Řízená těžba štěrkopísků a břidlic pod hladinou Vltavy


English summary

V létě roku 2001 proběhla v Praze jedna z nejpozoruhodnějších stavebních akcí nejen posledních let. „Výroba“ téměř 170 metrů dlouhého tunelu metra v suchém doku a jeho zatažení mezi vltavské břehy vzbudily zaslouženou pozornost domácích médií i zahraničních odborníků. Nemenší pozornost si však zaslouží i události, které vlastní instalaci tunelu předcházely.
Jednou ze součástí dodávky akciové společnosti Zakládání staveb bylo vytěžení 8 až 10 m hluboké rýhy ve dně Vltavy pro budoucí uložení tunelu. Na tomto úkolu by nebylo nic mimořádného, pokud by přesnost dodržení tvaru výkopu nebyla vymezena hodnotami –30 až +10 cm od projektu a pokud by neprobíhala pod vodou – – v hloubce až 12,4 metru.
V březnu roku 2001 začala diskuse o možnostech řízení a kontrole těžby geodetickými metodami, jíž se zúčastnila i naše geodetická kancelář Gecom, s. r. o. V květnu byly zahájeny těžební práce. Od počátku byl jasný postup řízení v návaznosti na těžební technologii. Těžebními zařízeními byly bagry různých typů, postavené na běžné říční nákladní a pracovní čluny. Manipulace s loděmi zajišťoval člun Močál a tlačné remorkéry. Těžba probíhala ve dvou vlnách. V první šlo o odtěžení snadno rozpojitelné vrstvy štěrkopísků, ve druhé o vytěžení horninového podkladu tvořeného břidlicemi.

Vytyčování těžby

Postavení lodí s bagry bylo kolmé na osu výkopu. Lodě byly během těžby v rámci jednoho kroku, jehož délka byla daná vyložením ramene bagru, upevněny ke kotevním sloupům (zavibrované ocelové profily). Po dokončení těžby v délce celého kroku byla loď vždy překotvena na další pozici. Šířka záběru bagru – ve směru proudu – byla vymezena rozměřením na palubě a pokryta pojezdem bagru po lodi nebo jejím posunem podél kotvících pilířů.

Geodetická služba Zakládání staveb, a. s. určila hlavní vytyčovací bod a připravila podrobnou tabulku hodnot vytyčovacích prvků pro body na vztažné ose pro různé vzdálenosti boku lodi od tohoto bodu a daného orientačního směru. V průběhu těžby byla ve spolupráci geodetické služby s techniky stavby vytyčována a na boku lodě vyznačena aktuální poloha průsečíku osy nebo odsazené osy
s bokem lodě. Vlastní vytyčení dolních hran výkopu a bočních svahů prováděli technici stavby. Pomůcky i postup vytyčení byly tak jednoduché, že účast geodetů mohla být zcela minimalizována.

Kontrola dotěžení dna

Původním předpokladem úspěšného, efektivního a rychlého postupu těžebních prací bylo provádět kontrolu dotěžení dna před opuštěním každé pozice lodě a minimalizovat tak pohyby lodí po hladině. Zatímco vlastní vytyčení těžby bylo vcelku bezproblémové a závislé především na odpovědnosti a pečlivosti posádky každé lodě, ke kontrole dotěžení v prostoru volného toku došlo až těsně před předpokládaným zahájením dočišťování celého dna. Namátkově provedené měření několika příčných profilů pomocí olovnice spouštěné podél boku velkého říčního člunu ukázalo celkem příznivé výsledky ve tvaru dna. Zároveň (ale bez velkého překvapení) ukázalo závažné nedostatky použité kontrolní metody, jimiž byly velká pracnost a tedy nízká efektivita, nízká hustota měření a malá přesnost.

