Přednáška 9

Inženýrské sítě a komunikace

Stroje používané při výstavbě inženýrských sítí a komunikací dělíme do následujících kategorií podle použití.

Stroje na stavbu pozemních komunikací

Frézy na stabilizaci zemin a odstraňování starých krytů pozemních komunikací

Silniční frézy

Silniční frézy jsou stroje na odstraňování starých živičných nebo cementobetonových krytů pozemních komunikací. Menší frézy bývají umístěny na kolovém podvozku, větší frézy mají podvozek pásový. Pracovním nástrojem je fréza, která je složena s rotoru s připevněnými frézovacími hroty. Pomocí rotace frézy dochází k rozrušování stávajícího krytu až do hloubky 350 mm. Rozrušený materiál je od frézy dopravován pomocí pásového dopravníku do odvozního prostředku. Hloubka frézování je hydraulicky nastavitelná. Pro dosažení přímého frézování jsou vybaveny automatickým nivelačním zařízením.

Používají se pro rekonstrukci povrchů pozemních komunikací, chodníků, parkovišť, atd.

Rozdělení a parametry silničních fréz

Frézy Výkon motoru [kW] Provozní hmotnost [t] Šířka frézováním [mm] Max. hloubka frézování [mm]
malé   40 - 250  4 - 20 500 - 1300  100 - 320 
velké   290 - 740  20 - 440 1300 - 2200  300 - 350 

Stabilizační frézy

Stabilizační frézy jsou stroje, které se používají pro ke zpracování hornin za účelem zlepšení jejich mechanických vlastností - stabilizaci. Jsou umístěny na kolovém podvozku s pohonem všech kol a s možností řídit všechny nápravy. Díky tomu jsou zajištěny dobré manévrovací schopnosti stroje. Pracovním nástrojem je fréza složena z rotoru, na kterém jsou po obvodu připevněna kladiva s hroty. Umístěna je mezi nápravami a je zakrytována.

Rotací dochází pomocí kladiv k rozpojování horniny v tloušťce až 550 mm. V prostoru frézy se hornina rozbíjí na menší části a zároveň je míchána s pojivem, které se dávkuje do komory. Následně je kontrolovaně ukládána. Frézování předchází rozbor zeminy na základě, kterého se určí druh a množství pojiva přidávaného do komory. Dávkování pojiva lze ovlivnit i rychlostí pojezdu.

Používají se pro úpravu nenosných zemin, zejména pro zvýšení únosnosti a odolnosti proti zatížení. Nejčastěji se používají sypká pojiva a to nehašené vápno, cement a další. Využívají se především pro stavbu silnic, dálnic, cyklostezek, cest pro zvýšení únosnosti podkladní vrstvy. Při použití stabilizačních fréz není nutné neúnosnou zeminu vytěžit a nahradit jinou únosnou zeminou.

Lze je použít i na frézování silnic při rekonstrukcích pro vytvoření podkladní vrstvy.

Výrobny stavebních směsí

Obalovny živičných směsí

V obalovnách se vyrabí živičné směsi pro živičné povrchy vozovek.

Obalovny se skládají z následujících částí:

