Metrem do Motola

Ražba trasy V A plnoprofilovým razícím štítem - TBM

Největším problémem při výstavbě tunelů v městských aglomeracích je kromě zajištění bezpečné ražby (bez propadů) minimalizace poklesů v důsledku ražení tunelů. V podstatě tunely nelze razit bez poklesů terénu, ale volbou vhodné technologie je možné velikost těchto poklesů snížit. Pro minimalizaci poklesů při výstavbě traťových tunelů pod zástavbou v oblasti pražských Petřin, Veleslavína a Červeného vrchu a pod Evropskou třídou s tramvajovým a automobilovým provozem zvolil zhotovitel špičkovou technologii TBM s využitím nejmodernějších razicích strojů.

V úseku metra V.A byly nasazeny dva stroje systému TBM, v tomto případě se jedná o tzv. zeminové štíty (Earth Pressure Balance Machine - dále EPBM), vyrobené firmou Herrenknecht GmBH z Německa.

Při použití razicího komplexu TBM-EPBM se kontinuálně podpírá prostředí, ve kterém se razí. V čelbě tunelu je to jednak řezná hlava, v případě potřeby je možné čelbu plně podepírat zeminou/horninou, která vyplňuje přední tlakovou odtěžovací komoru stroje, tvořenou tlakovou přepážkou. Hornina se rozřezává na drobné kousky a navíc se upravuje přidáváním vody a přísad tak, aby vznikla hmota vhodné konzistence. Ta pak podepírá čelbu a zároveň umožňuje odtěžování pomocí šnekového dopravníku.

Šnekový dopravník představuje zařízení, kterým se materiál těží a přes který je možné regulovat tlak v odtěžovací komoře. Materiál z něj zachycuje pásový dopravník na stroji, ze kterého se přesypává na tunelový pásový dopravník.

Přední tlaková (odtěžovací ) komora je plná v případě, kdy stroj pracuje v tzv. režimu close mode, což bude použito např. pro podchod zástavby v lokalitě Červený Vrch a při ražbách pod Evropskou třídou. Tlak v komoře musí odpovídat vnějšímu zatížení způsobenému zeminou/horninou a případně tlakem vody. Tímto způsobem se minimalizují poklesy na povrchu, které při ražbách nevyhnutelně vznikají.

Prostředí, ve kterém se razí, je dále podepíráno štíty po celém obvodu výrubu. Přední štít je se zadním spojen teleskopicky. V zadní části štítu je pomocí ukladače ostění, tzv. erektoru, montováno železobetonové segmentové ostění. Erektor má vakuový úchyt, rovněž tak i pomocný jeřáb, kterým se segmenty skládají na segmentový dopravník ve dně závěsu. Od smontovaného ostění se celý štít odtlačuje při posunu vpřed během řezání pomocí 16 párů tlačných válců.

Dalším prvkem, který minimalizuje poklesy, je injektáž za segmentové ostění, která se rovněž provádí kontinuálně během posunu TBM-EPBM. Tím lze zabránit rozvolňování prostředí a následným poklesům terénu. Pro injektáž byl zvolen systém tzv. dvoukomponentní injektáže, při které je z míchacího centra na povrchu čerpán potrubím komponent A (cement, bentonit, přísady) do zásobníku na závěsu. Ten se následně smíchá s komponentem B (vodní sklo), čerpaným ze zásobníku na závěsu TBM-EPBM.

Injektáž probíhá přes potrubí zabudované v obálce zadního štítu. Pro případy nenadálých situací při ražbě a nutných technologických přestávek má stroj nainstalováno zařízení pro čerpání bentonitu za plášť štítu a do čelby, opět za účelem zabránění poklesům a rozvolnění prostředí. Instalovaný systém se skládá ze zásobníku na bentonit, tlakového čerpadla a příslušných rozvodů. Při odstávce razicího stroje je v případě potřeby systém aktivován a bentonitová směs je ze zásobníku čerpána přes otvory ve štítu do prostoru mezí štít a výrub a také před řeznou hlavu. Čerpadlo pomocí osazených senzorů udržuje v systému stálý nastavený tlak.

