Spotlight - Zakládání potrubí pod hladinou podzemní vody

Zakládání stok z pohledu uložení potrubí pod hladinu podzemních vod

Roční nárůst obyvatel v České republice připojených na kanalizaci je cca 0,8 %, čemuž odpovídá cca 1350 km kanalizační sítě. Zakládání kanalizačního potrubí pod hladinu podzemní vody je převážně závislé na kvalitě zpracované projektové dokumentace, zkušenostech zhotovitele a technického dozoru investora. Při nedostatku těchto zkušeností je výstavba kanalizace pro zhotovitele noční můrou, která začíná dnem předání díla, v době ukončení záruční doby na dílo se již řeší reklamace vybraných úseků, které končí zpracováváním znaleckých posudků.

Podzemní voda namáhá kanalizace tlakem vodního sloupce. Podzemní voda může vznikat i z důsledku pronikání odpadní vody do nevhodně provedených (nehutněných) podsypů, obsypů a zásypů v nepropustných horninách, při zakládání bez drenážního potrubí nebo poruchách na vodohospodářských sítích. Snížení hladiny podzemní vody v okolí stok má dopady především v okolí páteřních stok, tj. negativní ovlivnění stávajících zdrojů vody a základových poměrů, transport znečištění, dopady na vegetační porost a proudění podzemní vody.

Problém při zakládání kanalizačního potrubí pod hladinu podzemní vody musí být podrobně řešen v projektové dokumentaci (PD). Stavební materiály a materiály používané pro podsyp, obsyp a zásyp musí odpovídat národním, evropským nebo evropsky technickým pravidlům. Uložení potrubí musí být vždy v souladu s technologickými předpisy a technickými standardy výrobce potrubí. V případě, že lze očekávat zakládání kanalizačního potrubí pod hladinu podzemní vody je zapotřebí navrhnout systém odvodněním při zohlednění místních podmínek. Navržený způsob odvodnění nesmí ovlivnit účinnou vrstvu pro potrubí, vždy je nutné zohlednit stabilitu okolní zeminy a proudění podzemní vody. Pro zdárný průběh realizace stavby kanalizace je nutné mít zpracovaný inženýrsko-geologický průzkum (IGP).

Při založení kanalizace pod hladinu podzemní vody podle technických standardů výrobce, tj. dobře hutněný podsyp a obsyp u plastových potrubí lze očekávat vysoký stupeň bezpečnosti při jeho provozování. Potrubí může být vystaveno vyšší hladině podzemní vody bez nadzdvihování potrubí, vysokému namáhání v důsledku ohybových momentů, př. sedání podloží, pokles půdy.
Naopak špatný stavebně technický stav kanalizačního potrubí, které bylo založeno pod hladinou podzemní vody, lze pak přisoudit nedostatkům v předkládaném projektu, nezkušenostem zhotovitele a technického dozoru investora a lidskému faktoru. Základním doporučením je dodržování technických a technologických pravidel podle ČSN EN 1610 – Provádění stok a kanalizačních přípojek a jejich zkoušení.

Potrubí se musí pokládat v souladu s ČSN EN 1610

 

Nejčastější základní technické podmínky - uložení potrubí, způsobující pohyb kanalizačního potrubí, kterým by se měl vyvarovat projektant a zhotovitel, jsou uvedeny v následujících bodech:

