NL 11 – severná časť obchvatu mesta Štokholm

Projekt Norra Länken, na ktorom pracujú slovenskí tunelári zo spoločnosti Skanska, je pokračovaním západného cestného spojenia Essingeleden. Po jeho prepojení s južným spojením Södra Länken sa vytvorí veľký obchvat Štokholmu, ktorý prepojí morské prístavy Värtahamnen a Frihamnen – brány lodnej dopravy do Fínska a Ruska. Po sprevádzkovaní má toto dopravné spojenie odľahčiť pozemnú dopravu v širšom centre Štokholmu až o polovicu. Práce na projekte začali v roku 2007 a dokončenie sa plánuje na rok 2015.

Keďže Norra Länken je klasifikovaná ako medzinárodná cestná komunikácia (E20), jej vybudovanie spadá pod dohľad Vägverket – Švédskej správy ciest. Predpokladané náklady na výstavbu sú približne 11,6 miliardy švédskych korún, pričom švédska vláda sa prostredníctvom spoločnosti Vägverket podiela na projekte 75 % a mesto Štokholm 25 % finančných prostriedkov.

Dĺžka severnej časti obchvatu je približne 5 km. Spolu s pripojeniami, výjazdmi a súvisiacimi komunikáciami bude celková dĺžka cestných komunikácií viac ako 13 km. Projekt zahŕňa aj nový železničný most dlhý 200 m, 1 km železničných tratí a 1,5 km nových chodníkov pre peších a cyklistov.

Celý projekt Norra Länken sa skladá z niekoľkých čiastkových projektov:

• Norrtull: NL 11 – razené a hĺbené tunely Karolinska a Stälmastergården, NL 12 – hĺbené tunely Norrtull,
• Bellevue: NL 21 – hĺbený tunel Bellevue, NL 31 – razené a hĺbené tunely Bellevue,
• Roslagstull: NL 33 – razené tunely Albano, NL 34 – razené tunely Teknikhöjden,
• Frescati: NL 41 – hĺbené tunely Frescati,
• Värtan: NL 51 – hĺbený tunel Värtan, NL 52 – mimoúrovňová križovatka Värtan.

Norra Länken prechádza prevažne cez tunely. Ich celková dĺžka je 11 km, z toho 9 km je razených a 2 km hĺbených tunelov (cut & cover). Výstavba si vyžiada vykopanie 1 milióna metrov kubických skalného materiálu a 0,4 milióna metrov kubických zeminy. Výstavba tunelov zahŕňa aj 13 podzemných priestorov pre elektrické rozvodne, 200 prúdových ventilátorov a 90 únikových ciest.

Razený tunel Karolinska 111
Po úspešnej polročnej spolupráci medzi spoločnosťami Skanska Sverige AB a Skanska BS a. s. Prievidza na projekte NL 101, ktorý bol prípravným projektom pre realizáciu prác na NL 11, obe spoločnosti opäť pokračujú pri výstavbe Norra Länken, časti NL 11. Po vzájomnej dohode realizovala slovenská Skanska BS razenie tunelových objektov a švédska Skanska Sverige AB razenie/hĺbenie rýh na vybudovanie hĺbených objektov. Raziace práce začali vo februári 2008 a trvali do decembra 2008.

Tunel Karolinska 111 má dĺžku 345 m a plynulo nadväzuje na hĺbenú časť dĺžky 75 m. Plocha výrubu bola v priemere 90 m² (od 88 do 104 m²). Výška nadložia sa pohybovala od 4 do 20 m. Razenie tunela zahŕňalo aj vyrazenie technickej stanice 161 (plocha výrubu 90 m², dĺžka 25 m), vetracieho tunela 171 (plocha výrubu 50 m², dĺžka 140 m), dvoch únikových ciest prepájajúcich tunel Karolinska 111 s jestvujúcim tunelom Eugenia a jednej únikovej cesty spájajúcej budúci hĺbený tunel Stälmastergården 112 s tunelom Eugenia (plocha výrubu 15 m², celková dĺžka 60 m).

