Jak se provádí bezvýkopová pokládka trubek: specifika metody + příklad práce

Při výstavbě nových potrubí, stejně jako při opravě nebo výměně starých vedení inženýrských sítí, se aktivně používá bezvýkopové pokládání trub.

Rozmanitost metod umožňuje vybrat optimální způsob – v závislosti na složitosti úseku nebo hustotě zástavby.

V tomto materiálu podrobně popíšeme metody bezvýkopového pokládání potrubí a jejich charakteristické zvláštnosti.

Výhody a zvláštnosti BPT

Zjevnými výhodami oproti zemním pracím při kopání rýh jsou následující aspekty:

• zkrácení doby provádění prací;
• minimalizace nákladů na obnovu zeleně a veřejného prostranství;
• zachování provozu infrastrukturních objektů v normálním režimu;
• snížení dopadu na ekologicky citlivé oblasti.

Volba metody bezvýkopového pokládání potrubí závisí na průměru požadovaného vrtu, charakteristikách krajiny a zemin, materiálu pokládaných trub, přítomnosti nebo nepřítomnosti stávajících inženýrských sítí.

Přírodní vodní plochy, nadzemní i podzemní infrastruktura, zeleň a stavby nejsou dotčeny, pokud jsou práce na výstavbě potrubí prováděny bezvýkopovou metodou.

Možností realizace je mnoho, ale mezi nimi lze rozlišit čtyři základní metody: sanace, protlačování a propich zeminy, horizontální směrové vrtání.

Rekonstrukce a výměna potrubí metodou sanace

Metoda sanace se používá v případech, kdy byla při revizi zjištěna potřeba úplné nebo částečné výměny stávajícího potrubí.

Pomocí sanace se účinně řeší následující problémy:

• ucpávání úseků potrubí a tvorba trhlin;
• ničení lokálních odboček komunikací kořeny stromů;
• hrozba protržení trubek v důsledku koroze.

V závislosti na stavu komunikací a stanovených úkolech se přistupuje k technologii reliningu nebo renovace.

Technologie reliningu neboli “trubka v trubce”

Relining je varianta sanace používaná pro potrubí, u kterého je možné nepatrné zmenšení průměru. Pokud je skutečná životnost kovových trubek vyčerpána a existují obavy, že fungují až do dalšího prasknutí, předem se očistí od usazenin vápníku, rzi a písku.

Připraví se polyetylénová vložka ve tvaru rukávu, která se zevnitř předem naplní polymerní směsí rovnoměrně rozloženou po celé délce. Tato polymerní punčocha se pod tlakem vody nebo vzduchu narovná uvnitř trubky a současně se obrátí naruby, aby dříve nanesená směs přiléhala ke stěnám potrubí.

Poté, co rukáv vyplnil celý segment opotřebovaného potrubí, se pod vlivem teploty provádí proces polymerace. Výsledkem je zvýšení pevnosti komunikací i jejich průchodnosti.

Další technologie reliningu zahrnuje pokládání nových polypropylenových trubek zevnitř stávajících starých. Tímto způsobem se nahrazují ocelová, keramická, azbestocementová, litinová, betonová a železobetonová potrubí o průměru 200-315 mm.

Relining – rychlý a ekonomický způsob obnovy potrubí a zvýšení jeho průchodnosti, a to i přes mírné zmenšení vnitřního průměru trubek.

Přitom je třeba vzít v úvahu, že v místech spojení PVC trubek vzniká šev přibližně 15 mm, od kterého je nutné změřit mezeru mezi vnitřním průměrem staré trubky a vnějším povrchem nové trubky.

Kvůli nízkému hydraulickému odporu plastových trubek se průchodnost nezhoršuje ani při zmenšení průměru.

Obnova potrubí technologií renovace

Další variantou sanace je renovace. Od reliningu se liší mnohem méně šetrným přístupem ke stávajícím vedením, která jsou ničena a zhutňována do země, čímž vytvářejí ochranný obal pro nové potrubí, které má často větší průměr.

Při použití technologie renovace jsou opotřebované segmenty starého potrubí ničeny a vtlačovány do země, čímž se pro nová vedení vytváří dodatečný ochranný obal.

Pro takové bezvýkopové pokládání potrubí je zapotřebí specializované zařízení – používá se pneumatický beranidlo s rozšiřovacím kuželem vybaveným řeznými žebry. Na videu pod článkem je názorně ukázáno, jak si kužel poradí s trubkou z 6mm oceli.

