odchylkou od projektovaného stavu. Zatažení bylo ukončeno dle harmonogramu dne 15. 10. 2009.

Břehové jímky
Po kontrole uložení shybky v rýze potápěči a opětovné tlakové zkoušce po zatažení byla zahájena etapa napojování břehových částí v ochranných břehových jímkách. Za účasti potápěčů byla nejprve provedena injektáž břehových částí shybky tak, aby byl omezen přítok vody do břehových jímek podél potrubí. Na obou březích pak byly nasypány zemní hrázky, pod jejichž ochranou byla voda v jímkách vyčerpána a provedeno napojení potrubí až nad úroveň hladiny v řece. Pro tento postup se podařilo dojednat krátkodobé snížení hladiny vody ve zdrži o 2,5 m, které se však v místě shybky z důvodu hydrodynamického vzdutí ve zdrži projevilo snížením hladiny pouze o 1 m. Proto bylo nutno v břehových jímkách krátkodobě vyčerpat vodu na rozdíl hladin až 3 m! Po položení potrubí až nad vodní hladinu byla dokončena pokládka potrubí na obou březích až k armaturním komorám.

Součástí dodávky přeložky vodovodní shybky bylo i zajištění armaturních komor (v předstihu) včetně kompletní výměny armatur v armaturních komorách. Zajištění armaturních komor spočívalo v provedení 2 ks kotevních pilot na 1 komoru a provedení betonového kotevního bloku pro přenesení vodorovných sil od tlaku vody v potrubí. Dále následovala kompletní výměna šoupat, vzdušníků a dalších zařízení v armaturních komorách. Výměna armatur probíhala ve dvou 30hodinových odstávkách vody, což bylo umožněno využitím plné kapacity vodojemů na celé trase vodovodu. I přes takto krátké termíny proběhlo napojení potrubí bez přerušení dodávky vody ke konečnému uživateli.

Celá stavba přeložky vodovodu byla náročnou zkouškou odborné zdatnosti a připravenosti dodavatele nejen z důvodu technické náročnosti stavby, ale i díky nutnosti koordinace až 20 subdodavatelů, podílejících se na výstavbě a krátké dodací lhůtě. Díky dodržení náročného časového harmonogramu výstavby a odpovědnému přístupu všech účastníků výstavby byla nová přeložená vodovodní shybka dokončena v termínu a uvedena do zkušebního provozu do Vánoc 2009.

Účastníci výstavby:

• investor stavby: Ředitelství vodních cest ČR,
• generální dodavatel: OHL ŽS, a. s.,
• generální projektant: HYDROPROJEKT CZ, a. s.,
• VTD shybky: FG Consult, s. r. o.,
• technologie zatažení shybky, realizace: Zakládání staveb, a. s.

Hlavní výměry:

• materiál vodovodní shybky: potrubí z tvárné litiny 2x DN800 výrobce Saint-Gobain, hrdlové spoje typ Universal Ve,
• zatahovaná část shybky: délka 119 bm,
• celková délka shybky: cca 180 m,
• spojovací konstrukce: váha 7,5 t,
• zatahovací lis: předpínací lis „PAUL TENSA M“ 1700 kN s napínacím zdvihem 250 mm,
• pažení výkopů: 1500 m2 štětových stěn, 7 ks zemních kotev dl. 10–11 m,
• piloty u armaturních komor: 4 ks pilot ø 1200 mm, celk. dl. 40 bm,
• injektáž potrubí: 50 m³,
• těžba rýhy v řece: 6500 m³,
• zpětný zásyp shybky: 1000 m³,
• obsyp shybky lom. kamenem: 3535 m³.

Termíny výstavby:

• zahájení stavby: 2/2009,
• předání shybky do zkušebního provozu: 12/2009,
• předání kompletní shybky, kolaudace: 3/2010.

Ing. Aleš Havránek, Zakládání staveb, a. s.

Článek byl publikován v časopise Zakládání.

Autor

• časopis Zakládání