Pro možnost ověření geologických a hydrologických poměrů před čelbou tunelu jsou stroje TBM EPBM pro projekt metra V.A vybaveny vrtačkou Diamec 232 pro provádění průzkumných předvrtů, které mají sloužit pro ověření podmínek před strojem a také umožňují sanační práce (injektáž). Vrtačku je možné v krátkém čase nainstalovat na erektor, který je schopen obsáhnout celý obvod štítu. Celkem je po obvodu celého štítu rozmístěno 8 otvorů, v profilu řezné hlavy se pak nacházejí 2 otvory; všechny otvory jsou osazeny tlakovými uzávěry pro zabránění vniknutí vody do štítu.

Vlastní štít obsahuje kromě hlavní hnací jednotky, motorů a pístů, instalovanou přepouštěcí tlakovou komoru, která umožňuje vstup do přední tlakové komory štítu v případě, kdy je tato pod tlakem vyšším, než je atmosférický tlak. V tomto případě může přes přepouštěcí komoru vstoupit obsluha a probíhat doprava materiálu, zejména pro kontrolu a výměnu řezných nástrojů.

Celý komplex razicího stroje tvoří zmiňovaný štít a dále závěs, který sestává ze 7 plošin a jedné mostové části, na kterých je umístěno celé energetické a hydraulické zázemí TBM, zásobníky a čerpadla na injektáž, bentonitové hospodářství, řídicí kabina a další komponenty.

Při ražbě pomocí razicích komplexů TBM-EPBM je důležité koordinovat všechny procesy, které jsou na sobě závislé, zejména objem těžby s postupem stroje a montáž segmentů s kontinuální injektáží za ostění. K tomu přistupuje potřeba sladit všechny aktivity tak, aby byly zajištěny minimální poklesy na povrchu.

Aby bylo možné mít tyto procesy pod kontrolou, zdokumentované a s možností kontinuálního řízení všech procesů, jsou oba razicí komplexy vybaveny systémem od firmy VMT, který je znám pod názvem CBP (Controlled Boring Process) - řidicí a informační systém pro ražbu tunelů pomocí TBM.

Systém kontinuálně sbírá a vyhodnocuje všechna dostupná data a předává je v přehledných výkazech a zprávách na displejích, ať už přímo na razicím stroji nebo v kancelářích oprávněných zaměstnanců. Systém rovněž spouští varovné signály v případě překročení předem nastavených parametrů jak pro stroj, tak např. pro poklesy na zástavbě, pokud je rovněž sledována kontinuálně. Takto je možné při relativně rychlých postupech razicích strojů zajistit bezpečnou ražbu s rychlou reakcí a minimálními dopady na povrch.

Pásová doprava umožňuje kontinuálně odtěžovat materiál, čímž nedochází k cyklickým přestávkám, jako tomu je u původně uvažované kolejové dopravy. Celý systém dodala firma H+E Logistik, u které je stejně jako u firmy VMT spoluvlastníkem firma Herrenknecht GmbH. Pásová doprava byla při první fázi ražeb z Vypichu ukončena u stávající šachty na Vypichu. Po vyražení tunelů za stavební jámu v prostoru Červeného vrchu (staveniště E2) byla veškerá logistika řešena přes tuto jámu.

Oba komplexy TBM-EPBM razily na úseku metra V.A traťové tunely ze staveniště v blízkosti obory Hvězda. Čekalo je zhruba 4000 m ražeb a 600 m přetažení přes hotové výruby stanic. Startovací místo pro oba komplexy TBM-EPBM bylo z 32 m hluboké šachty průměru 22 m, situované na zařízení staveniště na Vypichu, pod tramvajovou točnou.

Vzhledem k délce celého komplexu byla pro montáž kromě šachty využita i část dvoukolejného tunelu ze šachty směrem ke stanici Motol, ve kterém byly připraveny 4 plošiny závěsu (z celkového počtu 7 plošin) a zařízení pro pásovou dopravu.