Pracovní mechanismus se upevní k tažnému lanu, načež se postupně připojují moduly z PVC trubek, jejichž délka se může pohybovat od 600 do 1000 mm – v závislosti na šířce šachty. Pneumatická hadice se připojí ke kompresoru, poté se spolu s bezpečnostním lanem protáhne připojenými moduly.

Vstup do vyměňovaného potrubí se rozšíří a do něj se vloží pneumatický beranidlo. Pohybem po vedení je rozbíjí a zároveň za sebou vtahuje kladecí materiál.

Metody protlačování zeminy

Protlačování zeminy se rovněž provádí velkým množstvím variant. Patří sem technologie mikrotunelování, použití pneumatických průbojníků, směrové šnekové vrtání, řízený a neřízený protlak.

Každý z těchto způsobů bezvýkopového pokládání je žádaný a aktuální v závislosti na místě uložení vedení.

Chránička pro potrubí nebo metoda neřízeného propichu

Při této metodě se pažnicová trubka zatlačuje do země a současně se provádí její odběr. Častěji se pro odběr používají šneky, méně často – stlačený vzduch a rozmývání vodou.

Neřízený protlak se používá při jakémkoli typu zeminy, i když mohou nastat potíže v případě nesoudržných zemin a při výskytu velkých kamenů, kdy je pažnicová trubka stlačována zeminou nebo je blokován její postup.

Ve fázi přípravných prací se pažnice umístí do stavební jámy přesně podle osy protlaku. Vzhledem k možným překážkám může být trajektorie pohybu korigována použitím dvou trubek, z nichž jedna je zvolena o větším průměru, než je požadováno, a uvnitř ní je pak položena řada trubek potřebného průměru.

Vnější trubka slouží jako jakýsi obal a chrání pracovní potrubí, což je důležité v případech, kdy je pokládka prováděna pod železničními nebo tramvajovými tratěmi a také pod dálnicemi s velkým zatížením.

Jedna z nejrozšířenějších sestav pro bezvýkopovou pokládku řady trubek malého průměru. Výhody sestavy – kompaktnost a snadná přeprava.

Rozdíl v průměru obvykle činí 150–250 mm a mezitrubní prostor je třeba vyplnit zásypem – vyplněním cemento-pískovou maltou. Tím se snižuje tlak zeminy na pracovní trubku, snižuje se zatížení od dopravy a také je zajištěna ochrana před vlivem jiných inženýrských sítí umístěných v blízkosti.

Délka segmentů pažnic se pohybuje od 3 do 12 metrů; během pokládky jsou postupně svařovány.

Rozdíly řízeného propichu

Tento způsob se liší od neřízeného protlaku dodatečným použitím vychylovacích desek – ocelových desek upevněných v přední části pažnice. Ty jsou zvedány pomocí hydraulických válců, čímž se koriguje směr protlaku.

Sestava pro řízený protlak zeminy UPGK-40U může být použita v šachtách o průměru až jeden metr s krytem poklopu do 600 mm.

V obou případech se pro snížení tření používá bentonitový roztok, který je po pokládce potrubí odčerpán a po filtraci může být znovu použit.

Více informací o technologii pokládky trubek metodou protlaku si můžete přečíst v tomto materiálu.

Využití pneumatických průbojníků v hustých zeminách

Použití pneumatických beranů k protlaku zeminy je nejlevnější, nejrychlejší a nejefektivnější způsob díky relativně vysoké přesnosti bezvýkopového průchodu.

Tato metoda nevyžaduje výrobu přídavných opěr pro hydraulické zvedáky, používá se malé a snadno přepravitelné zařízení a klade minimální požadavky na přípravu staveniště.

Pneumatický beran takového výkonu se používá k proražení vrtů o průměru od 155 mm bez rozšiřovače do 245 mm za předpokladu použití rozšiřovače.

Díky stlačenému vzduchu se vyvine dostatečná energie úderu, pod jehož vlivem se otevřená ocelová trubka o délce až 80 metrů zarazí do vysoce pevných zemin. Průměrná rychlost pokládky přitom činí 15 metrů za hodinu. Po uložení se trubky čistí od zeminy vodou a stlačeným vzduchem. Trubky velkého průměru se čistí ručně.

