W przypadkach, gdy na trasie planowanego przebiegu rurociągu pojawiają się np. autostrada, tory kolejowe, rzeka, jezioro czy inne „przeszkody” terenowe, pojawia się temat optymalnego rozwiązania umożliwiającego ich pokonanie. Wśród możliwych rozwiązań jest bezpośrednie wbudowanie rurociągu przy zastosowaniu jednej z wielu dostępnych już obecnie metod bezwykopowych, opisanych m.in. w [16, 18] lub umieszczenie tych rur w tunelu wieloprzewodowym [13]. To drugie rozwiązanie, mimo iż jest droższe na etapie inwestycyjnym, okazuje się bardzo często znacznie tańsze na etapie eksploatacyjnym, a w przypadku ewentualnej awarii rurociągu umożliwia bardzo szybkie jej usunięcie (pod warunkiem, że rurociąg nie jest obetonowany, a tym samym dostęp do niego nie jest utrudniony).
Uwagi wstępne
Pomysł stosowania wielofunkcyjnych małogabarytowych tuneli miejskich pojawił się w niektórych miastach Europy Zachodniej już w XIX wieku, kiedy zaczęto umieszczać we wnętrzu przełazowych kolektorów kanalizacyjnych inne przewody lub kable elektryczne. Przetrwał on do czasów obecnych i jest realizowany poprzez budowę tuneli wieloprzewodowych, w których w jednej obudowie konstrukcyjnej umieszczane są różne sieci i kable infrastruktury podziemnej miast.
Bezwykopowa budowa pojedynczych rurociągów
Bezwykopowa budowa rurociągów pod „przeszkodami” terenowymi może być realizowana przy zastosowaniu następujących technologii [16]:
- przecisk niesterowany poprzez zagęszczanie gruntu przebijakiem pneumatycznym tzw. kretem;
- przecisk sterowany poprzez zagęszczanie gruntu przebijakiem pneumatycznym tzw. kretem;
- przecisk realizowany poprzez zagęszczanie gruntu rurą z zakończeniem stożkowym;
- przecisk hydrauliczny wykonywany poprzez zagęszczanie gruntu;
- wiercenie kierunkowe (przewiert sterowany);
- pneumatyczne wbijanie rur stalowych;
- przecisk hydrauliczny niesterowany z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym;
- przecisk hydrauliczny sterowany z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym;
- przecisk hydrauliczny z wierceniem pilotowym oraz z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym;
- przecisk hydrauliczny z wierceniem pilotowym i płuczkowym transportem urobku;
- mikrotunelowanie z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym;
- mikrotunelowanie z płuczkowym transportem urobku;
- mikrotunelowanie z pneumatycznym transportem urobku.
Dobór optymalnej technologii uwarunkowany jest wieloma czynnikami, w tym m.in.:
- kategorią gruntu;
- wielkością średnicy rurociągów;
- długością „przeszkody” terenowej;
- możliwością budowy rurociągu w gruncie nawodnionym, o ile taki występuje pod „przeszkodą” terenową;
- rodzajem wbudowywanych rur;
- dokładnością wbudowania rurociągu w stosunku do planu sytuacyjnego i profilu podłużnego;
- wymogami dotyczącymi minimalnej wysokości przykrycia rurociągu gruntem nad wierzchołkiem kanału oraz średnicą wykonywanego otworu.
W [16,18] zamieszczono metodę umożliwiającą dobór możliwej ze względów technicznych jednej, a w niektórych przypadkach kilku alternatywnych technologii.
Bezwykopowa budowa tuneli wieloprzewodowych z umieszczanymi w nich rurociągami
Pierwszy polski tunel wieloprzewodowy, przy projektowaniu którego uczestniczył m.in. autor tego opracowania, został wybudowany tradycyjną metodą wykopową w latach 1976-1977 we Wrocławiu. W [13] pokazano szereg rozwiązań konstrukcyjnych tuneli wieloprzewodowych różniących się materiałem obudowy konstrukcyjnej, wielkością i rodzajem przekroju poprzecznego oraz rodzajem przewodów i kabli w nich umieszczonych. Z kolei rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne rur zaprezentowano w [9].
