17_mikrotuneling_na_budowie_czajki.pdf

Wa r s z a w a Technologie bezwykopowe

Mikrotuneling

na budowie „Czajki”

❚ Bernarda Ambroża-Urbanek , Nowoczesne Budownictwo

Inżynieryjne

„Czajka” jest największą europejską inwestycją z zakresu rozbudowy

i modernizacji oczyszczalni ścieków. Nic więc dziwnego, że projekto-

wi poświęcono wiele uwagi w programach telewizyjnych, publika-

cjach prasowych i dyskusjach. Budowa stała się niemal medialnym

wydarzeniem. Pod koniec września br. odbyła się też specjalna kon-

ferencja na ten temat.

Przez dwa dni – 28 i 29 września 2010 r. – podczas konferencji

naukowo-technicznej Technologie bezwykopowe w służbie aglo-

meracji i ekologii (Warszawa, hotel Sheraton) naukowcy i prak-

tycy dyskutowali o najważniejszych zagadnieniach dla branży

wodno-kanalizacyjnej i drogownictwa. Tematem wiodących

referatów była rozbudowa sieci dosyłowych do Oczyszczalni Ście-

ków „Czajka” w Warszawie. Konferencję zorganizowali: inwestor,

czyli MPWiK w m. st. Warszawie SA, wykonawcy projektu – PBG

SA, Hydrobudowa 9 SA, PRG „Metro” Sp. z o.o., KWG SA oraz

główny dostawca materiałów – ﬁ rma Hobas System Polska Sp.

z o.o.. W tym wyjątkowym dla branży wydarzeniu wzięli udział

przedstawiciele środowiska naukowego, m.in. Cezary Madryas

z Politechniki Wrocławskiej, Adam Wysokowski z Uniwersytetu

Zielonogórskiego, Ziemowit Suligowski z Politechniki Gdańskiej.

Licznie reprezentowane były biura projektowe, inwestorzy, ﬁ rmy

wykonawcze. W konferencji udział wzięli również goście z Bia-

łorusi, Bułgarii, Litwy i Niemiec.

Rozpoczęto od wprowadzenia uczestników i gości konferencji

w problematykę inwestycji rozbudowy i modernizacji OŚ „Czajka”.

Dzień upłynął pod znakiem dyskusji i prezentacji, stanowiąc

swego rodzaju kompleksowe podsumowanie działań związanych

z zakończeniem pierwszego, a zarazem najtrudniejszego etapu

budowy. Prelegenci przedstawili społeczne, techniczne, ekono-

miczne oraz środowiskowe aspekty zastosowania poszczególnych

technologii w projekcie. Organizatorzy zadbali o multimedialny

charakter wydarzenia. Po raz pierwszy, właśnie podczas pierw-

szego dnia konferencji, zaprezentowano ﬁ lm z realizacji budowy

kolektorów dosyłowych do oczyszczalni, nakręcony przez spółki

bezpośrednio zaangażowane w jego budowę – Hydrobudowę 9,

PRG „Metro” i Hobas. Pokaz cieszył się ogromnym zainteresowa-

niem. Ponadto omawiano istotne dla branży technologii bezwy-

kopowych zagadnienia, takie jak podstawy projektowania mikro-

tuneli, budowa i renowacja kolektorów dużych średnic metodami

bezwykopowymi, aspekty ekonomiczne robót mikrotunelowych

i robót w wykopie otwartym, projekty mikrotunelowe i renowa-

cyjne w Rosji i na Białorusi, zaopatrzenie w wodę i oczyszczanie

ścieków w Warszawie, aspekty techniczne i ekonomiczne budowy

kolektorów dosyłowych do oczyszczalni „Czajka”, pierwsza w Pol-

sce realizacja tunelu tarczą TBM pod Wisłą.

Drugiego dnia konferencji gości czekała niespodzianka, a mia-

nowicie wizyta w samym sercu inwestycji, czyli na budowie

kolektorów dosyłowych do „Czajki”. Uczestnicy mieli możliwość

bezpośredniego zapoznania się z technologią mikrotunelingu,

a nawet praktycznego sprawdzenia wykonania odcinka prac,

przechodząc nowo wybudowanym odcinkiem tunelu pod ul.

Modlińską. Każdy mógł przekonać się, jak wygląda z bliska pod-

Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Listopad – Grudzień 2010

Technologie bezwykopowe Wa r s z a w a

Otwarcie konferencji

Bezwykopowa budowa kolektora dosyłowego do

oczyszczalni„Czajka” metodą mikrotunelowania

o średnicy 3000 mm, opisana już szczegółowo

w wielu krajowych czasopismach, to światowy

rekord, który w listopadzie br. zostanie przez mgr

inż. Annę Parkę, sekretarza prezesa Polskiej Fun-

dacji Technik Bezwykopowych, zaprezentowany

na ogólnoświatowej konferencji bezwykopowej

NO-DIG 2010 w Singapurze.

