Železničné tunely na modernizovanom úseku trate Liptovský Mikuláš – Poprad – Tatry, 3. časť

V záverečnej časti príspevku prinášame informácie o troch železničných tuneloch, na ktoré je v súčasnosti vydané územné rozhodnutie a je spracovávaný stupeň dokumentácie na stavebné povolenie. Tunely Zámčisko, Červený Kút a Palúdza tak doplnia sieť nových projektov v oblasti tunelovej výstavby na Slovensku.

Tunel Zámčisko
Tunelom Zámčisko prechádza železničná trať v novej trase v extraviláne pod bezmenným pahorkom, severne od existujúcej trate v údolí Bieleho Váhu. V súčasnosti je vydané územné rozhodnutie a spracováva sa stupeň dokumentácie na stavebné povolenie (DSP). Tunel sa nachádza v staničení 227,097 – 227,263 nžkm a jeho dĺžka je 166 m. Razený úsek je dlhý 80 m, na portáloch sú časti hĺbené (východný portál 43 m, západný portál 43 m). Trasa oboch koľají v tuneli je v oblúku s polomermi asi 3 000 m. Výškovo tunel klesá od východu na západ v sklone 11,93 ‰. Prevýšenie oboch koľají je 56 mm. Vzájomná vzdialenosť koľají je 4 200 mm. Hlavnými stavebnými časťami tunela sú dvojkoľajová tunelová rúra a portály.

Razený tunel je tvorený primárnym a sekundárnym ostením s medziľahlou drenážnou geotextíliou a plošnou hydroizoláciou. Podľa geologickej stavby horninového prostredia sa navrhli dva prierezy tunela – so spodnou klenbou (plocha výrubu 129,09 m²) a bez spodnej klenby (110,83 m²). Primár bude tvoriť striekaný betón C20/25 v hrúbke 250 až 300 mm. Sekundárne ostenie, spodná klenba a základové pásy sú navrhnuté z monolitického betónu triedy C30/37. Po podrobnom preskúmaní geologických pomerov možno sekundár realizovať aj z prostého betónu. Minimálna hrúbka sekundárneho ostenia je 350 mm a  počíta sa s tým, že sa vyhotoví po blokoch s dĺžkou 10 m.

Hĺbené tunely bude tvoriť monolitický železobetón triedy C30/37, minimálna hrúbka konštrukcie je 400 mm a dĺžka jedného bloku 10 m.

Východný portál (VP) tunela sa nachádza v údolí Belianskeho potoka. Počas razenia sa stavebná jama zabezpečí technológiou klincovanej zeminy, vystuženým striekaným betónom s rozličnými sklonmi svahov a horninovými kotvami. Sklon čelnej steny na razenie je 5 : 1 a celková výška zabezpečenia je asi 19 m. Sklony svahov sú členené lavičkami šírky 2 m. V portálovej stene sa vybuduje tzv. zárodok razenia a ochranný mikropilótový dáždnik. K portálu bude viesť prístupová komunikácia, pri ktorej bude nástupná plocha pre záchranné zložky a na technologický domček.

Západný portál (ZP) je situovaný v západnom svahu pahorka, prechádzajúcom do údolia Bieleho Váhu. Stavebná jama bude zabezpečená klincovanou zeminou, vystuženým striekaným betónom a horninovými kotvami. Maximálna výška zaistenia je asi 22 m. Rovnako sa tu vybuduje zárodok razeného tunela. Definitívna úprava portálov bude riešená spätným zásypom z vystuženej zeminy so zatrávnením v sklone 1 : 1,5.

Tunel Červený Kút
Tunel prechádza masívom vrchu Vachtárová, ktorý leží na západnom cípe pohoria Kozie chrbty. V blízkosti západného portálu sa nachádza obec Kráľova Lehota. Tunel sa nachádza v staničení 233,780 – 238,665 nžkm a v súčasnosti je naň vydané územné rozhodnutie.

Trasa južnej tunelovej rúry (JTR) vedie v jednosmernom oblúku s polomerom R = 15 000 m (oblúk č. 22), pokračuje priamou, ďalej prechodnicou do oblúka s polomerom R = 3 000 m (oblúk č. 24), prechodnicou, priamou a končí sa prechodnicou v smere staničenia trasy železnice. Prevýšenie koľaje v oblúkoch je p = 0 mm (oblúk č. 22), respektíve p = 56 mm (oblúk č. 24). Pozdĺžny sklon južnej tunelovej rúry je klesanie 10,519 ‰ v smere staničenia od východného portálu k západnému.

