Rekonstrukce vodovodní shybky Obříství

Vodovodní shybka u obce Obříství je jedním z nedůležitějších objektů rozsáhlého komplexu vodárenské infrastruktury – skupinového vodovodu KSKM (Kladno, Slaný, Kralupy, Mělník), zajišťujícího od sedmdesátých let minulého století dodávku pitné vody z jímacího území Mělnická Vrutice a Řepínský důl.

Popis území stavby

Profil vodovodní shybky se nachází v blízkosti stejnojmenné obce v okrese Mělník ve Středočeském kraji – přibližně 7 km jižně od Mělníka a 5 km severozápadně od Neratovic. Poloha vodovodní shybky byla jedním z hlavních faktorů, který ovlivnil technické řešení její rekonstrukce. Objekt se nachází na pravém břehu, v těsném sousedství evropsky významné lokality Úpor-Černínovsko, ve které jsou předmětem ochrany zejména rozsáhlé lužní lesy. Pozemky na levém břehu jsou součástí regionálního biocentra Úpor – Kelské louky. Pozemky na obou březích Labe se v profilu shybky nacházejí ve stanovené aktivní zóně záplavového území Labe a v záplavovém území řeky Q₅.

V neposlední řadě je třeba upozornit na skutečnost, že v části Labe, kde se nachází profil vodovodní shybky, provozovalo plavbu několik desítek subjektů. Pozemky na obou březích této řeky lze označit jako nezastavěné území. Jedinými objekty, které se na obou březích vyskytují, jsou armaturní komory stávající vodovodní shybky.

Původní řešení a zhodnocení tehdejšího technického stavu

Podchod pod Labem byl již původně řešen jako dvouramenná shybka, jejíž obě větve byly vybudovány z ocelového potrubí profilu 820 × 14 mm. Obě potrubí byla od sebe osově vzdálena 1,5 m a byla opatřena vnější izolací (metalizace, ochranný nátěr lakem a krycí asfaltový nátěr). Pro zpevnění celé konstrukce byla dvojice ocelového potrubí vzájemně propojena zavětrováním – pevnou konstrukcí z ocelových válcovaných profilů. Potrubí bylo uloženo do otevřené rýhy na vrstvě štěrkopískového podsypu. Nad potrubím byly položeny železobetonové panely.

Již před zahájením přípravných prací na této stavbě byla jedna z větví vodovodní shybky kvůli špatnému technickému stavu (trhliny v potrubí) odpojena od skupinového vodovodu a přívod pitné vody do vodojemu Dolany a zásobování řady obcí napojených na tento páteřní řad byl závislý pouze na jediném rameni této shybky. Ani toto provozované rameno vodovodní shybky nebylo ve vyhovujícím technickém stavu a jakákoliv porucha znamenala přerušení dopravy pitné vody tímto skupinovým vodovodem po dobu opravy.

Příprava projektové dokumentace

Příprava byla zahájena v roce 2014 zpracováním technicko-ekonomické studie. V ní se posuzovaly jednotlivé možnosti rekonstrukce vodovodní shybky a bylo doporučeno optimální řešení rekonstrukce. V úvodní fázi prací na této studii byly postupně posuzovány různé způsoby rekonstrukce – od metody uvažující s některou z bezvýkopových metod rekonstrukce trubních rozvodů přes postupnou demontáž stávající shybky a následnou výstavbu nové shybky (resp. jednoho z jejích ramen) v trase původní shybky anebo s destruktivní metodou – postupným rozrušením obou stávajících ramen shybky a následným zatažením nového potrubí.

S ohledem na tehdejší technický stav a na nemožnost déletrvající provozní odstávky páteřního vodovodního řadu bylo rozhodnuto řešit problém rekonstrukce vodovodní shybky výstavbou nové shybky mimo původní trasu. Ve finální verzi této studie byly proto posuzovány pouze metody uvažující s výstavbou nové shybky se zakládáním v suchu a s následným zatažením shybkového potrubí z jednoho břehu na druhý anebo se splavením potrubí shybky do připravené rýhy ve dně řeky. Kromě těchto klasických metod se posuzovala i výstavba bezvýkopovou metodou. Po zohlednění všech dostupných informací bylo rozhodnuto, že výstavba nové shybky bude provedena některou z bezvýkopových metod.

Současně s metodou realizace výstavby nové vodovodní shybky řešil stavebník i postup, jakým bude rekonstrukce celé shybky provedena. Porovnávaly se dvě možnosti – rekonstrukce obou ramen shybky během jediné stavby a postupná rekonstrukce v průběhu dvou staveb (s ohledem na omezené finanční prostředky stavebníka). Vzhledem k tomu, že se však stavebníkovi podařilo zajistit spolufinancování z finančních prostředků Ministerstva zemědělství a Středočeského kraje, realizovala se nakonec výstavba nové vodovodní shybky v průběhu jediné stavby.

Návrh technického řešení

Navržené technické řešení rekonstrukce stávající shybky bylo ovlivněno řadou faktorů:

• provedením původní shybky;
• problematickým způsobem provádění při splnění požadavku na minimální omezení plavby v dotčeném úseku řeky (požadavek Státní plavební správy);
• výsledky inženýrsko-geologického a geofyzikálního průzkumu;
• snahou o minimalizaci negativních zásahů do lokality, která je jednou z významných lokalit vzhledem k ochraně krajiny a přírody.

