Nowatorskie rozwiązania tunelowe i mikrotunelowe przy realizacji układu przesyłowego do oczyszczalni ścieków Czajka

Rys. 1. Plan sytuacyjny układu przesyłowego z lewobrzeżnej Warszawy do oczyszczalni ścieków „Czajka"

Całość projektu składa się z kilku zasadniczych elementów. W skład budowanego systemu wchodzą:

-   kolektory ogólnospławne o średnicy wewnętrznej 2800 mm, wybudowane na terenie dzielnicy Białołęka
w prawobrzeżnej części Warszawy, wraz z kolektorami przepięć rezerwowych o średnicy 1400 mm,
przewidzianych dla transportu ścieków do pompowni Żerań i Nowodwory;

-   kolektor ogólnospławny o średnicy 2160 mm będący przedłużeniem syfonu, włączony do układu opisanych
powyżej kolektorów o średnicy 2800 mm;

-   tunel zbiorczy o średnicy wewnętrznej 4500 mm biegnący pod Wisłą dla przeprowadzenia syfonu z dwóch
przewodów kanalizacyjnych o średnicy 1600 mm.

A także:

-   pompownia „Farysa" będąca żelbetową, monolityczną studnią opuszczaną o średnicy ok. 10 m i głębokości 10 m;

-   budynek krat o rzucie prostokąta o bokach 25 m i 40 m posadowiony na głębokości ok. 6 m;

-   zagłębiona poniżej terenu komora startowa o średnicy wewnętrznej 20 m i głębokości 43 m zaprojektowana w technologii ścian szczelinowych o grubości 1 m (płyta fundamentowa komory zostanie posadowiona na rzędnej 27 m w stosunku do „0" poziomu rzeki Wisły);

-   komora wyjściowa o zróżnicowanej głębokości (6,10 m, 7,65 m i 8,75 m) i planie prostokąta o bokach 9,10 m i 36,70 m.

Przedsięwzięcie cechuje niespotykana dotąd w Polsce skala i unikatowe cechy nawet wśród podobnych rozwiązań w świecie. Na uwagę zasługują wszystkie ww. wymienione elementy inwestycji, jednak ze względu na szczupłe ramy artykułu ograniczono się do przedstawienia najważniejszych informacji o kolektorach o średnicy wewnętrznej 2800 mm wykonanych z zastosowaniem technologii mikrotunelowania oraz tunelu pod Wisłą.

Mikrotunel

Wybudowanie kolektora o średnicy wewnętrznej 2800 mm i długości 6000 m w mocno zurbanizowanej dzielni
Białołęka wykluczało praktycznie możliwość realizacji budowli w wykopie otwartym. Dlatego też kolektor
postanowiono wykonać, wykorzystując technologię mikrotunelowania. Było to zadanie wyjątkowe, gdyż nigdy

dotąd nie wykonywano w Polsce mikrotunelu o tak dużej średnicy. Dostawcą rur była firma Hobas, a maszyn do
mikrotunelowania - firma Herrenknecht. Dostarczenie rur wykonanych z CC-GRP o tak dużej średnicy wymagało
budowy nowego ciągu technologicznego. Ciąg ten przystosowano do produkcji rur o średnicach zewnętrznych
3500 mm, co jest swoistym rekordem w zakresie wymiarów rur produkowanych z GRP Do produkcji rur
wykorzystano nienasycone żywice poliestrowe, cięte włókno szklane, węglan wapnia oraz piasek kwarcowy. Do
drążenia mikrotunelu użyto wykonane i dostarczone przez firmę Herrenknecht dwie maszyny: AVN 2000 i AVN
2400, o zewnętrznej średnicy noża 3065 mm i sile nacisku 1800 ton. Zaprojektowano rekordowo długie (do 930
m) odcinki między komorami roboczymi, co znacznie zmniejszyło uciążliwości dla otoczenia wynikające z prac
budowlanych, a przede wszystkim uciążliwości wynikające z wykonywania dużej liczby komór. Prace zostały
zrealizowane przez spółki: Hydrobudowa 9, PRG Metro i KWG z grupy kapitałowej PBG SA, a beneficjentem
projektu jest Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji m.st. Warszawa. Warto podkreślić, że budowla
ta jest unikatowa i stanowi rozwiązanie innowacyjne w technologii mikrotunelowania. Na fot. 1 - jedna z komór
wybudowana podczas realizacji kolektora.

Tunel pod Wisłą

Tunel pod Wisłą jest elementem syfonu budowanego w celu przeprowadzenia ścieków złożonego z:

-    zlokalizowanej na terenie lewobrzeżnej Warszawy komory wejściowej,

-    tunelu zbiorczego o średnicy wewnętrznej 4500 mm ułożonego pod rzeką,

-    dwóch przewodów kanalizacyjnych o średnicy 1600 mm ułożonych we wnętrzu tunelu wieloprzewodowego,

-    zlokalizowanej na prawym brzegu Wisły komory wyjściowej z umieszczonymi w niej komorami: zasuw, rozprężną i połączeniową.

