Przez dwa dni – 28 i 29 września 2010 r. – podczas konferencji naukowo-technicznej Technologie bezwykopowe w służbie aglomeracji i ekologii (Warszawa, hotel Sheraton) naukowcy i praktycy dyskutowali o najważniejszych zagadnieniach dla branży wodno-kanalizacyjnej i drogownictwa. Tematem wiodących referatów była rozbudowa sieci dosyłowych do Oczyszczalni Ścieków „Czajka” w Warszawie. Konferencję zorganizowali: inwestor, czyli MPWiK w m. st. Warszawie SA, wykonawcy projektu – PBG SA, Hydrobudowa 9 SA, PRG „Metro” Sp. z o.o., KWG SA oraz główny dostawca materiałów – firma Hobas System Polska Sp. z o.o.. W tym wyjątkowym dla branży wydarzeniu wzięli udział przedstawiciele środowiska naukowego, m.in. Cezary Madryas z Politechniki Wrocławskiej, Adam Wysokowski z Uniwersytetu Zielonogórskiego, Ziemowit Suligowski z Politechniki Gdańskiej. Licznie reprezentowane były biura projektowe, inwestorzy, firmy wykonawcze. W konferencji udział wzięli również goście z Białorusi, Bułgarii, Litwy i Niemiec.
Rozpoczęto od wprowadzenia uczestników i gości konferencji w problematykę inwestycji rozbudowy i modernizacji OŚ „Czajka”. Dzień upłynął pod znakiem dyskusji i prezentacji, stanowiąc swego rodzaju kompleksowe podsumowanie działań związanych z zakończeniem pierwszego, a zarazem najtrudniejszego etapu budowy. Prelegenci przedstawili społeczne, techniczne, ekonomiczne oraz środowiskowe aspekty zastosowania poszczególnych technologii w projekcie. Organizatorzy zadbali o multimedialny charakter wydarzenia. Po raz pierwszy, właśnie podczas pierwszego dnia konferencji, zaprezentowano film z realizacji budowy kolektorów dosyłowych do oczyszczalni, nakręcony przez spółki bezpośrednio zaangażowane w jego budowę – Hydrobudowę 9, PRG „Metro” i Hobas. Pokaz cieszył się ogromnym zainteresowaniem. Ponadto omawiano istotne dla branży technologii bezwykopowych zagadnienia, takie jak podstawy projektowania mikrotuneli, budowa i renowacja kolektorów dużych średnic metodami bezwykopowymi, aspekty ekonomiczne robót mikrotunelowych i robót w wykopie otwartym, projekty mikrotunelowe i renowacyjne w Rosji i na Białorusi, zaopatrzenie w wodę i oczyszczanie ścieków w Warszawie, aspekty techniczne i ekonomiczne budowy kolektorów dosyłowych do oczyszczalni „Czajka”, pierwsza w Polsce realizacja tunelu tarczą TBM pod Wisłą.
Drugiego dnia konferencji gości czekała niespodzianka, a mianowicie wizyta w samym sercu inwestycji, czyli na budowie kolektorów dosyłowych do „Czajki”. Uczestnicy mieli możliwość bezpośredniego zapoznania się z technologią mikrotunelingu, a nawet praktycznego sprawdzenia wykonania odcinka prac, przechodząc nowo wybudowanym odcinkiem tunelu pod ul. Modlińską. Każdy mógł przekonać się, jak wygląda z bliska podziemny tunel o średnicy 3 m. Do budowy kolektora o tak imponującej średnicy zastosowano technologię mikrotunelowania. Długość pojedynczego odcinka, realizowanego z użyciem rur GRP, osiągnęła rekordową długość 930 m. Skala – nie zawsze uświadamiana podczas prezentacji projektu – robiła wrażenie.