Rozwiązanie to zostało nagrodzone statuetką

Ekspert 2010 na międzynarodowej konferencji

bezwykopowej NO-DIG 2010 odbywającej się

w Kielcach, o czym m.in.„Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne” poinformowało

czytelników w numerze 4 i 5. Rekordy zdarzają się rzadko, dlatego ten warszawski

rekord, będący polskim sukcesem na arenie międzynarodowej, Polska Fundacja Technik

Bezwykopowych zamierza spopularyzować w najbliższym czasie także w innych krajach.

Wkrótce publikacja The World Record in Microtunelling Jusing Hobas Pipes Da 3000 mm

in Warsaw, Poland , napisana przez nas wspólnie z pracownikami ﬁ rmy Hobas, ukaże się

w czasopismach technicznych m.in. w Rosji, na Ukrainie oraz w Indiach.

Syfon dosyłowy do OŚ„Czajka” zalicza się do grupy obiektów nazywanych tunelami

wieloprzewodowymi. Problematyce tuneli wieloprzewodowych poświęcona jest książka

autorstwa Andrzeja Kuliczkowskiego i Cezarego Madryasa Tunele wieloprzewodowe ,

która ukazała się nakładem Politechniki Świętokrzyskiej (Kielce 2002). Zachęcam do jej

przeczytania, ponieważ tunele wieloprzewodowe stanowią interesującą alternatywę dla

powszechnie stosowanego w naszym kraju rozwiązania, polegającego na oddzielnym

układaniu przewodów w gruncie. Ułożenie przewodów infrastruktury podziemnej

w jednej obudowie ułatwia ich eksploatację i w przyszłości wymianę, pozostawiając pod

pasmem ulicznym wiele miejsca na inne instalacje. Syfon dosyłowy w zakresie zapropo-

nowanego rozwiązania jest podobny do rozwiązań opisanych przeze mnie w tegorocz-

nym, styczniowym numerze miesięcznika„Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne”

Współczesne tunele wieloprzewodowe budowane metodami bezwykopowymi . Warto

stosować takie rozwiązania.

Sala obrad w hotelu Sheraton

ziemny tunel o średnicy 3 m. Do budowy kolektora o tak impo-

nującej średnicy zastosowano technologię mikrotunelowania.

Długość pojedynczego odcinka, realizowanego z użyciem rur

GRP, osiągnęła rekordową długość 930 m. Skala – nie zawsze

uświadamiana podczas prezentacji projektu – robiła wrażenie.

prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski,

prezes zarządu Polskiej Fundacji Technik Bezwykopowych

Budowa kolektora

„Czajka” usytuowana jest w prawobrzeżnej części Warszawy. By

mogła oczyszczać ścieki z całej Warszawy, trzeba zbudować układ

przesyłowy dla ścieków z lewego brzegu stolicy. Oczyszczalnia

od początku powstania w latach 90. obsługiwała jedynie rejon

prawobrzeżnej Warszawy oraz okolicznych gmin: Legionowa

i Ząbek, części Marek, Jabłonnej i Zielonek. Długość obecnie

realizowanego odcinka kolektora (od oczyszczalni do zbiegu

ulic Myśliborskiej i Świderskiej) wynosi 5714 m. Umowa na ten

etap została podpisana w kwietniu ub.r., a wartość kontraktu

wynosi brutto: 64 379 400,37 €. Planowany, drugi etap budowy

kolektorów dosyłowych polega na wykonaniu 2,5-kilometrowego

odcinka rurociągu z lewego na prawy brzeg, aż do oczyszczalni.

Jego ponad 600-metrowy odcinek przeprowadzony będzie pod

dnem Wisły.

Przedsięwzięcie podzielono na dwa etapy. Pierwszy obejmuje

budowę układu przesyłowego ścieków z Warszawy lewobrzeżnej

do OŚ „Czajka”, drugim jest wykonanie kolektorów lewobrzeż-

nych wraz z obiektami kubaturowymi i siecią krzyżującą się

z Trasą mostu Północnego w rejonie węzła Marymoncka z komo-

rami kaskadową i połączeniową w rejonie ul. Farysa. Realizacja

etapu budowy układu przesyłowego wraz z kolektorem, choć

stanowi element większej całości, ze względu na swoje rekordowe

parametry zasługuje na szczególną uwagę. Budowany kolektor

jest niewątpliwie największą inwestycją z zakresu robót mikrotu-

nelowych zrealizowanych dotychczas w Polsce . Nowatorska jest

tu zarówno metoda przeprowadzenia tunelu pod dnem rzeki –

z zastosowaniem tarczy TBM – jak i średnica zastosowanych do

budowy metodą mikrotunelowania rur przeciskowych CC–GRP

3000 – rekordowe trzy metry! Od początku więc projekt ten

stawiał przed wykonawcą konieczność ustanawiania krajowych

rekordów w zakresie prowadzenia robót mikrotunelowych.

