V horizontu 2010 jsme si nechali Stavební fakultou ČVUT zpracovat studii o posouzení různých výstavbových technologií, která výše uvedené závěry potvrdila, bohužel nákladově se nedokázala tehdy opřít o dostatečně silná data. V té době využívané bezvýkopové technologie se omezily na prostý relining (protahování nového plynovodu původním tubusem většího průměru), berstlining (zatahování nového plynovodu do rozrušeného tubusu původního plynovodu), HDD Zatahování plynovodu do vyvrtané nové trasy plynovodu. Bezvýkopové technologie jsou popsány v ČSN EN ISO 11 295. To byl motivátor, který nás posunul směrem k intenzivnějšímu využívání bezvýkopových technologií při rekonstrukcích plynovodů distribuční soustavy. Přesto, že jsou bezvýkopové technologie vzájemně velmi různé, některé rysy mají společné. Jaké jsou důvody pro použití bezvýkopové technologie v případě konkrétního projektu?

Důvody proč ANO
- Sanační technologie = technologie šetrná k životnímu prostředí, k okolí, k municipalitám, (bez nadměrného zatížení prachem a hlukem)
- Rychlost realizace (vlastní instalace – po vyčištění tubusu bývá velmi rychlá)
- Povrch nad plynovodem nemusí být otevřen v celé délce rekonstruovaného plynovodu (tady lze chránit např. vzrostlé stromy v bezprostředním okolí stavby)
- Méně komplikované zajištění vstupů na pozemky, stavební projednání (náhrady za zásah do polních kultur, …)
- Zachování někdy i rozsáhlých úseků např. asfaltového povrchu komunikací bez nutnosti jejich následné obnovy s rizikem problémů v případě nedůsledného hutnění.

* * * * *
Tam, kde není důvod pro realizaci stavby bezvýkopovou technologií – by se neměla bezvýkopová technologie používat. Bezvýkopová technologie (podle druhu technologie, zkušenosti či rozsahu rekonstruovaného úseku) znamená ve většině případů navýšení nákladů rozpočtu stavby. Zdá se to jako protimluv ale ve skutečnosti reálných staveb se nám to bohužel v praxi potvrdilo.
* * * * *

Jaké jsou předpoklady pro úspěšnou (nákladově optimální) rekonstrukci s využitím bezvýkopové technologie?
- Sanovaný objekt původního plynovodu musí být rozdělen do rovinných úseků; čím ty úseky budou rovinnější, a čím méně jich bude, tím lépe
- Vnitřní povrch sanovaného plynovodu má být ideálně hladký. Odstraňování inkrustací, potřeba třískového obrábění vnitřního povrchu, potřeba změn trasy tubusu – to všechno znamená prodloužení a prodražení přípravné fáze projektu. Může tam existovat riziko dodatečných výkopových prací.
- Ideální je, pokud paralelně se sanovaným plynovodem vede sjízdná komunikace (technologie jako potrubní kamera nebo potrubní fréza využívají základnová vozidla).
- Ideální je sanovat plynovod, který nemusí být po dobu sanace bypasován. Náhradní zásobování jakoukoliv formou komplikuje a prodražuje projekt sanace.
- Přípojek a odboček na sanovaném plynovodu by mělo být opravdu minimum (raději Žádné). Některé technologie (např. rukávec PRIMUS-LINE) může mít odbočku nebo přípojku umístěnou na propojovacím úseku mezi dvěma chráničkovými tělesy.
- Instalační firma by měla mít opravdu dokonalou znalost a zkušenost s používáním příslušné technologie (se sanačním systémem).
- Stavba, projekt s využitím několika zhotovitelů (např. zhotovitel plynárenské části + zhotovitel speciální technologie) je velmi náročná na spolupráci a koordinaci.

Vystačíme s běžnými technologiemi známými z časů výstavby otevřeným výkopem?
Bohužel, ve většině případů ne. Budeme potřebovat potrubní kameru, aby bylo možné provést důkladnou inspekci vnitřního povrchu sanovaného plynovodu. Dosah kamery v potrubí může být až 400 m od základnového vozidla, některé překážky v trase plynovodu pro ni mohou být nepřekonatelné (strmé stoupání a klesání, ostré hrany trub přečnívající do profilu plynovodu, …)

Potrubní kamera

Pro odstranění zjištěných geometrických anomálií na vnitřním povrchu budeme muset použít potrubní frézu. Je to zařízení podobné jako potrubní kamera s tím rozdílem, že jeho dosah v potrubí je řádově menší (asi 90 m) a ta omezení platí stejně jako u kamery. Pokud budeme frézovat ocel, budeme potřebovat diamantovou frézu. Zdaleka ne každá výstavbová firma má takové vybavení k dispozici.

Potrubní fréza

Pokud sanovaný plynovod není uvnitř ideálně čistý (žádný takový neexistuje), budeme potřebovat cisternu pro proplachování připravovaného úseku stavby vodou.