Výhody technologie mikrotunelování

Proces mikrotunelování je plně automatizovaný. Pažnicové a pracovní trubky se vyrábějí nejen z oceli, ale také z keramiky, skleněných vláken, litiny a železobetonu. Průměrná vzdálenost průchodu bez přestavění protlačovací stanice činí 100 až 250 metrů.

Komplexy pro mikrotunelování umožňují pokládat ocelové a železobetonové chráničky o průměru až 1700 mm v zeminách obsahujících balvany a skalní vměstky.

Dosah vzdálenosti kolísá podle druhu zeminy, výkonu protlačovacího rámu, kterým je mikrotunelový komplex vybaven, a také podle materiálu použitých trubek – v závislosti na tom, jakou tlakovou sílu je trubka schopna vydržet.

Použití souprav pro směrové šnekové vrtání

Použití šnekových vrtacích zařízení je levnou alternativou k mikrotunelování. Tato zařízení umožňují pokládat pažnicové trubky s vysokou přesností a dodržením projektovaného sklonu, což je důležité pro gravitační komunikace.

Omezením pro použití mohou být tekuté písky a velké pevné vměstky zeminy. Vzdálenost průchodu obvykle nepřesahuje 80 metrů.

Maximální délka vrtu do přestavění šnekového vrtacího zařízení – asi 80 metrů. Dosah také závisí na pevnosti pažnicové trubky.

Použití šneků s dutým hřídelem umožňuje provádět vrtání bez vytvoření přijímací jámy.

Metoda horizontálního směrového vrtání

Je to možná nejnákladnější metoda ze všech existujících v bezvýkopové pokládce trubek, ale také nejvíce technologicky vyspělá.

K HDD se přistupuje nejen v případě nutnosti vrtání na velké vzdálenosti a pokládky trubek velkých průměrů, ale také v případech, kdy je třeba položit krátký úsek potrubí s malým průměrem v bezprostřední blízkosti soukromých pozemků nebo kulturních památek.

V procesu se používá vrtná kapalina, která zajišťuje snížení tření při protahování trubkového řetězce, udržování rozvrtané zeminy v suspenzi pro vyloučení stlačení ukládaného materiálu, chlazení a mazání zařízení a vynášení rozvrtané zeminy na povrch.

Vrtný výplach se připravuje ředěním bentonitu – přírodního minerálu se speciálními přísadami – vodou. Vzniklá suspenze zabraňuje zborcení kanálů a eliminuje potřebu částečného nebo úplného odčerpávání podzemní vody, protože je schopna plnit svou funkci i v propustných zeminách.

Horizontálně směrové vrtání ve vodou nasycených zeminách vyžaduje přesnou kontrolu tlaku a průtoku vrtného výplachu a také použití speciálních přísad při jeho přípravě.

Vzhledem k tomu, že voda pro přípravu výplachu je odebírána z blízkých vodních ploch, je nutné brát v úvahu obsah minerálních solí a pH podzemní vody, protože tyto parametry mohou ovlivnit stabilitu suspenze. Tento přístup umožňuje zabránit nekontrolovanému vymílání.

Provádění prací HDD lze rozdělit do několika etap:

• plánování trajektorie vrtání;
• příprava pracoviště;
• provedení pilotního vrtu;
• etapa rozšiřování vrtu;
• zpětné protahování;
• obnova území.

Podívejme se na každý bod plánu.

Fáze plánování a výpočet trajektorie vrtu

Před zahájením vrtání je nutné vypočítat a naplánovat trajektorii vrtu.

Zohlednit nejen délku a hloubku trasy, ale také pravděpodobné překážky, jako jsou:

• stlačitelnost zeminy, její pórovitost a lepivost;
• obsah vlhkosti a hladina podzemní vody;
• přítomnost velkých kamenů a skalních hornin;
• přilehlé podzemní struktury v zóně vrtání;

Jsou identifikována možná rizika a jsou odesílána oznámení záchranným službám a na Dopravní inspektorát (GIBDD).

I při pokládání inženýrských sítí na krátkou vzdálenost je nutné přesně vypočítat trajektorii vrtu a zohlednit možná rizika.

Je vytvořen výkres trajektorie vrtání nebo je provedeno vyznačení přímo na povrchu terénu. Při seriózním inženýrském přístupu se zohledňují úhly vstupu a výstupu vrtáku a také minimální přípustné poloměry zakřivení tyčového vedení.