Do podstawowych zalet tuneli wieloprzewodowych umieszczanych pod „przeszkodami” terenowymi należy m.in. zaliczyć stworzenie w nich możliwości stałej kontroli stanu technicznego przewodów i kabli oraz szybkiego wykonywania ich napraw, a w przyszłości szybkiej bezwykopowej odnowy.
Dawniej tunele wieloprzewodowe budowane były metodami górniczymi, a obecnie coraz częściej budowane są metodami bezwykopowymi już wcześniej wymienionymi.
![Rys. 1 Tunel dla rurociągów sieci cieplnej pod Wisłą w Warszawie [1]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.1-1-1.png)
Na rys. 1 pokazano tunel z dwoma lub trzema przewodami, wykonany z tubingów tradycyjną metodą górniczą. Dostęp do zewnętrznej powierzchni rur w opcji dwu rur umożliwia bieżącą ich konserwację, a w przypadku ewentualnej awarii bardzo szybkie jej usunięcie.
Na rys. 2 i 3 pokazano z kolei tunele wieloprzewodowe wykonane z tubingów kolejno żeliwnych i żelbetowych gwarantujące dostęp do rurociągów w nich umieszczonych dla służb konserwacyjnych, a w przypadku ewentualnej awarii także dla ekip naprawczych.
![Rys. 2 Tunel wieloprzewodowy wykonany z tubingów żeliwnych w Rouen (Francja) [1]. Oznaczenia: 1 – kable elektroenergetyczne, 2 – gazociąg, 3 – kanalizacja, 4 – wodociąg, 6 – oświetlenie wnętrza tunelu](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.2-1-1.png)
![Rys. 3 Tunel wieloprzewodowy wykonany z tubingów żelbetowych w Lublanie [1]. Oznaczenia: 1 – kable elektroenergetyczne, 3 – kanalizacja, 4 – wodociąg, 5 – kable oświetlenia ulicznego, 7 – sieć ciepłownicza, 8 – kable telekomunikacyjne](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.3-.png)
Dostęp do rurociągów i kabli umieszczonych w tunelu wieloprzewodowym zagwarantowano także w rozwiązaniu pokazanym na rys. 4.
![Rys. 4 Tunel wieloprzewodowy wykonany z tubingów żelbetowych [13]. Oznaczenia: 1 – kable telekomunikacyjne, 2 – wodociąg, 3 – przewody ciepłownicze](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.4-.png)
Na rys. 5 pokazano tunel wieloprzewodowy wybudowany w Zurychu, o łącznej długości 2900 m, którego celem był przerzut ścieków (na pewnym odcinku pod rzeką) w kierunku do oczyszczalni ścieków usytuowanej po drugiej stronie rzeki.
![Rys. 5 Tunel wieloprzewodowy do przerzutu ścieków w Zurychu [13]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.5-.png)
Tunel o średnicy wewnętrznej 4,5 m wybudowano metodą mikrotunelowania w tempie 18 m/dobę. Jego konstrukcja składa się z 6 tubingów żelbetowych o grubości 27 cm. Wewnątrz tunelu umieszczono dwie rury kanalizacyjne kamionkowe o średnicy wewnętrznej 1100 mm. Doboru rur dokonano analizując 9 różnych rodzajów rur zróżnicowanych materiałem, z którego są wykonane, kierując się przy doborze optymalnego rozwiązania kryterium ponad 100-letniej trwałości rur oraz minimalizacją kosztu rur odniesionego do prognozowanego okresu ich eksploatacji. W tunelu tym umieszczono także inne przewody i kable.
Budując tunele wieloprzewodowe powinno się umieszczać w nich rury o możliwie jak najwyższej trwałości. Zagadnienie to szerzej opisane jest w [14]. Dostęp do wnętrza rur celem dokonywania ich inspekcji zagwarantowany jest poprzez zaprojektowanie włazów pokazanych na rys. 5. Rury kamionkowe cechuje trwałość znacznie przekraczająca okres 100-letni. Problemem mogą być uszczelki poliuretanowe umieszczone w ich złączach. Prawdopodobnie ich trwałość będzie zagwarantowana tylko przez okres około 100 lat. Później złącza mogą się rozszczelniać. Widoczny wokół nich beton wypełniający (o ile został on poprawnie zaprojektowany) powinien zagwarantować szczelność tych rur po ewentualnym rozszczelnieniu się ich złączy. Alternatywą po ewentualnym rozszczelnieniu się złączy tych rur mogłaby być ich bezwykopowa renowacja, np. cienkościenną kilkumilimetrową powłoką żywiczną.
