Analiza kosztów budowy kanalizacji deszczowej metodą wykopową i bezwykopową

Urbanizacja miast oraz konieczność dostosowywania się do warunków zarówno atmosferycznych, jak i prawnych w aspekcie ekologicznym spowodowały zdecydowany rozwój sieci kanalizacyjnych. Metody budowy przewodów kanalizacyjnych można podzielić na dwie główne grupy: wykopowe oraz bezwykopowe. Realizacja kanalizacji w sposób odkrywkowy wiąże się z wykonywaniem wykopów, a tym samym koniecznością rozbiórki istniejącego zagospodarowania terenu oraz jego zajęcia na czas prowadzenia robót. Wybudowanie kanalizacji w sposób bezwykopowy również wymaga ingerencji w głąb gruntu oraz zajęcia terenu, ale prace te ograniczają się jedynie do wykonania wykopów nadawczych i odbiorczych wykorzystywanych do zabudowy studni rewizyjnych czy połączeniowych.

Sieci kanalizacyjne były, są i będą budowane, nasuwa się jednak pytanie: w jakiej technologii i cenie?

Warianty budowy – założenia

Analiza wariantów oparta jest na założeniach realizowanej inwestycji. W celu stworzenia miarodajnego opracowania mającego na celu przeprowadzenie analizy kosztów budowy na różnych głębokościach w drodze wojewódzkiej, powiatowej, gminnej, z kostki betonowej oraz w terenie zielonym, z projektu zostały odrzucone rozwiązania projektowe wiążące się z budową przykanalików oraz wpustów ulicznych, ograniczając go tym samym do ciągu głównego kanalizacji deszczowej. Zakłada się, że prace wykonywane są powyżej poziomu zwierciadła wody gruntowej ze względu na trudność w oszacowaniu kosztów odwadniania.

Analizie poddano prace wykonywane metodą wykopu otwartego oraz bezwykopowo. Do analizy kosztorysowej metody bezwykopowej przyjęto technologię wykonania za pomocą przecisku hydraulicznego z wierceniem pilotowym i transportem urobku podajnikiem ślimakowym. Pierwotne założenia projektu przewidywały wykonanie kanalizacji deszczowej na średniej głębokości 3,1 m. Na potrzeby analizy głębokości te zostały powiększone o 1 m, tj. do średniej głębokości 4,1 m, i wypłycone o 1 m, tj. do średniej głębokości 2,1 m, w celu porównania kosztów wiążących się nie tylko z nawierzchnią, ale i budową kanalizacji na różnych głębokościach.

Zestawienie parametrów kanalizacji przyjętej do analizy

Studnie

Materiały studni poddane analizie pogrupowano w zależności od materiału zastosowanego przewodu:

• studnie betonowe – rury kamionkowe, PVC + PP, betonowe, żelbetowe, polimerobetonowe, PP, PCC cementowo-polimerowe,
• studnie PEHD – rury PEHD.

Projekt, na którym oparto wyceny, przewiduje wykonanie studni rewizyjnych (tabela 1).

W ramach rozpatrywanych wariantów studnie zostały wycenione na podstawie ich głębokości. Ceny oparto na wycenach producentów.

Rury kanalizacyjne wykonywane metodą tradycyjną

Analizie cenowej poddano następujące materiały rurociągów:

• rury kamionkowe,
• rury PVC+ PP,
• rury betonowe,
• rury żelbetowe,
• rury polimerobetonowe,
• rury PP,
• rury PCC cementowo-polimerowe,
• rury PEHD.

W projekcie, na którym oparto wyceny, przewiduje się wykonanie przewodów kanalizacyjnych (tabela 2). Ceny oparto na wycenach producentów.

Rurociągi kanalizacyjne wykonywane metodą bezwykopową

Rurociągi wykonywane wykopowo w przypadku budowy w technologii bezwykopowej występują w miejscu i na obszarze wykonanych komór nadawczych i odbiorczych, umożliwiających połączenie rur przeciskowych ze studniami rewizyjnymi powstałymi w miejscach komór. W projekcie, na którym oparto wyceny, przewiduje się wykonanie przewodów kanalizacyjnych (tabela 3). Koszty wykonania przecisków oparto na podstawie wycen uzyskanych od specjalistycznych firm.

Koszty budowy

Warunki odtworzenia nawierzchni

Zgodnie z wytycznymi zarządcy drogi w mieście naruszony pas drogowy należy odtworzyć szerzej, według tabel 4 i 5, licząc od krawędzi wykopu.

Koszty wspólne

Jako wspólne przyjęto koszty, które powtarzają się w analizach.