Znawcy tematu wiedzą, że trudności i problemy techniczne

rosną wprost proporcjonalnie do średnicy zewnętrznej rurociągu.

Przekłada się to bowiem np. na ilość odbieranego urobku z 1 m.b.,

ciężar głowic i rurociągów transferowych czy też na objętość

płuczki wiertniczej. Założona w projekcie średnica rurociągu jest

więc nie tylko śmiałym pomysłem, co prawdziwym wyzwaniem.

Niewątpliwie wykonanie w zakładanej technologii najdłuższego

w Polsce (wspomniane 930 m) odcinka kolektora nie było zada-

niem łatwym, zwłaszcza że miał on przebiegać w osi jezdni w ul.

Modlińskiej, jednej z najbardziej ruchliwych tras w Warszawie.

Budowę samego kolektora podzielono na 16 odcinków o długo-

ści od 96 m do 913 m, w tym pięć z nich miało długość powyżej

500 m. Dla potrzeb tej budowy wykonanych zostało również 57

szybów technologicznych, w tym 10 szybów startowych i osiem

szybów końcowych. Pozostałe to szyby technologiczne, służące

do montażu studni rewizyjnych. Kolektor został zainstalowany na

głębokości od 8 do 14 m. Rurociąg zaprojektowano z rur z żywic

poliestrowych o sztywności SN 40 000, SN 50 000 i SN 64 000.

Dopuszczalne siły pchania to odpowiednio 1637, 1796 i 1997 t.

Listopad – Grudzień 2010 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 49

Wa r s z a w a Technologie bezwykopowe

Miejsce wykonania mikrotunelingu

Wizualizacja mikrotunelingu

Całość budowy tego niespełna sześciokilometrowego odcinka

kolektora ma zamknąć się w ciągu 15 miesięcy. Ze względu na

konieczność zastosowania wyjątkowych środków, do realizacji

budowy tunelu zaangażowano równie wyjątkowe urządzenia –

najnowsze osiągnięcia techniczne w dziedzinie mikrotunelingu.

Przy budowie pracować będą dwie najnowszej generacji maszy ny

mikrotunelowe AVND2000AB i AVND2400AB, których do-

stawcą jest ﬁ rma Herrenknecht AG.

syfonu na terenie lewobrzeżnej Warszawy przy projektowa-

nym przedłużeniu ul. Farysa w dzielnicy Bielany, przejścia

pod Wisłą 2 x DN 1600, L = 1300 m w tunelu średnicy we-

wnętrznej Ø w 4,5 m, komory w yjściowej syfonu z komorami

zasuw, rozprężną i połączeniową na terenie prawobrzeżnej

Warszawy, przy ul. Świderskiej w dzielnicy Białołęka.

 Kolektor zrzutowy Ø 2800 do Wisły z komorami pomiarową

i kaskadową oraz komorą połączeniową na wylocie do Wisły

kolektora Burakowskiego.

 Pompownia „Farysa” wraz z kanałem ogólnospławnym Ø 800

i rurociągami tłocznymi.

 Kolektory dopływowe i zbiorcze Ø 2800 mm i Ø 2000 mm

z istniejącego kolektora Burakowskiego, przewidywanego

kolektora Burakowskiego Bis i kanału z Huty Lucchini.

Poza kolektorem, kluczowym elementem tego systemu jest

syfon. Jego przewidywana przepustowość zakłada możliwość

przyjęcia średnio na dobę 245 400 m 3 ścieków z lewobrzeżnej

Warszawy (dane dla 2010 r.). Ilość ścieków i wód deszczowych

przesyłanych syfonem z lewego brzegu stolicy (dwoma nitkami

syfonu) wyniesie ok. 8,50 m 3 /s, natomiast maksymalne godzinne

natężenie przepływu podczas opadów przez jedną nitkę syfonu

Syfon dosyłowy do oczyszczalni

Układ przesyłowy ścieków z lewobrzeżnej Warszawy do oczysz-

czalni „Czajka” zaprojektowano jako układ grawitacyjny. Składają

się na niego następujące elementy:

 Kolektory ogólnospławne o średnicy 2800 mm na terenie pra-

wobrzeżnej Warszawy w dzielnicy Białołęka do OŚ „Czajka”

oraz kolektory o średnicy 1400 mm przepięć rezerwowych

do pompowni Żerań i Nowodwory.