![Rys. 6 Warszawski tunel wieloprzewodowy pod Wisłą z dwoma żywicznymi rurami GRP transportującymi ścieki [13]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.6-.png)
Także w Polsce został wybudowany podobny do tego z Zurychu tunel wieloprzewodowy do przesyłu ścieków pod Wisłą (rys. 6). Wstępna koncepcja tego rozwiązania stanowiła przedmiot opinii [7] opracowanej przez autora tego artykułu. Tę propozycję z 2006 roku autor ocenił krytycznie szczególnie w zakresie zalecenia dotyczącego rodzaju proponowanych rur, jak i ich obetonowania. Poniżej zamieszczone są cztery cytaty z tej opinii dotyczące tego problemu:
- „Brak informacji o rodzaju rur uniemożliwia opiniującemu odniesienie się do najbardziej kluczowych problemów w tym m.in.:
- trwałości zastosowanych rozwiązań (50, 100 czy np. 200 lat);
- odporności rur na ich eksploatację jako konstrukcji syfonu w tym odporności na ścieranie (np. ile mm grubości rury ubędzie (np. po 50 latach eksploatacji), odporności na korozję, czy jeżeli zaproponowano rurę z tworzywa sztucznego, po jakim okresie procesy starzeniowe spowodują konieczność jej wymiany na nową” (cyt).
- „Do wad zaproponowanego rozwiązania należy zaliczyć:
- wysoce prawdopodobne zaplanowane umieszczenie w tunelu (z uwagi na podane wymiary i zastosowane wypełnienie) rur z tworzywa sztucznego. Z uwagi na strategiczny charakter obiektu zaleca się zastosowanie rur niepodlegających procesom starzeniowym, np. rur stalowych lub żeliwnych z wewnętrzną powłoką odporną na oddziaływanie ścieków, np. z zaprawy cementowej z dyspersją tworzywową, z użyciem zaprawy z cementu glinowego, powłoką poliuretanową lub epoksydową, gwarantujących:
- bardzo długi okres ich eksploatacji,
- możliwość ich odnowy (z uwagi na stabilność przekroju) po założonym okresie ich eksploatacji” (cyt).
- „W przypadku tak ważnego, strategicznego i bardzo kosztownego obiektu, jakim jest projektowany syfon powinno się przyjąć rozwiązanie o prognozowanej trwałości szacowanej na około 200 lat. Pomocna w tym celu może być np. metodyka KA-2004 autorstwa opiniującego, umożliwiająca poprzez odpowiedni dobór rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych i grubość rur zagwarantowanie im określonej trwałości w miarę dokładnie oszacowanej w prognozowanych latach ich eksploatacji” (cyt). Dodam, iż rury z tworzywa sztucznego, w tym także rury żywiczne GRP projektuje się na 50-letni okres ich eksploatacji.
- „Do wad zaproponowanego rozwiązania należy zaliczyć:
- zastosowanie wypełnienia wewnętrznego w obszarze dolnym tunelu w ponad połowie jego przekroju. Podraża ono koszty inwestycji, a jednocześnie uniemożliwia monitoring stanu technicznego wewnętrznej powierzchni tunelu (w obszarze wypełnienia) i zewnętrznej powierzchni rur. Wypełnienie to utrudnia dostęp do wymienionych obszarów w przypadkach gdyby było to konieczne. Autor przypuszcza, że przyczyną zastosowania wypełnienia obszaru tunelu jest zamierzenie umieszczenia w nim rur z tworzywa sztucznego. Zastosowanie wypełnienia bardzo istotnie utrudni w przyszłości ewentualną wymianę tych rur na nowe. Jednocześnie wypełnienie przyczynia się do likwidacji sporej przestrzeni tunelu, która mogłaby być w przyszłości wynajmowana na umieszczanie kabli i rurociągów, przyczyniając się do uzyskiwania istotnych przychodów z tej dzierżawy” (cyt.).