Próba szczelności

Próba szczelności (medium – woda) – bez względu na wybrany wariant oraz metodę budowy kanalizacji. Przeprowadzenie próby szczelności kosztuje 33 020,93 zł.

Nawierzchnie

Koszty rozbiórki oraz odtworzenia nawierzchni, w których prowadzone są prace kanalizacyjne, pokazano na rys. 1. Wielkość powierzchni nawierzchni nie zmienia się w zależności od wariantu (głębokości), a jedynie w zależności od rodzaju terenu, w którym prowadzone są prace.

Wycena grupy robót dotyczących rozbiórki oraz odtworzenia nawierzchni w miejscu wykonywania prac pozwala jednoznacznie stwierdzić, że koszty te w metodzie tradycyjnej znacząco przewyższają koszty robót wykonywanych metodą bezwykopową. Warstwa wierzchnia w metodzie tradycyjnej dla terenów zielonych i drogi z kostki betonowej jest 4,5 razy droższa niż w przypadku metody bezwykopowej, a dla dróg asfaltowych (droga gminna, powiatowa i wojewódzka) iloczyn ten wynosi 4,4. Różnice wynikają z wielkości powierzchni w miejscach, gdzie prowadzone są prace ziemne związane z budową kanalizacji. W metodzie tradycyjnej obszar ten występuje na całej długości realizowanego przewodu, a w metodzie bezwykopowej punktowo w miejscach komór nadawczych, odbiorczych i pośrednich.

Koszty montażu przewodów wraz z materiałem – technologia wykopowa

Koszty montażu przewodów wraz z materiałem przeznaczonym do zabudowy w metodzie wykopowej pokazano w tabeli 6.

Koszty związane z montażem oraz materiałem rur kanalizacyjnych nie zmieniają się w przeprowadzanej analizie na skutek głębokości ułożenia oraz rodzaju nawierzchni. Ceny są zróżnicowane ze względu na koszt materiału. Zróżnicowane koszty materiału wynikają z technologii produkcji, cen surowców użytych do produkcji rur oraz rodzaju połączeń. Koszty montażu też są różne i uzależnione od rodzaju materiału. Główne zmieniające się wielkości w nakładach na prace montażowe mające wpływ na cenę montażu związane są z niezbędną liczbą roboczogodzin oraz ilością i rodzajem sprzętu do montażu. Rury betonowe, żelbetowe, kamionkowe czy polimerobetonowe tzw. grubościenne charakteryzują się dużą wagą, dlatego do prac montażowych konieczne jest więcej roboczogodzin i pracy sprzętu typu żuraw. Z kolei rury z tworzyw sztucznych są lżejsze i nakłady związane ze sprzętem są mniejsze.

Koszty montażu przewodów wraz z materiałem w metodzie bezwykopowej

Koszty montażu rur metodą bezwykopową nie zmieniają się na skutek głębokości ułożenia oraz rodzaju nawierzchni. Na koszt montażu składają się: wykonanie przecisku hydraulicznego sterowanego, cena rur przeciskowych – przewodowych lub rur osłonowych i przewodowych, montaż rur tradycyjnych (połączenie rur przeciskowych ze studnią rewizyjną) oraz cena rur przewodowych. Głównym czynnikiem zwiększającym koszty montażu przewodów w tej metodzie jest wykonanie przecisku hydraulicznego, którego koszt kształtuje się na poziomie 1,42 mln zł. Najdroższym rozwiązaniem jest wykonanie rury przewodowej w rurze stalowej osłonowej umieszczonej na płozach. Wynika to głównie z konieczności wykonania przecisku o większej średnicy i kosztów materiału: rury stalowej, która pozostaje w gruncie, oraz rury przewodowej – zazwyczaj PEHD.

Wariant I – średnia głębokość 3,1 m

Wariant I wykonano zgodnie z przyjętymi w projekcie kanalizacji deszczowej głębokościami. Średnia głębokość ułożenia kanalizacji deszczowej wynosi 3,1 m.

Roboty ziemne

Koszt wykonania robót ziemnych zmienia się nieznacznie w zależności od rodzaju nawierzchni. Wynika to z grubości warstw nawierzchni (od 20 do 47 cm), które są odejmowane od głębokości wykopów i dlatego wpływają na objętość wykopanego materiału. Natomiast jeśli porównamy koszty wykonania wykopów, to w przypadku metody tradycyjnej są one ok. 3,75 razy większe. Wpływa na to głównie długość wykonywanych wykopów i zabezpieczenie ich ścian oraz podsypka i obsypka przewodów.