Proplachovací cisterna

A co při provozování, tam si vystačíme s tím, na co jsme zvyklí?
Ano i ne. Já bych doporučil každému provozovateli s plynovodem vloženým v nějakém tubusu, ať již jde o libovolnou technologii, vybavit se zařízením na vyřezávání okének do takových tubusů. Pokud zadáte ve vašem internetovém vyhledavači heslo např. „steel pipe window cutter“, najdete tam různé alternativy, třeba i tahle zařízení na obrázku níže.

Zařízení na vyřezávání okének do tubusů

Realizace
Teď je na čase zmínit skutečnou realizaci nějaké bezvýkopové technologie. Zaměříme se na technologie použitelné pro sanace VTL Plynovodů. Představím jednu bezvýkopovou realizaci dokončenou v roce 2018 provedenou sanačním rukávcem Primus-Line.

VTL Plynovod DN250, PN25, délka 1 600 m ADAMOV (dokončeno uvedením do provozu červenec 2018)
Na začátku byl velký cíl a touha realizovat sanaci VTL Plynovodu, alespoň PN 25 (není mnoho takových sanačních systémů reálně použitelných pro sanaci pevninských VTL plynovodů). Od kolegů z mateřské společnosti RWE jsme se dozvěděli, že takový systém existuje, jmenuje se Primus-Line a vyrábí ho v Chamu (Německo), kousek od českých hranic. Jeli jsme se tam podívat, abychom se seznámili s tím, jak systém funguje a jak je vytvořen. Na základě téhle návštěvy jsme začali intenzivně hledat projekt, kde by se sanace touhle technologií dala optimálně použít.
Našli jsme! (teprve časem jsme přišli na to, že později bychom si takový projekt pro tuhle technologii asi nezvolili). Šlo o VTL Plynovod určený k rekonstrukci, kde vlastník pozemku (Mendelova univerzita Brno) podmiňoval souhlas s rekonstrukcí technologií, která bude šetrná k chráněnému území v místě a biotopu potoka Coufavá vůbec. Co jsme zjistili až následně bylo, že plynovod byl vybudován v padesátých letech z hrdlových, bezešvých ocelových trub zkracovaných autogenním hořákem a sesazovaných na místě.

Jedním z prvních kroků bezvýkopové sanace je příprava tubusu. My, stejně jako většina ostatních provozovatelů informace o tom, jak vypadá vnitřek VTL plynovodu nemáme. Pro přípravu realizace sanace je tahle informace nezbytná. Proto jsme v září 2017 udělali průzkum tubusu plynovodu videokamerou. Plynovod se oddělil od distribuční soustavy a odplynil. Po dobu odstávky byla VTL RS zásobena LNG cisternou s výparníkem a odorizací. Tubus se rozdělil na čtyři úseky po cca 400 m. Při následné inspekci potrubní kamerou bylo zjištěno, že dva rovinné úseky se povedlo inspektovat ze 100 %, jeden rovinný úsek s lomem se povedlo inspektovat cca ze 40 %, poslední svažitý úsek se povedl inspektovat v rozsahu asi 15 % (začátek a konec) z důvodu geometrie úseku. Bylo jasné, že tubus plynovodu bude možné sanovat systémem volně vloženého rukávce Prmus-Line. Potvrdilo se, že v některých místech (asi 180 ks) bude nutné frézování vnitřního povrchu plynovodu. Potvrdilo se, že původní ocelové trubky měly délku asi 10 m. Následně se plynovod opět propojil a uvedl do provozu.
V zimě 2017 byla dokončena PD sanace VTL Plynovodu a bylo vyžádáno závazné a odborné stanovisko TIČR k použití technologie a materiálu Primus-Line od TIČR. Bylo rozhodnuto o použití rukávce DN150MD (jednovrstvý úplet). Byla uzavřena smlouva se zhotovitelem stavby a dodavatelem rukávce.

Rukávec Primus -Line
Rukávec Primus-Line je volně vložený rukávec, jehož základ je tvořen bezešvým kevlarovým úpletem (ty vrstvy úpletu mohou být jedna nebo dvě). Přesto, že kevlarový úplet je velmi pevný, není těsný. Těsnost systému zajišťuje vnitřní vrstva/naextrudovaný modifikovaný polyuretan.

Spřádací stroj na výrobu kevlarového úpletu

Na vnějším povlaku úpletu je naextrudován polyetylen – tohle je z důvodu ochrany povrchu kevlarových vláken a snížení tření při zavádění rukávce do tubusu plynovodu (chráničkového tělesa). Podle konstrukce existují různé rukávce pro různá média (voda, petrochemie, plyn). Každý rukávec má v prospektu uvedenou katalogovou hodnotu jmenovitého MOP, podle konstrukce a druhu média. Tahle MOP je ale definována pouze pro zcela rovný úsek. Pokud bude v rámci úseku nějaký ohyb nebo lom, MOP pro instalovaný rukávec se příslušně zmenší (existuje na to výpočet).

Tubus plynovodu se na začátku rozdělí do rovinných úseků (tyto rovinné úseky se stanou chráničkami, ve kterých bude uložen rukávec). Rukávec je uložen pouze uvnitř chrániček. Na obou koncích chrániček je rukávec zakončen přechodkou, která je svařena dohromady s čelem chráničky. Chráničky (chráničkové úseky) jsou uzavřené, aby bylo možné kontrolovat např. permeovaný plyn.