Gdyby uwagi zawarte w tej opinii zostały uwzględnione, nie doszłoby do pierwszej awarii w 2019 roku powstałej w wyniku rozszczelnienia złączy rur (ponieważ w rurach stalowych nie ma złączy), a gdyby doszło do drugiej awarii w 2020 roku, której przyczyna nie jest obecnie znana, z uwagi na zalecane nieobetonowanie rur stalowych, zostałaby ona usunięta w bardzo krótkim czasie.
Interesujące rozwiązanie zastosowano w tunelu wieloprzewodowym wybudowanym pod licznymi przeszkodami terenowymi na fragmentach 16-kilometrowej trasy, na której układano w wykopie przewody ciśnieniowe transportujące wodę pitną (rys. 7).
![Rys. 7 Tunel wieloprzewodowy z głównym przeznaczeniem umieszczenia w nim dwu rurociągów transportujących wodę pitną [13]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.7-.png)
Z uwagi na bardzo duże różnice w profilu wysokościowym tych przewodów, dochodzące miejscami do około 300 m, dobrano rury stalowe klasy PN40 (DN250) i PN25 (DN300) o długości 16 m z wewnętrzną powłoką z zaprawy cementowej, a z zewnątrz z powłoką polietylenową oraz powłoką fibrobetonową (cementową zbrojoną włóknami). Obudowę konstrukcyjną tunelu również wykonano z rur stalowych. Rury umieszczono na konstrukcji przejezdnej, co bardzo ułatwiało wprowadzanie rur do wnętrza tunelu, a po około 100-letnim planowanym okresie ich eksploatacji rozwiązanie to umożliwi szybkie ich wyciągnięcie i wymianę na nowe lub bez ich wyciągania, umieszczenie w ich wnętrzu powłoki rehabilitacyjnej.
Wybór optymalnego sposobu przesyłu mediów pod „przeszkodami” terenowymi
Powyżej zaprezentowano dwa sposoby pokonywania „przeszkód” terenowych. Każdy z tych sposobów może być wykonany za pomocą różnych technologii. Zdecydowanie bezpieczniejszy jest wariant przesyłu mediów rurociągami umieszczonymi w tunelach wieloprzewodowych.
Do podstawowych zalet umieszczania rur w tunelach wieloprzewodowych zaprojektowanych pod „przeszkodami” terenowymi należy m.in. zaliczyć:
- możliwość kontroli stanu technicznego umieszczonych w nich przewodów, w tym szczególnie ich powierzchni zewnętrznej oraz dokonywania pomiaru grubości rur celem stwierdzenia, czy nie ulegają one korozji oraz czy dno nie ulega ścieraniu;
- w przypadku awarii, np. wykrycia nieszczelności, możliwość dokonania bardzo szybko, zaledwie w ciągu kilku godzin, niezbędnych napraw;
- po upływie prognozowanego okresu trwałości rur umieszczonych w tunelu (z reguły ponad 100-letniego) łatwa i szybka wymiana rur na nowe lub szybka odnowa ich wnętrza (renowacja lub rekonstrukcja, w zależności od wielkości ich współczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego). Trwałość rur jest zróżnicowana [14] i zależy od rodzaju materiału, z którego wykonano rurę.
W przypadku wbudowywanych rur bezpośrednio w obszar gruntu istnieje więcej wad niż zalet. Do podstawowych wad należy zaliczyć brak możliwości kontrolowania stanu technicznego zewnętrznej powierzchni rur oraz szybkiego dokonywania napraw w przypadku wystąpienia awarii. Obecnie najczęściej stosuje się metodę bezwykopowego wbudowywania rur za pomocą metody przewiertu sterowanego. Przy jej stosowaniu występuje dużo elementów ryzyka, opisanych np. w [10, 11].
Spośród wielu możliwych ryzyk uszkodzenia bezwykopowo wbudowywanych rur, poniżej zostanie pokazanych kilka przykładów.
