Metody bezwykopowe alternatywa dla tradycyjnych wykopów otwartych Technologia bezwykopowa sprawdza się szczególnie dobrze w trudnych warunkach gruntowych Fot. 1. Przykład zastosowania technologii mikrotunelowania Wzwiązku z faktem, że coraz częściej prace budowlane prowadzone są na terenach silnie zurbanizowanych, dużych skrzyżowaniach drogowych, chronionych terenach zielonych i nasyconych infrastrukturą obszarach przemysłowych, czy też centrach dużych miast, w tym także starówkach, metody bezwykopowe stają się jedynymi możliwymi do zastosowania. Bardzo ważną ich zaletą jest krótki czas realizacji instalacji, a także uniknięcie kosztów regeneracji nawierzchni drogowej, jak to ma miejsce w metodach tradycyjnych (inwazyjnych). Bezwykopowa budowa szeroko rozumianej infrastruktury podziemnej polega na wprowadzeniu pod powierzchnię ziemi ciągu rur, przewodów kablowych lub przepustów bez wykonywania otwartych wykopów liniowych. Jedynymi wykopami, które występują przy realizowaniu różnych obiektów podziemnych omawianymi metodami są wykopy punktowe (np. komora startowa i odbiorcza). Technologię bezwykopową uznaje się za prawdziwy postęp w budowie rurociągów i tuneli, szczególnie tych, które z przyczyn technicznych nie mogłyby zostać wykonane w inny sposób. Technologia ta sprawdza się szczególnie dobrze w trudnych warunkach gruntowych. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych metod bezwykopowych jest mikrotuneling (fot. 1), który znacząco ogranicza ingerowanie w zagospodarowanie terenu oraz zmniejsza do minimum negatywne oddziaływanie na środowisko. Należy zwrócić również uwagę, że np. w Niemczech mianem mikrotunelingu określa się większość metod bezwykopowej budowy rurociągów i tuneli podziemnych dla średnic nieprzełazowych, to jest do 900 mm. Obecnie mikrotuneling rozszerza się na wszystkie średnice dla metod, które nie wymagają obecności człowieka w rurociągu w trakcie jego wykonywania. Natomiast w literaturze zagranicznej, mikrotunelowanie nie jest związane ze średnicą przecisku, ale z technologią, czyli jest to wysoce zautomatyzowana i skomputeryzowana metoda bezwykopowej budowy rurociągów podziemnych. Pewną odmianą mikrotunelingu jest technologia jednoetapowego przecisku hydraulicznego, która polega na drążeniu tunelu przy pomocy tarczy wiertniczej z jednoczesnym przeciskiem rur przewodowych, przy czym cały proces jest prawie całkowicie zautomatyzowany. Sterowanie przeciskiem odbywa się poprzez specjalną głowicę przegubową, której położenie zmieniane jest za pomocą hydraulicznych siłowników sterujących. Do głównych zalet metod mikrotunelingu i hydraulicznych przewiertów sterowanych można zaliczyć: precyzję wykonania kolektora dzięki laserowemu sterowaniu głowicą maszyny; zminimalizowanie ilości robót ziemnych; możliwość realizacji robót nawet przy wysokim poziomie wody gruntowej; zmniejszenie do minimum ingerencji w istniejące zagospodarowanie terenu i środowisko naturalne; brak utrudnień w ruchu ulicznym; możliwość realizacji robót niezależnie od warunków atmosferycznych; skrócenie czasu wykonywania robót budowlanych; poprawę warunków BHP pracowników budowlanych. Charakterystyka wybranych metod bezwykopowych Mikrotuneling Tradycyjny mikrotuneling to metoda bezwykopowej budowy różnych elementów infrastruktury podziemnej. Metoda ta wychodzi naprzeciw utrudnieniom, które towarzyszą budowie przepustów i rurociągów sposobem tradycyjnym (rozkopane ulice, objazdy, obniżenie poziomu wód gruntowych, wycinka drzew, hałas, brak kolizji z ruchem kołowym i pieszym, itp.). Początki technologii mikrotunelingu sięgają lat 70. XX w., kiedy to japońska firma Komatsu skonstruowała pierwszą głowicę do mikrotunelowania. W Europie ta technologia została zastosowana po raz pierwszy w Niemczech w roku 1985. Jest ona w ciągłym rozwoju (powstają jej nowe odmiany, np. pipe-eating, pipe-roofing) i podlega stałemu udoskonaleniu. Pierwsze technologie mikrotunelingowe dotarły do Polski w roku 1997, a pierwsza realizacja była związana z budową rurociągu w Toruniu. Obecnie jest coraz częściej wykorzy- Dr inż. Damian Bęben Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska Publikacja naukowa współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 80 Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009
wiercenia kierunkowe Wiemy jak to się robi... wodociągi i kanalizacja rurociągi podwodne i przewierty horyzontalne rurociągi technologiczne bezwykopowe renowacje zniszczonych rurociągów systemy odwodnień i drenażu zbiorniki i separatory Systemy PE i PP do wodociągów, kanalizacji i dla przemysłu www.kwh.pl Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009 55 Member of the KWH Group
stywana do budowy różnego typu obiektów infrastruktury podziemnej. Sam proces przeciskania wykonywany jest przy stałej kontroli promieniem lasera, co zapewnia bardzo dużą dokładność realizacji rurociągu. Wiązka promieni lasera, która zostaje umieszczona w tylnej części wykopu startowego, odbierana jest przez elektroniczny odbiornik zaopatrzony w tarczę celowniczą, stąd przesyłane są do stanowiska sterowniczego niezbędne informacje o położeniu osi głowicy wiercącej, i następnie przetwarzane i protokołowane. Sterowanie całym procesem przecisku odbywa się przy pomocy komputera na miejscu budowy. Duża zaleta tej metody to możliwość budowy rurociągów lub innych obiektów, których trasa przebiega w łuku. Urobek wydobywa się z czoła przodka poprzez tarczę wiertniczą i transportuje się go systemem płuczkowym, pneumatycznym lub przenośnikiem ślimakowym umieszczonym w rurach stalowych, prowadzonych osobno w układanym rurociągu. Urządzenia do wykonywania przecisków dla większych średnic mogą być wyposażone dodatkowo w system EPB (ang. Earth Pressure Balance). System ten powoduje wyrównanie parcia gruntu w strefie jego urabiania przy pomocy sprężonego powietrza, przez co zapobiega zapadaniu się gruntu przed głowicą wiercącą. Długości wykonywanych jednorazowo rurociągów wynoszą zwykle do 80 m dla urządzeń z transportem urobku za pomocą przenośników ślimakowych i 150 m dla transportu systemem płuczkowym. W sprzyjających warunkach gruntowo-wodnych możliwe jest wykonanie dłuższych odcinków (dla urządzeń z transportem przenośnikiem ślimakowym do 150 m, a dla urządzeń z systemem płuczkowym nawet powyżej 500 m). Zakres wykonywanych średnic to: dla systemów płuczkowych od 250 do 3600 mm i dla systemów z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym od 250 do 1000 mm. Metoda pipe-eating Pod pojęciem pipe-eating należy rozumieć metodę bazującą na technologii mikrotunelingu, w której zniszczony, uszkodzony lub nienadający się do dalszej eksploatacji rurociąg (przepust) podlega liniowej wymianie. Rurociąg podlegający wymianie jest rozkruszany i wydobywany (transportowany) po rozdrobnieniu wraz z otaczającym go gruntem do komory startowej. Jednocześnie wbudowuje się nowe rury o tej samej lub większej średnicy na tej samej, istniejącej trasie rurociągu. Metoda pipe-eating służy do bezwykopowej rehabilitacji kanału, a w szczególności w takich przypadkach, kiedy: brak odpowiednio dużego miejsca, a wzmożony ruch drogowy nie pozwala na zastosowanie wykopów otwartych do rekonstrukcji kanałów; z różnych względów staje się niemożliwe obniżenie poziomu wody gruntowej; względy ochrony środowiska odgrywają ważną rolę; głębokość koniecznych wykopów byłaby ekonomicznie nieuzasadniona. Renowacja starych rurociągów w tej odmianie technologii mikrotunelingu, tzn. pipe-eating, dotychczas w Polsce nie była jeszcze stosowana i można powiedzieć, że stanowi novum na rynku polskim. Dlatego też jest celowe szersze wdrożenie tej technologii, ponieważ niesie za sobą dużo korzyści. Do podstawowych zalet rehabilitacji (przebudowy) kanałów przy zastosowaniu technologii pipe-eating można zaliczyć: możliwość wyboru średnicy nominalnej odpowiadającej aktualnym wymaganiom pod względem hydraulicznym, bez względu na wielkość średnicy starego kanału; całkowitą rekultywację wymienianego materiału przewodu; zastosowanie rur z materiału o optymalnie dobranych parametrach, gwarantującego długowieczność i bezproblemową eksploatację kanału; zapewnienie dużej dokładności przebiegu nowego kanału poprzez stałą kontrolę przebiegu trasy; możliwość wyboru rodzaju tarczy skrawającej stosownie do materiału, z jakiego zbudowany jest wymieniany kanał oraz rodzaju otaczającego gruntu, w jakim przewody są wbudowywane; możliwość pracy również przy wysokim poziomie wody gruntowej, przy punktowym obniżeniu tego poziomu, w miejscach przyłączy domowych. Technologia pipe-eating pozwala wykorzystać wszelkie zalety tradycyjnego mikrotunelingu, szczególnie przy rehabilitacji istniejących sieci kanalizacyjnych. Obecnie coraz częściej, szczególnie w obszarach śródmiejskich, całą szerokość ulic wypełniają trasy różnych przewodów medialnych (woda, gaz, ciepłociągi, kable elektryczne, telefoniczne, itp.) co powoduje, że brak już miejsca na budowę nowej trasy kanału, czy też wykonania przyłączy do istniejącej sieci. Obecnie bardzo często przy zastosowaniu tradycyjnych zabiegów i metod rehabilitacji istniejących starych kanałów, pozostają one jako zewnętrzna powłoka. Prowadzi to z reguły do zmniejszenia przekroju rury, co nie zawsze odpowiada aktualnym wymaganiom w zakresie odpowiednich średnic i wydajności hydraulicznych, a zarazem czas użytkowania w ten sposób remontowanych kanałów szybko doprowadza znowu do tych samych problemów. Bezskuteczne próby zaprojektowania przebiegu nowej trasy prowadzą coraz częściej do decyzji o zastosowaniu technologii pipe-eating. W ten sposób można uniknąć konieczności poniesienia dodatkowych kosztów na przełożenie tras niektórych istniejących przewodów. Nowy kanał można poprowadzić bezwykopowo trasą istniejącego, nienadającego się już do dalszej eksploatacji przewodu, z możliwością wymiany materiału o wymaganych, jak również aktualnych właściwościach i parametrach. W metodzie pipe-eating istnieje zawsze możliwość prawidłowego doboru wielkości przekroju, jak również dowolność zastosowania odpowiedniego materiału, gwarantującego bezproblemową długoletnią eksploatację kanału (przepustu). Dzięki już sprawdzonej technologii mikrotunelingu, dysponującej możliwością precyzyjnego sterowania zastosowaną maszyną (głowicą wiercącą) staje się pewne całkowite wydobycie materiału ze zniszczonego rurociągu, w przeciwieństwie np. do metody berstelining, gdzie rozkruszony materiał ze zniszczonej rury wciskany zostaje w otaczający grunt i tam pozostaje. Przed przystąpieniem do zasadniczych prac rehabilitacyjnych należy dokładnie sprawdzić stan techniczny istniejącego kanału (tunelu). Niezbędny staje się pomiar średnicy, odchyleń od osi w pionie i w poziomie, a także ustalenie rodzaju uszkodzeń. Należy również zlokalizować ilość i położenie przyłączy oraz odległość do pobliskich innych przewodów podziemnych i sąsiadujących budowli. Niezbędna jest też znajomość rodzaju i kategoria gruntu oraz poziom wody gruntowej na trasie przebiegu rurociągu (tunelu). Jako komory (studnie) startowe dla rur stosuje się prefabrykowane kręgi żelbetowe, które wyprodukowane zgodnie 82 Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009
Fot. 2. Widok na kontener sterowniczy i komorę startową Fot. 3. Widok na montaż głównej głowicy wiercącej w komorze startowej z obliczeniami statycznymi przenoszą z powodzeniem występujące siły nacisku. Kręgi te umieszczane są w gruncie metodą studniarską. W przypadku występowania wody gruntowej budowane są one metodą betonowania podwodnego, tworząc tzw. korek, który zabezpiecza przed wtargnięciem wody i gruntu do komory. W przypadku rur o średnicach większych (ponad 970 mm) należy zastosować prostokątne komory startowe. Przed rozpoczęciem prac rehabilitacyjnych należy wykonać obieg ścieków (tzw. by-pass). Przeważnie do tego celu stosuje się rozwiązanie, polegające na prowizorycznym ułożeniu na powierzchni ziemi (w sąsiedztwie) rurociągu (może to być rura wykonana z PEHD), który transportuje ścieki za pomocą odpowiedniej pompy w czasie prowadzenia zasadniczych prac renowacyjnych. W przypadku dużej różnicy pomiędzy wysokością wlotu i wylotu można wykorzystać zasadę grawitacji. Po zainstalowaniu kontenera sterowniczego nad lub obok komory startowej (fot. 2) należy umieścić w niej najpierw główną stację wpychającą, a później korpus głowicy wiercącej (fot. 3). Promień z instrumentu laserowego, umieszczonego w tylnej części komory startowej, pozwala precyzyjnie prowadzić głowicę zaopatrzoną w tarczę i w zęby z twardego metalu, kruszącą wymieniany rurociąg. Przeznaczoną do wymiany rurę rozbija się na całym przekroju, a części rozkruszonego materiału są rozdrabniane w komorze i następnie transportowane za pomocą płuczki wiertniczej w kierunku komory startowej, a potem na powierzchnię do odpowiedniego zbiornika osadnikowego lub bardziej skomplikowanego systemu separacji faz. Na ekranie komputera stanowiska sterowniczego operator maszyny może w każdej chwili odczytać dane dotyczące aktualnego położenia głowicy, sił przeciskowych głównej stacji siłowników oraz siły nacisku na tarczę czołową. Odchylenia głowicy od kierunku mogą być korygowane przy pomocy cylindrów sterowniczych. Transport urobku, czyli materiału z rozkruszonego rurociągu (tunelu) wraz z otaczającym gruntem, może być realizowany również mechanicznie. Niezależnie od rehabilitacji (przebudowy) istniejącego kanału, metoda ta daje możliwość dopasowania parametrów hydraulicznych rurociągu do obecnych, często zmienionych wymagań i standardów. Ważną korzyścią jest możliwość wbudowania rur o innej średnicy i przekroju niż dotychczasowa. Pozwala to zaprojektować nowy kanał zgodnie z aktualnymi wymaganiami zastosować można większy lub mniejszy przekrój, profil kołowy czy też eliptyczny. W zależności od stanu technicznego istniejącego kanału, który podlega wymianie, istotny jest dobór zewnętrznej średnicy rury. Jeżeli nowobudowany rurociąg ma posiadać taką samą średnicę jak stary kanał, powinno się w takim wypadku pomierzyć wielkość jego przemieszczeń (przesunięć). Przy mniejszych przemieszczeniach przejście trasą starego kanału jest bezproblemowe, ponieważ nowe rury przeciskowe z reguły posiadają znacznie grubszą ściankę od tych, jakie stosowane były w starszych kanałach, co pozwala na zachowanie takiej samej wysokości dna kanału. Większe przesunięcia wymagają zastosowania pewnych nieskomplikowanych rozwiązań technicznych. Najprostszym i najczęściej stosowanym rozwiązaniem w tym przypadku jest powiększenie przekroju wymienianego kanału. Jeżeli jednak powiększenie nominalnej średnicy nowego kanału nie jest uzasadnione, można zastosować rozwiązanie polegające na wbudowaniu rury o większej średnicy, pełniącej rolę rury osłonowej, do której wprowadza się rurę o żądanej średnicy nominalnej, pełniącej rolę rury produktowej, a jej dno ustawia się na wysokości równej wysokości wymienianego kanału. Jako rozwiązanie alternatywne stosuje się również rury przeciskowe z odpowiednią wewnętrzną powłoką (wykładziną). Żelbetowa zewnętrzna ściana rury, przenosząca siły wcisku posiada wewnętrzny płaszcz, który może stanowić np. rura kamionkowa przeciskowa, posiadająca bardzo dobre parametry techniczne. Zastosowanie rur łączonych (zespolonych) z różnych materiałów np. żelbetu i kamionki, powoduje, że są one grubościenne, co pozwala również na zmniejszenie nominalnego przekroju rury w stosunku do przekroju wymienianego kanału. Przy odpowiednim doborze rury przeciskowej jest również możliwa częściowa wymiana uszkodzonego kanału (przejście nie na całym przekroju). Omawiana metoda pozwala również na dużą różnorodność i dowolność zastosowania dobranych parametrów zgodnie z wymaganiami hydrauliki. Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009 83
Fot. 4. Etap I realizacji tunelu technologią pipe-roofing Fot. 5. Etap II realizacji tunelu wybieranie gruntu i montaż sztywnych ram obwodowych W metodzie pipe-eating możliwe jest stosowanie nie tylko profili kołowych, ale również innych, jak eliptyczne, profile V, profile rynną ściekową (dla kanałów deszczowych lub ogólnospławnych) i innych. Technologia ta pozwala również zastosować rury przeciskowe z materiałów odpowiednich do rodzaju mediów, jakie będą przeprowadzały. Mogą to być np. rury kamionkowe lub wykonane z innych materiałów nadających się do przecisku. Metoda pipe-eating może być stosowana do wymiany rur kamionkowych, betonowych i murowanych. Natomiast w przypadku starych rurociągów wykonanych z rur żelbetowych i stalowych oraz z materiałów termoplastycznych należy zastosować inne dostępne metody rehabilitacji. Metoda pipe-roofing Technologia pipe-roofing wykorzystywana jest do budowy wieloprzekrojowych tuneli komunikacyjnych i bezkolizyjnych przejść pod drogami i liniami kolejowymi w szczególności tam, gdzie nie jest możliwe przerwanie ruchu nad powstającym tunelem. Technologia polega na instalacji zestawu równoległych stalowych rur wzdłuż obrysu planowanego tunelu. Cały proces budowy składa się z kilku etapów, a mianowicie: w I etapie za pomocą mikrotunelowania wykonuje się tymczasową obudowę tunelu wykonaną z szeregu stalowych rur przeciskowych o średnicy od 500 do 1000 mm. Dotyczy to tuneli o dowolnych przekrojach poprzecznych, także prostokątnych. Obudowę stanowią styczne do siebie stalowe rury rozmieszczone na obwodzie przyszłej budowli podziemnej. Poszczególne rury łączone są wzdłuż pobocznicy za pomocą stalowych zamków. Następnie rury te są wypełniane betonem i pozostają w gruncie, co pozwala na stworzenie obudowy, umożliwiającej realizację kolejnych etapów robót (fot. 4); w II etapie wykonuje się drążenie tunelu (wybieranie gruntu) pod osłoną stalowej obudowy oraz realizuje się montaż obwodowych sztywnych stalowych ram stężających. Ramy te rozpierają ściany obudowy, co zapobiega zmianie kształtu przekroju poprzecznego całej konstrukcji tunelu, jednocześnie zapewniając odpowiednią stateczność obudowy (fot. 5); w III etapie, po wykonaniu zabezpieczenia, można przejść do realizacji zasadniczej konstrukcji żelbetowego tunelu (rygla dolnego, ścian bocznych i rygla górnego fot. 6). Po osiągnięciu pełnej wytrzymałości konstrukcja żelbetowa tunelu przejmuje na siebie wszystkie obciążenia (fot. 7). Możliwe jest skonstruowanie dowolnego kształtu tunelu (prostokątnego, kołowego, łukowego, ramowego). W trakcie Fot. 6. Etap III wykonywanie zasadniczej konstrukcji tunelu Fot. 7. Widok na efekt końcowy prac budowlanych w oparciu o metodę pipe-roofing realizacji przejść podziemnych technologia pipe-roofing pozwala na stosowanie wysokich standardów bezpieczeństwa dla odbywającego się ruchu drogowego lub kolejowego oraz dla pracowników zatrudnionych przy pracach tunelowych. Do najważniejszych zalet technologii pipe-roofing można zaliczyć: możliwość budowy tunelu lub bezkolizyjnego przejścia pod czynną drogą lub linią kolejową; nie ma konieczności zatrzymywania ruchu samochodowego lub kolejowego (jedynie ogranicza się jego prędkość) podczas trwania prac budowlanych; wykonanie dowolnego kształtu sklepienia i ścian tuneli lub przejść (łukowe, okrągłe, prostokątne) rys. 1; konstruowanie przejść o dowolnej szerokości, wysokości i długości; stosowanie do przejść nowo projektowanych, jak również do remontów starych obiektów; 84 Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009
Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009 85
zastosowanie obwodowej obudowy zewnętrznej pozwala realizować zadania w złożonych warunkach geotechnicznych (na przykład przy wysokim i zmiennym stanie wód gruntowych a także w gruntach nienośnych, takich jak torfy i gytie). Metoda przewiertu trójetapowego Niemiecka firma Perforator opracowała metodę trójetapowej budowy tunelu, kanału, czy też przepustu, której ideę przedstawiono poniżej: ETAP I. Z komory startowej do komory docelowej przeciskany jest ciąg rur (żerdzi) pilotowych w odcinkach jednometrowych, które połączone są wzajemnie na gwint (rys. 2a). W pierwszym elemencie żerdzi, tuż za głowicą wiertniczą, znajduje się element optyczny oświetlona tablica diodowa, której obraz jest przenoszony za pomocą instrumentu elektrooptycznego oraz kamery na monitor. Obserwacja obrazu tablicy diodowej pozwala operatorowi na kontrolę wykonywanego przewiertu żerdzią oraz ewentualną korektę kierunku. System ten pozwala na zrealizowanie przewiertu żerdzi pilotowych od komory startowej do komory docelowej z dużą dokładnością, dochodzącą nawet do 1. Po osiągnięciu komory odbiorczej można wykonać pomiar kontrolny przy pomocy niwelatora. ETAP II. Po zrealizowaniu odcinka przewiertu żerdzi pilotowej do ostatniej, znajdującej się w komorze startowej montowany jest odpowiedni element przejściowy, tzw. poszerzacz oraz w dalszej kolejności ciąg rur stalowych o długości najczęściej 1 metra, które są połączone na gwint (rys. 2b). W poszerzaczu znajduje się odpowiednie narzędzie skrawające, za którym położony jest ciąg ślimaków transportowych montowanych wewnątrz rur stalowych, których średnica zewnętrzna odpowiada średnicy zewnętrznej rur zastosowanych do budowy rurociągu. W trakcie wykonywania przecisku ciągu rur stalowych ochronnych, w komorze docelowej demontuje się kolejne odcinki przewodu pilotowego. Przedstawiony II etap budowy pozwala na wykonanie w gruncie całego tunelu o odpowiedniej średnicy od komory startowej do komory docelowej. ETAP III. W tym etapie do wykonanego już tunelu wprowadza się konstrukcje rury o zaprojektowanej średnicy i o odpowiedniej długości (1 lub 2 m). Następnie przy ich pomocy przeciska się ciąg stalowych rur osłonowych wraz z ciągiem ślimaków transportowych do komory docelowej, gdzie są one rozmontowywane i jest możliwość ich wykorzystania na innej budowie (rys. 2c). W rezultacie wykonanych robót budowlanych powstaje w gruncie rurociąg z rur przeciskowych. Rys. 1. Przykłady możliwości wykonania różnych kształtów tunelu metodą pipe-roofing: a) łukowy, b) okrągły i c) prostokątny Rys. 2. Schematy realizacji przewiertu trójetapowego: a) I, b) II i c) III Aspekty ekonomiczne metod bezwykopowych Do najważniejszych aspektów ekonomicznych przedstawionych metod bezwykopowych można zaliczyć: ograniczenie do minimum lub całkowite wykluczenie potrzeby przekładania lub wykonywania zabezpieczeń istniejącej sieci systemu przewodów podziemnych; brak konieczności przekładania istniejącej infrastruktury podziemnej, co powoduje, że nie występują awarie związane z uszkodzeniem przewodów, znajdujących się pod powierzchnią ziemi, tak jak to ma miejsce w przypadkach tradycyjnych metod wykopu otwartego; bezproblemowe wykonawstwo kanałów w pobliżu istniejącej zabudowy, uzbrojenia czy obiektów o charakterze zabytkowym. Wywóz gruntu, jak i kosztowna budowa zabezpieczeń ścian wykopów (np. poprzez zastosowanie ścianek Larssena) są w tym przypadku zbędne. W wielu przypadkach zdecydowanie się na metody wykopu otwartego wiążą się z dodatkowymi pracami budowlanymi związanymi z rozbiórką istniejących elementów, które położone są na trasie dokonywanego wykopu, a następnie z odbudową tego elementu; brak kosztów związanych z wykopami, wywozem, składowaniem oraz transportem powrotnym gruntu, jak również z zagęszczaniem gruntu. W metodach bezwykopowych nie występuje późniejsze osiadanie gruntu (np. zapadanie się nawierzchni asfaltowej), związane z niewłaściwym zagęszczeniem gruntu w wykopie; zminimalizowanie terenu potrzebnego do realizacji inwestycji, tj. placu budowy, który w tym przypadku znajduje się w zasadzie pod ziemią i w związku z tym, że jest małe zapotrzebowanie na zajmowaną powierzchnię, nie zakłóca to życia społecznego i gospodarczego na terenie, w obrębie którego realizowana jest inwestycja. W przypadku otwartego wykopu coraz częściej występuje konieczność wypłaty odszkodowania podmiotom gospodarczym za szkody, które ponieśli w związku z trudnościami występującymi przy realizacji inwestycji tą technologią; płynność ruchu drogowego nie zostaje zakłócona, a powierzchnia potrzebna do wybudowania komory startowej jest z reguły niewielka. Natomiast komory docelowe, po ich wykonaniu, mogą przez większą część czasu realizacji budowy, pozostawać pod przykryciem. Kolejną zaletą metody bezwykopowej jest zminimalizowanie kosztów związanych z zajęciem pasa drogowego oraz brak kosztów i utrudnień związanych z objazdami w rejonie wykonywanych robót. Wpływ technologii bezwykopowych na środowisko naturalne i warunki BHP Wykorzystanie metod bezwykopowych to znaczące ograniczenia ingerowania w istniejące zagospodarowanie terenu 86 Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009
oraz zmniejszenie do minimum negatywnego oddziaływania na środowisko. Stosowane maszyny budowlane w technologii bezwykopowej nie wpływają niekorzystnie na środowisko naturalne poprzez niską emisję dwutlenku węgla (CO 2 ) oraz mają ograniczone oddziaływanie wibroakustyczne w porównaniu z metodami tradycyjnymi (wykop otwarty). Wynika to z kilku powodów, a mianowicie: potrzebna jest znacznie mniejsza ilość maszyn napędzanych silnikami spalinowymi. Pracuje głównie tylko agregat hydrauliczny oraz pompy napędzane agregatem prądotwórczym. Czas pracy koparki jest zminimalizowany; w związku z tym, że nie ma potrzeby zamykania ulic eliminuje się konieczność stosowania objazdów, które w zależności od ich długości oraz czasu trwania (powstawanie zatorów drogowych) pomnażają emisję spalin, są utrudnieniem dla kierowców i okolicznych mieszkańców. Według wyliczeń niemieckiego automobilklubu ADAC redukcja ta może nawet wynosić 80%; większość prac odbywa się poniżej poziomu terenu, co powoduje tłumienie hałasu i drgań przez warstwy gruntu; istniejąca wegetacja terenów zielonych pozostaje nienaruszona. Korzenie dużych drzew, znajdujące się na trasie przewiertu (lub przecisku sterowanego), mogą zostać uszkodzone jedynie w zasięgu średnicy głowicy wiercącej; nie ma konieczności ponoszenia kosztów związanych z obniżeniem poziomu zwierciadła wody gruntowej, które następuje przy stosowaniu metody wykopów liniowych (otwartych). Obniżenie poziomu wody gruntowej wiąże się zazwyczaj z ingerowaniem w system korzeniowy drzewostanu oraz wpływa także niekorzystnie na fundamenty obiektów inżynierskich. Również wahania zwierciadła poziomu wód gruntowych wpływają