Realizace přípravných prací (čištění tubusu) byla zahájena asi v dubnu 2018
Přípravné práce začaly vytvořením náhradního zásobování VTL RS (dočasný PE plynovod, 3 bar). Následně se oddělil VTL Plynovod a jednotlivé úseky se začaly postupně čistit (odstranění geometrických anomálií vnitřního povrchu). Celkem se frézovalo asi 188 bodů uvnitř tubusu plynovodu.

Instalace rukávce Primus-Line
Po dokončení přípravných prací došlo k protažení chráničkových těles rukávcem Primus-line, na rukávec byly nasazeny koncovky a chráničkové těleso bylo dokončeno svarem (uzavřená chránička). Navzájem byla propojena všechna chráničková tělesa a dále propojení katodové ochrany.

Tlaková zkouška
Tlakovou zkoušku je možné provádět pouze vzduchem a provádí se tak, že před vlastní tlakovou zkouškou je zkušební těleso natlakováno na tlak zkoušky a následuje výdrž 24 hod. Následně se zkušební těleso dotlakuje a sleduje se vývoj tlaku ve zkušebním tělese v závislosti na teplotě.

Shrnutí
Vztaženo na jednu etapu – asi 400 m, trvá příprava úseku asi 1 měsíc a realizace instalace rukávce 1 týden. Je to opravdu rychlé! Tlaková zkouška v bunkru vodou do defektu – k defektu došlo při tlaku 159 bar. Při orientačním přepočtu (koef. 2 na 50 let životnosti a na médium plyn) MOP = 40 ale pouze v ideálně rovném úseku.

Encyklopedická informace těsné vložkování + raketování
Další dvě bezvýkopové technologie – těsné vložkování sanačním rukávcem, např. NORDITUBE, a raketování ocelového plynovodu DN150 budou zmíněny pouze encyklopedicky. Uvedu projekty, použité technologie a vlastní fotky pořízené při realizaci, ze kterých je patrno jak ty sanační/výstavbové systémy fungují.

Těsné vložkování

Těsné vložkování rukávcem Norditube
Jde o sanační technologii s využitím stěny původního produktovodu. Stěna původního produktovodu se vyčistí do hladkého kovového povrchu (ideálně tlakovou vodou) a následně se do takto upraveného tubusu vtlačí přetlakem vzduchu inverzně vložený rukávec nasycený pryskyřicí. V závěru se takto upravené potrubí napojí na zdroj horkého vzduchu a jeho působením dojde k vytvrzení pryskyřice, která zůstane pevně spojena se základním materiálem tubusu. Existuje celá řada sanačních rukávců a společností, které je vyrábějí. Je potřeba si vždy vybrat odpovídající rukávec v závislosti na dimenzi, médiu a tlaku. Výsledný produkt je možné svařovat, řezat, jako by šlo pouze o ocelový plynovod. Použití těsného vložkování může nabrat na významu v případě VTL Plynovodů vybudovaných z materiálů s nízkou tolerancí vůči vodíku. Těsné vložkování vytváří v kombinaci s některými druhy pryskyřic vrstvu, která dokáže zablokovat vnitřní povrch plynovodu proti vlivu vodíku. Vodík, vyšší podíl vodíku může u některých ocelových materiálů vyvolat tzv. vodíkovou křehkost.

Plastové materiály pro výstavbu VTL plynovodů

Raketování ocelového potrubí DN150
V roce 2021 jsme byli přizvání k realizaci raketování VTL plynovodu DN150. Šlo o poměrně rozsáhlý projekt EGD na trase plynovodu Soběslav – Ševětín. Celková délka projektu byla 19 245 m, z toho raketováním celkem 12 946 m. Důvody pro realizaci raketováním byly: písčitá půda, nepřítomnost jiných sítí + možnost přesného dodržení hranic pozemků (uložení plynovodu). Je velmi důležité si uvědomit, že při technologiích typu raketování je velmi důležitý opravdu robustní izolační systém plynovodu a to včetně spojovacích svarů. Svařené úseky plynovodu (i 150 m) se zatahují do půdy. Je to technologie velmi šetrná k polním kulturám a rychlost realizace je zarážející.

Raketování ocelového potrubí DN150

Závěr
Bezvýkopové technologie a nové materiály jsou svět sám pro sebe a měli bychom se snažit se v něm orientovat. Může nám posloužit třeba zmiňovaná norma ČSN EN ISO 11295.
Vybrat optimální technologii ke konkrétnímu projektu je velmi důležité a doba, kdy provádění výkopových prací a uzavírek byla neomezená je také dávno pryč. Jsou v tom peníze a určitě jich tam není málo.

text Ing. František Humhal, GridServices, s. r. o.
Zdroje: při zpracování článku byly použity obrázky potrubní kamery, potrubní frézy, okénkovací frézy různých výrobců z webu, obrázek spřádacího stroje z webu společnosti Primus-line a několik fotografií z alba autora prezentace.