Od dynamitu k TBM technológii: ako sa mení výstavba tunelov a perspektívy pre Slovensko
Časopis Inžinierske stavby Tunely patria k najnákladnejším a technicky najnáročnejším stavbám dopravnej infraštruktúry. Zatiaľ čo kedysi dominovalo cyklické razenie s trhacími prácami, dnes čoraz častejšie nastupujú mechanizované raziace štíty, ktoré umožňujú rýchlejšie a bezpečnejšie napredovanie.
Tunely, ktoré boli doteraz postavené na Slovensku, vznikali najmä pomocou takzvanej Novej rakúskej tunelovacej metódy (NRTM), pri ktorej sa postupne razia krátke úseky tunela. Výhodou je flexibilita v prípade, ak sa neočakávane zmenia horninové podmienky. Tieto úseky sa spevňujú striekaným betónom a kotvami, pričom až následne sa osádza definitívne ostenie. Metóda NRTM zahŕňa použitie výbušnín a dočasné podperné konštrukcie.
Pri razení tunelov však dnes existujú aj bezpečnejšie riešenia. Do popredia sa postupne dostáva razenie pomocou mechanizovaných strojov TBM (Tunnel Boring Machine). Ide o obrovské zariadenia s otočnou reznou hlavou v prednej časti, za ktorou je celý systém na odvoz horniny, vetranie či zásobovanie energiou. Na rozdiel od Novej rakúskej tunelovacej metódy sa nerazia krátke úseky, ale razí sa kontinuálne a okamžite sa montuje aj definitívne ostenie. Všetko prebieha súčasne, a nie po cykloch ako v prípade NRTM.
Technológia TBM v praxi
Pri výstavbe tunelov sa dôsledne zvažuje, ktorá metóda razenia je najvhodnejšia. Spoločnosť Budimex, ktorá je jednou z najväčších stavebných skupín v Poľsku a strednej Európe s viac ako päťdesiatročnou tradíciou a skúsenosťami v realizácii rôznorodých infraštruktúrnych projektov, má skúsenosti aj s najmodernejšími raziacimi technológiami. Technológiu TBM aktuálne využíva na dvoch stavbách v Poľsku.
„Ide o technologicky vyspelejšie a zároveň bezpečnejšie riešenie, ktoré umožňuje výrazné skrátenie času výstavby a umožňuje efektívnejšie plánovanie prác. Tunelovací štít možno nasadiť nielen v komplikovaných horninových podmienkach, ale aj pri výstavbe podzemných mestských dopravných systémov, napríklad metra. V tejto technológii vidíme veľký potenciál aj pre ďalšie projekty v strednej Európe,“ hovorí Wojciech Włodzimirski zo spoločnosti Budimex, ktorá aktuálne na Slovensku realizuje výstavbu diaľničnej križovatky D1/D4 pri Bratislave.
V Poľsku realizuje jeden z najvýznamnejších železničných projektov posledných rokov – úsek železničnej trate D Limanowa– Klęczany, ktorého súčasťou je aj tunel s dĺžkou 3,8 kilometra.
Projekt je jedinečnou inžinierskou výzvou, ktorá si vyžaduje pokročilý prístup a využitie moderných technológií, ako sú stroje TBM. Vďaka nim možno presne vyvŕtať tunely v náročných geologických podmienkach, čo je kľúčové pre realizáciu celej investície.
Raziace práce so štítom s priemerom 10,6 metra by mali trvať približne 10 mesiacov. Zároveň má spoločnosť k dispozícii štít TBM s priemerom takmer 15 metrov, ktorým razí trojkilometrový úsek tunela na úseku S19 Jawornik – Lutcza.
Na porovnanie, prvý slovenský diaľničný tunel Branisko sa razil takmer pred tridsiatimi rokmi výlučne pomocou NRTM. Pri veľmi zložitých horninových podmienkach sa dosahoval priemerný postup 104,6 m mesačne, čo bolo vtedy považované za priaznivý výsledok.
Moderné TBM dnes umožňujú kontinuálny postup až niekoľko desiatok metrov denne, čo predstavuje násobne vyššiu efektivitu. Navyše, vývoj ide ďalej – raziace štíty sú vybavené plne digitálnymi riadiacimi systémami, ktoré umožňujú online prepojenie s 3D geotechnickými modelmi stavby, lepšie riadenie parametrov razenia, zníženie vibrácií a hlučnosti a výrazne vyššiu ochranu pracovníkov aj obyvateľstva.
Skúsenosti s takouto technológiou umožňujú efektívne zvládať aj zložité geologické výzvy a zabezpečiť presné a bezpečné razenie. Nové stroje sú pritom vybavené certifikáciou ATEX, ktorá zaručuje bezpečnú prevádzku aj v prostredí s rizikom výbuchu.
Z Číny do Európy
Veľkou výzvou pri TBM razení je aj logistika celého procesu. Kým pri rakúskej metóde pracujú desiatky rôznych strojov, pri TBM je kľúčové jedno zariadenie – ktoré treba na mieru vyrobiť a dopraviť na miesto. Spoločnosť Budiwmex si ich na svoje posledné zákazky objednala v Číne a proces výroby trval niekoľko mesiacov. Zariadenia boli následne otestované z hľadiska geometrie, mechaniky, hydrauliky a elektroniky, potom demontované a odoslané do prístavu, odkiaľ sa po mori prepravili z Číny do Poľska.
Len náklad menšieho zo strojov pozostával z 36 dielov, z ktorých najťažší – predný štít – vážil 87 ton. Samotná hlava frézy vážila 41 ton. Všetky súčasti sa niekoľko týždňov prepravovali na stavenisko, čo si vyžadovalo účasť desiatok kamiónov. Zariadenie bolo zostavené až priamo na stavenisku. Všetky parametre stroja boli vybrané špeciálne pre konkrétnu zákazku a zohľadnili geologické podmienky, aby proces prebehol hladko a bezpečne.
Perspektívy pre slovenskú tunelovú výstavbu
Slovensko stojí pred novou etapou rozvoja infraštruktúry – výstavbou vysokorýchlostných tratí v koridore V4 (Budapešť – Bratislava – Brno – Ostrava – Varšava) a strategického tunela Karpaty. Tieto projekty si vyžiadajú technológie, ktoré zvládnu nielen zložité geologické pomery, ale prinesú aj vyššiu bezpečnosť a environmentálne šetrný prístup.
Skúsenosti zo zahraničia ukazujú moderné spôsoby, ktoré môžu doplniť či nahradiť technológie využívané v minulosti. Know-how z projektov, akými sú vysokorýchlostná železnica Rail Baltica spájajúca Pobaltie so severom Európy či ďalšie projekty s nasadením TBM, môže byť pre pripravované investície prínosom.
Text a foto: Budimex