  • Skládka kameniva
    • skládá se ze zastřešených boxů a každý box je určen pro jednotlivou frakci
  • Zásobníky kameniva
    • pomocí kolového nakladače je kamenivo přemisťováno ze skládky do zásobníků
    • používají se frakce: 0/4, 4/8, 8/16, 11/22
  • Sušící buben s plynovým hořákem
    • kamenivo je pomocí pásového dopravníku přemístěno do sušícího bubnu
    • buben má mírný spád a pomocí rotace kamenivo postupuje k plamenu plynového hořáku
    • průchodem bubnu je kamenivo sušeno a zahříváno na cca 180 °C
    • průměr bubnu 1 - 3 m, délka bubnu 5 - 10 m, doba sušení cca 5 minut
  • Korečkový elevátor
    • ohřáté kamenivo je dopravováno pomocí korečkového elevátoru na vrchol míchací věže
  • Míchací věž
    • na vrcholu kamenivo prochází přes třídící zařízení, které ho rozdělí na jednotlivé frakce a uloží do zásobníků
    • zároveň je zde umístěno odsávání s filtry
    • pod zásobníky je umístěno dávkovací zařízení, které podle vyráběné receptury automaticky nadávkuje potřebné kamenivo, dávkování je řízeno počítačem
  • Zásobník asfaltu
    • asfalt se skladuje v olejem vyhřívaných izolovaných nádržích při teplotě cca 170 °C
    • jednotlivé druhy asfaltu jsou skladovány v samostatných nádržích
    • do míchačky je asfalt dopravován pomocí potrubí a čerpadla
  • Silo s vápennou moučkou
    • vápenná moučka se používá pro výrobu živičných směsí jako tzv. filer
    • skladována je v silech, ze kterých je dopravována pomocí šnekového dopravníku na váhu
  • Míchačka
    • živičně směsi se míchají pomocí lopatek v dvouhřídelové míchačce, která zajišťuje kvalitní promísení jednotlivých složek (kamenivo, asfalt, filer, příp přísady)
    • nejprve se míchá kamenivo s vápennou moučkou na sucho, po 5 s je přidáván horký asfalt přes průtokoměr a směs je míchána cca 50 s
    • výkon obalovny podle velikosti míchačky je 60 - 300 t/h
  • Zásobník živičné směsi
    • z míchačky je hotová živičná směs pomocí skipového vozíku dopravována do zásobníku
    • ze zásobníku je dávkována do nákladních automobilů, pomocí kterých je dopravována na stavbu
    • automobily musí mít zaplachtovanou korbu, kvůli zabránění úniku tepla a zápachu
    • transportní vzdálenost je max. 50 km a směs chladne asi o 10 °C/h
  • Filtrace (odprašování)
    • při sušení kameniva vzniká velké množství prachu, který je nutno zachytávat
    • k zachytávání se používá hadicový filtr, ze kterého je prach odváděn pomocí šnekového dopravníku do sila
    • zachycený prach lze použít pro výrobu jako tzv. vratný prach, ale jen pro některé receptury

Betonárny

Pro výrobu betonové směsi na cementobetonové kryty vozovek se nejčastěji využívá dvoustupňových betonáren. Dvoustupňové (horizontální) betonárny se skládají ze dvou stupňů, které jsou umístěny vedle sebe. V prvním stupni jsou zásobníky, dávkovací zařízení a váhy. V druhém stupni jsou míchačky. Většinou jsou snadno demontovatelné a přemístitelné. Jednou z výhod je, že druhý stupeň s míchačkami lze oddělit a umístit do větší vzdálenosti. Tohoto se využívá u mobilních betonáren, které se používají k výrobě betonové směsi přímo na staveništi a po dokončení stavby je lze přesunout na jiné staveniště. Zásobníky kameniva jsou často umístěny v úrovni terénu (např. hvězdicovitá skládka), což umožňuje dosažení nižších investičních nákladů.

Stroje pro pokládání krytů pozemních komunikací

Finišery pro ukládku živičných směsí

Finišery jsou stroje pro ukládku vrstev živičných směsí a používají se při výstavbě silnic, dálnic, parkovišť, chodníků a dalších pozemních komunikací. Finišery provádějí ukládání, zarovnání a částečné zhutnění směsi. Skládají se z podvozku, pracovního zařízení, zásobníku materiálu, rozhrnovacích a podávacích dopravníků a jsou vybaveny automatickým nivelačním zařízením.

Podvozky mohou být kolové nebo pásové a poháněny jsou spalovacím motorem. Ovládání je zajištěno pomocí hydrauliky. Pracovní zařízení je složeno z vibračního trámu, hladící desky, zahřívacích těles a z lávky pro obsluhu stroje.

Finišery pracují kontinuálně a je nutné zajistit trvalý přísun živičné směsi. Živičná směs je k finišeru dopravována pomocí zaplachtovaných nákladních automobilů z nichž je následně vysypávána do zásobníku finišeru. Pomocí hrablového nebo šnekového dopravníku je směs odebírána ze zásobníku a přemístěna za stroj k pracovnímu zařízení. Zde je nejprve pomocí šneků rozhrnována do rovnoměrné vrstvy a následně vibračním trámem hutněna a hlazena hladící deskou.

Rozdělení a parametry finišerů

Finišery Max. šířka pokládky [m] Výkon motoru [kW] Teoretická výkonnost [t/h] Kapacita zásobníku [t]
malé 3,1 - 4,4   35 - 75 200 - 400 5 - 10 
střední 7,3 - 10,0   95 - 145 500 - 750  11 - 13 
velké  8,8 - 16,0  150 - 300 800 - 1500  13 - 18 

Finišery pro ukládku cementobetonových krytů vozovek

Finišery pro ukládku cementobetonových krytů, se používají při výstavbě dálnic, letištních ploch a dalších komunikací. Finišery pracují kontinuálně a provádějí následující úkony: rozprostírání, hutnění, uložení výztuže do spár, zarovnání a uhlazení povrchu čerstvého betonu. V současné době se používají hlavně bezbočnicové systémy, výhodou oproti bočnicovým systémům s bočnicemi kotvenými do terénu, je že bočnice jsou kluzné a jsou součásti finišeru.