W rurach stalowych, o ile po zewnętrznej ich stronie znajdują się kamienie (rys. 8), wskutek ich nacisku na zewnętrzną izolację tych rur może dochodzić z upływem czasu do zniszczenia warstwy izolacyjnej i bezpośredniego kontaktu stali z gruntem i wodą gruntową. Może to spowodować korozję wżerową rozszczelniającą rury (rys. 9).
![Rys. 8 Rura stalowa z wokół niej widocznymi dużymi kamieniami [16]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.8-.png)
![Rys. 9 Próbka skorodowanej rury stalowej pobranej podczas jednej z ekspertyz wykonywanych przez autora artykułu [zdjęcie własne]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.9-.png)
W trakcie bezwykopowego przemieszczania się rur w gruncie ma miejsce ścieranie się ich zewnętrznej powierzchni oraz może wystąpić także jej zarysowanie. W przypadku rur polietylenowych (rys. 10) pojawienie się rys uruchamia tzw. zjawisko powolnego wzrostu pęknięć [2], doprowadzające ostatecznie do pęknięć powodujących rozerwanie rur. Ważne jest, aby rury te posiadały odpowiednio dobraną zewnętrzną powłokę ochronną. Zdarzało się, że rury polietylenowe wbudowywano bez powłoki lub z powłoką, która w trakcie przemieszczania się rur w gruncie odrywała się od macierzystej rury. Wtedy rura ukazywała się po ominięciu przeszkody bez powłoki ochronnej. Podobne przypadki bywały także przy zastosowaniu rur stalowych.
![Rys. 10 Zarysowana rura polietylenowa po przeciśnięciu jej przez warstwę gruntu będąca w posiadaniu autora artykułu [zdjęcie własne]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.10-.png)
Na rys. 11 pokazano rurę polietylenową w trakcie występowania w niej zjawiska utraty stateczności. Dno unosi się do góry, a w miejscu łączenia rur widoczne jest ich rozerwanie. Projektując rury z tworzyw sztucznych należy je zawsze sprawdzać na możliwość utraty przez nie stateczności.
![Rys. 11 Utrata stateczności powłoki rury polietylenowej PE-HD [zdjęcie przekazane autorowi artykułu]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.11-.png)
Na rys. 12 i 13 pokazano pęknięcia wewnętrznej warstwy ochronnej wielowarstwowych rur żywicznych GRP (ang.: Glass Reinforced Plastic). Eksploatator tych rur stwierdził, że ich pęknięcia pojawiały się już po ich wbudowaniu. Przyczyną wystąpienia tych pęknięć było prawdopodobnie uderzenie ich twardym przedmiotem w trakcie transportu lub wbudowywania. Powstanie takich pęknięć stwarza możliwość przenikania ścieków lub gazów kanałowych do znajdujących się pod tą warstwą włókien szklanych typu E, pełniących funkcję nośną w tych rurach (odpowiednik prętów stalowych w rurach żelbetowych też nieodpornych na korozję). Włókna E nie są odporne na korozję, w odróżnieniu od np. włókien szklanych ECR. Po skorodowaniu włókien E rura może w tym obszarze zostać rozerwana.
![Rys. 12 Pęknięcia wewnętrznej warstwy żywicznej w rurze GRP [zdjęcie rury będącej w posiadaniu autora artykułu]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.12-.png)
![Rys. 13 Pęknięcia wewnętrznej warstwy żywicznej w innej rurze GRP niż pokazane na rys. 12 [zdjęcie rury będącej w posiadaniu autora artykułu]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.13-.png)
Bliskość kamieni lub innych ostrych przedmiotów wokół rur z tworzywa sztucznego może spowodować zjawisko ich wbijania się w strukturę ścianki rury. Autor artykułu posiada kilkadziesiąt zdjęć podobnych do pokazanego na rys. 14.