Hlavnými stavebnými časťami tunela sú dve jednokoľajové tunelové rúry, priečne prepojenia medzi nimi a portály. Trasa severnej tunelovej rúry vedie v jednosmernom oblúku s polomerom R = 15 000 m (oblúk č. 23), pokračuje priamou, ďalej prechodnicou do oblúka s polomerom R = 2960 m (oblúk č. 25), prechodnicou a končí sa priamou v smere staničenia trasy železnice. Prevýšenie koľaje v oblúkoch je p = 0 mm (oblúk č. 23), respektíve p = 57 mm (oblúk č. 25). Pozdĺžny sklon severnej tunelovej rúry je klesanie 10,519 ‰ v smere staničenia od východného portálu k západnému.

Tab. 1 Dĺžky úsekov južnej tunelovej rúry tunela Červený Kút podľa technológie výstavby

Tab. 2 Dĺžky úsekov severnej tunelovej rúry tunela Červený Kút podľa technológie výstavby


Tunelové rúry
Vzhľadom na podmienky horninového prostredia sa bude raziť kombinovaným spôsobom. Pred zavedením plnoprofilového raziaceho stroja (TBM) sa cyklickým spôsobom razenia vyrazí štartovací tunel pre TBM (NRTM), dlhý asi 26 m.

Štartovací tunel tvorí primárne a sekundárne ostenie s medziľahlou drenážnou geotextíliou a plošnou hydroizoláciou. Primárne ostenie tvorí striekaný betón, vystužený jednou alebo dvoma vrstvami oceľových sietí a priehradovými oblúkmi. Primárne ostenie je kotvené do horninového masívu pomocou horninových svorníkov. Ak treba zaistiť stabilitu čela výrubu, navrhuje sa použiť sklolaminátové svorníky. Pri nedostatočnej stabilite nadložia tunela sa použijú predháňané ihly, prípadne mikropilótové dáždniky na zníženie nadvýlomov počas razenia.

Primárne ostenie pri TBM tvoria železobetónové (ŽB) segmenty uložené do prstenca s vonkajším priemerom 10 m. Prstenec je zložený zo šiestich segmentov (vrchný, 2 bočné, 2 spodné a dnový uzatvárací). Sekundárne ostenie (definitívne) je tvorené monolitickým betónom C25/30. Podľa potreby sa použije prostý alebo vystužený betón. Dĺžka betonážneho bloku je navrhnutá 10 m. Betónovať sekundárne ostenie bude možné až po ustálení deformácií horninového masívu.

Obr. 1 Vzorové priečne rezy TBM tunela Červený Kút

Priečne prepojenia
Priečne prepojenia (PP) slúžia v tuneli ako únikové chodby z jednej tunelovej rúry do druhej v prípade nehody či požiaru. Podľa UIC – Codex-u 779-9 (čl. I-43) maximálna vzdialenosť medzi dvoma bezpečnými únikovými cestami je 500 m. V prípade tunela Červený Kút sa navrhuje vytvoriť 9 priečnych prepojení s priemernou dĺžkou 29 m. Všetky prepojenia majú rovnaký svetlý prierez, ktorý je dostatočný aj na prejazd malých vozidiel integrovaného záchranného systému. PP sa budú raziť metódou NRTM z južnej tunelovej rúry. Razenie bude prebiehať dovrchne, respektíve podľa vzájomného výškového vedenia oboch tunelových rúr. S razením sa začne až po vybudovaní primárneho ostenia južnej tunelovej rúry zo ŽB segmentov.

Obr. 2 Tunel Červený Kút – východný portál

Vstupné portály
Čelná stena východného portálu tunela sa zaistí ŽB pilótami s priemerom 900 mm, dĺžkou 18 m a šírkou 17 m. Pilóty sú spevnené v piatich úrovniach ŽB kotevnými prahmi, z ktorých sa budú inštalovať horninové lanové kotvy dĺžky 20 m. V mieste, kde vyjde na povrch TBM, sú pilóty vynechané a toto miesto je spevnené dočasným ŽB prahom. Z neho sú inštalované sklolaminátové tyčové kotvy dĺžky 8 m. Tie isté sklolaminátové kotvy sú použité aj v rastri 1,5 × 1,5 m na všetkých miestach čelnej steny, ktoré netvoria, respektíve nespevňujú pilóty. Najvrchnejší ŽB prah je v rohoch rozopretý kútovými oceľovými rozperami o pilóty bočných stien. Svah od hlavy kotiev po pôvodný terén je v sklone 1 : 1 bez ďalších výstužných prostriedkov.