Na základě těchto požadavků byla zvolena varianta výstavby využívající pro úsek shybky pod Labem bezvýkopovou metodu – metodu řízeného protlačování prováděného razicím štítem mikrotunelovacího stroje (ze startovací do cílové jámy). Tímto způsobem byla pode dnem řeky protlačena dvojice ocelových chrániček. Do ocelových chrániček bylo následně zataženo potrubí z tvárné litiny s vnější ochranou potrubí – s vrstvou stříkaného polyuretanu, a s vnitřní ochranou – vystýlkou z vysokopecního cementu.

Mezikruží mezi ocelovou chráničkou a litinovým potrubím bylo vyplněno speciální suspenzí na bázi vápenatých popílků a hydraulického pojiva. Po vytvrdnutí suspenze vytvořily ocelová chránička, litinové vodovodní potrubí a suspenze jeden celek.

Jedním z požadavků stavebníka bylo, aby zůstalo zachováno trubní vystrojení v obou armaturních šachtách, které bylo v roce 2015 zrekonstruováno, a aby nové vodovodní potrubí bylo napojeno na tyto zrekonstruované vnitřní rozvody v těchto šachtách. Z toho důvodu bylo rozhodnuto, aby pro překonání výškového rozdílu většího než 5 m bylo standardní provedení vzestupné a sestupné větve shybky nahrazeno svislými úseky obou ramen, které byly osazeny do obou těžebních šachet.

Výstavba v břehové části – mimo koryto řeky – byla realizována v předem připravených jímkách, navazujících na vybudované pažení startovací a cílové jámy.

Realizace stavby

Stavba byla zahájena řadou přípravných prací – odstraněním stromového a keřovitého porostu na staveništích na obou březích, odstraněním obslužné (potahové) cesty, demontáží stávajícího oplocení obou armaturních komor, částečným odstraněním obsypů těchto komor aj.

V následující fázi, zaměřené již na práce, související přímo s výstavbou vodovodní shybky, byla vybudována startovací jímka a koncová jímka pro postupné provedení protlaků obou ramen shybky. S ohledem na geologické poměry v místě obou šachet bylo navrženo předvrtání před zaberaněním štětovnic do pevného podloží.

Obě zmíněné jímky byly pažené štětovnicemi, které byly doplněny systémem rozpěrných rámů. Následně započalo hloubení šachet báňským způsobem. Zemina uvnitř pažení byla rozpojována ručně s využitím pneumatického nářadí a odtěžována malou mechanizací, postupně se osazovaly rozpěrné rámy. Dno obou jímek tvořila deska z monolitického železobetonu
tl. 400 mm. Pro zajištění těsnosti čelních stěn obou jímek bylo realizováno zpevnění zemního masivu stěnami z pilířů tryskové injektáže.

V lednu 2021 byly zahájeny přípravné práce pro realizaci vlastní mikrotuneláže, na které navázalo osazení razicího štítu s řeznou hlavou o vnějším průměru 1 348 mm. V únoru 2021 bylo započato s ražbou a vlastním protlačováním a zatahováním chráničky pro první rameno shybky. Vytěžená zemina byla dopravována na povrch hydraulickým způsobem a následně na separační jednotce odstraňována z výplachu. V průběhu protlačování probíhaly práce v nepřetržitém režimu, což umožnilo jejich ukončení v polovině dubna 2021.

Po dokončení prvního protlaku byly započaty přípravné práce pro zahájení ražby druhého ramene vodovodní shybky – nové osazení tlačného rámu a betonáž nových opěrných bloků. Vzhledem k již známým geologickým podmínkám byl protlak druhého ramene, 100 m dlouhého, úspěšně dokončen za pouhých patnáct dní. Výstavba obou chrániček pod řekou byla ukončena v květnu 2021.

Následně byl zahájen proces instalace vodovodního potrubí – zatahování vlastního vodovodního potrubí z tvárné litiny DN 800 do hotových chrániček. Po zatažení a jeho zafixování byl následně vyplněn celý prostor mezikruží suspenzí z vápenatých popílků a hydraulického pojiva.

V další fázi probíhaly práce spojené s montáží litinového potrubí v obou jímkách a ve výkopech v břehové části mezi těmito jímkami a armaturními šachtami. Ve startovací a v cílové jímce byly osazeny svislé úseky vodovodního potrubí. Potrubí bylo následně zajištěno potřebnými bloky a třmeny. Po úspěšně provedené dílčí tlakové zkoušce byly startovací a cílová jímka zrušeny a celý jejich profil vyplnila cemento-popílková zálivka až na úroveň 158,50 m n. m.

Výstavba zbývajících částí nové shybky probíhala v úsecích mezi jímkami (startovací a koncovou) a armaturními šachtami. Veškeré práce byly realizovány v paženém výkopu, který navazoval na pažení startovací, resp. cílové jímky a na armaturní šachty. Potrubí se ukládalo na zhutněnou vrstvu štěrkopískového podsypu do vytvořeného sedla se středovým úhlem uložení 120°. Obsyp potrubí byl proveden z nesoudržné zeminy, pro zásyp byla použita prohozená zemina z výkopku rýhy hutněná po vrstvách.

Na závěr bylo obnoveno oplocení armaturní šachet, dlažba pojezdových cest, finální terénní úpravy a náhradní výsadba.

Závěr

Stavba rekonstrukce vodovodní shybky Obříství byla vzhledem k navrženému ojedinělému technickému řešení vyhodnocena jako Vodohospodářská stavba roku 2022 a získala zvláštní cenu ze technickou infrastrukturu v soutěži Stavba roku Středo­českého kraje 2022.