Vplyv vody na výstavbu rýchlostnej cesty R1

Aktuálne štúdie uvádzajú, že až 80 % svetovej populácie žije na územiach s vysokým rizikom ohrozenia vodou. Aj na Slovensku sú povodne čoraz častejším javom spôsobujúcim v porovnaní s inými prírodnými katastrofami najväčšie materiálne škody. Intenzívna zrážková činnosť s extrémnymi prejavmi, ako sú povodne, prívalové dažde, prípadne veterné smršte, majú často negatívny vplyv na realizáciu stavieb. Najmä pri líniových stavbách s väčším rozsahom často ovplyvňujú stabilitu a kvalitatívne parametre základovej pôdy. Dôsledkom sú nevyhnutné sanačné opatrenia, ktoré majú, samozrejme, dosah aj na ekonomiku a časový postup výstavby. v súčasnosti stretnúť s množstvom opakujúcich sa chýb a porúch.

Extrémne klimatické podmienky v roku 2010 poznamenali aj realizáciu štyroch stavieb štvorpruhovej smerovo rozdelenej komunikácie v kategórii R 22,5/120: Rýchlostná cesta R1 Nitra, západ – Selenec, Rýchlostná cesta R1 Selenec – Beladice, Rýchlostná cesta R1 Beladice – Tekovské Nemce a Cesta pre motorové vozidlá I/66/R1/ Banská Bystrica – severný obchvat, ktoré sú súčasťou projektu verejno-súkromného partnerstva (skratka PPP, z anglického Public Private Partnership) pre koncesiu na projektovanie, výstavbu, financovanie, prevádzku a údržbu úsekov rýchlostnej cesty R1 Nitra – Tekovské Nemce a Banská Bystrica – severný obchvat R1.

Klimatické podmienky počas výstavby
V zmysle klimatologických analýz SHMÚ bolo obdobie apríl až august 2010 charakterizované ako teplotne nadnormálne a z hydrologického hľadiska mimoriadne nadnormálne. Z hľadiska výdatnosti išlo v tomto období o úhrny v rozsahu až 206 % dlhodobého priemeru. Meteorologická situácia ovplyvnená studenými frontálnymi rozhraniami v týchto mesiacoch spôsobila opakovaný výskyt prívalových zrážok s následkom povodňových vĺn v povodí riek Nitra a Žitava (obr. 2). V dôsledku tohto javu sa znížila retenčná schopnosť územia a značne sa zvýšila hladina podzemných vôd. K zvýšeniu hladín vo vodných tokoch nemalou mierou prispelo aj topenie sa snehu v jarných mesiacoch 2010. V dôsled­ku pôsobenia extrémnych poveternostných vplyvov sa spomalili, respektíve v určitých časových úsekoch úplne zastavili, stavebné práce v najviac postihnutých oblastiach. Po povodňových udalostiach musel zhotovovateľ stavby prijať viaceré sanačné opatrenia s cieľom stabilizovať rozsiahle územie prečerpávaním vody, spevňovaním svahov, prehlbovaním koryta vodných tokov a odstraňovaním nánosov. Následne sa museli prijať opatrenia a technologické postupy, ktoré umožnili reorganizáciu časového priebehu výstavby s cieľom dodržať záväzné termíny projektu pri zabezpečení požadovanej kvality stavebného diela nielen počas trvania koncesie (30 rokov), ale aj následnej 5-ročnej záručnej lehoty po spätnom odovzdaní obstarávateľovi.

Geomorfologické pomery a opis stavieb
Z hľadiska prírodných pomerov je trasa novo­vybudovanej rýchlostnej cesty R1 situovaná do dvoch diametrálne odlišných geomorfologických, geologických a hydrogeologických prostredí. V zmysle geomorfologického členenia (E. Mazúr, M. Lukniš, 1980) je územie, v ktorom sú situované stavby na trase Nitra, západ – Selenec – Beladice – Tekovské Nemce, priradené do oblasti Podunajskej nížiny, celku Podunajská pahorkatina. Severný obchvat Banskej Bystrice je umiestnený z regionálneho geomorfologického hľadiska v se­vernej časti Zvolenskej kotliny na úpätí južných svahov Veľkej Fatry. Má výrazne členitý charakter negatívnej morfoštruktúry priekopovej prepadliny. Najväčší vplyv prívalových povodní na kvalitu základovej pôdy a stavebných konštrukcií bol zaznamenaný v miestach vybreženia vodných tokov na stavbe R1 Nitra, západ – Selenec v km 10,000 – 10,900, na stavbe R1 Selenec – Beladice v km 10,7000 – 11,200, Križovatka Beladice a predovšetkým na stavbe R1 Beladice – Tekovské Nemce v km 0,000 – 0,600, Križovatka Tesárske Mlyňany, v km 3,676 potok Širočina, v km 3,945 potok Bočovka, a na stavbe R1 Banská Bystrica – severný obchvat v úseku Križovatka Kostiviarska, pozdĺž potoka Bystrica.

