Tunel Višňové – najdlhší cestný tunel na Slovensku
Časopis Inžinierske stavby Príspevok detailne opisuje technické riešenie a unikátne prvky tunela Višňové, ktoré boli pri realizácii tohto tunela použité. Text odráža vývoj projektu v čase a zameriava sa na inovatívne riešenia v oblasti vetrania, odvodenia a konštrukcie ostenia.
Tunel Višňové je časťou diaľnice D1 Višňové – Dubná Skala, ktorá je súčasťou západno-východného dopravného prepojenia krajiny diaľnicou v úseku Bratislava – Trnava – Trenčín – Žilina – Martin – Poprad – Prešov – Košice – Michalovce – Sobrance – štátna hranica SR/UA. Diaľnica zabezpečuje prepojenie medzi úsekmi D1 Lietavská Lúčka – Višňové a Dubná Skala – Turany. Orientácia trasy tunela podľa svetových strán je v osi západ – východ.
Tunel Višňové sa nachádza na území pohoria Malá Fatra (obr. 1). Malá Fatra je 55 km dlhé horské pásmo v severozápadnej časti Slovenska, rozprestierajúce sa na juhovýchod od Žiliny v línii hlavného oblúka Západných Karpát. Hlavný hrebeň smeruje od juhozápadu na severovýchod. Stred horského pásma je rozdelený korytom rieky Váh. Na tomto mieste vytvorila rieka 12 km dlhé úzke údolie známe pod menom Strečnianska tiesňava. Nadmorská výška horského pásma na trase tunela sa pohybuje v rozmedzí od 800 do 1 300 m n. m.
Tunel Višňové je v súčasnosti nielen najdlhší cestný tunel na území SR (a zároveň 2-rúrový), ale zároveň aj najdlhší tunel na území SR vôbec, bez ohľadu na funkciu tunela. Jeho dĺžka v osi pravej (južnej) tunelovej rúry je 7 475,6 m, v osi ľavej (severnej) tunelovej rúry je to 7 432,91 m.
Technické riešenie tunela
Tunel Višňové je komplexné podzemné dielo, ktorého koncepcia sa postupne vyvíjala v čase na základe meniacich sa podmienok, takisto sa vyvíjajúcich počas jeho prípravy a výstavby.
Výsledná koncepcia tunelového komplexu je primárne tvorená dvomi samostatnými tunelovými rúrami pre každý smer jazdy v kategórii 2T-7,5, s výškou prejazdného
prierezu 4,8 m, so šírkou chodníkov 1 m a svetlou výškou nad chodníkom 2,2 m. Súčasťou tunelového komplexu je ďalej 29 priečnych prepojení medzi samotnými tunelovými rúrami, vetracou šachtou, ktorá je s tunelovými rúrami prepojená vetracími kanálmi, a odvodňovacou štôlňou, do ktorej je zaúsťovaná rubová drenáž tunela a ktorá je prepojená s priečnymi prepojeniami 10 servisnými prielezmi.
Tunelové rúry
Tunelové rúry boli vybudované v portálových častiach ako hĺbené tunely. Zvyšná dĺžka oboch tunelových rúr je tvorená razeným tunelom. Razený tunel bol budovaný dvomi technológiami, primárne technológiou ADECO-RS (Analysis of Controlled DEformation in Rocks and Soils), menšia časť bola razená technológiou NRTM (Nová rakúska tunelovacia metóda).
Použité je štandardné dvojplášťové ostenie s medziľahlou hydroizoláciou a otvoreným hydroizolačným systémom. Profil tunela je pre územie SR neštandardne tvorený z dvoch základných priečnych rezov (vzhľadom na líc ostenia), a to priečnym rezom bez medzistropu a priečnym rezom s medzistropom (obr. 2).
Tento prístup vychádzal z pôvodnej koncepcie polopriečneho vetrania, podľa ktorej mali byť prvé dve tretiny tunela odvetrávané vetracou šachtou, kým zvyšná tretina mala využívať vzduchotechnický kanál oddelený medzistropom (obr. 5).
Neskôr počas budovania tunela bola táto koncepcia prehodnotená, tunel má v konečnom riešení pozdĺžne vetranie, pričom samotný medzistrop na oddelenie vzduchotechnického kanála od dopravného priestoru nebol vybudovaný. Okrem základných priečnych rezov tunela sú v tunelových rúrach použité zväčšené profily v miestach núdzových zálivov, takisto dva typy, a to bez medzistropu a s medzistropom (obr. 2). Rovnako ako v základných profiloch, ani tu nebol medzistrop vybudovaný, s výnimkou núdzového zálivu č. 3 v oboch tunelových rúrach.
