Autoři
Tomáš Beržinský, Ondřej Hrazdira
Výchozí situace
Zkušenosti s povodní v roce 2002 a náročnější technicko-bezpečnostní požadavky na vodní díla ve světě i u nás vedly státní podnik Povodí Vltavy k rozhodnutí zrealizovat opatření strategického významu, díky kterému dokáže Orlík odolat i zcela extrémním povodním, bezpečně převést desetitisíciletou povodeň s kulminačním průtokem 5 300 m3 za sekundu a omezit riziko zvláštní povodně na úroveň požadovanou aktuálními předpisy. V rámci projektu bude vybudován nový doplňkový bezpečnostní přeliv (obr. 1) se třemi poli hrazenými segmentovými uzávěry (každý o šířce 13,3 m a světlé výšce 8,15 m) a navazující skluz délky 360 m. Při výstavbě se počítá se spotřebou více než 50 000 m3 konstrukčního vodostavebního železobetonu. Stavba se nachází mimo hlavní těleso hráze a segmentové uzávěry budou umístěny v místě současné manipulační plochy vodního díla.
Obr. 1. Výstavba nového doplňkového bezpečnostního přelivu – otevřený skluz
Přípravné práce pro rekonstrukci VD Orlík
Příprava tohoto strategického projektu začala de facto po zmíněné povodni v roce 2002. Na základě vyhodnocení jejích dopadů na vodní dílo byl sestaven a zahájen program analýz a přípravných prací pro budoucí rekonstrukci VD Orlík (obr. 2).
V letech 2013 až 2015 proběhly komplexní strukturální výpočtové analýzy metodou konečných prvků (MKP), pro které byl nejdříve zajištěn inženýrsko-geologický průzkum materiálů skalního podloží a zejména kontaktu na základové spáře mezi tělesem hráze a podložím. Postupně byly zpřesňovány zatěžovací stavy odpovídající variantám v souběžně zpracovávané studii proveditelnosti. Strukturální analýzy vedly ke klíčovým doporučením týkajícím se maximální bezpečné hladiny, požadavků na funkci drenážního systému a zejména efektivity a provozní bezpečnosti zvažovaných opatření. Rozpracování vybraných perspektivních variant bylo provedeno v roce 2013 ve studii proveditelnosti.
Celkem bylo vypracováno na 14 variant různých technických řešení a provedeny inženýrsko-geologické průzkumy, fyzikální modely (obr. 3a, b) a odborné studie, na kterých se podílelo akademické pracoviště ČVUT v Praze, VUT Brno, ale i zahraniční experti. Jako optimální varianta byla zvolena výše popsaná realizace doplňkového bezpečnostního přelivu se třemi poli hrazenými segmentovými uzávěry.
Obr. 2. Doplňkový bezpečnostní přeliv se třemi poli hrazenými segmentovými uzávěry (zdroj: AQUATIS, a.s.)
Obr. 3a, b. Fyzikální model doplňkového bezpečnostního přelivu se třemi poli hrazenými segmentovými uzávěry
Princip doplňkového zabezpečení vodního díla Orlík před účinky velkých vod
Nová přelivná pole mají primárně sloužit pro převedení extrémních povodňových průtoků, kdy je kapacita stávajícího bezpečnostního přelivu vyčerpána. Příkladem může být povodeň z roku 2002, která způsobila nemalé škody na vodním díle. Návrhová kapacita nových polí je 1736 m3/s. Po manipulaci s hradícím segmentem voda prochází vtokovým objektem (obr. 4) a dále proudí uzavřeným železobetonovým profilem pod obslužnými plochami areálu nad ním. Na vzdušní straně hráze přechází v otevřený skluz (obr. 5), který odvede bezpečně vodu od hráze zpět do koryta toku.
Obr. 4. Vizualizace skluzu na vzdušní straně hráze
Obr. 5. Vizualizace vtoků do přelivu na horní vodě
BIM a 3D (obr. 6)
Projektant stavby AQUATIS a. s. podle požadavku investora zpracoval v období přípravy projektové dokumentace detailní třírozměrný model stavby, který umožnil precizní koordinaci prostorového uspořádání stavebních i technologických částí záměru. Model je podkladem pro stavební přípravu, řízení stavby a dokumentování skutečného provedení. Ukazuje se, že nasazení metodiky BIM může být velmi přínosné i u atypických a velmi složitých konstrukcí a lze ji aplikovat i u staveb tohoto typu.
Obr. 6. Ukázka 3D vizualizace
Dosavadní průběh stavby
Celé dílo je rozděleno do tří hlavních oblastí (nátok, skluz krytá část a skluz otevřená část).
