asb.sk - Odborný portál pre profesionálov v oblasti stavebníctva
Partneri sekcie

Tunel Ovčiarsko

30.07.2015

Tunel Ovčiarsko je súčasťou diaľničného úseku D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka. Na základe dĺžkovej kategórie sa radí medzi stredne dlhé tunely. Tvoria ho dve samostatné tunelové rúry, každá pre jeden smer jazdy. Navrhovaná rýchlosť je 100 km/h.

Slovenská diaľnica D1, ktorá po svojom dokončení spojí hlavné mesto Slovenska Bratislavu s hraničným priechodom Záhor na ukrajinskej hranici, je súčasťou vetvy paneurópskeho koridoru A5 – Koridor V – trasy Benátky – Ľvov. Samotná trasa diaľnice D1 je vo výstavbe od roku 1972 a jej celková dĺžka bude po dokončení 515,621 km.

Geomorfologické pomery územia, cez ktoré prechádza diaľnica D1, sú komplikované, a to z hľadiska výskytu prírodných bariér vo forme kopcovitého terénu, hlavne medzi úsekom Žilina a Prešov. Celkovo sa na tomto úseku plánuje výstavba až 11 tunelov. Tunel Ovčiarsko, ktorý je súčasťou diaľničného úseku D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka, sa nachádza v katastrálnom území Dolný Hričov, Ovčiarsko, v okrese Žilina, v Žilinskom samosprávnom kraji (obr. 1). Investorom výstavby je Národná diaľničná spoločnosť, a. s., zhotoviteľom je Združenie Ovčiarsko a podzhotoviteľom, realizátorom samotnej výstavby tunela Ovčiarsko, je spoločnosť Uranpres, spol. s r. o.

Obr. 1 Diaľničný úsek D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka (Zdroj: NDS, a. s.)

Obr. 1 Diaľničný úsek D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka (Zdroj: NDS, a. s.)

Technické parametre tunela

Tunel Ovčiarsko tvoria dve samostatné tunelové rúry, každá pre jeden smer jazdy. Navrhovaná rýchlosť v tuneli je 100 km/hod. Na základe dĺžkovej kategórie sa tunel zaraďuje medzi stredne dlhé tunely. Celková dĺžka severnej tunelovej rúry (ďalej len STR) je 2 300 m a dĺžka južnej tunelovej rúry (ďalej len JTR) bude predstavovať 2 320 m razenej časti. Vzdialenosť medzi osami jednotlivých tunelových rúr je variabilná a v úsekoch priečnych prepojení sa pohybuje od 43,5 do 45,4 m. Súčasťou tunela sú tri prejazdné a päť priechodných priečnych prepojení, ktoré slúžia ako únikové cesty, a zároveň šesť jednostranných núdzových zálivov. Postup výstavby tunela sa riadi metódami NRTM – cyklické razenie.

Razenie tunela je navrhnuté s horizontálnym členením výrubu na kalotu, stupeň a dno. Zo západného portálu sa razí dovrchne, v STR je výškové vedenie trasy 1,68 % a v JTR 1,70 %. Priečny sklon je v rozsahu od 0° po max. 4,7°, s úvodom z oboch portálov so sklonom 2,5°.

Geologické pomery

Záujmová lokalita sa podľa geomorfologického členenia Západných Karpát (Mazúr a Lukniš, 1986) nachádza v Strážovských vrchoch. Predmetný úsek má reliéf kotlinových pahorkatín so zosuvnými svahmi a negatívnou morfoštruktúrou. V portálových častiach je sklon svahov 6 – 14°. Najväčší vplyv na formovanie krajinného reliéfu majú hlavne tektonický vývoj územia, fyzikálno-chemická degradácia horninového materiálu a erózne procesy.

Tunel Ovčiarsko je situovaný v tektonickom styku Vonkajších a Vnútorných Západných Karpát v tzv. pribradlovej zóne (Maheľ a Malkovský, 1984). Celý komplex súvrství je budovaný tektonickou jednotkou mezo­zoika a vnútrom karpatského paleogénu s typickým flyšovým vývojom. Mezozoikum (manínska jednotka) je tvorené tektonicky porušeným súvrstvím slieňov, slienitých bridlíc, vápnitých ílovcov, pieskovcov a piesčitých vápencov. Vnútrokarpatský paleogén je reprezentovaný vývojmi hričovsko-žilinského paleogénu (tzv. vývoj hričovských vrstiev tvorených ílovcami s blokmi rífových vápencov a súvrstvím ílovcov, pieskovcov a zlepencov). Mladší vývoj predstavujú súvrstvia zlepencov, pieskovcov a ílovcov (tzv. súľovské zlepence a domanižské vrstvy). Najmladší vývoj predstavuje súvrstvie žilinských vrstiev s typickým ílovco-pieskovcovým zastúpením a na jeho okraji s pestrými ílovcami.