Po dĺžke tunela je rozmiestnených spolu 10 núdzových zálivov v každej tunelovej rúre v maximálnej vzájomnej vzdialenosti 750 m. Núdzové zálivy v jednotlivých tunelových rúrach sú navzájom prepojené prejazdnými priečnymi prepojeniami. Profily núdzových zálivov sú po dĺžke tunela z hľadiska typu prierezu rovnaké ako profily základných priečnych rezov s výnimkou núdzového zálivu č. 3 v oboch tunelových rúrach, v ktorom je použitý profil s medzistropom z dôvodu napojenia vetracích kanálov na tunelové rúry v mieste týchto núdzových zálivov.
Sekundárne ostenie tunela je vybudované celkom zo 631 blokov v južnej tunelovej rúre a 632 blokov v severnej tunelovej rúre. Štandardná a zároveň maximálna dĺžka bokov je 12 m, doplnkovo sú použité skrátené bloky s rôznymi dĺžkami, minimálne 2,4 m.
Okrem portálových blokov sú všetky bloky súčasťou razeného tunela, čo znamená, že v každej tunelovej rúre sú len dva bloky hĺbeného tunela, na každom portáli po jednom.
Dĺžka všetkých 4 hĺbených blokov je jednotná, 8 m. Neštandardné je zasunutie blokov do razeného tunela, čo znamená, že rozhranie medzi sekundárnym ostením razenej časti tunela a ostením hĺbeného tunela nie je na začiatku primárneho ostenia razeného tunela, ale je posunuté mierne do razeného tunela v rôznej dĺžke pre každý blok s maximálnou hodnotou zasunutia cca 2,5 m.
K zmene profilu (prechod na variant s medzistropom) dochádza od bloku S400 (severná rúra), resp. J399 (južná rúra).
V tuneli sa nachádzajú 3 typy výklenkov. Najmenší je výklenok typu CV na čistenie drenáže, následne je použitý združený výklenok typu SOS, v ktorom sa nachádza SOS kabína, čistiaca šachta drenážneho odvodnenia a hydrant. a najväčší je výklenok typu RV, resp. AV, kde sú okrem čistiacej šachty drenážneho odvodnenia umiestnené aj redukčné ventily protipožiarneho vodovodu (RV) a vzdušníky (AV). Na začiatku každého núdzového zálivu sa nachádza SOS kabína.
Pre sekundárne ostenie razeného tunela je použitý betón a výstuž s nasledujúcimi základnými parametrami:
- betón sekundárneho ostenia: C30/37
- betón medzistropu v NZ3: C30/37
- oceľová výstuž: B500 B
Pre úsek tunela do 600 m od portálu je použitý betón s triedami vplyvu prostredia XF4, XC3, v ostatných častiach tunela je použitý betón triedy XF2, XC3. Minimálne krytie výstuže je 40 mm na strane dopravného priestoru.
Pre základové pásy hĺbených blokov tunela je použitý betón triedy C30/37 – XC4, XD2, XF2, XA2(SK) – Cl0,2 – Dmax16 – S4 a pre horné klenby hĺbeného tunela je použitý betón triedy C35/45 – XC4, XD3, XF4(SK) – Cl0,2 – Dmax16 – S4.
Požiarna odolnosť konštrukcie bola stanovená ako pre cestný tunel kategórie 1 podľa TP 11/2011 Protipožiarna bezpečnosť cestných tunelov.
Minimálna hrúbka betónu hornej klenby je 300 mm v základnom priečnom reze, 450 mm v profile núdzového zálivu a 350 mm na portálových blokoch. Prevažná väčšina blokov sekundárneho ostenia tunela je zhotovená z prostého betónu, z vystuženého betónu sú len bloky v nepriaznivejších geologických pomeroch, teda hlavne v priportálových oblastiach, v miestach tektonických porúch a samotné bloky hĺbeného tunela.
V blokoch z prostého betónu bolo použité konštrukčné vystuženie na obmedzenie trhlín v základových pásoch a na vnútornom povrchu vrcholu klenby, ale iba v niektorých častiach tunela, a tam, kde sa pôvodne uvažovalo o použití medzistropu, sú vystužené ozuby na osadenie medzistropu.