![Rys. 14 Wbijanie się kamieni w ściankę rury PVC [zdjęcie własne]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.14-.png)
Możliwości budowy tuneli wieloprzewodowych o przekrojach poprzecznych innych niż kołowe
Stosując technologie bezwykopowe buduje się tunele wieloprzewodowe o przekroju poprzecznym najczęściej kołowym. Wiąże się to jednak w wielu przypadkach z niewykorzystaniem całego przekroju tunelu i niepotrzebnym jego przewymiarowaniem. Aby tego uniknąć, skonstruowano urządzenia tarczowe o przekroju dwóch lub nawet trzech okręgów częściowo zachodzących na siebie, umożliwiając uzyskiwanie poprzecznego przekroju budowanego tunelu zbliżonego do prostokątnego. Kolejnym etapem rozwojowym tej technologii było skonstruowanie w Japonii kolejnej generacji urządzeń tarczowych [8] umożliwiających budowę tuneli dokładnie o przekroju prostokątnym. Prostokątne urządzenia tarczowe zaczęto także stosować na dużą skalę w Chinach.
Stosowane są różne maszyny, które umożliwiają uzyskanie niekołowych kształtów przekroju poprzecznego tuneli. Jednym z przykładów jest tarcza DOT (Double-O-Tube) (rys. 15) [12] umożliwiająca budowę podwójnego tunelu o przekroju dwóch kół częściowo na siebie zachodzących.
![Rys. 15 Urządzenie tarczowe typu DOT [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.15-.png)
Budowa tunelu o przekroju niekołowym jest także możliwa za pomocą tarczy wielokołowej (ang.: multi-circular face shield) pokazanej na rys. 16. Składa się ona z kilku tarcz o przekroju kołowym, częściowo zachodzących na siebie i ułożonych w różnych, równoległych płaszczyznach, co umożliwia uzyskanie kształtu tunelu zbliżonego do prostokątnego.
![Rys. 16 Urządzenie wielotarczowe [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.16-.png)
Na początku lat 90. XX w. w Chinach stosowano różne rozwiązania urządzeń tarczowych do wykonywania tuneli o przekrojach prostokątnych. Uzyskanie pełnego prostokątnego kształtu nastąpiło jednak dopiero przy użyciu urządzenia tarczowego o przekroju prostokątnym skonstruowanego w Japonii (rys. 17, 18).
![Rys. 17 Prostokątne urządzenie tarczowe [17]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.17-.png)
![Rys. 18 Montaż prostokątnych prefabrykatów [17]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.18-.png)
Na rys. 19 pokazano tarczę umożliwiającą wykonywanie tuneli wieloprzewodowych o przekrojach kwadratowych. Efektywność takiej tarczy jest wyższa niż tarczy standardowej o przekroju kołowym o porównywalnej powierzchni przekroju poprzecznego. Wybór wieloosiowych urządzeń tnących w postaci noży (w tym przypadku trzech) skutkuje znaczącym zwiększeniem sprawności drążenia. Urządzenie wyposażone jest w trzy eliptyczne obrotowe noże umieszczone na ruchomej środkowej części o kształcie okręgu.
![Rys. 19 Tarcza do wykonywania tuneli o przekroju kwadratowym [15]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.19-.png)
Przykład dwufunkcyjnego tunelu łączącego funkcję tunelu komunikacyjnego z funkcją kanalizacyjnego kolektora deszczowego
Ideę połączenia funkcji kolektora kanalizacyjnego deszczowego z funkcją tunelu drogowego urzeczywistniono na największym z dotychczas wybudowanych na świecie kolektorze kanalizacyjnym o nazwie Smart [4-6, 8] w stolicy Malezji – Kuala Lumpur. Posiada on średnicę wewnętrzną 11,83 m i długość 9,8 km. Ewenementem w skali światowej było zaprojektowanie w jego wnętrzu, na długości 3 km, dwukondygnacyjnej podziemnej trasy dla szybkiego ruchu pojazdów czynnej praktycznie cały rok, a wyłączanej z eksploatacji średnio jedynie raz lub dwa razy w roku w okresie występowania najbardziej intensywnych opadów deszczowych.
Kolektor podzielono dwoma śluzami na trzy sektory, tj. na górny, środkowy i dolny (rys. 20). Założono retencjonowanie ścieków deszczowych w samym kolektorze o pojemności 1 mln m3, natomiast w połączeniu z dwoma zbiornikami retencyjnymi pojemność ta wzrasta do 3 mln m3.
![Rys. 20 Profil podłużny trasy kolektora [5]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.20-.png)
W czasie eksploatacji kolektora zaistnieć mogą trzy warianty jego pracy (rys. 21), a warunki w jakich pracuje on w danym czasie monitorowane są przez specjalny system ostrzegawczy.