Bočné steny sú realizované ŽB pilótami s priemerom 900 mm  a dĺžkou 18 m. Pilóty sú spevnené podľa potreby maximálne až v piatich úrovniach ŽB kotevnými prahmi, z ktorých budú inštalované sklolaminátové zemné kotvy. Svahy od hlavy kotiev po pôvodný terén budú na jednom úseku v sklone 1 : 1 bez ďalších výstužných prostriedkov, v druhom úseku od konca pilótovej steny sa bude stena stabilizovať postupne v sklone 5 : 1 na výšku 5 m, 3 : 1 na maximálnu výšku 3 m a v sklone 1 : 1, ktorý sa postupne s klesaním pôvodného terénu vytratí. Stabilizácia v častiach so sklonmi 5 : 1 a 3 : 1 sa vykoná technológiou klincovanej zeminy z vystuženého striekaného betónu a dočasných horninových kotiev. K portálu povedie prístupová komunikácia, pri ktorej sa zrealizuje nástupná plocha pre záchranné zložky a na technologický domček.

Západný portál je situovaný v blízkosti križovatky ciest I/18 a I/72 neďaleko obce Kráľova Lehota. Hĺbená časť sa dobuduje technológiou klincovanej zeminy, vystuženého striekaného betónu a dočasných horninových kotiev. Sklon čelnej steny a steny bočnej – pravej v smere staničenia je 5 : 1. Stena je potiahnutá do výšky 11,54 m a potom je zriadená stabilizačná lavička, z ktorej sa vyhotoví železobetónový kotevný prah na uchytenie lanových kotiev. Tie sa budú osádzať na jednej úrovni vo vzdialenosti 3 m. Stena od lavičky po vrch, respektíve pôvodný terén je svahovaná v sklone 2 : 1 a je spevnená kotvami. Sklon ľavej bočnej steny je 2 : 1 a je svahovaná kontinuálne až po úroveň pôvodného terénu. V portálovej stene sa vybuduje tzv. zárodok a ochranný mikropilótový dáždnik pre obe tunelové rúry. Z dôvodu zavedenia raziaceho stroja sa na dne výkopu v oboch osiach tunelov zrealizuje ryha hlboká asi 2 m, široká asi 10,5 m a dlhá 40 m. V tejto ryhe sa vybetónuje tzv. úložné lôžko pre TBM. Maximálna výška zaistenia v mieste portálovej steny je 22,9 m. Predpokladaná dĺžka stabilizácie zárezu je 28 m do nžkm 238,687. Definitívna úprava bude riešená ľahkou obkladovou stenou s imitáciou lomového kameňa. K portálu povedie prístupová komunikácia z obecnej komunikácie obce Kráľova Lehota k nástupnej ploche na hasičské a záchranné vozidlá a k technologickému domčeku.

Obr. 3 Tunel Palúdza – vzorový priečny rez
(pre lepšie zobrazenie kliknite na obrázok)

Tunel Palúdza
Tunelom Palúdza prechádza železničná trať v novej trase v extraviláne pod bezmenným pahorkom južne od existujúcej trate na pobreží vodnej nádrže Liptovská Mara – v blízkosti Galovianskej zátoky. Je naň vydané územné rozhodnutie a spracovaný stupeň dokumentácie na stavebné povolenie (DSP). Tunel sa nachádza v staničení 257,250 – 257,880 nžkm a jeho dĺžka je 630 m. Celý tunel je definovaný ako razený pod zastropením.