Studnie wraz z montażem – technologia wykopowa oraz bezwykopowa

Głębokości posadowienia studni rewizyjnych, wynoszące od 2,17 do 4,22 m, wpływają na objętość wykopu, a tym samym na koszt ich wykonania. Istotne są różnice między terenem zielonym a nawierzchnią utwardzoną i wynikają one z zastosowania w drogach przyjętych do analizy pierścieni odciążających. Pomiędzy materiałami różnych producentów nie występuje duża rozbieżność, z wyjątkiem studni z polimerobetonu PRC. Najtańszym rozwiązaniem jest zastosowanie studni żelbetowych Haba-Beton. Koszty montażu studni, podobnie jak rur kanalizacyjnych, także są różne i zależą od materiału studni. Studnie z PEHD na kanalizacji z rur PEHD o średnicy 800 i 1000 przyjęto jako ekscentryczne.

Wariant II – średnia głębokość 2,1 m

Wariant II zrealizowano o 1 m płycej od głębokości przyjętych w projekcie kanalizacji deszczowej. Średnia głębokość ułożenia kanalizacji deszczowej wynosi 2,1 m. Obliczone koszty wykonania robót ziemnych zmieniają się nieznacznie w zależności od rodzaju nawierzchni. Jeśli porównamy koszty wykonania wykopów metodą wykopową i bezwykopową, to w przypadku tej drugiej metody są one ok. 3,75 razy niższe.

Studnie wraz z montażem – technologia wykopowa oraz bezwykopowa

Głębokości posadowienia studni rewizyjnych, które wynoszą od 1,17 do 3,22 m, wpływają na objętość wykopu, a tym samym na koszt ich wykonania. Koszty montażu studni, podobnie jak rur kanalizacyjnych, także są różne i zależą od materiału studni.

Wariant III – średnia głębokość 4,1 m

Wariant III zrealizowano o 1 m głębiej od głębokości przyjętych w projekcie kanalizacji deszczowej. Średnia głębokość ułożenia kanalizacji deszczowej wynosi 4,1 m.

Roboty ziemne

Obliczone koszty wykonania robót ziemnych zmieniają się w stosunkowo niewielkim stopniu w zależności od rodzaju nawierzchni. Jeśli porównamy koszty wykonania wykopów pomiędzy metodą wykopową a bezwykopową, to są one ok. 3,86 razy większe dla metody tradycyjnej.

Studnie wraz z montażem – technologia wykopowa oraz bezwykopowa

Głębokości posadowienia studni rewizyjnych, wynoszące od 3,17 do 5,22 m, wpływają na objętość wykopu, a tym samym na koszt ich wykonania. Koszty montażu studni, podobnie jak rur kanalizacyjnych, także są różne i zależą od materiału studni.

Porównanie kosztów całej inwestycji dla wybranych materiałów

Mając na uwadze powyższe uwagi dot. kosztów technologii i materiałów oraz prac rozbiórkowych, montażowych i wykopowych, w celu podsumowania analizie poddane zostały najniższe oraz najwyższe koszty wykonania kanalizacji w różnych wariantach.

Inwestycja wykonywana metodą wykopową oraz bezwykopową z zastosowaniem najtańszych materiałów

Wykaz kosztów realizacji całej inwestycji z zastosowaniem najtańszych przyjętych do porównania materiałów, z podziałem na wykonanie w różnych wariantach oraz w różnej nawierzchni, podano na rys. 2.

Z ekonomicznego punktu widzenia najtaniej wykonamy kanalizację w technologii wykopu otwartego. Wybór taki należy przyjąć przy średniej głębokości 2,1, 3,1 i 4,1 m, bez względu na rodzaj nawierzchni, w której prace są wykonywane.

Inwestycja wykonywana metodą wykopową oraz bezwykopową z zastosowaniem najdroższych materiałów

Wykaz kosztów zrealizowania całej inwestycji z zastosowaniem najdroższych przyjętych do porównania materiałów, z podziałem na wykonanie w różnych wariantach oraz w różnej nawierzchni, pokazano na rys. 3.

Analizę kosztów przy zastosowaniu materiałów najdroższych przeprowadzono w celu sprawdzenia, czy w takim wariancie technologia bezwykopowa nadal jest najdroższa. Do porównania przyjęto różne głębokości posadowienia kanalizacji oraz różne rodzaje nawierzchni. W tym wypadku najtańszym rozwiązaniem jest wykonanie kanalizacji w technologii tradycyjnej. Wybór taki należy przyjąć przy średniej głębokości 2,1, 3,1 i 4,1 m, bez względu na rodzaj nawierzchni, w której prace są wykonywane.

