Obnova řadu surové vody Římov–Plav, návrh ocelového potrubí DN 1200

Popis Vodárenské soustavy Jižní Čechy

Obr. 1 Přehledná situace Vodárenské soustavy Jižní Čechy [1]

Vodárenská soustava Jižní Čechy (VSJČ) je jednou z nejrozsáhlejších vodárenských soustav v ČR. Jejím vlastníkem a zároveň i provozovatelem je Jihočeský vodárenský svaz (JVS). Vodárenská soustava sestává zejména z úpraven vody, dálkových potrubních řadů, čerpacích stanic a vodojemů, předávacích a měrných objektů, řídicích systémů s dispečinkem a obslužného majetku.

Vodárenská soustava pokrývá zhruba dvě třetiny spotřeby pitné vody v Jihočeském kraji zásobujících 156 měst a obcí. Soustava je tvořena 556 km potrubí a slouží k zásobování území přes 400 tis. obyvatel. Roční objem dodané vody se pohybuje okolo 16 mil. m³.

Zvláštností soustavy je, že největší spotřebiště (aglomerace Českých Budějovic) je blízko zdroje vody a centrální ÚV Plav. Tímto územím prochází hlavní dálkové řady soustavy, které distribuují vodu do spotřebišť vzdálených cca 50–60 km. Dále pak vzhledem ke geomorfologickému uspořádání terénu je nutné veškerou vodu z ÚV Plav přečerpávat do hlavních distribučních vodojemů a odtud přečerpávat do vzdálených spotřebišť.

Srdcem zásobování vodárenské soustavy je ÚV Plav, která patří k největším úpravnám vody v zemi. Hlavním zdrojem surové vody je VN Římov. Vodní nádrž na Malši u Římova vznikala v letech 1971 až 1978. Má rozlohu 210 hektarů a sypanou hráz vysokou 47,5 metru. ÚV Plav byla do zkušebního provozu uvedena v roce 1981 jako dvoustupňová. Po doplnění GAU filtrace v letech 2013 až 2015 je úprava vody třístupňová. [1]

Obr. 2 Přehledná situace navrhovaného potrubí – etapa I, II a III

Stav projektové přípravy

Obnova vodovodního řadu surové vody v úseku Římov–Plav se projekčně připravuje od roku 2014. Důvodem je zajištění zvýšení zabezpečenosti dodávky surové vody na ÚV Plav. Jedním z impulsů byly povodně v roce 2002, kdy došlo k poškození stávajícího řadu. V rámci odstraňování povodňových škod u VN Římov byl ke stávajícímu řadu přiložen nový řad DN 1000. V místě křížení vodního toku Malše v obci Římov byla provedena přeložka potrubí pod vodní tok. V příspěvku popisovaný úsek na tuto přeložku navazuje. Obnova vodovodního řadu od obce Římov po ÚV Plav spočívá v přiložení nového řadu dimenze DN 1200 ke stávajícímu potrubí DN 1400. Původní trasa přes obec Doudleby bude přeložena mimo zastavěné území. Řazení etap je směrem od VN Římov následující: etapa III – 3,7 km (Římov–Doudleby), etapa I – 1,6 km (Doudleby), etapa II – 1,3 km (Plav).

Stavba má na všechny etapy platné územní rozhodnutí, a mimo etapu I také vydaná pravomocná stavební povolení. Všechny etapy mají zpracovanou projektovou dokumentaci pro provádění stavby. V současné době probíhá výběr zhotovitele na etapu II, která získala v loňském roce dotaci Ministerstva zemědělství na realizaci.

Popis jednotlivých etap návrhu

Etapa I

Cílem návrhu v této etapě není pokládka nového potrubí souběžně se stávajícím řadem, ale jeho přeložení do nové trasy mimo zastavěné území. Řešená etapa je v porovnání se zbylými etapami technicky nejkomplikovanější. Potrubí je navrženo v nivě řeky Malše v nezpevněných horninách s vysokou hladinou podzemní vody a také v korytě řeky v místě křížení Čapkova mostu. Z důvodu nutnosti vymístění potrubí mimo zástavbu je řad veden v kolektoru (tvoří ho opěrné stěny) navrženého v patě svahu pod portálem č. 1. Řešený úsek je vymezen místem napojení na stávající potrubí (konec etapy III) a napojením na stávající potrubí ve vstupu do portálu č. 1 (Straňany). Délka přeložky potrubí v nové trase je 1,6 km DN 1200.