Trasa oboch koľají v tuneli je v priamej. Výškovo klesá tunel od východu na západ v sklonoch 8,51 ‰, respektíve 9,69 ‰. Prevýšenie oboch koľají je 0 mm. Vzájomná vzdialenosť koľají je 4 200 mm.
Hlavnými stavebnými časťami tunela sú dvojkoľajová tunelová rúra a portály. Samotný tunel tvoria dva rady podzemných monolitických železobetónových stien, osovo vzdialených 13,4 m, na ktorých je umiestnená stropná železobetónová doska. Železobetónové monolitické podzemné steny budú hrubé 800 mm, dlhé 12,0 m a na úrovni päty budú čiastočne votknuté do podložia. Navrhli sa z betónu pevnostnej triedy C30/37.
Ryha pre podzemné steny je hĺbená hydraulickým drapákom, ktorý sa na základe posúdenia konkrétnych geologických podmienok nahradí hydrofrézou. Šírka lamely podzemnej steny sa uvažuje 2,9 m. Podzemné steny sa použili aj na zaistenie časti svahov na portáloch tunela. Celková dĺžka podzemných stien v tunelových predzárezoch je 24,6 m.

Stropná ŽB doska má minimálnu hrúbku 800 mm v strede jej rozpätia, teda v osi tunelovej rúry. Smerom k podzemným stenám sa jej hrúbka zväčšuje. Navrhla sa z betónu pevnostnej triedy C30/37 s prímesou PP vláken na zvýšenie požiarnej odolnosti, respektíve z dôvodu odstreľovania krycej vrstvy betónu pri požiari. Betónovanie stropnej dosky sa navrhlo na debnení, ktoré sa vyhotoví po odstránení asi 3 m hrubej vrstvy horniny po dokončení podzemných stien.

Spodnú časť tunela tvorí ŽB doska slúžiaca na prenos zaťaženia od dopravy do podložia. Navrhla sa z betónu pevnostnej triedy C30/37, hrúbky 500 mm. Konštrukčne bude zapustená v podzemných stenách do vopred vyfrézovanej drážky. Na túto ŽB dosku sa uloží doska z prostého betónu pevnostnej triedy C16/20 hrubá 500 mm ako podklad pevnej jazdnej dráhy.

Stavebná jama východného portálu tunela bude zabezpečená pilótovými stenami priemeru 0,8 m s jednotnou dĺžkou 9,0 m, železobetónovými kotviacimi prahmi šírky 0,5 a výšky 0,6 m a trojpramencovými lanovými kotvami dĺžky 14,0 m, s dĺžkou koreňovej časti 6,0 m. Pilóty sú navrhnuté v osovej vzdialenosti 1,0 m od seba. Celková dĺžka pilótovej steny je 80,0 m. Kotvy budú predopnuté na kotviacu silu max. 250 kN. Všetky lanové kotvy sú navrhované ako trvalé, preto bude nevyhnutné zabezpečiť ich ochranu proti korózii. Konečnú úpravu pilótových stien budú tvoriť obkladové betónové múry so železobetónovou rímsou.

K portálu bude viesť prístupová komunikácia, pri ktorej sa zrealizuje nástupná plocha pre záchranné zložky a na technologický domček, automatická tlaková stanica a požiarna akumulačná nádrž.

Západný portál je situovaný v západnom svahu pahorku klesajúcom ku Galovianskej zátoke. V rámci hrubých terénnych úprav bude v hornej časti zárezový svah v sklone 1 : 1,5, v spodnej časti budú stabilizáciu svahov zabezpečovať klincované svahy v sklone 5 : 1. Na úrovni koruny klincovaných svahov je navrhovaná lavička šírky 1,6 m. Klincované svahy po oboch stranách portálového objektu sa navrhli s klincami jednotnej dĺžky 4,0 m, osovo vzdialené od seba o 1,5 m. Svah bude zabezpečený striekaným betónom hrúbky 200 mm, vystužený oceľovou sieťou s veľkos­ťou oka 100 × 100 × 8 mm. Konečná úprava portálového objektu sa bude riešiť zahumusovaním výkopových svahov humusovitou vrstvou hrúbky 200 mm, ktorá sa následne zastrieka hydroosevom. Na klincované svahy, upravené do konečného sklonu čela múru 3 : 1, sa uložia obkladové betónové múry. Navrhnuté sú z betónu triedy C30/37 a obložené obkladovým kameňom hrúbky asi 50 mm. K portálu bude viesť prístupová komunikácia, pri ktorej sa zrealizuje nástupná plocha pre záchranné zložky a na technologický domček.

TEXT: Ing. Ján Kušnír
FOTO: REMING CONSULT

Ján Kušnír je zamestnanec spoločnosti REMING CONSULT, a. s. Je autorizovaný inžinier a špecialista na tunelové stavby. Pôsobí na pozícii manažéra vybraných  projektov a  zároveň je vedúcim strediska Bratislava 3.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.