 Kolektory ogólnospławne DA 2160 x 82 mm jako przedłużenia

syfonu do układu kolektorów Ø 2800 po stronie praskiej. Sy-

fon pod Wisłą, zlokalizowany po południowej stronie projek-

towanego mostu Północnego, składa się z komory wejściowej

Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Listopad – Grudzień 2010

Technologie bezwykopowe Wa r s z a w a

5,425 m 3 /s. Komora wejściowa sy fonu („Far ysa”) ma 1288,48 m 2

powierzchni użytkowej, z czego część nadziemna zajmuje 391,30

m 2 , natomiast pod ziemią zabudowane jest 897,18 m 2 . Po stro-

nie wyjściowej (przy ul. Świderskiej) część nadziemna zajmuje

131,09 m 2 , a podziemna 372,89 m 2 .

Gotowość wyprodukowania i dostarczenia odpo-

wiednich rur do budowy kolektora została przez

nas potwierdzona jeszcze na etapie przetargu. Od

strony produkcyjnej było to dla nas wyzwanie,

ale nie stanowiło problemu, gdyż mieliśmy już

wcześniej do czynienia z podobnymi zleceniami,

choć nie na potrzeby budownictwa tunelowego.

W tym przypadku ponadtrzymetrowa średnica

rury stanowiła raczej wyzwanie logistyczne –

jeden metr rury waży przeszło 2 t, a cała cięża-

rówka prawie 30 t. Udało się jednak przetrans-

portować poszczególne elementy ciągnikami

siodłowymi (TIR-ami). Dodatkowo dostosowaliśmy tempo produkcji do rzeczywistych

potrzeb, aby zniwelować problem magazynowania tak gabarytowego produktu. Ogółem

dostarczyliśmy na potrzeby tej inwestycji ok. 8 km rur wielkośrednicowych.

Lech Skomorowski, Hobas System Polska

Tunel pod Wisłą

Pomiędzy dwoma komorami – wejściową oraz końcową ko-

morą syfonu, stanowiącą docelowy szyb odbiorczy – projekt

zakłada zbudowanie, na odcinku o długości 1304,77 m, tunelu

kołowego o średnicy wewnętrznej 4,50 m. Od komory startowej

w k ierunku komor y odbiorczej będzie on mia ł 1‰ wzniesienia

na odcinku L1 = 639,84 m, a następnie na długości L2 = 120,08 m

nachylenie będzie wzrastało aż do 13,2‰, osiągając wartość

26,4‰ na odcinku L3 = 540,13 m (długości w rzucie proﬁ lu).

Na trasie tunelu przewidziano jeden łuk wzniosu o promieniu

R wzn = 150 000 m na odcinku 120,08 m i dwa łuki poziome

o promieniu R poz = 2500 m i R poz = 500 m o długościach odpo-

wiednio 115,06 m i 87,19 m. Przy przejściu z odcinka prostego

do łuku przewiduje się zastosowanie na odcinku 20 m krzy-

wych przejściowych (klotoidy). Tunel dosyłowy do „Czajki”,

przebiegający pod dnem Wisły, będzie drążony tarczą TBM.

Liczba poszczególnych segmentów w pierścieniu wyniesie 5 +

1, natomiast długość każdego pierścienia to 1,2 m.

Jestem pod wrażeniem konferencji Technologie

bezwykopowe w służbie aglomeracji i ekologii .

Spotkała się ona z nadzwyczaj dużym zaintereso-

waniem ze strony specjalistów.

Zostałem zaproszony do wygłoszenia referatu

Technologie odprowadzania wód deszczowych

z dróg publicznych, mostów oraz wiaduktów .

Dopiero jednak wysłuchanie wszystkich

referatów problemowych, prezentowanych przez

uczestników procesu inwestycyjnego (inwestora,

projektantów, wykonawców, nadzorujących),

dało mi wyobrażenie o ogromie przedmiotowej

inwestycji.