Všechny tyto nedostatky mělo vyjasnit měření provedené lodí Valentina II Povodí Vltavy, a. s., dne 20. září. Na základě měření sonarem mělo s konečnou platností a se všemi detaily potvrdit aktuální stav vytěžení. Předpokládalo se, že tvar výkopu, získaný ze sonarových měření, bude až na malé detaily odpovídat projektu. Grafické výstupy poskytnuté pracovníky Povodí Vltavy však naznačily rozpor mezi předpoklady a skutečností, tedy mezi předpokládaným a skutečným profilem výkopu.
Později opakovaná měření lodí Valentýna II bohužel ukázala (jak je uvedeno dále), že tato metoda nedává jednoznačné a pro nasouvání tubusu nutné výstupy, a proto byl – po tomto zjištění – dohodnut jiný a pro všechny akceptovatelný způsob provádění průkazného měření. V této době byla firma Gecom, s. r. o. požádána o spolupráci. Využili jsme své připravenosti ke zpracování velkého objemu dat ze sonarových měření a den po jejich převzetí na pracovišti Povodí Vltavy, s. p. v Mělníku jsme předávali výkresy profilů, za další dva dny, po vytvoření digitálního modelu projektovaného dna, i hodnotu objemu materiálu k dotěžení.

Současně začala těžba s vytyčováním nejbolestivějších míst. Bylo zřejmé, že kontrola každého právě těženého místa musí být provedena ihned po těžbě. Potřebu pružného získávání objektivních výsledků jsme řešili bez jakékoli přípravy měřením hloubky olovnicí z pramice se současným geodetickým měřením polohy olovnice. To bylo možné jen díky užití velkoplošného terče vyrobeného z odrazné folie a umístěného nad olovnicí. Takto se zvýšila pružnost kontroly a částečně i hustota měřených bodů, ostatní nedostatky měření na olovnici zůstaly zachovány. Na překážku zrychlení interpretace výsledků byla zejména vysoká pracnost zpracování ručně zaznamenaných dat o hloubce každého podrobného bodu. Krok měření byl kolem 1 m na příčných profilech pořízených ve vzdáleností cca 3 m. Každodenní měření bylo ihned zpracováváno do sady příčných řezů – nejprve ručně a následně programem pro vyhodnocení digitálního modelu terénu. Výsledky však nemohly být dodány dříve než cca za 6 až 12 hodin od ukončení měření.

Tato technologie pomohla odstranit nejvýraznější nedostatky ve tvaru dna. Postup prací byl nicméně, vzhledem k požadovanému termínu předání stavby, velmi pomalý.
Velkou naději vkládanou do měření úzkých pruhů měřickou lodí Valentýna II, které umožňuje zejména plně automatické a tedy rychlé zpracování, zmařily výsledky opakovaného měření prostoru plavební čáry ze dne 26. 9. Ty vykázaly výrazný nesoulad s měřením předchozím, pořízeným stejnou lodí, zejména v prostoru svahů.

Kontaktní šablona – léra

Naději všem pracovníkům, nebo spíše už účastníkům válečné bitvy, vlila do žil myšlenka využití zkušeností starých praktiků – měření provádět kontaktní šablonou, takzvanou lérou. Konečná podoba léry byla výsledkem velmi rychlého jednání členů stavební výroby, vedení stavby, geodetů, konstruktérů i zástupců pracovníků dílen. Je zajímavé, jak během několika hodin zásadně změnila podobu od prvního náčrtu k hotové konstrukci, aby byla nakonec plně funkční bodle původní představy. A tak následovala usilovná, trpělivá, nepřetržitá a nekonečně pomalá práce – léra byla kladena ve vzdálenosti po 2 metrech na dno. Protože konstrukce vodorovného dotykového ramene byla ve směru osy výkopu 1 m hluboká, byl takto ohmatán doslova každý metr dna.

Dotekem dvanáct metrů širokého ráhna se dnem byl vyšetřen nejvyšší bod na profilu, zbylé výšky doměřili ručně potápěči spojení radiově s posádkou na doprovodné motorové jachtě, kde se prováděl záznam měřených hloubek. Pozice léry byla vytyčována geodeticky. Její umístění do předepsané pozice prováděli s decimetrovou přesností zkušení jeřábníci. První měření lérou bylo provedeno 2. 10. Po změření asi třetiny šířky toku bylo měření předáno ke zpracování geodetické skupině a probíhalo v předem připravené excelovské tabulce. V okamžiku zahájení práce na návrhu léry byly totiž zahájeny i práce na inteligentní tabulce, která by pro zadané hodnoty souřadnic a výšek léry a po vyplnění hodnot měření pořízených potápěči vypočetla přímo odchylky výšek měřených bodů od projektu. Vysoká pracnost vyplňování ručního záznamu výšek vedla k době zpracování v délce několika hodin. Výsledné souřadnice a odchylky výšek byly v textovém tvaru převedeny do digitálního modelu a hypsometrické vyhodnocení předáno stavbě. Takové měření se omezilo pouze na vodorovnou část dna.

