Výstavba tunelov Svrčinovec a Poľana

Minulý roku sa rozbehla výstavba diaľnice D3 na úseku Svrčinovec – Skalité, ktorý sa nachádza na Kysuciach, priamo na hraniciach Slovenskej republiky, Českej republiky a Poľska. Diaľnica povedie kopcovitým terénom, takže výstavba bude pomerne náročná. Úsek má dĺžku 12,28 km a zahŕňa 24 mostov a 2 tunely – Svrčinovec a Poľana. Trasa úseku sa začína nad obcou Svrčinovec, kde je navrhnutá diaľničná križovatka na napojenie na Českú republiku, a končí sa za obcou Skalité napojením na už zrealizovaný diaľničný úsek D3 Skalité – hranica SR/PR.

Pôvodne sa plánovalo budovať tento diaľničný úsek na plný profil, ale vzhľadom na prognózovanú (výhľadovú) intenzitu dopravy sa nakoniec rozhodlo, že sa zrealizuje na celej dĺžke v polovičnom profile s dočasnou obojsmernou premávkou a neskôr, keď intenzita dopravy prekročí kapacitu polovičného profilu, sa dobuduje na plný profil. Na urýchlenie začatia výstavby zvolila Národná diaľničná spoločnosť, a. s., v prípade tohto diaľničného úseku verejné obstarávanie formou zmluvy typu „Naprojektuj – Postav“ (žltý FIDIC), kde sa budúci zhotovovateľ okrem rea­lizácie samotnej výstavby zaviazal aj zmeniť dokumentáciu podľa požiadaviek obstarávateľa a vybaviť zmenu platného stavebného povolenia vydaného na plný profil diaľnice. Spoločnosť Basler & Hofmann Slovakia s. r. o. projektuje stavebné časti tunelov Svrčinovec a Poľana. V tomto článku opíšeme ich technický návrh.

Projektové riešenie tunelov

Oba tunely sú kategórie 2T – 8,0 s návrhovou rýchlosťou 80 km/h s dočasnou obojsmernou premávkou v pravej tunelovej rúre. Funkciu chránenej únikovej cesty zabezpečí súbežná úniková štôlňa vedená v profile budúcej ľavej tunelovej rúry.

Tunel Svrčinovec

Tunel Svrčinovec sa skladá z hlavného cestného dvojpruhového tunela a únikovej štôlne, ktorá je s tunelom spojená jedným priečnym prepojením. Trasa vedie v dvoch pravotočivých oblúkoch prepojených prechodnicou. Výškovo trasa stúpa po celej dĺžke zo západu na východ v sklone 1,44 %. Priečny sklon vozovky je 2,5 % po celej dĺžke. Podľa nariadenia vlády Slovenskej republiky č. 344/2006 je hlavný tunel dlhý 409,66 m.

Tunel Poľana

Tunel Poľana sa tiež skladá z hlavného cestného dvojpruhového tunela a únikovej štôlne, ktorá je s tunelom spojená tromi priečnymi prepojeniami. V tuneli sú navrhnuté dva jednostranné núdzové zálivy, jeden pre každý smer jazdy. Trasa vedie v tvare písmena S, začína sa pravotočivým oblúkom, pokračuje preklopením v prechodniciach a končí sa ľavostranným oblúkom. Výškovo trasa stúpa zo západu na východ v sklone 2,0 %, ale do portálov zasahuje údolnicový a vrcholový oblúk. Priečny sklon vozovky sa mení z 3,0 % preklopením na 3,0 % – v závislosti od smerového vedenia. Podľa nariadenia vlády Slovenskej republiky č. 344/2006 je hlavný tunel dlhý 893,04 m.

V oboch prípadoch sme priečne rezy hlavných tunelov, únikových štôlní a priečnych prepojení zjednotili. Tunely sa budú raziť metódou NRTM so zabezpečením dvomi vrstvami ostení. Medzi primárnym a sekundárnym ostením je hydroizolačná fólia. V tuneloch sa nachádzajú dva totožné typy výklenkov. Čistiace výklenky budú umiestnené obojstranne vo vzdialenosti maximálne 62,5 m. Druhým typom výklenkov sú združené výklenky. Do takýchto výklenkov sa umiestnia požiarny hydrant, SOS hláska a šachta na čistenie drenáže. Tieto výklenky budú na pravej strane v smere Čadca – štátna hranica SR/PR.