  • špatný výběr tuhosti potrubí,
    tuhost potrubí závisí na původní zemině, zásypové materiálu v okolí potrubí, hloubce uložení a podmínkách vrcholového zatěžování potrubí a mezních vlastnostech potrubí. Pro návrhovou výšku krytí potrubí a pro zatížení potrubí je zapotřebí vždy zvážit navrhovanou kruhovou tuhost. Výrobci potrubí nabízí na webových portálech softwarové prostředky, které spočítají požadovanou min. tuhost potrubí pro standardní i zhoršené podmínky zakládání potrubí;
  • chybějící drenážní vrstva,
    v případě výskytu podzemní vody bude na dno výkopu položena drenážní vrstva štěrku tl. 100 mm spolu s plastovým drenážním potrubím DN 100;
  • podsyp a frakce materiálu,
    na drenážní vrstvu je položen a následně urovnán hutněný podsyp z kameniva požadované frakce v minimální tl. 100 mm. Častá oproti projektové dokumentaci je vyvolaná změna frakce podsypu z důvodu dna výkopu pod hladinu podzemní vody. Při špatném hutnění nové frakce v požadované výšce, špatným hutněním podsypu požadované frakce, chybějící geotextílií proti vyplavení jemných částic frakce z obsypu potrubí a při neověření zkoušek únosnosti štěrkového lože zátěžovou zkouškou dochází k deformacím potrubí a změně její nivelety;
  • obsyp a frakce materiálu,
    minimální výška obsypu by měla být 300 mm nad kanalizačním potrubím, pro žebrované a korugované potrubí bývá často požadavek na výšku obsypu pouze 100 mm nad kanalizačním potrubím. Při splnění podmínek výšky obsypu může časem dojít vlivem nedodržení požadované frakce k deformacím potrubí (dochází k vyplavení nižší frakce nebo nezhutnění vyšší frakce materiálu). Pro žebrovaná potrubí je možné použít, podle doporučení výrobců, obsypy větších frakcí oproti hladkým systémům (často není uvedeno v PD). Doporučením je používat spíše běžné frakce z důvodu lepší zhutnitelnosti obsypu.
  • nezaslepením drenážního potrubí pro odvod podzemní vody,
    po ukončení odvodňování rýhy se musí dostatečně uzavřít všechny dočasné stavební drenáže z důvodu vrácení a nastavení přirozených podmínek hladiny podzemní vody v místě výstavby;
  • nedodržení technologického postupu při stavbě těsnících jílových hrázek,
    těsnící separační jílové hrázky při výstavbě jsou deficitní nebo špatně provedeny a hutněny. V místech, kde stavba zasahuje do hladiny podzemní vody musí být přerušen obsyp po cca 50 m těsnícími hrázkami z jílovité zeminy v tl. min. 0,50 m, který zabrání proudění podzemní vody podél potrubí. Těsnící hrázky jsou vybudovány v celé tloušťce podsypu a obsypu;
  • hutnění,
    nedostatečné a důkladné hutnění podsypu, obsypu a zásypu na hodnotu 95 % PS. Stupeň zhutnění musí být v souladu s údaji ve statickém výpočtu potrubí. Zásyp musí být hutněn min. 0,50 m nad ustálenou hladinu podzemní vody;
  • odstranění pažení,
    odstranění pažení musí být provedeno při provádění účinné vrstvy a po provedení hlavního zásypu z důvodu spojení rostlé zeminy a použitého zásypu a plynulého hutnění celého výkopu.
 

Doporučením pro zhotovitele v případě nepříznivých podmínek pro zakládání kanalizačního potrubí a případnou eliminaci jejího pohybu je:

  • geotechnický dozor stavby k doplňkovému IGP (posouzení rozpojitelnosti zemin);
  • zaměření hladiny podzemní vody v zpřístupněných hydrogeologických objektech za účelem sledování její změny;
  • vyžádání statického posouzení kruhové tuhosti navržených plastových kanalizačních trub, tj. zjištění SN trouby s ohledem na chybějící IGP.
Smlouvy o provedení vodohospodářského díla by měly obsahovat, že se mají provést zkoušky inspekční TV kamerou (měření nivelety potrubí a ovality), zkoušky vodotěsnosti, kvality zhutnění, event. deformace trub poddajného potrubí, které prokazují předepsanou kvalitu práce a materiálu. Výčet konkrétních předpisů v PD nebývá uveden, ale projektant definuje podmínky, za jakých se bude provádět kontrola jednotlivých částí. 
V současné době existují standardy vodohospodářských společností, které nedoporučují použití strukturovaných potrubí pro aplikaci na gravitační stoky. Důvodem je časté nedodržení technologického postupu zhotovitele při pokládce potrubí (obsyp a podsyp) oproti používanějším plnostěnným potrubím, které standardy doporučují používat.