Syfon został zaprojektowany przez konsorcjum składające się czterech firm: DHV Polska (lider konsorcjum), Prokom, Grontmij Polska i ILF Consulting Engineers Polska. Materiały projektowe wykonane przez to konsorcjum stanowiły materiał źródłowy do opracowania niniejszego artykułu. Na etapie studium potencjalnych rozwiązań opinie techniczne o celowości budowy tunelu pod Wisłą wykonywała Politechnika Wrocławska (pod kierunkiem prof. C. Madryasa) i Politechnika Świętokrzyska (pod kierunkiem prof. A. Kuliczkowskiego). Układ elementów opisanego systemu przedstawiono na rys. 2. (Z uwagi na przyspieszenie rozpoczęcia robót wykonawca odwrócił kierunek wiercenia tunelu).

                4/11

9/5/2019              Inżynier Budownictwa - Inwestycje - Nowatorskie rozwiązania tunelowe i mikrotunelowe przy realizacji układu przesyłowego do oczys...

Z hydraulicznego punktu widzenia podstawowym elementem syfonu jest układ dwóch przewodów

zaprojektowanych z rur stalowych i rur z materiału CC-GRP. Począwszy od komory startowej (początek syfonu),

do wejścia przewodów do tunelu przewody zaprojektowane są jako stalowe. Dalej, tzn. w tunelu na odcinku ok.

₂ ^

1300 m, z rur CC-GRP o średnicy 1600 mm, sztywności obwodowej SN 10 000 N/mm² i klasie ciśnienia PN6. Ścieralną wewnętrzną warstwę tych rur wykonano z żywicy o podwójnej grubości warstwy w stosunku do rozwiązań standardowych. Przewody przygotowano w odcinkach 3 m, 6 m i 9 m, łączonych na złączki ciśnieniowe przystosowane do klasy ciśnienia PN6. Na odcinku łączącym komorę rozprężną z komorą połączeniową zaprojektowano przewód z rur CC-GRP do mikrotunelowania o średnicy 2600 mm i sztywności obwodowej 50 000 N/mm². Założono, że ilość ścieków i wód deszczowych przesyłanych syfonem może wynosić 4,25 m³/s dla jednego przewodu, co oznacza maksymalne godzinowe natężenie przepływu podczas opadów na poziomie 5,425 m³/s.

Rys. 3. Schemat tunelu z rozmieszczonymi przewodami syfonu

Tunel o średnicy wewnętrznej 4,50 m i długości 1305 m, dla umieszczenia wyżej opisanych kolektorów, jest budowany pod Wisłą. Teren ten obejmował dwie jednostki geomorfologiczne, tzn. obszar denudowanego tarasu erozyjno-akumulacyjnego (tzw. tarasu błońskiego) i dolinę Wisły (Geoteko, 2008). Wzdłuż trasy projektowanego tunelu warunki gruntowo-wodne są zmienne, choć w miarę jednorodne. Począwszy od komory startowej, na ok.

210 m trasy, występują iły oraz gliny trzeciorzędowe z licznymi nawodnionymi przewarstwieniami piaszczystymi. Dalej (odcinek 210-310 m) tunel przebiega przez występujące w obrębie rynny erozyjnej nawodnione, przepuszczalne i półprzepuszczalne grunty piaszczysto-gliniasto-pylaste. Potem na odcinku od 370 do 500 m występują nawodnione piaski rzeczne, które przechodzą w iły, oraz gliny trzeciorzędowe. Na 940 m, licząc od komory startowej, rozpoczynają się ponownie opisane już utwory piaszczysto-gliniasto-pylaste. Od 1070 m trasy (licząc od komory startowej) do jej końca tunel przebiega ponownie w obrębie nawodnionych piasków pylastych.

             5/11

9/5/2019

Inżynier Budownictwa - Inwestycje - Nowatorskie rozwiązania tunelowe i mikrotunelowe przy realizacji układu przesyłowego do oczys...

Budowlę zaprojektowano jako żelbetową, wykonaną z tubingów przy użyciu tarczy TBM. Jest to pierwsza realizacja w Polsce, w której została wykorzystana ta technologia.

Na rys. 3 przedstawiono przekroje poprzeczny i podłużny tunelu; rys. 4 przedstawia natomiast widok tubingów,

✓

a fot. 2 - widok tarczy TBM.

Prace związane z wykonaniem tunelu są w końcowej fazie realizacji. Komorę roboczą podczas jej przygotowywania do realizacji tunelu przedstawia fot. 3.

TOLERANCJE ŚREDNIC
TUBINGÓW

TOLERANCJE GRUBOŚCI
ORAZ KRZYW 12NY TUBINGÓW

Rys. 4. Schemat tubingów i ich wygląd po prefabrykacji

Fot. 3. Komora robocza dla tunelu pod Wisłą

Podsumowanie

6/11

9/5/2019

Inżynier Budownictwa - Inwestycje - Nowatorskie rozwiązania tunelowe i mikrotunelowe przy realizacji układu przesyłowego do oczys...