Situácia tunela Svrčinovec

Situácia tunela Poľana

Inžinierskogeologické pomery

Na trase diaľnice sa v rokoch 2006 – 2007 vykonal podrobný inžinierskogeologický prieskum. V roku 2007 sa pre tunel Poľana vyrazila prieskumná štôlňa s dĺžkou približne 302 m. Záujmové územie trasy patrí na základe geomorfologického členenia Slovenska do oblasti Západných Beskýd. Celé územie je súčasťou geomorfologického celku Jablunkovské medzihorie. V rámci geologického členenia je územie súčasťou Vonkajších Západných Karpát. Ich horninový masív je budovaný magurským príkrovom, ktorého vrstvy majú hrúbku 500 – 1000 m. Vsetínske vrstvy, ktoré sa nachádzajú v území tunelov, sa vyznačujú prevahou hrubých vrstiev siltovitých ílovcov s lavicami jemno až strednozrnných pieskovcov s glaukonitom. V miestach trasy tunelov prevládajú v súvrství hnedozelené, tenkolaminované až tenkodoskovité vápnité ílovce. Vo vrstvách ílovcov sa vyskytujú vrstvičky jemnozrnných až siltovitých, laminovaných pieskovcov s muskovitom.

Z hľadiska hydrogeologických pomerov sú flyšové súvrstvia charakteristické veľmi malou puklinovou priepustnosťou a malým zvodnením. Litologický charakter flyšových jednotiek nevytvára priaznivé podmienky na väčšiu akumuláciu a obeh podzemnej vody. Podzemná voda má povrchový pôvod a do horninového prostredia sa dostáva infiltráciou zrážkových vôd. Zvýšenú pozornosť treba venovať technologickej vode, aby zbytočne nedochádzalo k degradovaniu ílovcov v masíve. Vzhľadom na tieto geotechnické podmienky bude razenie tunelov náročné, bude treba dôsled­ne vykonávať geotechnický monitoring a dbať na dodržiavanie technologických postupov.

Vzorový priečny rez

Primárne ostenie

Primárne ostenie tunelov je navrhnuté a budované podľa zásad NRTM. Razenie bude v prípade tunela Svrčinovec prebiehať dovrchne zo západného portálu. Na tuneli Poľana už razenie prebieha dovrchne zo západného portálu a neskôr sa na urýchlenie výstavby bude hlavný tunel raziť aj úpadne z východného portálu. Výlomové práce sa zatiaľ realizujú len mechanickým rozpojovaním, ale v prípade, že sa vyskytnú bloky zdravých pieskovcov, bude možné použiť aj vrtno-trhavinové rozpojovanie. V projekte sme pri tuneli Svrčinovec navrhli 8 a pri tuneli Poľana 13 vystrojovacích tried vrátane tried pre núdzové zálivy.

Primárne ostenie je tvorené striekaným betónom C 20/25, vystuženým oceľovými sieťami a priehradovými nosníkmi z ocele B500 B. Hrúbka ostenia je navrhnutá od 170 do 300 mm. Na radiálne kotvenie tunelov sú navrhnuté maltované a samozávrtné kotvy s dĺžkou 4 až 6 m. Razenie tunelov bude prebiehať pod vopred hnanou výstužou, ktorá je navrhnutá pre každú vystrojovaciu triedu, a budú ju tvoriť maltované alebo samozávrtné ihly. Ako ihly sa použijú oceľové betonárske výstuže s priemerom 25 mm a dĺžkou 3 až 4 m alebo samozávrtné ihly s priemerom 51 mm a dĺžkou 9 m. Ako injektážna malta sa použije cement. Začiatky razení oboch tunelov na všetkých portáloch budú na dĺžke 13 m prebiehať pod mikropilótovými dáždnikmi a až následne sa prejde na ihlovanie.

Čelba tunela Poľana

Hydroizolácia

Na ochranu razených a hĺbených častí oboch tunelov pred vodou prenikajúcou z horninového masívu sa navrhla plošná hydroizolácia. Tunely sú navrhnuté s dáždnikovou izoláciou. Spodné klenby nie sú zaizolované. Plošnú hydroizoláciu tvorí vrstva ochrannej a drenážnej geotextílie s minimálnou hmotnosťou 900 g/m² a vrstva hydroizolačnej fólie s hrúbkou minimálne 2 mm.

Sekundárne ostenie

Definitívne ostenie tunelových rúr je pri oboch tuneloch navrhnuté ako železobetónové (všetky bloky budú vystužené) z betónu C 30/37, betónované do posuvného debnenia. Hrúbka ostenia je navrhnutá na 0,3 m pri bežnom profile a 0,4 m pri profile núdzového zálivu tunela Poľana. Ostenie je rozdelené pracovnou škárou na hornú klenbu a spodnú klenbu alebo základové pásy. Bloky sú podľa požiadavky objednávateľa stavby navrhnuté na dĺžku 12,5 m.