Největší zatížení zařízení vzniká při současném rozšiřování pilotního vrtu a pokládání potrubí, proto se výpočty provádějí s ohledem na výkon zařízení.

Organizace místa pro provedení horizontálního směrového vrtání

Sestava HDD je dopravena na místo, vyložena a umístěna na pracovišti. Je nutné zkontrolovat úhel sklonu vrtné rampy a provést kotvení zařízení.

Bez takového kotvení se vrták, jeho pohon a vrtná rampa rychleji opotřebovávají, proto by se fixace neměla zanedbávat. Poté je třeba provést zkušební spuštění mixéru pro suspenzi a motorů zařízení a ujistit se o stabilitě spojení hadic hydraulického systému.

Provedení pilotního vrtu

Pilotní vrtání spočívá v průchodu celé délky trajektorie vrtu o malém průměru, dostatečném pro protažení tyčové sady. První segment se vkládá do vodicí tyče, závitový spoj se hojně namaže a spojí se s vrtací hlavou – zařízením sestávajícím z vysílače lokalizačního systému, samotné vrtací lopatky a také filtru přívodu suspenze.

Poté se provádí přivádění bentonitového roztoku a regulace tlaku – to je nutné k tomu, aby se zajistilo, že suspenze prochází hadicemi do vrtací tyče, dostává se do vrtu, filtru a trysek vrtací hlavy, načež vychází s požadovaným tlakem.

Operátor stroje provádí vstupní otvor kolmo k povrchu zeminy vzhledem k podélné ose vrtací hlavy, poté provádí vrtání, postupně prodlužuje tyčovou sadu.

Malá skupina operátorů, minimální zásah do stávající krajiny, vysoká rychlost výstavby potrubí – pádné argumenty pro HDD

Operátor lokalizačního systému zaznamenává polohy, hloubku a úhel vrtání, kontroluje plánovanou trajektorii a vyznačuje do plánu skutečnou trajektorii, pokud je třeba přeorientování. Poté, co se vrtací hlava objeví v místě výstupu, je pilotní vrtání dokončeno.

Fáze rozšiřování vrtu a pokládky tunelu

Během pilotního vrtání se vytváří vrt o šířce 75–100 mm, což je často dostačující při pokládce komunikací malého průměru. Pokud je průměr vrtu menší, než je potřeba, protahuje se opačným směrem reamer.

Často se tato fáze spojuje s pokládkou komunikačních prostředků, přičemž za rotujícím reamerem se instaluje otočný spoj, aby se pokládaný materiál nekroucíl.

V některých případech se s ohledem na síly potřebné k protažení provádí samostatné rozšiřování vrtu tak, aby velikost tunelu umožnila pokládku materiálu požadovaného průměru.

Zpětné protahování se rovněž provádí s přiváděním vrtné kapaliny, aby se snížilo tření materiálu o stěny vrtu. Jakmile je sada protažena na délku tyče, operátor HDD zastaví přivádění suspenze, zastaví otáčení a odpojí tyč, načež obnoví provoz zařízení.

Postup se opakuje, dokud se reamer neobjeví ze vstupního otvoru vrtu.

Dokončení prací a obnova zeleně

Poté, co je dokončena bezvýkopová pokládka potrubí, vypne se motor zařízení, odpojí se uložená sada komunikací, odstraní se spojky, otočný spoj a filtr.

Všechna příslušenství se očistí od zeminy, ošetří se voděodolným mazivem. Zbytky suspenze se odčerpají, pracovní jáma se zasype a pokud možno se obnoví přirozená nebo blízká přirozené krajina.

Závěry a užitečné video k tématu

Vrtání studny improvizovanými prostředky na soukromém pozemku:

Video o použití metody reliningu:

Princip renovace – zničení ocelové trubky:

Podrobný návod k použití kompaktní soupravy HDD:

Použití bezvýkopové metody pokládání inženýrských sítí vyžaduje použití speciálního vybavení a určitých nástrojů. Nicméně na malé vzdálenosti lze vyvrtat vrt o průměru 50-100 mm s běžnými elektrickými přístroji po ruce. Hlavní je správně provést výpočty.

Máte dotazy, našli jste nedostatky v našem materiálu nebo jej můžete doplnit o cenné informace? Zanechte prosím své komentáře v bloku pod článkem.