Etapa II

Obr. 3 Portál č. 2 (Plav) s přemostěním toku Malše s umístěním stávajícího řadu DN 1400

Stavební objekt zahrnuje zdvojení řadu pro dopravu surové vody od portálu štoly č. 2 (Plav) až k napojení před ÚV Plav. Trasa je vedena od portálu jednoramennou shybkou dimenze DN 1000 pod řekou Malší, kdy po cca 86 m je zakončena ve výstupní šachtě. Od shybky je řad dimenze DN 1200 mm veden převážně po zemědělských pozemcích při okraji obce Plav a z části přes intravilán obec. V zastavěné části obce je navržena bezvýkopová pokládka bez chráničky v délce 51 m pod zahradou rodinného domu. Na tento úsek je navrženo potrubí se speciální povrchovou úpravou dovolující bezvýkopovou pokládku. V celém úseku (shybka – ÚV Plav) je vodovod uložen v souběhu s přiváděcím řadem DN 1400. Úsek etapy II je zakončen na ÚV Plav napojením na nátok vodní turbíny. Součástí úseku je návrh tří vzdušníkových šachet a odkalení řadu je napojeno do stávajícího kalosvodu v úseku před ÚV Plav.

Etapa III

Návrhem je úsek přiváděcího řadu mezi propojovacím objektem v obci Římov a začátku etapy I před obcí Doudleby. V celém tomto úseku délky 3,7 km je řad ukládán v souběhu s přiváděcím řadem DN 1400. Řad je veden převážně po zemědělských pozemcích, případně při okraji zástavby. Před napojením etapy I a III je navržena propojovací armaturní šachta. Šachta je osazena na obou větvích přiváděcího řadu a vystrojena dvojicí klapkových uzávěrů DN 1200 a DN 1400 pro možnost řízení průtoku v obou větvích přiváděcího řadu. Pro možnost odkalení řadu budou v nejnižších místech řadu vysazeny odbočky pro odkalení DN 300, které budou dále napojeny na dva odkalovací objekty stávajícího přiváděcího řadu surové vody. Součástí úseku je návrh třech vzdušníkových šachet vedle stávajících. V trase řadu dojde ke křížení se silniční komunikací (silnice II. třídy č. 155 a silnice III. třídy č. 15529) a dále ke křížení s drobnými vodními toky (Římovský potok, Bartochovský potok, Bezejmenný vodní tok).

Specifika návrhu ocelového potrubí

Při zpracování projektové dokumentace byla navržena specifická řešení, která se v případě použití jiného materiálu a dimenze neřeší vůbec (např. svařování oceli) nebo ne v takové podrobnosti (provedení spoje potrubí např. u tvárné litiny). Ocelové potrubí je specifické z několika pohledů. Jedním z nich jsou spoje jednotlivých trub. Spojování potrubí se provádí svářením v ochranné atmosféře. U větších dimenzí je i časově náročnější. Dalším specifikem je odolnost proti korozi, kterou zajišťuje pasivní a aktivní ochrana. Pasivní ochrana je v tomto případě zajištěna povrchovými izolacemi (PUR vnitřní, PE + cementace vnější). Aktivní ochrana proti korozi je pomocí katodové ochrany. Po kontrole správnosti provedení svaru je nutno místo svaru dodatečně doizolovat (uvnitř i vně). Pro montáž potrubí jsou předepsány kontroly svarů i provedení izolace.