Priečne prepojenia
V tuneli je vybudovaných celkovo 29 priečnych prepojení. Špecifikom priečnych prepojení v tuneli Višňové je, že ich výškové vedenie nie je vždy priame z jednej tunelovej rúry do druhej. Z dôvodu preklenutia odvodňovacej štôlne bolo nutné viesť niektoré priečne prepojenia v stúpaní v smere od tunelových rúr k vrcholovému zlomu nad odvodňovacou štôlňou (obr. 4). Táto úprava je výrazná najmä v priečnych prepojeniach v blízkosti portálových oblastí, kde nebolo možné niveletu tunela upraviť tak, aby bola v dostatočnom výškovom rozdiele vzhľadom na niveletu odvodňovacej štôlne.
Z hľadiska priečneho usporiadania priečnych prepojení sú použité 3 typy priečneho rezu (obr. 4):
Najmenší profil je použitý na priečnych prepojeniach typu PP-CH, ktoré slúžia iba ako úniková cesta pre peších. Tento typ profilu je použitý celkom na 19 priečnych prepojeniach, ktoré prepájajú tunelové rúry mimo núdzových zálivov v štandardnom profile tunela.
Stredne veľký profil je okrem prechodu peších medzi tunelovými rúrami určený aj na prejazd vozidiel záchranných zložiek a je situovaný ako spojnica núdzových zálivov medzi obomi tunelovými rúrami s výnimkou núdzových zálivov č. 3, 6 a 8. Tento typ priečneho prepojenia je označený ako PP-OV-T. Celkovo je v tuneli 7 priečnych prepojení tohto typu, pričom v každom z týchto prepojení sa nachádza menšia technologická miestnosť, v ktorej je osadené technologické vybavenie tunela.
Najväčší profil je použitý na prepojeniach medzi núdzovými zálivmi č. 3, 6 a 8. Typ PP-OV-T-TS sa vyznačuje tým, že toto priečne prepojenie je prejazdné a navyše, technologické miestnosti sú po celej dĺžke týchto priečnych prepojení. Geometria vnútorného obrysu priečneho rezu tohto typu prepojenia vychádza z geometrie typu PP-OV-T – použité sú rovnaké oblúky, ibaže vo vrchole je pridaný priamy úsek, ktorý zväčšuje šírku priečneho prepojenia.
V priečnych prepojeniach boli použité betóny s rovnakými špecifikáciami ako v tunelových rúrach.
Minimálna hrúbka betónu hornej klenby je 250 mm pri type PP-CH a 300 mm pri typoch PP-OV-T a PP-OV-T-TS. Tak ako pri samotných tunelových rúrach, väčšina sekundárneho ostenia priečnych prepojení je zhotovená z prostého betónu; z vystuženého betónu sú štandardne zárodky priečnych prepojení a len niekoľko blokov v horších geologických pomeroch.
V mieste kríženia s odvodňovacou štôlňou boli v prípade nízkeho nadložia medzi odvodňovacou štôlňou a priečnym prepojením vystužené základové konštrukcie. V blokoch z prostého betónu sa použilo konštrukčné vystuženie na obmedzenie trhlín v základových pásoch, ale iba v niektorých častiach tunela.
Vetracia šachta
Vetracia šachta bola vybudovaná na základe prvotného riešenia vetrania v prvej fáze výstavby tunela a mala slúžiť na odsávanie vzduchu z úseku tunela s profilom bez medzistropu, teda po bloky S400 a J399. V dôsledku zmien v dodávateľskom reťazci stavby počas výstavby tunela a následného prehodnotenia koncepcie vetrania vo finálnom riešení tejto koncepcie vetracia šachta nie je zahrnutá.
Vzhľadom na to, že tieto zmeny nastali v čase, keď už bola vetracia šachta aj s vetracími kanálmi takmer dobudovaná, je možné v budúcnosti v prípade potreby jej využitie prehodnotiť a opäť ju zaradiť do koncepcie vetrania tunela po nevyhnutných technických úpravách.
V súčasnosti slúži táto časť tunela len na inšpekčné účely. Na tento účel bolo vo vetracej šachte vybudované lezné oddelenie, ktoré tvorí 16 revíznych plošín, štandardne od seba vzdialených 6 m, ktoré sú navzájom prepojené pomocou rebríkov. Z dôvodu čo najvyššej životnosti a najnižších nákladov na údržbu je lezné oddelenie s výnimkou kotvenia a spojovacích prvkov vytvorené z kompozitných materiálov, ostatné prvky sú z nehrdzavejúcej ocele triedy A2.