Porównanie kosztów poszczególnych grup robót

W metodzie bezwykopowej i wykopowej wykonania kanalizacji porównano koszt poszczególnych grup robót dla analizowanych wariantów w różnych rodzajach nawierzchni. Udział kosztów oparty jest na materiałach najtańszych, czyli na najbardziej ekonomicznym rozwiązaniu.

Wariant I – średnia głębokość 3,1 m

Udział kosztów poszczególnych grup robót w kosztach całej inwestycji realizowanej w technologii wykopowej i bezwykopowej pokazano na rys. 4 i 5.

W przypadku zastosowania technologii wykopowej w terenie zielonym i w drodze z kostki betonowej największy koszt stanowią roboty ziemne. Sytuacja zmienia się przy nawierzchniach asfaltowych od najniższej kategorii drogi, tj. gminnej, gdzie udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne i rośnie razem z kategorią ulicy. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, przy pozostałych nawierzchniach znajduje się na tym samym poziomie.

Porównując poszczególne grupy robót, można stwierdzić, że w przypadku technologii bezwykopowej największy udział w całej inwestycji, bez względu na rodzaj nawierzchni, ma wykonanie przecisku hydraulicznego sterowanego, a w następnej kolejności materiał do jego wykonania. W terenie zielonym i w drodze z kostki betonowej roboty ziemne mają większy udział w kosztach niż prace związane z nawierzchnią (to tylko humus i kostka). Sytuacja zmienia się w przypadku nawierzchni asfaltowych od najniższej kategorii drogi, tj. gminnej, gdzie udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne i rośnie razem z kategorią ulicy. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, przy pozostałych nawierzchniach znajduje się na tym samym poziomie.

Wariant II – średnia głębokość 2,1 m

Udziały kosztów poszczególnych grup robót w kosztach całej inwestycji realizowanej w technologii wykopowej i bezwykopowej pokazano na rys. 6 i 7.

Porównując poszczególne grupy robót, można zauważyć, że w przypadku technologii wykopowej tylko w terenie zielonym największy udział mają roboty ziemne. Sytuacja zmienia się przy nawierzchniach ulepszonych już od drogi z kostki betonowej, gdzie udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne i rośnie razem z kategorią ulicy. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, dla pozostałych nawierzchni znajduje się na tym samym poziomie.

Można stwierdzić również, że w przypadku technologii bezwykopowej największy udział w całości inwestycji, bez względu na rodzaj nawierzchni, ma koszt wykonania przecisku hydraulicznego sterowanego, a w następnej kolejności materiału do jego wykonania. W terenie zielonym roboty ziemne są kosztowniejsze niż prace związane z nawierzchnią. W drodze z kostki betonowej koszty robót ziemnych i nawierzchni są bardzo zbliżone. Przy drogach z nawierzchni asfaltowych udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne i rośnie razem z kategorią ulicy. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, w przypadku pozostałych nawierzchni znajduje się na tym samym poziomie.

Wariant III – średnia głębokość 4,1 m

Udziały kosztów poszczególnych grup robót w kosztach całej inwestycji w technologii wykopowej i bezwykopowej pokazano na rys. 8 i 9.

Porównując poszczególne grupy robót, można zauważyć, że w technologii wykopowej w terenie zielonym, drodze z kostki betonowej oraz drodze gminnej największy udział mają roboty ziemne. Zmianę możemy zauważyć przy drodze powiatowej oraz drodze wojewódzkiej, gdzie udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, dla pozostałych nawierzchni znajduje się na tym samym poziomie.

Porównując poszczególne grupy robót, można stwierdzić, że w przypadku technologii bezwykopowej największy udział w całości inwestycji, bez względu na rodzaj nawierzchni, ma koszt wykonania przecisku hydraulicznego sterowanego, a w następnej kolejności materiału do jego wykonania. Udział kosztów robót ziemnych w terenie zielonym, w drodze z kostki betonowej oraz w drodze gminnej przewyższa koszty związane z rozbiórką oraz odtworzeniem nawierzchni. Przy drodze powiatowej i wojewódzkiej udział robót dotyczących nawierzchni przewyższa roboty ziemne. Montaż kanalizacji wraz z materiałem oraz próba szczelności pozostają bez zmian. Udział montażu studni wraz z materiałem jest mniejszy tylko w terenie zielonym, dla pozostałych nawierzchni znajduje się na tym samym poziomie.