Výčet předešlých nedostatků při nedodržení základních technických podmínek při ukládání kanalizačního potrubí pod hladinou podzemní vody vede k poruchám na kanalizaci. Poruchový stav objektu lze definovat jako stav objektu charakterizovaný neschopností plnit požadovanou funkci nebo ji plnit jen omezeně. Opravy stokové sítě vyvolané vzniklými poruchami tvoří významnou položku chybějících finančních nákladů každého provozovatele a jsou faktorem, který ovlivňuje výši stočného. 
V současné době jsou stoky z prostého betonu menších dimenzí stavěny v menších obcích na hranici své životnosti (stavěny v akci „Z“). Přibližně stejnou poruchovost lze předpokládat u kameninového potrubí, které se provozuje stejnou dobu. Tuhé trubní systémy se vyrábějí pouze ve dvou až třech pevnostních skupinách, např. trouby s normální únosností, se zvýšenou únosností a trouby protlačovací. V běžných případech jejich použití a při dodržení obvyklých, nikterak náročných způsobů jejich uložení, nedochází k jejich statickému poškození.
Současné hodnoty poruchovosti jednotlivých ukazatelů plastového potrubí neberou v úvahu časový faktor. Plastová potrubí se používají kratší dobu, proto zatím není možné vzájemné srovnání s ostatními materiály. Pro správné porovnání poruchovosti jednotlivých druhů trubních materiálů je zapotřebí porovnávat poruchovost stok stejného stáří. Až v dlouhodobém horizontu bude možné vzájemně porovnat poruchovost tuhých, pružných a polotuhých potrubí.
Stabilita stok a nepřekročení určené trvalé deformace trubních stok z poddajných materiálů po celou dobu životnosti stok jsou základní užitné vlastnosti požadované vlastníkem i provozovatelem. Běžnou hodnotou trvalé deformace poddajných trub zaváděnou do statických výpočtů je 5-6 % profilu DN. Zakládání poddajných trub nižších kruhových tuhostí, je v současnosti hlavním rizikem vzniku nepřípustných deformací a lokálních průhybů způsobující změnu nivelety (sklonu) potrubí. Tyto lokální průhyby jsou definovány podle ČSN P CEN/TS 15223 Plastové potrubní systémy - Validové parametry pro navrhování potrubních systémů z termoplastů uložených v zemi (kap. 6.2 Podélný ohyb), a jsou posuzovány podle relativní deformace potrubí, která vzniká v důsledku ohybu přímého potrubí. 

Podle ČSN EN 1610 nebo ČSN 75 6909 – Zkoušky vodotěsnosti stok a kanalizačních přípojek je možné provést zkoušku vodotěsnosti stok infiltrací, při které se kontroluje infiltrace podzemní vody do stokového systému. Před samotnou infiltrační zkouškou se doporučuje provést TV inspekce kanalizace, aby bylo eliminováno propojení oddílné kanalizace, tj. propojení splaškové a dešťové kanalizace. 
Zkouška vodotěsnosti stok vzduchem (metoda „L“) nebo vodou (metoda „W“), prováděná na zasypané stoce neprůlezného průřezu s větším počtem napojených přípojek a bez kontrolních revizních šachet na přípojkách, je komplikovaná a vyžaduje specializované prvky pro ucpávku přípojek zevnitř stoky. Současně je problematické zajistit a odkontrolovat vodotěsnost provedených ucpávek. Z uvedených důvodů se doporučuje na dotčené stavbě akceptovat zkoušku vodotěsnosti stok provedenou zkouškou infiltrací podle požadavků uvedených v ČSN EN 1610 (nebo ČSN 75 6909) a podle místních hydrogeologických podmínek.
 

Autor:
Ing. Petr Hluštík, Ph.D.,
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodního hospodářství obcí,