Przez większość dni w roku nie występuje zagrożenie podtopieniem centrum miasta. W wariancie I kolektorem nie przepływają wtedy ścieki deszczowe, a jego środkowa i górna część pełni funkcję śródmiejskiego tunelu drogowego. Wariant I występuje najczęściej.
![Rys. 21 Trzy możliwe warianty hydrauliczne funkcjonowania kolektora [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.21-.png)
Natomiast w przypadku umiarkowanych opadów deszczowych część ścieków deszczowych jest transportowana przez inne miejskie kolektory, a część przejmowana jest przez kolektor SMART (wariant II, rys. 21), odprowadzający je do dolnego zbiornika retencyjnego. Do kolektora doprowadzane są wówczas ścieki deszczowe w stosunkowo małych ilościach. W części drogowej ścieki deszczowe przepływają wtedy wyłącznie dolnym przepustem, umieszczonym pod poziomami, na których odbywa się ruch kołowy (rys. 22). Zakłada się, że taka sytuacja może zdarzać się 7÷10 razy w roku.
![Rys. 22 Przekrój poprzeczny części komunikacyjnej kolektora deszczowego [14, 17]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2021/09/Rys.22-.png)
Wariant III dotyczy najbardziej intensywnych opadów. Ten wariant pracy kolektora może wystąpić średnio 1÷2 razy w roku. Wówczas olbrzymie ilości ścieków deszczowych są kierowane do kolektora, aby nie dopuścić do zalania centrum Kuala Lumpur. W tym przypadku ruch pojazdów w kolektorze jest wstrzymywany i cały kolektor łącznie z częścią komunikacyjną służy do transportu ścieków deszczowych. O zamknięciu przejazdu pojazdów kolektorem i przewidzianych objazdach informują kierowców komunikaty umieszczane przed wjazdem.
Kierowanie ścieków deszczowych do górnego zbiornika retencyjnego rozpoczyna się po ok. 1,6 godziny od momentu wystąpienia opadów. Zbiornik retencyjny przetrzymuje skierowane do niego ścieki deszczowe przez ok. 1 godzinę, a następnie odpływają one do kolektora. Ten czas przetrzymania jest niezbędny do bezpiecznej ewakuacji samochodów z kolektora, zanim ścieki przepłyną przez poziomy drogowe. Jedna godzina jest więc maksymalnym okresem na to, aby ostatni pojazd opuścił komunikacyjną część kolektora. Po tym czasie podwójne wodoszczelne grodzie umieszczone na obu końcach pokładów drogowych zostają otwarte i cały kolektor wypełnia się ściekami deszczowymi, które następnie po ok. 4 godzinach są odprowadzane do dolnego zbiornika retencyjnego. Poziom ścieków w tym zbiorniku stopniowo wzrasta i po osiągnięciu wysokości ok. 28,0 m ścieki deszczowe zostają odprowadzone przepustem do pobliskiej rzeki.
Całkowita ilość ścieków, które mogą wpłynąć do kolektora wynosi ok. 4,55 mln m3, co w przybliżeniu stanowi 1,5 razy więcej niż pojemność magazynowania obu zbiorników i kolektora (3 mln m3) oraz 4,5 razy więcej niż pojemność retencyjna kolektora (1 mln m3). Maksymalna przepustowość kolektora w wariancie III może wynieść 290 m3/h.
Część komunikacyjna kolektora zostaje ponownie otwarta dla ruchu kołowego po upływie 52 godzin od momentu gdy minie zagrożenie podtopienia miasta ściekami deszczowymi.
Uwagi końcowe
Przedstawione w artykule różne możliwości bezwykopowego pokonywania „przeszkód” terenowych, głównie tych realizowanych w opcjach tuneli wieloprzewodowych, umożliwiają osiąganie szeregu korzyści technicznych, a jednocześnie uzyskanie określonych efektów finansowych, szczególnie wtedy jeżeli analizę ekonomiczną dokonuje się nie tylko biorąc pod uwagę koszty inwestycyjne, ale również koszty eksploatacyjne dla okresu co najmniej 100 lat.