R1 Nitra, západ – Selenec
Stavba je napojená na úsek R1 Trnava – Nitra v križovatke Lehota, na konci plynulo nadväzuje na úsek R1 Selenec – Beladice v priestore križovatky Selenec. Celková dĺžka rýchlostnej cesty v tomto úseku je 12,589 km, realizovali sa dve mimoúrovňové križovatky, 18 mostov, z toho 12 na rýchlostnej ceste, objekty oporných a zárubných múrov, protihlukových stien a objekty vyvolaných úprav inžinierskych sietí. Súčasťou stavby je Stredisko správy a údržby rýchlostných ciest SSÚR Selenec, ktoré tvorí technickú základňu pre celý koncesovaný úsek rýchlostnej cesty R1 v dĺžke takmer 52 km.

R1 Selenec – Beladice
Celková dĺžka úseku je 18,966 km. Ide o najdlhší úsek, ktorý sa pred križovatkou Tesárske Mlyňany napája na úsek R1 Beladice – Tekovské Nemce. V tomto úseku sú dve mimoúrovňové križovatky, 21 mostov, z toho 12 mostných objektov na rýchlostnej ceste.

R1 Beladice – Tekovské Nemce
Stavba sa nachádza v Nitrianskom kraji, v okrese Zlaté Moravce. Územie, ktorým trasa prechádza, tvorí poľnohospodárska pôda (mimo zastavaných území) a celková dĺžka predstavu­je 14,311 km. Na konci trasy nadväzuje na úsek R1 Tekovské Nemce – Žarnovica. V tomto úseku sa zrealizovali dve mimoúrovňové križovatky, 23 mostov, z toho 18 mostných objektov na rýchlostnej ceste. Súčasťou stavby je obojstranné odpočívadlo Tekovské Nemce.

Cesta pre motorové vozidlá I/66 (R1) Banská Bystrica – severný obchvat
Začiatok stavby je situovaný na novú mimoúrovňovú križovatku s cestou I/59 v lokalite Kostiviarska v severozápadnej časti mesta Banská Bystrica a v záverečnom úseku sa pred mostom nad železničnou vlečkou severný obchvat pripája na cestu I/66 v smere na Brezno. Hlavným cestným objektom stavby je Preložka cesty I/66 (R1) dĺžky 5,671 km. Dominantou stavby je 23 mostných objektov situovaných prevažne v priestore mimoúrovňových križovatiek.

Dôsledky klimatických extrémov
Voda v dôsledku klimatických extrémov na prelome mesiacov máj až jún 2010 značne ovplyvnila výstavbu telesa rýchlostnej cesty úseku R1 Nitra, západ – Selenec v km 10,000 – 10,900. V tomto úseku trasa vedie v nízkom násype výšky do 3,9 m v inundačnej oblasti rieky Nitra a Lúčanského kanála s postupným prechodom do priľahlých svahov Žitavskej pahorkatiny cez zvýšený násyp a mostné objekty SO 210 a SO 211. Mimoriadne prívalové dažde boli v období medzi 1. a 16. júnom 2010, keď zrážky prekročili 2,5- až 3-krát ročné maximá od roku 1960. Následne sa extrémne zvýšili prietoky v tokoch Nitra a Lúčanský kanál, pričom kulminačné prietoky na vodomerných staniciach rieky Nitra dosahovali hodnoty zodpovedajúce n-ročnostiam 20 až 50 rokov. Pri týchto kulmináciách zatopilo stavenisko. Prílivová vlna spôsobila znehodnotenie vybudovanej aktívnej zóny takmer v celej dĺžke trasy, v staničení km 10,000 – 10,900 rýchlostnej cesty R1 a zatopenie základovej škáry mostného objektu SO 210. Stavebné práce sa v dôsledku týchto udalostí veľmi obmedzili alebo úplne zastavili. Po čiastočnom vysušení staveniska v druhej polovici júna 2010 pristúpil zhotovovateľ s cieľom dodržať predpísané normatívne a technologické predpisy k odstráneniu znehodnotenej povrchovej vrstvy aktívnej zóny v nízkom násype telesa rýchlostnej cesty a dôslednému opätovnému prehutneniu. Základová škára mostného objektu SO 210 sa zasypala drenážnym násypom prekrytým geotextíliou a dvojosovou geomrežou. Následne sa zhotovil násyp z frakcie 30 až 63 mm a 0 až 125 mm, zhutnený na ID = 0,75, respektíve 0,85.  Medzi najviac povodňami postihnuté miesta stavby R1 Selenec – Beladice patrí Križovatka Beladice v km 10,700 – 11,100 a priľahlá časť trasy R1. Predmetné územie sa nachádza v terénnej depresii vytvorenej tokom Bocegaj.