Budowa kolektora
„Czajka” usytuowana jest w prawobrzeżnej części Warszawy. By mogła oczyszczać ścieki z całej Warszawy, trzeba zbudować układ przesyłowy dla ścieków z lewego brzegu stolicy. Oczyszczalnia od początku powstania w latach 90. obsługiwała jedynie rejon prawobrzeżnej Warszawy oraz okolicznych gmin: Legionowa i Ząbek, części Marek, Jabłonnej i Zielonek. Długość obecnie realizowanego odcinka kolektora (od oczyszczalni do zbiegu ulic Myśliborskiej i Świderskiej) wynosi 5714 m. Umowa na ten etap została podpisana w kwietniu ub.r., a wartość kontraktu wynosi brutto: 64 379 400,37 €. Planowany, drugi etap budowy kolektorów dosyłowych polega na wykonaniu 2,5-kilometrowego odcinka rurociągu z lewego na prawy brzeg, aż do oczyszczalni. Jego ponad 600-metrowy odcinek przeprowadzony będzie pod dnem Wisły.
Przedsięwzięcie podzielono na dwa etapy. Pierwszy obejmuje budowę układu przesyłowego ścieków z Warszawy lewobrzeżnej do OŚ „Czajka”, drugim jest wykonanie kolektorów lewobrzeżnych wraz z obiektami kubaturowymi i siecią krzyżującą się z Trasą mostu Północnego w rejonie węzła Marymoncka z komorami kaskadową i połączeniową w rejonie ul. Farysa. Realizacja etapu budowy układu przesyłowego wraz z kolektorem, choć stanowi element większej całości, ze względu na swoje rekordowe parametry zasługuje na szczególną uwagę. Budowany kolektor jest niewątpliwie największą inwestycją z zakresu robót mikrotunelowych zrealizowanych dotychczas w Polsce. Nowatorska jest tu zarówno metoda przeprowadzenia tunelu pod dnem rzeki – z zastosowaniem tarczy TBM – jak i średnica zastosowanych do budowy metodą mikrotunelowania rur przeciskowych CC–GRP 3000 – rekordowe trzy metry! Od początku więc projekt ten stawiał przed wykonawcą konieczność ustanawiania krajowych rekordów w zakresie prowadzenia robót mikrotunelowych.
Znawcy tematu wiedzą, że trudności i problemy techniczne rosną wprost proporcjonalnie do średnicy zewnętrznej rurociągu. Przekłada się to bowiem np. na ilość odbieranego urobku z 1 m.b., ciężar głowic i rurociągów transferowych czy też na objętość płuczki wiertniczej. Założona w projekcie średnica rurociągu jest więc nie tylko śmiałym pomysłem, co prawdziwym wyzwaniem. Niewątpliwie wykonanie w zakładanej technologii najdłuższego w Polsce (wspomniane 930 m) odcinka kolektora nie było zadaniem łatwym, zwłaszcza że miał on przebiegać w osi jezdni w ul. Modlińskiej, jednej z najbardziej ruchliwych tras w Warszawie. Budowę samego kolektora podzielono na 16 odcinków o długości od 96 m do 913 m, w tym pięć z nich miało długość powyżej 500 m. Dla potrzeb tej budowy wykonanych zostało również 57 szybów technologicznych, w tym 10 szybów startowych i osiem szybów końcowych. Pozostałe to szyby technologiczne, służące do montażu studni rewizyjnych. Kolektor został zainstalowany na głębokości od 8 do 14 m. Rurociąg zaprojektowano z rur z żywic poliestrowych o sztywności SN 40 000, SN 50 000 i SN 64 000. Dopuszczalne siły pchania to odpowiednio 1637, 1796 i 1997 t. Całość budowy tego niespełna sześciokilometrowego odcinka kolektora ma zamknąć się w ciągu 15 miesięcy. Ze względu na konieczność zastosowania wyjątkowych środków, do realizacji budowy tunelu zaangażowano równie wyjątkowe urządzenia – najnowsze osiągnięcia techniczne w dziedzinie mikrotunelingu. Przy budowie pracować będą dwie najnowszej generacji maszyny mikrotunelowe AVND2000AB i AVND2400AB, których dostawcą jest firma Herrenknecht AG.

Syfon dosyłowy do oczyszczalni
Układ przesyłowy ścieków z lewobrzeżnej Warszawy do oczyszczalni „Czajka” zaprojektowano jako układ grawitacyjny. Składają się na niego następujące elementy:
Kolektory ogólnospławne o średnicy 2800 mm na terenie prawobrzeżnej Warszawy w dzielnicy Białołęka do OŚ „Czajka” oraz kolektory o średnicy 1400 mm przepięć rezerwowych do pompowni Żerań i Nowodwory.
Kolektory ogólnospławne DA 2160 x 82 mm jako przedłużenia syfonu do układu kolektorów Ø 2800 po stronie praskiej. Syfon pod Wisłą, zlokalizowany po południowej stronie projektowanego mostu Północnego, składa się z komory wejściowej syfonu na terenie lewobrzeżnej Warszawy przy projektowanym przedłużeniu ul. Farysa w dzielnicy Bielany, przejścia pod Wisłą 2 x DN 1600, L = 1300 m w tunelu średnicy wewnętrznej Øw 4,5 m, komory wyjściowej syfonu z komorami zasuw, rozprężną i połączeniową na terenie prawobrzeżnej Warszawy, przy ul. Świderskiej w dzielnicy Białołęka.
Kolektor zrzutowy Ø 2800 do Wisły z komorami pomiarową i kaskadową oraz komorą połączeniową na wylocie do Wisły kolektora Burakowskiego.
Pompownia „Farysa” wraz z kanałem ogólnospławnym Ø 800 i rurociągami tłocznymi.
Kolektory dopływowe i zbiorcze Ø 2800 mm i Ø 2000 mm z istniejącego kolektora Burakowskiego, przewidywanego kolektora Burakowskiego Bis i kanału z Huty Lucchini.
Poza kolektorem, kluczowym elementem tego systemu jest syfon. Jego przewidywana przepustowość zakłada możliwość przyjęcia średnio na dobę 245 400 m3 ścieków z lewobrzeżnej Warszawy (dane dla 2010 r.). Ilość ścieków i wód deszczowych przesyłanych syfonem z lewego brzegu stolicy (dwoma nitkami syfonu) wyniesie ok. 8,50 m3/s, natomiast maksymalne godzinne natężenie przepływu podczas opadów przez jedną nitkę syfonu 5,425 m3/s. Komora wejściowa syfonu („Farysa”) ma 1288,48 m2 powierzchni użytkowej, z czego część nadziemna zajmuje 391,30 m2, natomiast pod ziemią zabudowane jest 897,18 m2. Po stronie wyjściowej (przy ul. Świderskiej) część nadziemna zajmuje 131,09 m2, a podziemna 372,89 m2.