Budowa opisanych w artykule obiektów jest związana z realizacją największego w Polsce przedsięwzięcia
współfinansowanego ze środków europejskich w ramach Projektu Funduszu Spójności (nr 2000/PL/16/PE/020)
pt. „Zaopatrzenie w wodę i oczyszczanie ścieków w Warszawie". Jest to zadanie daleko wychodzące poza teren
Warszawy czy teren dorzecza rzeki Wisły, ponieważ uruchomienie systemu będzie bezpośrednio wpływało na
poziom czystości wód w Bałtyku. Realizacja zadania, tj. opracowanie wniosku w celu pozyskania środków,
opracowanie specyfikacji przetargowych i wyłonienie na podstawie procedur przetargowych wykonawców
projektu, wymagała ogromnego nakładu prac koncepcyjnych, logistycznych, a także otwartości beneficjenta
środków i zarazem inwestora na nowatorskie - nie tylko w skali Polski - rozwiązania techniczne.
Zaprojektowanie wybranych przez inwestora rozwiązań, z których opisane wyżej były lub są realizowane
w Polsce po raz pierwszy, wymagało zorganizowania przygotowanych pod względem merytorycznym,
sprzętowym, produkcyjnym i logistycznym konsorcjów i grup przedsiębiorstw mogących wykonać opisane

budowle. Zadanie to zostało dobrze wykonane, o czym świadczą ukończone budowy mikrotuneli o średnicy
zewnętrznej 3000 mm i przeprowadzone bez zastrzeżeń prace przy budowie tunelu pod Wisłą.

Można stwierdzić, że przedsięwzięcie o nazwie „Zaopatrzenie w wodę i oczyszczanie ścieków w Warszawie"

przełamało w dużym stopniu niechęć w polskim środowisku inwestorów do budowy tuneli (co wynika z małej

jak dotąd liczby takich realizacji), wykazując przygotowanie polskiego środowiska projektantów, wykonawców

oraz producentów i dostawców elementów budowlanych, a także środowiska naukowego do podejmowania
wyzwań związanych z nowoczesnym budownictwem podziemnym stosującym technologie bezwykopowe.

a

B

rt)

prof. dr hab. inż. Cezary Madryas

prorektor, kierownik Zakładu Inżynierii Miejskiej

Politechnika Wrocławska

prof. UZ dr hab. inż. Adam Wysokowski kierownik Zakładu Dróg i Mostów Uniwersytet Zielonogórski

mgr inż. Marek Gaertig

wiceprezes, Przedsiębiorstwo Robót Górniczych PRG Metro Grupa kapitałowa Hydrobudowa Polska

mgr inż. Lech Skomorowski

dyrektor zarządzający Hobas System Polska

Literatura

1. Konsorcjum DHV Polska Sp. z o.o. (lider konsorcjum), Prokom Sp. z o.o., Grontmij Polska Sp. z o.o. i ILF Consulting Engineers Polska Sp. z o.o. Projekt Funduszu Spójności (nr 2000/PL/16/PE/020) pt. „Zaopatrzenie w wodę i oczyszczanie ścieków w Warszawie". Zamawiający: Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji m.st. Warszawa SA. Kontrakt nr 04A: Pomoc Techniczna Faza III „Przygotowanie modernizacji i rozbudowy oczyszczalni ścieków «Czajka» wraz z kolektorami". Zadanie 02: Usługi konsultingowe w zakresie budowy układu przesyłowego do OŚ „Czajka" Nazwa i adres obiektu budowlanego: Układ przesyłowy do oczyszczalni ścieków „Czajka" w Warszawie. Odcinek (etap) II. Dokumentacja projektowa - Zadanie 3.2. Etap

7/11

9/5/2019

Inżynier Budownictwa - Inwestycje - Nowatorskie rozwiązania tunelowe i mikrotunelowe przy realizacji układu przesyłowego do oczys...

11.2. Tom W 2.2. Syfon pod Wisłą. Warszawa, 2009. „Geoteko" Projekty i konsultacje geotechniczne. Dokumentacja geologiczno-inżynierska dla projektowanego „Syfonu pod Wisłą", realizowane w ramach układu przesyłowego ścieków do oczyszczalni „Czajka" w Warszawie, Warszawa 2008.

2. C. Madryas, C. Wysokowski, M. Gaertig, L. Skomorowski, Innovative tunnelling and microtunnelling technologies of record parameters used in the construction of the sewage transfer system connected to the Czajka sewage treatment plant in Warsaw, 29 International Congress Trenchless Technology NoDig, Berlin 2011 r.

W artykule wykorzystano tezy referatu [2] przygotowanego i wygłoszonego na 29.

Kongresie Technologii Bezwykopowych Berlin No Dig 2011.