Územie západného portálu a priľahlá časť masívu sa nachádzajú v tektonickej zóne vnútorného okraja bradlového pásma. Tektonický zlom medzi horninami bradlového obalu a pribradlového paleogénu predstavuje širokú zónu intenzívne porušených hornín (tektonickej brekcie), klesajúcu pod uhlom 60 až 80° k severozápadu. Tektonická porucha medzi súvrstvím súľovského zlepenca a domanižských a žilinských vrstiev má povahu širokej intenzívne porušenej zóny, v ktorej sú horniny výrazne porušené, zvrásnené, s prejavmi „budináže“ a rozvoľnenia. Centrálnu časť tvorí tektonická brekcia s hrúbkou 35 m. Tektonická nerovnorodosť uvedených súvrství je daná rozsahom a stupňom tektonického porušenia. Následkom je rôzny stupeň zvrásnenia s výraznou zmenou úklonu vrstiev. Sklon vrstiev varíruje od subhorizontálneho až po sklon 70° so smerom prevládajúceho sklonu k severozápadu. K výrazným porušeniam patria aj zlomové poruchy, prevažne S-J a Z-V smeru. Podzemná voda sa viaže výlučne na puklinovú priepustnosť zlomového systému. Pri razení dosahujú okamžité prítoky výdatnosť do 2,0 l/s, lokálne nad 2,0 l/s. Najvyššia mocnosť nadložia je približne v strede tunela pod kótou Viešky, a to cca 156 m.

Geotechnický monitoring

Princíp NRTM spočíva v efektívnej kontrole deformačného procesu v okolí výrubu s cieľom mobilizovať jeho prirodzenú pevnosť. V súlade s princípmi tejto metódy je potrebný neustály monitoring správania sa horninového masívu založený na pozorovaní výrubu, jeho inžiniersko-geologickej dokumentácii, meraní deformácií (konvergencií), extenzometrických meraniach a inklinometrickom a deformačnom meraní vrtov v okolí stavby. Geotechnický monitoring vykonáva pre Združenie Ovčiarsko spoločnosť Geofos, a. s., v samostatnej kancelárii geotechnického monitoringu (ďalej len GTM). Návrh realizácie jednotlivých meraní GTM je založený na TKP, časť 28 (Geotechnický monitoring pre tunely a prieskumné štôlne) a na realizačnom projekte GTM tunela Ovčiarsko. V tab. 1 sú znázornené limitné hodnoty konvergencií primárneho ostenia pre jednotlivé vystrojovacie triedy (ďalej len VT) na základe statického výpočtu únosnosti masívu.

Tab.1

Možno povedať, že v rámci dosiaľ (údaj k 15. 6. 2015) vyrazených 1 050 m tunela v STR a 889 m v JTR sa deformácie z hľadiska varovných stavov nachádzajú v týchto úrovniach:
a)    stav vysokej miery bezpečnosti;
b)    stav prípustných zmien;
c)    stav medznej prijateľnosti.

Technológia výstavby

Technické riešenie tunelovej rúry je navrhnuté tak, aby zodpovedalo požiadavke na životnosť min. 100 rokov. Pri tuneli Ovčiarsko sa vyprojektovalo spolu 13 typov primárneho vystrojenia (jeden z rezov vidieť na obr. 2). Vystrojovacie triedy sa riadia TKP, časť 26 (Tunely a TP 06-1/2006). Spôsob výstavby závisí od výsledkov hodnotenia IG dokumentácie výrubu a výpočtu indexu RMR (Bienawski, 1989). Hodnotám RMR pridelí projektant stavby prislúchajúce VT na základe výsledkov IG prieskumu. Pre prehľadnosť uvádzame v tab. 2 bodové porovnanie a vysvetlenie IG pomerov pri jednotlivých vystrojovacích triedach.

Tab.2

Obr. 2  Jeden z rezov (A-A): Postup výstavby, vystrojovacia trieda: kalota 6/10, 59; stupeň 6/5, 46; dno 5/4

Obr. 2  Jeden z rezov (A-A): Postup výstavby, vystrojovacia trieda: kalota 6/10, 59; stupeň 6/5, 46; dno 5/4

Spôsob výstavby plne zodpovedá schéme razenia metódou NRTM, kde sa po otvorení výrubu v čo najkratšom čase pristupuje k zabezpečeniu uvoľneného priestoru primárnym ostením. Prostriedky a materiálové zabezpečenie primárneho ostenia závisia od geologických pomerov. Hodnotením horninového masívu sa určia príslušné projektované VT, podľa ktorých sa postupuje v samotnom razení a pri realizácii ostenia.

Kotevné a zaisťovacie prvky

Primárne ostenie pozostáva z priehradových nosníkov, výstužných sietí, striekaného betónu, horninových kotiev a ihiel.