Finišery se pohybují pomocí pásových podvozků a rychlost pojezdu je velmi nízká. Betonová směs dopravována nákladními automobily a je vysypávána na podkladní vrstvu před finišer. Směs je výráběna v betonárnách a jelikož se jedná o suchou směs tak je dopravována nákladními automobily. Nejprve je směs rozhrnována na pracovní šířku šnekovým rozhrnovačem, následně je ponornými vibrátory hutněna, konstantní výšku zajišťuje zarovnávací deska. Šířka pokládaného cementobetonového krytu může být 2 až 17 m. Maximální výška vrstvy může být až 500 mm.

Většinou se cementobetonový kryt pokládá ve dvou vrstvách (podkladní a obrusná), a to pomocí dvou finišerů pracujících za sebou v určitém rozestupu. Do první vrstvy je hned za finišerem vkládána kluzná ocelová výztuž (trny). Obrusná vrstva je za finišerem hlazena hladícími lištami, případně se používá zdrsnění vlečením juty nebo se používá technologie vymývaného betonu.

Stroje na stavbu podzemních vedení

Pro stavbu produktovodů o průměru potrubí 800 mm a větším se využívá následujících strojů:

  • Rypadla
    • používají se pro vytěžení zeminy do požadované hloubky
    • po uložení potrubí se používají na zpětné zasypání výkop
  • Nákladní automobily
    • pomocí nákladních automobilů je dováženo potrubí na stavbu
  • Vibrační pěchy
    • používají se na zhutnění zeminy před uložením potrubí a po uložení potrubí na zhutnění zpětného zásypu

Ukládání potrubí se provadí pomocí následujícího stroje:

Ukladače potrubí

Ukladače potrubí jsou stroje na pásovém podvozku určené pro ukládání potrubí do předem vykopané rýhy. Většinou se používá větší počet strojů seřazených po určité vzdálenosti vedle výkopu, aby mohly současně uložit delší část potrubí. Kabina s motorem a pracovním zařízením může být uložena na podvozku pevně nebo otočně.

Hlavním pracovním nástrojem je závěsný hák, který je zavěšený na ocelovém laně. Ocelové lano je vedeno přes kladku, která je upevněna na konci výložníku a je upevněno na naviják. Výložník může být hydraulický nebo lanový a mění se ním velikost vyložení. Výška zdvihu potrubí se mění pomocí navijáku ocelového lana. Potrubí je závěšeno na hák pomocí lan, pásů nebo uchycovacího přípravku.

V případě pevného uložení kabiny na podvozku je výložník připevněn na boční straně stroje a na opačné straně je připevněno protizávaží dle hmotnosti ukládaného potrubí. Pokud je kabina otočná, je výložník připevněn v přední části kabiny a závaží je umístěno v zadní části.

Ukladač potrubí Hmotnost stroje [t] Nosnost [t] Výkon motoru [kW] Max. hmotnost protizávaží [t] Délka výložníku [m]
 17 - 55  18 - 100  90 - 280 8 - 11 5,5 - 11,3

Stroje na bezvýkopové technologie

Bezvýkopové technologie výstavby inženýrských sítí o Ø 32 - 800 mm se obecně nazývají mikrotunelování. Jde o technologie, kdy není nutné provádět výkop rýh a otvor v zemině/hornině je vytvářen pomocí strojů. 

Mikrotunelování

Volbu technologie provádění ovlivňuje Ø zabudovávané sítě, délka úseku, materiál zabudovávané sítě a typ zeminy/horniny. Mikrotunelování dělíme podle typu prováděných prací:

Propichování

Propichování se provádí pomocí zemní rakety nebo propichovacího kladiva. Nejdříve je nutné vykopat startovací a cílovou jámu. Zemina je roztlačována raketou nebo kladivem poháněným stlačeným vzduchem nebo hydraulikou. Poutrubí je zatahováno za zemní raketou, přířpadně při samonosné půdě je dodatečně zatahováno. Používá se pro zatahování kabelů a potrubí o max. Ø 200 mm na kratší vzdálenosti do 25 m. Tuto technologii lze využít na propichování v běžných zeminách. Výhodou jsou nízké náklady, snadná manipulace a rychlé provádění. 