Razenie sa realizovalo klasickým spôsobom – vrtno-trhacími prácami. Pracovalo sa 12 hodín denne, odťažba materiálu z čelby sa vykonávala vždy po 17. hodine. Skanska BS mala na starosti vŕtanie, nabíjanie, odstrel, zaisťovanie profilu a injektáž. Dĺžka záberu bola väčšinou 5 m. Ako je zvykom v celej Škandinávii, aj tu sa robila systematická injektáž predpolia, ktorej účelom bolo minimalizovať prítoky vody. Zabezpečenie vyrazeného profilu tunela sa realizovalo asi 30 m za čelbou.

Razenie únikových ciest, technickej stanice a vetracieho tunela prebiehalo súčasne s razením hlavného tunela 111 tak, aby boli efektívne využité všetky stroje a zariadenia.

Vrtné práce a usmerňovanie razenia
Vrtné práce sa vykonávali vrtnými vozmi Atlas Copco Rocket Boomer XL3C a L2C (únikové cesty a menšie profily). Obidva vrtné vozy mali dva ovládacie pulty, takže v prípade potreby bolo možné urýchliť vŕtanie nasadením dvoch operátorov (úspora času na XL3C asi 20 %). Celý tunel, ako aj ostatné priestory sa usmerňovali statickým laserom v kombinácii so systémom Bever Control. Vrtné schémy navrhnuté vedúcim trhacích prác spracovával geodet a spolu s trasou tunela ich nahrával do počítača vrtného voza. Ten po znavigovaní podľa statického lasera vykreslil vrtnú schému na displej a operátor vedel presnú polohu i sklon všetkých vrtov v čelbe. Tento systém zaručoval vysokú presnosť razenia a urýchľoval vŕtanie čelby. Po stiahnutí dát z počítača vrtného voza bola možná spätná kontrola navŕtaných vrtov (ich skutočné rozmiestnenie a sklon).

Trhacie práce
Trhacie práce sa realizovali pomocou emulznej trhaviny Titan 7000 dávkovanej špeciálnou nabíjaciou súpravou Titan SSE System (Site Sensitised Emulsion). Nabíjanie spolu so zapojením na odstrel asi 188 vrtov dĺžky 6 m trvalo štyrom pracovníkom v priemere okolo troch hodín. Nabíjacia schéma, navrhnutá vždy na konkrétny úsek tunela s ohľadom na geológiu, blízkosť povrchu, resp. povrchových objektov a tunela Eugenia – a teda na požiadavku hodnoty vibrácií, sa skladala väčšinou zo štyroch častí s rozličnou mernou náložou (gramy trhaviny na metre vrtu).

Merná nálož sa pohybovala od 350 do 1 300 g/m emulznej trhaviny. Na 5-metrový záber sa priemerne spotrebovalo 800 kg emulznej trhaviny. Na roznet sa používal systém Nonel (ORICA – DYNO Nobel, neelektrický roznet). Z dôvodu zníženia vibrácií na povrchu bolo potrebné optimalizovať počet časových stupňov. Ten sa dosiahol kombináciou neelektrických rozbušiek Nonel LP a SL konektorov (SL connection blocks). Každá zo štyroch častí čelby s rozličnou mernou náložou bola spojená do jedného SL bloku. Tým sa diverzifikoval roznet na požadovaný počet časových stupňov.

Meranie vibrácií
V priebehu razenia sa prísne kontrolovali hodnoty vibrácií, pretože tunel prechádzal popod frekventovanú križovatku, jestvujúci tunel Eugenia (obe v plnej prevádzke) a nakoniec popod nemocnicu Karolinska. Kritériá hodnoty vibrácií boli najprísnejšie pri prechádzaní popod nemocnicu. V jednej z budov, ktorá stála priamo nad razeným tunelom, boli umiestnené prístroje veľmi citlivé na vibrácie s 24-hodinovou prevádzkou. Na toto pracovisko bolo potrebné počas celého razenia telefonicky ohlasovať trhacie práce – približný čas odstrelu 24 hodín dopredu a presný čas odstrelu hodinu pred odstrelom.

Všetko si vyžadovalo dôsledné plánovanie odstrelov, predovšetkým mernej nálože a časovania. Dôraz sa tiež kládol na tvar čelby. Stred čelby musel mierne predchádzať obrys profilu tak, aby sa dodržal konkávny tvar čela razenia.

Na povrchu sa rozmiestnilo šesť hlavných meracích bodov v trase tunela – päť v objektoch nemocnice Karolinska a jeden v podzemnej čističke odpadových vôd Eugeniamagasinet (v tesnej blízkosti vetracieho tunela 171). V čase, keď bolo čelo razenia v blízkosti tunela Eugenia, vibrácie sa merali aj tu. Pri plnej prevádzke bol limit vibrácií 60 mm. Ak vibrácie tento limit prekračovali, prevádzka v tuneli sa musela počas odstrelu odstaviť. Keďže sa trhacie práce uskutočňovali na viacerých pracoviskách (hĺbenie rýh pre hĺbené tunely, razenie tunela 111 a povrchové odstrely na NL 12), všetky odstrely sa zlaďovali do daných časových termínov, pričom sa nesmelo odstreľovať na viacerých miestach súčasne. Premávku bolo možné odstaviť maximálne na 30 minút.

Zaujímavé bolo aj prerážanie únikových ciest z tunela 111 do tunela Eugenia. Kvôli prestreleniu troch únikových ciest sa mohla prevádzka odstaviť len v dvoch termínoch v nočných hodinách. Počas noci bolo potrebné zapojiť čelbu, odstreliť a vyťažiť horninu, vyčistiť tunel Eugenia od horniny z odstrelu a skontrolovať jeho stav. Ak by prvý odstrel nevytvoril dostatočný profil, neexistovala žiadna rezerva na prípadné pristreľovanie.

Vďaka dôslednému dodržiavaniu všetkých opatrení, plánovaniu vrtných schém a časovania odstrelov, ako aj dodržaniu disciplíny pri nabíjaní sa podarilo neprekročiť limit vibrácií 100 mm a splniť požiadavky počas odstavenia tunela Eugenia.

Prechod popod tunel Eugenia
V dĺžke 30 m delila dno tunela Eugenia a strop razeného tunela 111 len 70 cm železobetónová doska, ktorá bola zabetónovaná už počas razenia tunela Eugenia. Cez tento úsek sa muselo prejsť bez toho, aby bola porušená betónová platňa a pilóty, na ktorých doska stála. Úloha sa podarila bez väčších problémov, pričom doprava v tuneli Eugenia bola odstavená len počas odstrelov.

Čelba bola v tomto úseku rozdelená na päť častí. Najprv sa razila pilotná časť rozmerov asi 5 × 5 m, záber 3 m, potom sa odstreľovali jednotlivé časti na záber 0,5 m.

Zaisťovanie vyrazeného profilu tunela
Zaisťovanie profilu tunela sa realizovalo systematickým svorníkovaním maltovanými svorníkmi s platničkou dĺžky 4 m (predovšetkým v strope, pričom zaisťovacia schéma bola dopredu určená geológom), doplňujúcim svorníkovaním maltovanými svorníkmi bez platničky dĺžky 3 m (predovšetkým na bokoch tunela, konkrétne umiestnenie svorníkov určil geológ na mieste) a striekaným drôtikobetónom C 35/45 (oceľové vlákna dlhé 35 mm, 60 kg/m³) a hrubé 50 mm.

Vďaka dobrým geologickým podmienkam bolo možné zaisťovať profil razenia až približne 30 m za čelom razenia. Táto skutočnosť výrazne urýchľovala práce, keďže sa napríklad počas nabíjania čelby dali vŕtať svorníky, počas vŕtania čelby osádzať svorníky a pod. Výrazným pomocníkom pri týchto prácach bolo strojové vybavenie. Vŕtanie svorníkov sa realizovalo vrtným vozom Atlas Copco Rocket Boomer XL3C, resp. v menších profiloch L2C.