Priehradové nosníky
Priehradové oceľové nosníky sú navrhnuté pri bežnom profile tunela, profile núdzových zálivov a priečnych prepojeniach. Geometria priehradových nosníkov, ich hrúbka a konštrukcia je typická pre každú VT. Typ priehradových nosníkov je uvedený v tab. 3.

Tab.3

Výstužné siete
Ako výstužné siete sa v podmienkach tunela Ovčiarsko používajú siete s rozmermi 6 × 6/150 × 150; 8 × 8/150 × 150; 8 × 8/100 × 100. Trieda ocele výstužných sietí je B 500 B.

Striekaný betón
Na primárne ostenie sa používa striekaný betón (ďalej len SB) z triedy C25/30. Z hľadiska nárastu pevnosti a požiadaviek na pevnosť sa zvolil mladý betón z triedy J2. Veľkosť kameniva je max. 11 mm. SB musí po 6 hodinách preukazovať min. pevnosť 3,0 N/mm2, po 24 hodinách min. 9,0 N/mm2 a konečnú pevnosť po 28 dňoch 25,0 N/mm2.

Horninové kotvy
Kotevný proces je lokálny alebo systematický. Navrhnuté typy horninových kotiev sú prispôsobené rôznym geologickým podmienkam, resp. jednotlivým VT. Jednotlivé typy horninových kotiev sú zobrazené na obr. 2. Ako horninové kotvy sa používajú:
a)    maltované kotvy s φ = 28 mm, únosnosťou min. 250 kN a dĺžkou 4, 6 a 8 m,
b)    samozávrtné kotvy typu R32 a R51 s únosnosťou min. 280 kN a dĺžkou 4, 6, 8 a 9 m,
c)    hydraulicky upínané svorníky s únosnosťou min. 150 kN a dĺžkou 4 m,
d)    sklolaminátové kotvy na zaistenie čelby s dĺžkou 8 m.

Záver

K 15. júnu 2015 sa na tuneli Ovčiarsko vyrazilo zo západného portálu, ako aj z východného portálu spolu 1 938,55 m, čo predstavuje zhruba 40 % z celkovej dĺžky oboch tunelových rúr. Na západnom portáli v STR sa k 15. 6. 2015 vyrazilo 977,15 m, v JTR 876,10 m. Na východnom portáli je v STR vyrazených 72,81 m a v JTR dosiaľ 12,49 m. Razenie prebieha podľa princípov Novej rakúskej tunelovacej metódy pri použití horizontálne členeného výrubu deliaceho sa na kalotu, stupeň a dno. Havarijný stav na východnom portáli oddialil realizáciu raziacich prác z východného portálu až do sanácie samotnej opornej steny. Firma Uranpres, spol. s r. o., využíva pri realizácii tohto stavebného diela poznatky z niekoľkých desiatok rokov praxe z realizácií banských, tunelových a iných stavebných objektov. V súčasnosti spoločnosť vďaka know-how, kvalifikovanému personálu a kvalite prác participuje aj na úvode výstavby najdlhšieho tunela na Slovensku, tunela Višňové, s dĺžkou takmer 7 500 m.

Ing. Jozef Valko, Ing. Peter Janega, Ing. Ladislav Grega, PhD., Ing. Igor Jurík
FOTO A OBRÁZKY: Uranpres, spol. s r. o.

Jozef Valko, Peter Janega, Ladislav Grega a Igor Jurík pôsobia v spoločnosti Uranpres, spol. s r. o., Prešov.

Literatúra
1. Bieniawski, Z. T.: Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering. Wiley-Interscience, 1989.
2. Maheľ, M., Malkovský, M.: Vysvetlivky k tektonickej mape ČSSR 1 : 500 000. Bratislava: GÚDŠ, 51 str., 1984.
3. Mazúr, E., Lukniš, M.: Geomorfologické členenie SSR a ČSSR. Časť Slovensko. Bratislava: Slovenská kartografia, 1986.
4. TKP, časť 26: Tunely, MDPT SR, 2004.
5. TKP, časť 28: Geotechnický monitoring pre tunely a prieskumné štôlne, MDPT SR, 2010.
6. TP 06-1/2006: Podzemné stavby. Časť 1: Cyklické razenie, MDPT SR, 2006.
7. Zwilling, R. a kol.: Dokumentácia pre realizáciu stavby: Tunel Ovčiarsko. Časť primárne ostenie. Bratislava: Basler&Hofmann Slovakia s. r. o., 2014.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 3/2015

Komentáre

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.
Marcel Poštek
Dobrý deň, podľa geomorfologického členenia sa územie nachádza v Západných Karpát - vnútorné - Súľovské vrchy, prípadne až Žilinská kontlina, nie Stŕážovské vrchy. Alebo snaď pozerám na iné členenie mapy ? Ďakujem
Odpovedať | 22.12.2015, 14:46

Ďalšie z JAGA GROUP