Na opačnou stranu šachty byly vyraženy dva krátké tunely (10 m), s železobetonovými kolébkami ve dně, po kterých byly štíty dotlačeny k čelbě tunelu. Tyto startovací tunely byly vyraženy směrem ke stanici Petřiny a sloužily pro zasunutí štítu při montáži. Po zasunutí štítu byly smontovány opěrné rámy umožňující rozjezd štítu. Následně byly do šachty spuštěny a na dně šachty zkompletovány jedna plošina a tzv. mostová část na celkový počet 5 plošin.

Na povrchu zůstaly kompletní dvě poslední plošiny, provizorně připojené k celému komplexu. Ty byly do šachty spuštěny tehdy, až se celý komplex s pěti plošinami zarazil do potřebné vzdálenosti.

První metry tunelu začal razit první komplex TBM-EPBM zvaný „Tonda“ v polovině dubna, druhý stroj „Adéla“ prošel obdobným systémem montáže s tříměsíčním odstupem. Po vyražení asi 500 m oba stroje dojely do předpřivravené stanice Petřiny, přes kterou byly přetaženy po speciálních kolejnicích. Následně je čekala a 1 km dlouhá ražba do stanice Veleslavín, přes kterou byly přetaženy stejně jako na Petřinách.

Za stanicí Veleslavín čekalo na razicí stroje zhruba 150 m ražby do otevřené stavební jámy E2, která byla vyhloubena v prostoru bývalé tramvajové točny v oblasti Červeného vrchu. Po protažení touto jámou a zaražením strojů na délku cca 100 m byla celá logistika přesunuta ze šachty Vypich do jámy E2. Jednalo se zejména o odtěžování pásovými dopravníky, zásobování segmenty, injektážní směsí, chlazení atd. Tím se uvolnily tunely a stanice v daném úseku a bylomožné přistoupit k dokončovacím pracím.

Po vyjetí z jámy E2 pokračovala ražba pod výškovou zástavbou na Červeném vrchu a po cca 650 m dojely stroje do jednolodní stanice Červený Vrch, kterou byly opět protaženy. Za stanicí začaly ražbu posledního a nejdelšího úseku pod Evropskou třídou, v délce 1760 m. V trase je ještě čekala technologická šachta E1 Po proražení do prostoru koncových kolejí stanice Dejvická byly oba razicí stroje TBM-EPBM demontovány a díly přepraveny zpět přes nově vybudované tunely do jámy E1 na Bořislavce.

Demontované části stroje byly odvezeny do dílen firmy Metrostav, kde byly repasovány a nyní čekají na nové nasazení..

Text byl převzat a upraven ze serveru 4stav.cz "TBM opět v Praze, ale tentokrát trochu jinak"

Mapa plánovaného prodloužení trasy metra A, vyražen úsek Dejvická - Motol

TBM krok za krokem

výroba stroje ve firmě Herrenknecht GmbH Schwanau
příprava jednotlivých dílů na Vypichu
spouštění stroje do podzemí
montáž stroje v šachtě
noční pohled šachtou vzhůru
šachta s dvojkolejným úsekem do Motola a dvěma jednokolejnými tunely na Petřiny
tunel směr Petřiny zeleným světlem je označen prostor únikové lávky a nouzových vypínačů a ventilů
stroj na Petřinách
MSV - vozidlo pro transport tunelových segmentů - tybinků
řídící kabina razícího stroje a osádka
směr Veleslavín
stanice Veleslavín
stroj v technologické šachtě E2 Veleslavín
prorážka do stanice Červený Vrch
na Červeném Vrchu
technologická šachta E1 na Bořislavce
prorážka do stanice Dejvická
za vraty je stanice Dejvická
demontáž strojů
transport do dílen
hotový traťový úsek

Použité podklady

• Web: 4stav.cz, článek "TBM opět v Praze, ale tentokrát trochu jinak" - internet
• Foto: Vladislav Konvička