Objekt vetracej šachty zahŕňa okrem samotnej vetracej šachty vetracie kanály, ktorými je vetracia šachta napojená na núdzové zálivy č. 3 v oboch tunelových rúrach
(obr. 5). Vnútorný priemer vetracej šachty je 5,85 m, v spodnej časti je zväčšený na 7,8 m. Výška šachty je 95,4 m od úrovne pochôdznej plochy na dne šachty po vyústenie šachty vo výustnom objekte.
Ostenie vetracej šachty aj vetracích kanálov je dvojvrstvové s medziľahlou hydroizoláciou, primárne ostenie je zo striekaného betónu triedy C30/37 s rozptýlenou výstužou a sekundárne ostenie je z rovnakého betónu, ako majú tunelové rúry a priečne prepojenia, no oproti tunelovým rúram a priečnym prepojeniam ide o vystužený betón.
Odvodňovacia štôlňa
Zmena koncepcie drenážneho odvodnenia tunela Višňové si vyžiadala zmenu funkcie pôvodnej prieskumnej štôlne, ktorá mala zaniknúť vyrazením južnej tunelovej rúry, na funkciu drenážnej štôlne.
Odvodňovacia štôlňa tunela Višňové sa nachádza medzi severnou a južnou tunelovou rúrou v celej dĺžke tunela (obr. 6). Slúži na prevádzanie horninovej vody z rubovej drenáže tunelových rúr do oblasti portálov tunela Višňové.
Odvodňovaciu štôlňu tvoria 4 úseky v závislosti od použitej metódy razenia a od obdobia, keď bola daná časť vyrazená:
1. dobudovaná časť odvodňovacej štôlne od západného portálu, metóda razenia NRTM, dĺžka úseku je 292,03 m;
2. pôvodná časť prieskumnej štôlne, metóda razenia NRTM, dĺžka úseku je 2 799,78 m,
3. pôvodná časť prieskumnej štôlne, metóda razenia TBM (razenie tunelovacím strojom), dĺžka úseku je 3 800,22m;
4. dobudovaná časť odvodňovacej štôlne od východného portálu, metóda razenia NRTM, dĺžka úseku je 554,72 m.
Celková dĺžka štôlne je 7 446,75 m.
V odvodňovacej štôlni je zriadený trvalý odberný objekt na zásobovanie nádrže požiarneho vodovodu vodou a trvalý odberný objekt na zásobovanie technologickej centrály na západnom portáli pitnou vodou. V odvodňovacej štôlni sa nachádza 10 vertikálnych servisných prestupov na údržbu tunela do prejazdných priečnych prepojení (v mieste núdzových zálivov), v priestore zaústenia odvodňovacích vrtov sa nachádzajú OV výklenky.
Priechodný prierez odvodňovacej štôlne je navrhnutý so šírkou 1,8 m a výškou 2,2 m. Vnútorný tvar variuje podľa metódy razenia takto:
1. pôvodná časť prieskumnej štôlne – úsek razený TBM: kruhový profil s polomerom 1,55 m;
2. pôvodná časť prieskumnej štôlne – úsek razený NRTM: profil s dvojitým polomerom (1,75 – 2,4 m);
3. dobudovaná časť odvodňovacej štôlne – úsek razený NRTM: profil s dvojitým polomerom (1,675 – 2,325 m).
V osi odvodňovacej štôlne sa v dne nachádza odvodňovací kanál s rôznym prierezom v závislosti od úseku štôlne, ktorým je odvádzaná podzemná voda do oblasti portálov.
Konštrukcia razenej časti odvodňovacej štôlne pozostáva z dvojvrstvového ostenia s medziľahlou drenážnou a izolačnou vrstvou. Špecifikácie použitých betónov sú rôzne v závislosti od obdobia budovania konkrétnej časti konštrukcie a platných noriem v danom období. Sekundárne ostenie odvodňovacej štôlne tvorí striekaný betón triedy C30/37.
Sekundárne ostenie je realizované iba v úsekoch štôlne s nepriaznivými geologickými pomermi a v novobudovaných portálových úsekoch štôlne. Na ochranu únikovej štôlne proti podzemnej vode je navrhnutý otvorený systém hydroizolácie. Izoláciu tvoria pásy nopovej fólie so šírkou 500 mm osadené lokálne v miestach prítokov podzemnej vody cez primárne ostenie. Sústredené prítoky podzemnej vody sú zvedené cez krátky odvodňovací vrt a flexibilnou hadicou do odvodňovacieho kanála v dne štôlne.