Na tej budowie padają europejskie i światowe rekordy. Dla mnie jako mostowca, o czym

miałem okazję wspomnieć w czasie obrad, imponujące jest, że obok mostu Północnego

przez Wisłę budowany jest szyb przepompowni o głębokości ponad 40 m pod ziemią

wraz z syfonem pod Wisłą, z którego to faktu mało który warszawianin zdaje sobie

sprawę. Ponadto powstaje pod miastem siedmiokilometrowej długości kolektor (od

centrum Warszawy do modernizowanej oczyszczalni zlokalizowanej w północnej części)

o rekordowej w skali świata średnicy 3 m, wykonywany również metodą bezwykopową

z materiałów CC-GRP. By zrozumieć, jak nowatorskie i ważne są to prace, wystarczy

wyobrazić sobie rozkopane centrum Warszawy na długości ponad 7 km. Technologie

bezwykopowe są stosowane w coraz szerszym zakresie tak pod względem liczby, jak

i wielkości inwestycji. Również przy budowie nowych przepustów i przejść dla zwierząt

są coraz szerzej stosowane na kolei i w drogownictwie.

Słowa uznania należą się wszystkim organizatorom konferencji za profesjonalne przy-

gotowanie interesującej części merytorycznej, a także wizji lokalnej na budowie. Każdy

z uczestników miał wtedy okazję zobaczyć skalę tej inwestycji, wysoką jakość i precyzję

wykonywanych prac. Wydarzenie to pozostanie na długo w pamięci, a zapewne nieba-

wem wykorzystam te doświadczenia w swojej działalności dydaktycznej na Uniwersyte-

cie Zielonogórskim.

Technologia mikrotunelu

Mikrotuneling jako metoda budowy instalacji rurociągowych

została opracowana i rozwinięta w USA i Japonii. W Polsce

wciąż jest uważana za technologię stosunkowo nową. Po raz

pierwszy wprowadzono ją w Polsce pod koniec XX w. Niewąt-

pliwie jej zalety szybko zjednają tej metodzie również polskich

inżynierów i projektantów. Z pewnością przewyższa tradycyjne

techniki – technologie bezwykopowe powodują stosunkowo

niewielkie utrudnienia na trasie budowy, umożliwiając tym

samym utrzymanie ciągłego ruchu drogowego. To szczegól-

nie istotne w przypadku inwestycji tunelowych w ruchliwych

aglomeracjach miejskich. Ponadto, w przeciwieństwie do metod

konwencjonalnych, mikrotuneling jest przyjazny dla środowi-

ska i pomaga zachować nienaruszone tereny krajobrazowe. To

niezaprzeczalne korzyści. Chcąc sprostać wymaganiom i no-

woczesnym trendom w dziedzinie podziemnej i bezkolizyjnej

instalacji rur, stosuje się właśnie mikrotuneling. Budowa ru-

rociągu odbywa się w tym przypadku nie tylko bezwykopowo,

ale też jest całkowicie zdalnie sterowana z powierzchni przez

operatora korzystającego z komputerowego systemu kontroli

przebiegu przewiertu.

Na początku powstaje komora startowa i komora odbiorcza.

Później montuje się sprzęt do mikrotunelingu, na który składa

się kontener sterowniczy, stacja wpychająca rury, system sma-

rowania, system płuczkowy z pompami, urządzenie zasilające

oraz głowica urabiająca. Wszystko to zostaje podłączone za

pomocą kabli i przewodów, a głowica urabiająca jest wprowa-

dzana w grunt przez siłowniki hydrauliczne. Urobek powstający

wskutek pracy głowicy mieszany jest z płuczką i transportowany

na powierzchnię za pomocą systemu przewodów. Za głowicą na

łożu układane są rury, popychane następnie przez hydrauliczne

siłowniki przesuwają ją coraz dalej w grunt, tworząc gotowy

rurociąg. Kierunek i osiowość zachowywane są dzięki systemowi

laserowej kontroli drążenia, której obraz za pomocą kamery

przenoszony jest na monitor operatora systemu. Sterowanie

głowicą z powierzchni zapewnia dużą precyzję drążenia. W celu

zredukowania oporu powstającego podczas wciskania rur ciecz

prof. UZ dr hab. inż. Adam Wysokowski

smarująca wstrzykiwana jest między rury a grunt. Po dojściu

maszy ny do komor y odbiorczej głowica jest w y jmowana, sprzęt

w komorze startowej demontowany, a same komory likwido-

wane. W ich miejscu pojawiają się studnie technologiczne.

Konsultacja merytoryczna:

prof. dr hab. in[. Andrzej Kuliczkowski

Współpraca oraz zdjcia: Hydrobudowa 9 SA,

Przedsibiorstwo Robót Górniczych „Metro” Sp. z o.o.,

HOBAS System Polska Sp. z o.o.

Wizualizacja: www.kolektorczajka.pl

Listopad – Grudzień 2010 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 51

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: