2,9 m średnicy - największy mikrotunel kanalizacyjny w Polsce

Generalnym założeniem zadania pod nazwą "Wymiana kolektora ogólnospławnego w ul. Północnej w Poznaniu", realizowanego na zlecenie poznańskiego przedsiębiorstwa Aquanet, jest zastąpienie starego kanału jajowego 1000x1500, wybudowanego na przełomie XIX i XX w., nowym kolektorem DN2400, który przejmie funkcje obecnego układu.

Konieczność budowy nowego kolektora wynikała przede wszystkim ze złego stanu technicznego kolektora istniejącego - niekorzystne warunki gruntowo-wodne oraz znaczne przeciążenie hydrauliczne, występujące od wielu lat, spowodowały utratę pierwotnego układu geometrycznego, co przełożyło się głównie na miejscowe przeciwspadki i sklawiszowania starego kanału. Dodatkowo sytuację hydrauliczną komplikuje przydenne włączenie starego rurociągu do głównego kolektora ścieków miejskich o przekroju 2500x2000 mm w ul. Garbary na poziomie tylko 0,32 m powyżej jego dna, co prowadzi do stałego zalania dolnego odcinka kolektora w ul. Północnej "cofką" ścieków z kolektora głównego. 
Nowy kolektor przejmie funkcje istniejącego układu, eliminując obecne nieprawidłowości, a dodatkowo w okresie ulewnych deszczów będzie retencjonował ścieki, zapewniając minięcie się w czasie kulminacyjnych fal spływu i optymalizując przy tym pracę przelewów burzowych oraz pełne wykorzystanie zdolności tłoczenia ścieków do oczyszczalni przez przepompownię miejską Garbary. Nowobudowany w ulicy Północnej i Kutrzeby kolektor DN2400 mm o łącznej długości 656,7 m na odcinku od ul. Garbary do dawnej ul. Oficerskiej z uwagi na niekorzystne warunki gruntowe, wykluczające możliwość zastosowania na całej trasie technologii mikrotunelowania, został podzielony na dwa etapy: I. Odcinki K7-K10 - dł 246,7 m, wykonane w technologii bezwykopowej; II. Odcinki K1-K7 - dł. 410 m, wykonane w technologii wykopu otwartego, posadowione na żelbetowej ławie fundamentowej wspartej na dwóch rzędach pali żelbetowych ? 600 mm. Kolektor zaprojektowano z rur żelbetowych DN2400/ Dz2900 mm, wykonanych z betonów specjalistycznych klasy C60/75 z dodatkiem microsiliki o wodoszczelności W8, odpornych na działanie gazów kanałowych (CH4, H2S, CO, i CO2) oraz ścieków (4 <10). 
Prace na odcinku wykopu otwartego nadal trwają, zakończenie robót i oddanie do ruchu zajętych pasów drogowych przewidziane jest na wrzesień br. Wybór odpowiedniej maszyny do drążenia tunelu na odcinkach przewidzianych w technologii bezwykopowej poprzedziła głęboka analiza szerokiego wachlarza dostępnych na rynku urządzeń. Dodatkowo rachunek ekonomiczny, z uwagi na dość skromny udział mikrotunelu w całości zadania oraz podział na trzy krótkie odcinki, spowodował konieczność wyboru metody pozwalającej na szybkie (przy całym skomplikowaniu zadania) wykonanie robót. Po przeprowadzeniu dodatkowych odwiertów, uszczegóławiających budowę geologiczną terenu, konsultacjach z dostawcą sprzętu mikrotunelowego i konfrontacją z własnymi, bogatymi doświadczeniami, zadecydowaliśmy o zastosowaniu metody opartej na wiertnicy tunelowej z tarczą MH2, DN2400/Dz2900. 
Praca maszyny MH2 polega na bezpośrednim usuwaniu urobku sprzed tarczy najazdowej oraz "wpychaniu" na bieżąco w to miejsce tunelu. W związku z budową geologiczną przekroju tunelu (iły oraz gliny w stanie twardoplastycznym i okresowo piaski drobne, nawodnione) zdecydowano się na usuwanie urobku za pomocą taśmociągu do wagonika, który następnie wyciągany był wciągarką do komory startowej i stamtąd wywrotkami wywożony na składowisko. Sterowanie tarczą najazdową odbywało się za pośrednictwem 12 siłowników, umożliwiających utrzymanie projektowanych wartości położenia i spadku tunelu. 
Bieżąca kontrola realizowana była dzięki odczytom położenia wiązki lasera na skonstruowanym do tego celu monitorze oraz, dodatkowo, co ok. 20 m tunelu przez uprawnionego geodetę. Wszystkie trzy odcinki zostały zakończone sukcesem, uzyskując dokładność do 2 cm w planie i poziomie. Prace tunelowe zaprojektowane z uwagi na załamanie trasy kolektora realizowane były w trzech odcinkach pomiędzy komorami startowymi K7 i K9 oraz odbiorczymi K8 i K10:
1. K7-K8 - dł. 115,8 m;
2. K8-K9 - dł. 37,7 m;
3. K9-K10 - dł. 93,2 m;
Projektowane posadowienie kształtowało się na głębokościach od 6,5 (w komorze K7) do 8,5 m (w komorze K9) poniżej terenu. Kolektor układany był ze stałym spadkiem 0,15%. Specyfika pracy urządzenia spowodowała, że zastosowano obniżenie zwierciadła wody gruntowej nie tylko miejscowo, w komorach startowych i odbiorczych, ale również na całej trasie projektowanego tunelu. Do tego celu został odpowiednio zrealizowany przygotowany i umiejscowiony w czasie projekt odwodnienia trasy, składający się między innymi z dwudziestu dwóch studni głębinowych o głębokości do 17 m, mających za zadanie obniżenie zwierciadła wody gruntowej o ok. 3 m.

Dodatkowo do bieżącego monitorowania ewentualnych skutków odwodnienia wykorzystywano siedem piezometrów, zlokalizowanych przy newralgicznych miejscach trasy tunelu. Na jednym z odcinków z uwagi na bardzo niski współczynnik filtracji gruntu (piaski pylaste z przewarstwieniami gruntów spoistych) oraz niewystarczającą sprawność tradycyjnych studni głębinowych wykonano układ czterech igłostudni, które za pośrednictwem pomp próżniowych wspomagały odwodnienie gruntu.

Bezsporną zaletą zastosowanej metody odstawy urobku był brak płuczki, co przy wykonywanej średnicy tunelu oraz 70% udziale, zwłaszcza na pierwszym odcinku, gruntów gliniastych, pociągałoby za sobą konieczność utrzymania specjalistycznego i pracochłonnego systemu przygotowania, odzysku i usuwania płuczki. Prędkość wykonywania tunelu o tak dużej średnicy kształtowała się na poziomie od 7,5 mb/12 godz. w gruntach spoistych do 11 mb/12 godz. w gruntach niespoistych. Głównym czynnikiem limitującym był czas transportu urobku z czoła tunelu na wywrotkę zlokalizowaną przy komorze startowej. Na odcinku K9-K10 napotkaliśmy w gruncie na przeszkodę, będącą pozostałością po niezidentyfikowanym obiekcie, która została usunięta bezpośrednio z czoła tunelu przez rozkucie i nie wymagała wykonania komory awaryjnej.

Kolejny wykonany przez Hydrobudowę-9 tak duży projekt mikrotunelowy jest powodem dumy pracowników, wykonujących to zadanie oraz całej kadry inżynieryjnej, tym bardziej, że stały rozwój tej gałęzi działalności Hydrobudowy pozwala na podejmowanie kolejnych trudnych wyzwań, stawianych przez ambitne projekty. Mamy nadzieję, że w kolejnym numerze Inżynierii Bezwykopowej uda się przedstawić następne, niezwykłe w skali Europy - w zakresie średnicy, długości i skomplikowania projektu - przejście metodą HDD w Szczecinie. HDD to technologia, w której również chcemy być tak samo profesjonalni jak w metodach mikrotunelowych. Napiszemy też o realizacji prac na największej aktualnie prowadzonej budowie mikrotunelowej w Polsce.