Podsumowanie

Przeprowadzona analiza kosztów budowy sieci kanalizacyjnej metodą wykopową i bezwykopową wykazała, że budowa kanalizacji deszczowej o średnicy od DN 300 do DN 1000, o łącznej długości 957,6 m i średnich głębokościach od 2,1 do 4,1 m jest bardziej opłacalna, jeśli zostanie wykonana metodą wykopową. Pomimo przegłębienia sieci deszczowej na potrzeby analizy, koszty wykonania kanalizacji przeciskiem hydraulicznym sterowanym nadal są wyższe i nie zmienia tego faktu nawet odtworzenie nawierzchni jezdni, przy większych średnicach pojawia się konieczność jej wymiany na powierzchni ponad połowy całej szerokości.

Jeśli budujemy kanalizację metodą tradycyjną w terenie zielonym, najbardziej kosztowne są roboty ziemne, natomiast w przypadku robót odtworzeniowych jezdni utwardzonej sytuacja zaczyna się zmieniać wraz z wyższą kategorią drogi i najbardziej kosztowne staje się odtworzenie nawierzchni.

Przy bezwykopowej budowie sieci najbardziej kosztowne, niezależnie od głębokości czy rodzaju nawierzchni, jest wykonanie przecisku hydraulicznego. Na drugim miejscu plasują się koszty materiałów, natomiast koszty odtworzenia nawierzchni wraz z głębokością zbliżają się do kosztów wykopów.

Analizując koszty dla wariantu III, czyli najgłębszego, i drogi wojewódzkiej, można domniemywać, że przy jeszcze większym zagłębieniu koszty się wyrównają, a być może i bardziej opłacalne będzie wykonanie kanalizacji bezwykopowo. Natomiast im płycej, tym różnica kosztów się zwiększa, oczywiście na niekorzyść przecisku hydraulicznego.

Mając na uwadze fakt, że drogi w małym stopniu poddawane są kapitalnym remontom oraz że w większości przypadków wykonywana jest tylko wymiana nawierzchni ścieralnej bez podbudowy, która „trzyma” całą drogę i przenosi obciążenia, może cieszyć fakt, że kanalizacja wykonywana metodą tradycyjną wpłynie na poprawę jakości dróg.

Być może gdyby uwzględnić również koszty środowiskowe, społeczne itp., czyli wszystkie pozostałe, które nie zostały poddane analizie, wykonanie kanalizacji bezwykopowo byłoby tańsze.

W aspekcie wyboru materiału do wykonania kanalizacji deszczowej metodą wykopową najtańszym rozwiązaniem okazały się przewody kanalizacyjne i studnie kanalizacyjne żelbetowe. W przypadku bezwykopowej metody budowy kanalizacji korzystniej byłoby skorzystać z rur przeciskowych betonowych i żelbetowych. Najdroższym materiałem dla technologii tradycyjnej okazały się rury oraz studnie z polimerobetonu PRC, natomiast dla bezwykopowej rury kamionkowe.
Przy inwestycjach związanych z budową kanalizacji, a w szczególności przy pozyskiwaniu środków zewnętrznych na ich realizację, właściciele sieci niestety zazwyczaj nie rozpatrują możliwości wykorzystania materiałów „gwarantujących” użytkowanie w jak najdłuższym okresie czasu, ponieważ liczą się koszty inwestycji poniesione w momencie jej realizacji. Czy takie podejście jest prawidłowe? Płacić będą mieszkańcy, ponieważ amortyzacja środka trwałego jest im krótsza, tym większa, i tym samym koszty utrzymania w przeliczeniu na rok są wyższe, co przekłada się na wysokość opłat za odprowadzanie ścieków, w tym również deszczowych, jeżeli wdrożona została w życie taryfa. Najbardziej korzystne byłoby wykonywanie kosztorysów inwestorskich porównawczych pomiędzy obiema metodami, ale w terenach zielonych czy też na głębokości 2 m nie jest to już zasadne.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 18 maja 2004 r. w sprawie określenia metod i podstaw sporządzania kosztorysu inwestorskiego, obliczania planowanych kosztów prac projektowych oraz planowanych kosztów robót budowlanych określonych w programie funkcjonalno-użytkowym (DzU 2004, nr 130, poz. 1389).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 2 września 2004 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego (DzU 2004, nr 202, poz. 2072, z późn. zm.).
3. Ustawa z dnia 29 stycznia 2004 r. Prawo zamówień publicznych (DzU 2013, poz. 907, t.j. z późn. zm.).
4. Katalog Nakładów Rzeczowych, Sekocenbud, III kw. 2015.
5. http://www.realbud.pl/.
6. Warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnych, Wymagania Techniczne COBRTI „Instal”, Zeszyt 9, Warszawa, sierpień 2003.