Unikátní spadiště pro průtok splaškové vody v Praze-Libni

Každé živé město je pulzujícím organismem, kterým neustále proudí potřebné živiny i odpadní látky jeho metabolismu. Tento tok je pro běžného obyvatele města neviditelný, a tak by to také mělo být. Většina tohoto dění se odehrává skryta pod úrovní terénu. Pokud čas od času probublá něco na povrch, jde většinou o chybu v systému nebo důsledek nějaké přírodní katastrofy. V každém takto složitém systému nějaké chybné procesy nevyhnutelně vzniknou. Úkolem lidí, kteří se o tyto systémy starají, je veškeré provozní problémy vyřešit a ještě lépe – předcházet jim.

Spadiště s tangenciálním nátokem a šroubovicovým obtokem představuje unikátní stavební dílo na pražské stokové síti. Toto spadiště se ostatním podobným stavbám vymyká použitím šroubovicového obtoku splaškových vod.

Návrh výstavby nového spadiště na pražské stokové síti vznikl z potřeby zrušit nevyhovující úsek stoky ve svažitém zalesněném území v Libni mezi ulicemi Nad Okrouhlíkem a Na Okrouhlíku. Stávající část holešovického sběrače byla vedena skrze zahrádkářskou kolonii soustavou několika mělkých spadišť, která byla ve špatném stavebně-technickém stavu a měla nevyhovující průtočné poměry.

Z tohoto důvodu bylo navrženo přeložení stoky do nové, lépe přístupné trasy, která překoná výškový rozdíl jedním spádovým stupněm v nově vybudovaném spadišti. Z hlediska provozu je totiž snadnější údržba jednoho většího objektu než několika objektů menších zejména z důvodu lokalizace a identifikace případných závad.

Ze statického hlediska se jedná o dvě válcové skořepiny, které jsou vzájemně propojeny schodišťovou deskou. Obě skořepiny jsou ve spodní části vetknuty do základové desky, kde navazují na uklidňovací komoru. V horní části jsou vetknuty do stropní desky a navazují na nátokovou část spadiště. Celková hloubka šachty je 36 m.

Okrajové podmínky vnějších konstrukčních prvků byly simulovány pomocí fyzikálně nelineárního modelu podloží. Tento přístup modeluje skutečné chování podzemní konstrukce, která je v interakci s okolním horninovým prostředím. Tato interakce ovlivňuje výsledné deformace jednotlivých konstrukčních prvků, a tím i vnitřní síly, které je nutné zohlednit při statickém posouzení.

V numerické simulaci byla uvažována následující zatížení: vlastní tíha, smrštění betonu, hydrostatický tlak podzemní vody, zemní tlak a užitné zatížení. Rozhodujícím zatížením pro návrh konstrukce byl hydrostatický tlak podzemní vody, který v úrovni základové desky dosahoval charakteristické hodnoty 230 kN/​​m².

Konstrukční betony jsou třídy C30/37 — XA2 — Dmax 16 mm, maxi­mální průsak 30 mm.

Vzhledem k velikosti spadiště a návrhovým průtokovým parametrům byla navázána spolupráce s vědeckým týmem Katedry hydrauliky a hydrologie na Fakultě stavební ČVUT. Cílem bylo posoudit a optimalizovat návrh z hydraulického hlediska jednak pomocí matematického modelování a výpočtů, jednak pomocí fyzikálního modelu spadiště ve vodohospodářské laboratoři na půdě stavební fakulty.

Tento hydraulický výzkum přinesl podstatné informace pro přesný návrh tangenciálního nátoku, uklidňovací komory a samotného spadišťového prostoru.

V návaznosti na úvodní rozvahu a hydraulické výpočty bylo upuštěno od původní myšlenky provádění splaškového průtoku žlabem po vnitřní stěně spadišťového prostoru. Pro optimální funkci vírového spadiště s tangenciálním nátokem jsou nutné hladké stěny spadišťového prostoru bez rozrážečů a jiných nerovností. Při uspořádání se žlabem uvnitř by došlo k většímu provzdušnění proudu a zejména k destrukci vzduchového jádra, které je zásadní pro cirkulaci vzduchu po výšce spadiště.

Dále byl na základě vyhodnocení návrhových kritérií zmenšen průměr spadišťové šachty na 1,2 m (původně 2 m) a upraven tvar a délka nátokové rampy, která je pro optimální navedení vodního paprsku na stěnu spadišťové šachty zásadní. Ověření funkce štěrbinového oddělovače bylo součástí hydraulického výzkumu včetně fyzikálního modelu.

V rámci spodní stavby spadiště byla dle výsledků výzkumu upravena délka a rozměry uklidňovací komory včetně umístění rozrážecí stěny. Oproti původnímu návrhu byla uklidňovací komora podstatně zkrácena a zvýšena. Zároveň byl na dno spadiš­ťového prostoru umístěn kamenný rozrážecí prvek.

Vnitřní část obtokového žlabu je tvořena z čedičových tvarovek a v průřezu má tvar písmene U. Původně bylo uvažováno o použití nařezaných segmentů pukaného žlabu 180° jakožto standardního výrobku. Během návrhu se však velmi rychle ukázalo, že šroubovicový tvar koryta znemožňuje použití jakýchkoli prismatických prvků přesto, že je tvar příčného řezu velmi jednoduchý. Po konzultaci s odborníky ze společnosti Eutit (český výrobce produktů z taveného čediče) byla navržena speciální tvarovka, která respektuje zákony křivosti šroubovice.

Obtokový žlab pro splaškový průtok je umístěn do železobetonového koryta při vnější stěně schodišťového prostoru spadiště. Umístění na vnější stěnu bylo zvoleno jednak z důvodu menšího spádu (s rostoucím vodorovným poloměrem u šroubovice klesá spád) a jednak z důvodu směru působení odstředivé síly, kdy i po havarijním překročení návrhového průtoku dojde vlivem naklonění proudu k pozdějšímu přelití betonového koryta. Vnitřní stěna betonového koryta pak zároveň slouží jako zábradlí schodiště. Spád žlabu je shodný s klesáním schodů a odpovídá 41,6 % (23°), po výšce objektu pak vykoná něco málo přes čtyři otáčky.

V kanalizaci je kamenicky opracované opevnění navrženo všude tam, kde se předpokládá intenzivní mechanické působení protékající vody, popř. u obecných tvarů konstrukcí (průniky profilů, ostré úhly), které nelze efektivně vyzdít z běžných zdicích prvků. V případě spadiště bylo použito celkem 68 opracovaných kamenů.

Poděkování patří zejména investorovi za odvahu schválit a financovat inovativní řešení. V nemalé míře také dodavateli stavby včetně jeho subdodavatele betonových konstrukcí za odvedení kvalitní práce při provádění takto složité konstrukce. A v neposlední řadě patří poděkování zástupcům provozovatele pražské stokové sítě, jejichž aktivní přístup umožnil uvedení nových nápadů ve skutečnost.