Pokazane przykłady różnych możliwych rozwiązań mogą stanowić inspirację do szerszego stosowania ich w kraju. Dotyczy to także stosowania w bezwykopowej budowie tuneli wieloprzewodowych tarcz o przekroju innym niż kołowy, umożliwiających np. w tunelach o przekroju prostokątnym bardziej efektywne rozmieszczenie rurociągów i kabli.
Literatura
[1] GłowskiA.: Kanały zbiorcze, wyd. I, COBPBP, Bistyp, Warszawa, 1973.
[2] Kuliczkowski A., Rury kanalizacyjne, t. I; Własności materiałowe, monografia nr 28, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2001, s. 261.
[3] Kuliczkowski A.: Rury kanalizacyjne, t. II: Projektowanie konstrukcyjne, monografia nr 42, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2004, s. 507.
[4] Kuliczkowski A., Dańczuk P., Siedlak K.. : Innowacyjny projekt dwufunkcyjnego kolektora deszczowego o średnicy Ø 12,8 m. Cz. II – aspekty geologiczne i konstrukcyjne; Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 2006 nr 6(9), s. 20-24.
[5] Kuliczkowski A., Dańczuk P., Służalec A.: Projekt Smart cz. I Aspekty hydrologiczne i hydrauliczne, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 2006, nr 11, s. 38-42.
[6] Kuliczkowski A., Dańczuk P.: Największy na świecie kolektor deszczowy o średnicy 11830 mm, Instal Teoria i praktyka w instalacjach, 2006, nr 11, s. 38-42.
[7] Kuliczkowski A.: Wstępne porównanie wariantów przejścia syfonem pod rzeką Wisłą, Raport KWIK nr. 01/07/2006, Politechnika Świętokrzyska, 2006.
[8] Kuliczkowski A., Dańczuk P.: Największy na świecie kolektor deszczowy z funkcją podziemnej autostrady, Drogownictwo, 2007, nr 3, s. 91-96.
[9] Kuliczkowski A.: Rury kanalizacyjne, t. III: Rury o konstrukcji sztywnej i sprężystej, monografia nr M4, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2008, s. 396.
[10] Kuliczkowski A., Gierczak M.: Wybrane czynniki ryzyka w wykopowej i bezwykopowej budowie podziemnych rurociągów i kanałów, INSTAL, 2011, nr 11, s. 44-48.
[11] Kuliczkowski A., Gierczak M.: Ryzyko techniczne w technologii horyzontalnych przewiertów sterowanych (HDD) na bazie polskich doświadczeń, INSTAL, 2012, nr 12, s. 88-92.
[12] Kuliczkowski A., Fujawa M.: Tunelowanie z zastosowaniem urządzeń tarczowych o przekroju prostokątnym. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 2013, nr 4, s. 44-47.
[13] Kuliczkowski A., Madryas C.: Tunele wieloprzewodowe dawniej i współcześnie, monografia nr. M58, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2014, s.351.
[14] Kuliczkowski A.: Trwałość rozwiązań stosowanych w budowie i odnowie przewodów kanalizacyjnych, INSTAL, 2014, nr 3, s. 54-56.
[15] Matsumoto F., Morita T., Sakai E., Shimada H., Sasaoka T., Matsuii K.: Application of a rectangular pipe jacking machine for pipe line construction under important expressway. In Proceedings: International Conference No-Dig 2013. Paper 3-4, Sydney, International Society for Trenchless Technology, 2013 pp. 1-7.
[16] Praca zbiorowa pod redakcją Andrzeja Kuliczkowskiego: Technologie Bezwykopowe w Inżynierii Środowiska, Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o., Warszawa, 2019, s. 735.
[17] Quan Y. B., Hua C. K.: Experience in the Use of Rectangular Pipe Jacking Machines in China, In Proceedings: International Conference No-Dig 2012, International Society for Trenchless Technology, Paper 012308, Sao Paulo, 2012, pp. 1-8.
[18] Zwierzchowska A.: Technologie bezwykopowej budowy sieci gazowych, wodociągowych i kanalizacyjnych, skrypt nr 19, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2006, s. 180.
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski – Politechnika Świętokrzyska
Źródło: Forum Eksploatatora 6/2020