Přitom stavba se skládá celkem z 18 stavebních objektů a 3 provozních souborů. Od zahájení stavby se nejvíce zasáhlo do objektu „SO 03 – otevřená část skluzu“, kde jsou dokončeny zemní a trhací práce v rozsahu cca 60 000 m3 zeminy. Pro zemní práce se používá kombinace těžké strojní techniky a v poslední fázi přicházejí na řadu, pro horniny třídy těžitelnosti VI a VII, trhací práce.
Z těžké techniky se na stavbě využívají nejvíce 50 t bagry značky Kobelco. Jejich velkou devizou je kromě objemu zeminy, s kterou dokáží operovat, také GPS vybavení, které slouží pro 3D orientaci v prostoru s přesností ±3 cm. V praxi tak odpadá časté geodetické vytyčování stavby a je zajištěn její plynulý chod.
Na stavbě byly rovněž prováděny speciální geotechnické práce. Použity jsou téměř veškeré technologie speciálního zakládání, jako jsou převrtávané piloty, mikropiloty, záporová stěna, podzemní jílocementová stěna, vibrované štětovnicové stěny, horninová a trysková injektáž. Tyto konstrukce primárně slouží k zajištění stavebních jam hlavních stavebních objektů.
Vzhledem k zastiženému geologickému profilu a sklonitosti terénu byl při provádění výkopů kladen velký důraz na monitoring okolního rostlého terénu. Pro potřeby geologického monitoringu je stavba vybavena inklinometrickými vrty na všech stavebních objektech. Vrty jsou do hloubky v rozmezí 15–35 m, součástí každého vrtu je posouzení jeho jádra. U SO 03 je dále svah sledován celkem čtyřmi extenzometrickými drahami, na kterých probíhá pravidelné měření a vyhodnocování.
Pro bezpečnost stávajícího vodního díla hráze je při trhacích pracích prováděn také okamžitý monitoring pohybů ŽB konstrukce hráze. Z prvních měření při odstřelech na SO 03 je patrné, že odstřely nemají na konstrukci VD Orlík vliv.
Složitosti stavby odpovídá nejen organizace prací hlavního dodavatele a subdodavatelů, ale také nadstandardní rozsah dohledu a dozoru na straně objednatele. Z těch netradičních uveďme např. dohled nad trhacími pracemi, dohled nad vývojem a realizací specifických železobetonových konstrukcí, geodetický a geotechnický dohled a další.
Dosavadní zkušenosti – komplikované situace
Během výstavby se objevily nečekané okolnosti. Pandemie covidu, situace na trhu se stavebními materiály, a to nejen jejich cena, ale všeobecná dostupnost, přesněji řečeno nedostupnost. Oproti tomu objevené základy původní infrastruktury po budování hráze, které nikdo nečekal a které musely být odbourány, jsou maličkostí. Daleko větší překvapení si pro všechny zúčastněné připravila geologie v místě vtokového objektu. Dá se říci, že co metr čtvereční, to jiné vlastnosti. Zhruba rok trvalo zajištění průsakových cest podložím. To sebou přineslo nutnost přeprojektování celého založení vtokového objektu, na kterém byly v letošním roce konečně zahájeny práce (obr. 7).
Obr. 7. Pohled do stavební jámy vtokového objektu
Závěr
Stavba přes neočekávané problémy pokračuje stále dál (obr. 8). Jejímu průběhu pomáhá práce sehraných týmů a díky zkušeným kolegům na obou stranách realizace, kteří mají za sebou řadu významných staveb, dokážeme včas a efektivně řešit neočekávané a komplikované situace, kterým se žádná stavba nevyhne.
Obr. 8. Pohled na celé staveniště včetně mobilní betonárny
Základní údaje o stavbě
Název stavby: VD Orlík – zabezpečení vodního díla před účinky velkých vod
Místo stavby: Milešov – Klenovice, Středočeský kraj
Stavebník: Povodí Vltavy, státní podnik
Zástupce stavebníka: Ing. Ondřej Hrazdira
Projektant: AQUATIS, a. s.
Zhotovitel: Metrostav a.s., divize 6
Zástupce zhotovitele: Ing. Tomáš Beržinský
Délka skluzu: 360 m
Předpokládaná doba výstavby: 2021–2027
Financování: Stavba s rozpočtem cca 1,78 miliardy korun je financována z Programu prevence před povodněmi IV Ministerstva zemědělství, a to ve výši 1,59 miliardy korun. Veškerá projektová příprava a náklady na stavební práce nad rámec programového financování jsou zajištěny z vlastních zdrojů investora, státního podniku Povodí Vltavy.
Další info: www.orlikppo.cz
Foto: Metrostav a.s., divize 6; Povodí Vltavy, státní podnik
Ing. Tomáš Beržinský
Metrostav a.s.
Ing. Ondřej Hrazdira
Povodí Vltavy, státní podnik
Ondrej.Hrazdira()pvl.cz