Na samotné osádzanie bola k dispozícii vysokozdvižná plošina AMV na podvozku Mercedes. Jej výhodou bol veľký pracovný kôš, výborná manipulácia a predovšetkým diaľkové ovládanie, ktorým sa dal riadiť podvozok z koša plošiny. Osobitný pracovník, ktorý by obsluhoval plošinu, teda nebol potrebný. Malta sa vyrábala v maltovom čerpadle Atlas Copco, ktoré bolo stabilne osadené na valníku nákladného auta Volvo. Svorníkovacie práce vykonávali traja pracovníci – dvaja v koši osádzali svorníky a jeden obsluhoval maltovacie čerpadlo.

Na nanášanie striekaného betónu sa používala súprava na striekaný betón s manipulátorom dýzy značky Meyco Potenza. Tento stroj ukázal svoju spoľahlivosť, keď počas celého razenia (11 mesiacov) nezaznamenal jedinú vážnu poruchu okrem výmeny spotrebných častí (hadice a pod.).

Systematická injektáž
V škandinávskych krajinách je systematická injektáž bežnou praxou. Na rozdiel od strednej Európy, kde sa injektáž predpolia používa predovšetkým na stabilizáciu horniny v predpolí, v Škandinávii slúži ako ochrana proti prítokom vody.

Injektážne vrty sa robili po celom obvode profilu tunela na dĺžku 21 m. Priemerný počet vývrtov bol 23. Prekrytie injektážnych vývrtov bolo 7 m, t. j. injektáž sa pri 5 m záberoch realizovala každý tretí záber. Na vŕtanie sa použil vrtný voz XL3C, navigovaný systémom Bever Control. Kvalita a presnosť vŕtania sa kontrolovala po každej injektáži. Presnosť vŕtania bolo veľmi dôležité dodržiavať predovšetkým v blízkosti objektov na povrchu a blízko tunela Eugenia.

Vykonávala sa kontrola výstupu (log file) z vrtného voza a špeciálna kontrola priamosti vývrtov. V priebehu každej tretej injektáže bolo nutné pred zainjektovaním osadiť do vývrtov špeciálnu sondu, ktorá vyhodnocovala priamosť vývrtov. Vývrty nesmeli smerovo kolísať viac než ±2 % z dĺžky vývrtu. Na injektáž sa použil cement Cementa INJ 30 a celkovo sa na zainjektovanie hlavného tunela použilo 130 t cementu.

Podmienkou bolo utesniť tunel injektážou, aby prítoky vody nepresiahli 4 l/s zo 100 m tunela. Meranie tohto ukazovateľa sa realizovalo tak, že každých 100 m sa zabetónovala a zainjektovala stena (kolmá na os tunela) v počve tunela. Po dokončení razenia 100 m úseku sa pravidelne (raz týždenne) cez túto stenu meral prietok vody. Na dvoch miestach s najmenším nadložím limit nebol splnený, preto sa musela realizovať post-injektáž (post-grouting). Po ukončení razenia bol limit dodržaný po celej dĺžke tunela i ostatných razených objektov.

Záver
Razenie tunelov v Škandinávii bolo pre spoločnosť Skanska BS zaujímavou skúsenosťou. Systém razenia je oproti systému v strednej Európe odlišný. Obdiv si zasluhuje predovšetkým absolútna mechanizácia a optimalizácia vy­užitia strojového zariadenia. Na druhej strane si slovenskí tunelári vďaka svojej univerzálnosti vyslúžili dôveru a uznanie švédskych kolegov – vŕtač totiž mohol injektovať, nabíjať či osádzať svorníky, striekač obsluhoval aj injektážnu súpravu alebo nabíjal a podobne.

Vďaka kvalite a rýchlosti odvedenej práce bol tunel oproti harmonogramu vyrazený s dvojmesačným predstihom bez akýchkoľvek reklamácií na kvalitu prác a bez jediného pracovného úrazu.

Ing. Peter Balušík
Foto: Skanska, Vägverket

Peter Balušík pracuje ako projektový manažér v spoločnosti Skanska BS, a. s., Prievidza. 

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.