Tímto způsobem byla s absolutní spolehlivostí odhalena jakákoli vyvýšenina přesahující projektovanou mez. Těch bylo bohužel stále velmi mnoho – a to zejména v krajích výkopu. Dotěžení však muselo čekat na vyhodnocení a bagr musel být na „postiženou“ pozici naveden vytýčením. To vše bylo samozřejmě spojeno s těžkopádným přemísťováním techniky na hladině.
Muselo se tedy něco změnit – a poslední velký zlom nastal spojením několika dalších opatření. Našel se odvážlivec, který nahlas navrhnul nejpomalejší, ale jediný možný postup – po každém doteku léry okamžitě odstranit zjištěné vyvýšeniny a kontrolu provádět do absolutního vyčištění dna. Přestože byl mnohdy při těžbě v novém profilu materiál přenesen zpět, na profil již dříve vyčištěný – a to znamenalo návrat a opakování posledních dvou kroků – míjeli jsme některé úseky maximální rychlostí 6 m/hod. Někde však bylo čekání na kladný posudek a další postup nekonečné.

Největší výhodou kontaktního měření byla objektivní znalost o průchodnosti celého profilu bez dalších vyhodnocení. Proto tedy bylo nakonec možné oficiálně ověřit geodetický protokol o stavební připravenosti dna bezprostředně po ukončení všech měření dne 11. 10. 2001 (posledních 80 hodin jsme měřili nepřetržitě). Vyhodnocení pak bylo provedeno následně. V pátek 12. 10. s velkým napětím proběhly poslední přípravy pro zatažení tubusu a následně vlastní tolik očekávaná akce.
Všechny útrapy spojené s přípravou dna byly ihned zapomenuty, ale opravdu se ulevilo všem až v nočních hodinách, kdy přímí účastníci i další zainteresovaní, kteří byli se stavbou téměř neustále v telefonické spojení, s uspokojením konstatovali, že tunel je po zcela plynulém přesunu přerušeném jen několikerým technologickým „nadechnutím“ tam, kde v jeho útrobách budou projíždět vlaky metra.

Z mimořádného technického díla se stane všední záležitost
a na mimořádné výkony si vzpomene jen hrstka zúčastněných. Jsem velmi rád, že se na této stavbě podílela i geodetická profese a se ctí obstála. Na nepřiměřenou hrdost a vzpomínky je ale brzy. Čeká nás totiž ještě maličkost – levý traťový tunel. Proto především hledejme zdroje poučení. Je to opravdu zapotřebí!

Ing. Martin Vinter, Gecom, s. r. o., Foto: autor


English summary

Metro IV.C 1 subway under the river Vltava

Under this title are sheltered three articles about the bigges contract of Zakládání staveb, Co. last year from different points of view.

The first lecture written by co-designer of special foundation contractor documentation recapitulates principles of a technical solution of the Vltava subway, completely describes construction of the dry dock within its the metro tube was made including of a description of the front dock closure and a strut system from steel beams and tubes. Detaily is described also a way of the permanent tunnel stabilization in a trench in the river bed wiith micropiles, foundation concrete footings and anchoring gates.
The second article written by site engineers of Zakládání staveb, Co. with the title „Works of Zakládání staveb, Co. on the tunnel subway under Vltava“ completes experiences gained during most important stages of this contract: execution of diaphragm walls of the dry dock, excavation of the trench in the river bed that was made by different types of excavators from barge and working boats (in the depth to 13 m under water table) and the tube stabilization.

Last contribution with the title „Managed excavation of sandy gravel and shales under Vltava surface“ shows the way of the river bed excavation setting with small tolerances (+10/–20 cm) due to next tube introverting and especially using of different geodetical methods that were used for checking of bed excavation and that had the highest influence to the excavation velocity and termination of whole works in time.