Odvodnenie tunela

Horninová voda zachytená medziľahlou izoláciou sa zvedie do rubovej drenáže navrhnutej z perforovaných rúr PVC DN 250, ktorá je osadená vo filtračnom betóne pri oboch pätách opôr tunela v priestore medzi konštrukciou primárneho a sekundárneho ostenia. V únikovej štôlni a priečnom prepojení vedie horninová voda rozvoľneným horninovým prostredím do drenážnej vrstvy pod pochôdznou plochou do centrálnej drenážnej rúry DN 200, ktorá je osadená v osi únikovej štôlne, resp. priečneho prepojenia. Následne bude voda viesť gravitačne smerom k portálom, kde budú drenáže ústiť do šácht na portáloch, ďalej sa odvedie cez nádrže a úpravne do ORL a recipientu. Z dôvodu jednoduchej údržby systému sú v tuneli navrhnuté čistiace šachty umiestnené po oboch stranách tunelovej rúry. Vzájomná osová vzdialenosť čistiacich šácht je maximálne 62,5 m. Čistiace šachty sú umiestnené v miestach čistiacich výklenkov, núdzových zálivov a priečnych prepojení.

Vŕtanie ihiel v kalote, tunel Poľana

Únikové štôlne

Únikové štôlne oboch tunelov sú navrhnuté len ako dočasné konštrukcie, ktoré sa neskôr nahradia plnohodnotnými tunelovými rúrami. Z tohto dôvodu je v nich navrhnuté len primárne ostenie podľa zásad NRTM. Na razenie sú navrhnuté 4 vystrojovacie triedy pri normálnom profile a 3 vystrojovacie triedy pri vyhýbacích zálivoch. Primárne ostenie je tvorené striekaným betónom C 20/25, vystuženým oceľovými sieťami a priehradovými nosníkmi z ocele B500 B. Hrúbka ostenia je navrhnutá od 120 do 180 mm.

Na zabezpečenie požadovanej životnosti minimálne 40 rokov sme navrhli na primár aplikovať ochrannú vrstvu zo striekaného betónu triedy C 25/30 s hrúbkou 100 mm, ktorá bude vystužená rozptýlenou nekovovou výstu­žou z polypropylénových (PP) makrovlákien. V roku 2007 sa v mieste ľavej rúry tunela Poľana robil geotechnický prieskum, v rámci ktorého sa vyrazila prieskumná štôlňa. Z nej sa teraz 291 m využije ako časť únikovej štôlne. Táto časť sa nemusí nijako reprofilovať, iba sa upraví dno a nastrieka ochranná vrstva zo striekaného betónu ako v novej časti štôlne.

Priečne prepojenia

Priečne prierezy všetkých prepojení sú totožné s prierezom únikových štôlní. Keďže sa predpokladá, že pri budovaní druhých rúr tunelov sa poškodí časť priečnych prepojení, sú tieto navrhnuté ako dočasné konštrukcie – rovnako ako únikové štôlne. Razenie a vystrojovacie triedy v priečnych prepojeniach sú tiež totožné s únikovými štôlňami.

Hĺbené časti

Tieto časti tunelov sú pri tuneli Svrčinovec aj pri tuneli Poľana riešené rovnakým systémom. Hĺbené časti hlavného tunela a únikovej štôlne sa budú budovať v portálových jamách. Úseky hĺbených častí budú založené na železobetónovej doske. Vnútorný profil hornej klenby tunela je totožný s vnútorným profilom v razenej časti. Východná aj západná portálová jama tunela Svrčinovec sa zabezpečí kombináciou klincovanej zeminy, striekaným betónom s vystužením oceľovými sieťami a kotevnými prahmi s dočasnými a trvalými lanovými kotvami. Konečné terénne úpravy portálov, ako aj zásyp hĺbených častí tunela sú riešené ako kombinácia gabionových zárubných múrov a vystuženej zeminy s gabionovým obkladom.

Kotvenie portálových jám tunela Poľana je totožné ako pri tuneli Svrčinovec. Rozdiel je len v tom, že na západnom portáli už bola čiastočne vyhĺbená jama na razenie prieskumnej štôlne inžinierskogeologického prieskumu. Aj konečné terénne úpravy sú totožné ako pri tuneli Svrčinovec a budú sa riešiť vystuženou zeminou s gabionovým obkladom. Všetky portálové jamy sú v rámci geotechnického monitoringu osadené nivelačnými bodmi na sledovanie pohybov svahu pri hĺbení jám, ako aj pri začatí razenia tunelov. Na portáloch sú vzhľadom na zlú geológiu osadené inklinometre a realizovali sa aj vrty na sledovanie hladiny podzemnej vody.

Záver

V čase písania tohto článku už prebiehalo razenie tunela Poľana zo západného portálu, pokračovalo sa v razení jeho únikovej štôlne a začalo sa s razením tunela Svrčinovec. Podľa platnej zmluvy by mala byť výstavba oboch tunelov ukončená do októbra 2016.´Dúfame, že výstavba prebehne podľa projektu a bez väčších komplikácií a všetci sa budeme môcť v roku 2016 previezť po ďalšej novej časti diaľnice.

TEXT: Ing. Martin Tomeček
FOTO A OBRÁZKY: Basler & Hofmann Slovakia s. r. o.

Martin Tomeček je projektantom podzemných stavieb v spoločnosti Basler & Hofmann Slovakia s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske Stavby/Inženýrské stavby