Súhrn špecifických technických riešení v tuneli Višňové
V tuneli Višňové boli použité rôzne technické riešenia, ktoré sú pri výstavbe tunelov na Slovensku neštandardné. Tieto riešenia vyplynuli okrem iného aj z postupných iterácií pri hľadaní finálneho technického riešenia tunela, ktoré prebiehali vo významnej miere ešte aj počas samotnej výstavby tunela.
Toto sú najvýznamnejšie z nich:
1. Dva základné profily tunela – s medzistropom a bez medzistropu, pričom medzistrop v záverečnom riešení nebol aplikovaný s výnimkou núdzového zálivu č. 3.
2. Pracovná škára medzi základom sekundárneho ostenia a hornou klenbou je umiestnená v úrovni chodníka,rubová drenáž je v úseku profilu s medzistropom umiestnená vysoko.
3. Využitie pôvodnej prieskumnej štôlne ako drenážnej štôlne a hlavného kanalizačného zberača tunela umožnilo elimináciu hlavných zberačov v tunelových rúrach, a tým aj predchádzať poruchám na vozovke v miestach kanalizačných šachiet.
4. Tri rôzne veľké profily priečnych prepojení v závislosti od ich funkcie.
5. Vetracia šachta v aktuálnej koncepcii vetrania tunela neslúži na vetranie tunela, ale má len inšpekčnú funkciu.
Záver
Vybudovanie a sprevádzkovanie tunela Višňové pre investora celej stavby NDS, a. s., bolo mimoriadne dôležitou úlohou a zároveň významným aj pre motoristov cestujúcich na trase medzi Žilinou a Martinom, ktorá bola dlhodobo extrémne vyťažená a takisto nebezpečná pre časté pády skál na cestu I/18 v Strečnianskej úžine. Sprevádzkovanie tunela zároveň umožňuje plné využitie trasy D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka, ktorá mala bez tohto úseku len lokálny význam pre malú skupinu motoristov.
Cesta od prvotných plánov po spustenie tunela do prevádzky bola dlhá a mala dynamický vývoj. Prieskumná štôlňa bola síce vybudovaná v rokoch 1998 – 2002, čo sa v médiách uvádza ako oficiálny začiatok výstavby tunela, technicky však toto obdobie nemožno považovať za začiatok výstavby, ale len za prieskumnú fázu stavby aj vzhľadom na absenciu podrobnej realizačnej dokumentácie v tomto období a absenciu stavebného rozpracovania mimotunelových úsekov.
Reálna výstavba tunela sa začala v roku 2015, pričom tunelové rúry sa prerazili v roku 2018. Dobudovanie tunela potom pokračovalo s prestávkou v rokoch 2019 – 2021 s novým generálnym dodávateľom stavby (Združenie dodávateľov Skanska – Višňové) až do konca roka 2025.
Samotná výstavba tunela teda trvala približne 8 rokov (9 rokov od začiatku výstavby úseku s nezapočítaním času prestávky), čo vzhľadom na dĺžku tunela a rôzne problémy, ktoré sa v jeho realizačnej fáze výstavby vyskytli, nie je až taký dlhý čas. Na porovnanie, úsek diaľnice D3 s tunelom Považský Chlmec s dĺžkou 2,2 km, ktorý je považovaný za unikát v rýchlosti výstavby na Slovensku, bol realizovaný v rokoch 2014 – 2017 za necelé tri roky, čo v prepočte na dĺžku tunela nepredstavuje žiadny významný rozdiel.
Generálnym projektantom dostavby tunela Višňové s priľahlými mimotunelovými úsekmi bola pre Združenie Skanska spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o. Pre celý projekčný tím bola táto úloha obrovskou výzvou a zdrojom nových skúseností a znalostí, ktoré vyplývali z technických a organizačných špecifík tohto diaľničného úseku.
Na záver už len skonštatujeme, že bolo pre nás cťou byť súčasťou finálnej fázy dostavby tohto komplikovaného úseku diaľnice a pevne veríme, že riešenia navrhnuté v tejto fáze naším projekčným tímom umožnia čo najspoľahlivejšiu prevádzku tohto unikátneho stavebného diela a čo najdlhšie bezproblémové užívanie motoristickou verejnosťou.
Literatúra
1. Dokumentácia skutočnej realizácie stavby, Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., 2024 – 2025.
2. Interné materiály spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.
Text a foto: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.,