Tunel pod Wisłą
Pomiędzy dwoma komorami – wejściową oraz końcową komorą syfonu, stanowiącą docelowy szyb odbiorczy – projekt zakłada zbudowanie, na odcinku o długości 1304,77 m, tunelu kołowego o średnicy wewnętrznej 4,50 m. Od komory startowej w kierunku komory odbiorczej będzie on miał 1‰ wzniesienia na odcinku L1 = 639,84 m, a następnie na długości L2 = 120,08 m nachylenie będzie wzrastało aż do 13,2‰, osiągając wartość 26,4‰ na odcinku L3 = 540,13 m (długości w rzucie profilu). Na trasie tunelu przewidziano jeden łuk wzniosu o promieniu Rwzn = 150 000 m na odcinku 120,08 m i dwa łuki poziome o promieniu Rpoz = 2500 m i Rpoz = 500 m o długościach odpowiednio 115,06 m i 87,19 m. Przy przejściu z odcinka prostego do łuku przewiduje się zastosowanie na odcinku 20 m krzywych przejściowych (klotoidy). Tunel dosyłowy do „Czajki”, przebiegający pod dnem Wisły, będzie drążony tarczą TBM. Liczba poszczególnych segmentów w pierścieniu wyniesie 5 + 1, natomiast długość każdego pierścienia to 1,2 m.

Technologia mikrotunelu
Mikrotuneling jako metoda budowy instalacji rurociągowych została opracowana i rozwinięta w USA i Japonii. W Polsce wciąż jest uważana za technologię stosunkowo nową. Po raz pierwszy wprowadzono ją w Polsce pod koniec XX w. Niewątpliwie jej zalety szybko zjednają tej metodzie również polskich inżynierów i projektantów. Z pewnością przewyższa tradycyjne techniki – technologie bezwykopowe powodują stosunkowo niewielkie utrudnienia na trasie budowy, umożliwiając tym samym utrzymanie ciągłego ruchu drogowego. To szczególnie istotne w przypadku inwestycji tunelowych w ruchliwych aglomeracjach miejskich. Ponadto, w przeciwieństwie do metod konwencjonalnych, mikrotuneling jest przyjazny dla środowiska i pomaga zachować nienaruszone tereny krajobrazowe. To niezaprzeczalne korzyści. Chcąc sprostać wymaganiom i nowoczesnym trendom w dziedzinie podziemnej i bezkolizyjnej instalacji rur, stosuje się właśnie mikrotuneling. Budowa rurociągu odbywa się w tym przypadku nie tylko bezwykopowo, ale też jest całkowicie zdalnie sterowana z powierzchni przez operatora korzystającego z komputerowego systemu kontroli przebiegu przewiertu.
Na początku powstaje komora startowa i komora odbiorcza. Później montuje się sprzęt do mikrotunelingu, na który składa się kontener sterowniczy, stacja wpychająca rury, system smarowania, system płuczkowy z pompami, urządzenie zasilające oraz głowica urabiająca. Wszystko to zostaje podłączone za pomocą kabli i przewodów, a głowica urabiająca jest wprowadzana w grunt przez siłowniki hydrauliczne. Urobek powstający wskutek pracy głowicy mieszany jest z płuczką i transportowany na powierzchnię za pomocą systemu przewodów. Za głowicą na łożu układane są rury, popychane następnie przez hydrauliczne siłowniki przesuwają ją coraz dalej w grunt, tworząc gotowy rurociąg. Kierunek i osiowość zachowywane są dzięki systemowi laserowej kontroli drążenia, której obraz za pomocą kamery przenoszony jest na monitor operatora systemu. Sterowanie głowicą z powierzchni zapewnia dużą precyzję drążenia. W celu zredukowania oporu powstającego podczas wciskania rur ciecz smarująca wstrzykiwana jest między rury a grunt. Po dojściu maszyny do komory odbiorczej głowica jest wyjmowana, sprzęt w komorze startowej demontowany, a same komory likwidowane. W ich miejscu pojawiają się studnie technologiczne.

Konsultacja merytoryczna:
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski
Współpraca oraz zdjęcia: Hydrobudowa 9 SA, Przedsiębiorstwo Robót Górniczych „Metro” Sp. z o.o., HOBAS System Polska Sp. z o.o.
Wizualizacja: www.kolektorczajka.pl