niekorzystnie na otoczenie (uszkodzenia fundamentów budowli i infrastruktury podziemnej, obumieranie roślinność, itp.). Stosowanie technologii bezwykopowych bezpośrednio przyczynia się również do poprawy warunków BHP poprzez następujące działania: ochrona pracowników przed kolizjami drogowymi podczas prowadzonych prac na drodze; ograniczenie hałasu pracujących maszyn; ograniczenie pracy w głębokich wykopach; ograniczenie przekopywania wykopu, a tym samym zerwanie w wykopie instalacji liniowej podziemnego uzbrojenia terenu; występuje zdalnie sterowany monitoring bieżącej pracy maszyn; zapewnienie równomiernego obciążania pracą zespołów roboczych. Podsumowanie Porównanie metody wykopu otwartego z technologiami bezwykopowymi jednoznacznie pokazuje, biorąc pod uwagę koszty ich realizacji, a także koszty społeczne i środowiskowe, że scharakteryzowane w artykule metody są lepszym rozwiązaniem niż tradycyjna metoda rozkopywania powierzchni na całej długości rurociągu lub tunelu, zwłaszcza w przypadku, gdy budowa jest zlokalizowana na terenie miejskim. W chwili obecnej technologie bezwykopowe stosuje niewiele firm w Polsce ze względu na dość drogi sprzęt potrzebny do realizacji tego typu zadań. Jednakże jest duże Rys. 3. Przykład możliwości wykonania przewiertu ślepego za pomocą metody mikrotunelingu zapotrzebowanie na realizację inwestycji tymi metodami zwłaszcza na południu Polski, gdzie panują stosunkowo trudne warunki geologiczne. Doświadczenia zagraniczne pokazują, że budowa rurociągów i tuneli w gruntach skalistych w oparciu o metody bezwykopowe jest dzisiaj najbardziej właściwa i efektywna. Ogłoszone już przetargi na inwestycje np. w Wałbrzychu, Żywcu, Wiśle, Wrocławiu i innych częściach naszego kraju pokazują dobitnie, że szeroko rozumiana technologia mikrotunelowania jest potrzebna i w wielu przypadkach jedyna z możliwych do zastosowania. Nowoczesne rozwiązania w zakresie metod bezwykopowych pozwalają na realizację następujących zadań, m.in.: budowę rurociągów o różnych średnicach w gruntach do III kategorii; wykonywanie przyłączy za pomocą przewiertów ślepych rys. 3 (bez konieczności wykonywania wykopów docelowych) z możliwością wykonania połączenia z istniejącym kanałem lub istniejącą komorą; budowę tuneli i przepustów w oparciu o technologię piperoofing; budowę rurociągów grawitacyjnych w gruntach skalistych, takich jak margle, kredy, gipsy, piaskowce, granity; renowację i przebudowę istniejących kanałów i przepustów o różnych średnicach za pomocą technologii pipe-eating. Literatura i wykorzystane materiały [1] Anigacz W., Bęben D.: Opinia naukowa dotycząca oceny doboru urządzeń i technologii do realizacji projektu w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Opolskiego na lata 2007 2013, Politechnika Opolska, wrzesień 2008. [2] Bottero M., Pedla D.: Mikrotunelowanie czy instalacja w wykopie porównanie alternatywnych metod. Inżynieria Bezwykopowa, styczeń marzec 2006, s. 18 25. [3] Dec D.: Technologie bezwykopowe wykorzystana szansa. Inżynieria Bezwykopowa, 4/2008, s. 70 74. [4] Liebscher M., Redmann A., Bersuck F.: Gwarancja jakości w mikrotunelowaniu. Inżynieria Bezwykopowa, 3/2008, s. 84 90. [5] Madryas C.: Niekonwencjonalne wykorzystanie mikrotunelowania. Geoinżynieria i Tunelowanie, 02/2004, s. 40 44. [6] Madryas C., Kolonko A., Szot A., Wysocki L.: Mikrotunelowanie. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2006. [7] Materiały firmy Perforator Mikrotunelowanie S.C. z Piekar Śląskich. [8] Materiały firmy POLBUD POMORZE sp. z o.o. z Gdańska. [9] Zwierzchowska A., Poniewierski P.: Wybrane innowacje w technologii mikrotunelowania. Inżynieria Bezwykopowa, 3/2008, s. 66 70. Inżynieria Bezwykopowa maj czerwiec 2009 87
MIEJSCE NA TWOJĄ REKLAMĘ 88