  • Neřízené propichování
    • raketa nebo kladivo je na počátku namířeno zaměřovací optikou na cíl
    • cíle je dosaženo neřízeně

  • Řízené propichování
    • raketa má říditelnou hlavu a směr propichování je řízen dálkovým ovládáním
    • není nutné kopat cílovou jámu

Beranění nebo protlačování s otevřeným čelem

Zatlačování potrubí s otevřeným čelem do zeminy může probíhat pomocí beranění nebo protlačování. Protlačování se používá pouze u kratších délek a je méně časté. Beranící energie je vyvolána stlačeným vzduchem, mechanicky nebo hydraulicky. Zemina, která se beraněním dostane do potrubí se odstraňuje šnekovým dopravníkem, vyplachuje vodou nebo pomocí stlačeného vzduchu. Odstraňování zeminy probíhá cyklicky nebo kontinuálně. 

Používá se pro podcházení terénních nerovností, hrází a silničních nebo železničních náspů. Tato technologie je použitelná pro všechny typy zemin, kromě bobtnavých jílů a příliš vodou nasycených zemin. Maximální průměr potrubí je 500 mm. Výhodou je rychlost provádění a nevýhodou mohou být rázy vznikající při beranění, které mohou mít špatný vliv na okolí.

Beranění s uzavřeným čelem

Horizontální beranění s uzavřeným čelem je technologie, při které je potrubí zatlačováno do zeminy pomocí beranící energie. Beranící energie je zajištěna pomocí stlačeného vzduch, mechanicky nebo hydraulicky. Pro provádění prací je nutno nejprve vykopat startovací a cílovou jámu. Půda je roztlačována pomocí speciálně upraveného čela.

Používá se pro podcházení terénních nerovností, hrází a silničních nebo železničních náspů. Tato technologie je použitelná pro všechny typy zemin, kromě bobtnavých jílů. Maximální průměr potrubí je 500 mm. Výhodou je rychlost provádění a nevýhodou mohou být rázy vznikající při beranění, které mohou mít špatný vliv na okolí.

Horizontální vrtání

Horizontální vrtání se dělí na vrtání s pilotním vrtem a směrové vrtání (HDD - Horizontal Directional Drilling).

  • Horizontální vrtání s pilotním vrtem
    • je potřeba vykopat startovací a cílovou jámu
    • nejprve je proveden pilotní vrt
    • v případě že byl vrt správně zaměřen, rozšíří se na požadovaný průměr horizontálním vrtáním:
      • vrtání se většinou kombinuje se zatlačováním potrubí
      • vrtná hlava vytváří prostor pro zatlačování potrubí, které je zatlačováno pomocí tlačného zařízení
      • vyvrtaná zemina se odstraňuje pomocí šnekového dopravníku
      • pohon vrtné hlavy je zajištěn ze startovací jámy přes šnekový dopravník
    • použití:
      • instalace potrubí pro vedení plynu, kanalizace a vody na krátké vzdálenosti 
      • lze použít ve všech zeminách, kromě nesoudržných zemin
      • Ø vrtu až 800 , max. délka vrtu 60 - 90 m
      • výhodu jsou nízké náklady při špatném zaměření vrtu
      • nevýhodami jsou vyšší pracnost a nižší rychlost provádění prací

 

  • Horizontální směrové vrtání - HDD
    • nejdříve se provede pilotní vrt 
    • u nesoudržných zemin se odtěžení provádí hydromechanicky pomocí trysek na vrtné hlavě
    • u skalních hornin se odtěžení provádí pomocí vrtáků
    • pozice vrtné hlavy se zjišťuje vysílačem, následně se provede změna směru vrtání natočením vrtné hlavy
    • po provedení pilotního vrtu je vrt z druhé strany rozšířen pomocí rozšiřovací hlavice
    • lze použít i na velké vzdálenosti až stovky metrů
    • používají se pro inženýrské sítě, kde není nutné zajistit velmi přesný spád a rovinnost vrtu
    • lze použít ve všech zeminách, kromě nesoudržných zemin
    • výhodami jsou vysoká rychlost vrtání a jednoduchá manipulace a flexibilita
    • nevýhodou je problém při změně směru vrtání, kdy dochází ke zvlnění vrtu