V prvej dekáde júna 2010 sa priľahlé vodné toky vybrežili a zatopili stavenisko. Znehodnotila sa tým aktívna zóna trasy R1 a poškodili sa stavebné prístupové komunikácie. Vzhľadom na geologickú stavbu oblasti, tvorenej predovšetkým jemnozrnnými súdržnými zeminami s nízkymi absorpčnými schopnosťami, bolo nevyhnutné odčerpať vodu zo staveniska a po presušení sa vymieňali znehodnotené zeminy konštrukcie zemného telesa. Zvýšenou intenzitou prác zhotovovateľa stavby sa podarilo eliminovať časový sklz spôsobený extrémnymi klimatickými podmienkami a dokončiť stavbu v zmluvnom termíne. Najväčší dosah mali klimatické a hydrologické extrémy v roku 2010 na stavbu R1 Beladice – Tekovské Nemce. Na prelome mája a júna 2010 spôsobili katastrofálne záplavy úplné zastavenie stavebných prác na objekte Križovatka Tesárske Mlyňany a súvisiacich objektoch. Úplne zaplavené boli stavenisko trasy R1 v km 0,000 až 0,600, základové škáry most­ných objektov SO 201, 202 a 203, stavenisko Preložky cesty I/65, ako aj poľnohospodárska pôda v širšom okolí. Podobná situácia vznikla aj na trase R1 v km 3,600 – 3,800, ktorá mostnými objektmi SO 207 a SO 208 prekonáva vodné toky Bočovka a Širočina. Zvýšené prietoky v týchto potokoch mali rovnako ničivé dôsledky na vybudovanú aktívnu zónu trasy a základovú škáru mostných objektov. Základové škáry sa museli odvodniť a spev­niť lomovým kameňom. Až po realizácii všetkých sanačných opatrení bolo možné pokračovať v ďalších stavebných prácach. Táto povodeň, svojím rozsahom najväčšia počas realizácie stavby, mala významný negatívny vplyv na časový priebeh stavebných prác, v dôsledku ktorého vznikol dvojmesačný sklz v termíne uvedenia tejto stavby do prevádzky. V porovnaní s ničivými dôsledkami povodňových vĺn a extrémnych zrážok na stavbách v úseku Nitra, západ – Tekovské Nemce bolo stavenisko severného obchvatu Banskej Bystrice zasiahnuté v relatívne menšej miere. V júni 2010 sa vyskytli zvýšené prietoky na takmer všetkých prítokoch Hrona, pričom najvýznamnejšie kulminačné prietoky dosahovali až Q100. Najvýznamnejšie prejavy boli na začiatku úseku R1 v km 0,000 až 0,300 – Križovatka Kostiviarska, mostných objektoch SO 201-00 až 207-00 a objekte Preložky potoka Bystrička. Pri kulminačných prietokoch Bystričky zatopilo základové škáry uvedených mostných objektov a zároveň bolo degradované dočasné brehové opevnenie potoka, čo následne ohrozilo stabilitu staveniskových komunikácií. Vzhľadom na geologickú stavbu danej oblasti (fluviálne hruboštrkové náplavy) neboli zaznamenané poruchy stability podložia jednotlivých stavebných objektov a sanačné práce sa obmedzili na odčerpanie vody zo stavebných jám a sanáciu brehu potoka Bystrička.

Záver
Extrémne klimatické podmienky v roku 2010 mali na celkový priebeh výstavby jednotlivých stavieb projektu R1 významný vplyv, čo si vyžiadalo operatívne riešenie vzniknutých geotechnických problémov. Išlo predovšetkým o znehodnotenie základovej pôdy cestných a mostných objektov, ktorých sanácia si vyžadovala zvýšené úsilie projektantov a zhotovovateľa stavby s cieľom eliminovať nepriaznivé dosahy, či už na kvalitu, alebo časový harmonogram výstavby. Z pozície nezávislého dozoru nad projektom môžeme konštatovať, že pri kvalitnej odbornej príprave a korektnej spolupráci partnerov z verejného aj súkromného sektora sa podarilo všetky stavby projektu R1 ukončiť v kvalite požadovanej koncesnou zmluvou. V súčasnosti sú všetky úseky rýchlostnej cesty R1 v prevádzke, vybudované geotechnické konštrukcie sa pravidelne monitorujú a nezaznamenali sa prejavy nestability, ktoré by znižovali komfort užívateľov rýchlostnej cesty.

TEXT: RNDr. Viktor Janták, Ing. Peter Mušec, Ing. Tibor Rendek
FOTO: ARCADIS Geotechnika

Autori sú členmi tímu nezávislého dozoru PPP R1 a pracujú v spoločnosti ARCADIS Geotechnika, a. s., organizačná zložka Slovensko.

Článok bol uverejnený v časopise ASB.