Svařování

Pro zajištění správných technologických postupů pro sváření a následnou kontrolu svarů byl vypracován dokument, který stanovuje podmínky provádění a kontroly svarů na navržené řadu. Dále bylo nutné zohlednit zajištění podmínek pro sváření. Pro provedení svaru je nutné v místě svaru zajistit dostatečný prostor pro svářeče a svářecí techniku. Při sváření ve výkopu je nutné uvažovat s prostorem pro svářeče (svářecí hnízdo). To znamená lokálně prohloubit výkop o cca 1 m, šířku výkopu uvažovat minimálně 2,5 m.

Katodová ochrana

V návrhu je uvažováno s využitím stávajících stanic katodové ochrany. Návrh byl rozšířen o nové měřící body. S katodovou ochranou souvisí i návrh umístění izolačních spojů, které zamezují vstupu ochranného potenciálu mimo ocelový řad. Jedná se především o ochranu objektu štoly a objektu ÚV Plav. Před objektem štoly u portálu č. 1 (Straňany) je umístěn izolační spoj (monoblok) dimenze DN 1000. V portálu č. 2 (Plav) je z prostorových důvodů umístěna izolační příruba DN 1000. Poslední izolační spoj je umístěn na redukované potrubí DN 800 před objektem ÚV Plav. Jedná se monoblok DN 800.

Zajištění výkopu

Při dimenzi potrubí a následném krytí se hloubka výkopu standardně pohybuje přes dva metry. V případě terénních nerovností hloubka převyšuje i 4 m. Dále bylo nutné vzít v úvahu geologické podmínky, umístění řadu v terénu (niva vodního toku, svažitý terén atd.) a vazbu na stávající řad. Pro zajištění bezpečné realizace byl návrh zajištění výkopu konzultován s geotechnikem, který stanovil způsob zajištění výkopu. V projektové dokumentaci byly navrženy tři základní typy zajištění. V nesoudržných horninách s vysokou hladinou podzemní vody byly navrženy štětové stěny s šířkou výkopu 2,5–3 m, které byly v případě potřeby kotveny. Dále bylo v některých případech navrženo pažení do zápor, které byly u hlubších výkopů kotveny. Šířka výkopu se pohybovala od 2–2,5 m v závislosti na jednostranném nebo oboustranném zajištění. Posledním způsobem zajištění výkopu bylo ve vhodných úsecích navrženo svahování výkopu. Zde byla šířka výkopu uvažována 2 m. Při použití oboustranného pažení nebyly navrhovány rozpěry z důvodu manipulace a umístění potrubí do výkopu.

Manipulační pruh

Návrh manipulačního pruhu byl přizpůsoben pokládce v souběhu se stávajícím potrubí tak, aby bylo možné efektivně provést zemní práce a manipulace s materiálem v rámci vymezeného prostoru. Současně s návrhem manipulačního pruhu byl vymezen vhodný prostor pro zařízení staveniště a skládku materiálu především v místech, které se podařilo majetkoprávně projednat.

Obr. 4 Manipulační pruh pro výstavbu řadu – etapa II [3]

Závěr

Ocelové potrubí již není pro projektanty i pro zhotovitele běžným materiálem při stavbě vodovodního potrubí. Při navrhování tohoto potrubí v dimenzi DN 1200 bylo rozhodujícím prvkem zejména specifikace samotného materiálu a vnitřní a vnější povrchové ochrany. Nezbytnou součástí byl také navržený způsob realizace pažení, v našem případě nesnadným terénem a v některých úsecích se stálou hladinou podzemní vody. Všechny tyto aspekty mají významný vliv na dobu a investiční náklady realizace.

Navrhovat ocelové potrubí pro dodávku pitné vody se v této dimenzi a rozsahu naskytne projektantovi jen několikrát (či nikdy) v životě. Práci na tomto projektu vnímáme jako cennou zkušenost a těšíme se na poznatky ze samotné realizace, kde se jistě setkáme s cennými podněty pro další práci.

Literatura

1. Informace o JVS, web: https://www.jvs.cz/
2. 1019 Obnova řadu surové vody I. etapa, DPS 12/2021, Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s. 12/2021
3. 1060 Obnova řadu surové vody Římov–Plav II. etapa, DPS 08/2021, Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s.
4. 1061 Obnova řadu surové vody Římov–Plav III. etapa, DPS 10/2021, DPS, Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s.