Podrobne a prehľadne. Projekt a realizácia tunela Čebrať

Obr. 6 Pohľad na vybetónovaný blok sekundárneho ostenia
Zdroj: Archív autorov

Tunel Čebrať je súčasťou trasy diaľnice D1 Hubová – Ivachnová. Tunel je navrhnutý ako dvojrúrový cestný tunel kategórie 2T-7.5/100 s trvale jednosmernou premávkou. Tunelové rúry (ľavá a pravá) sú rozdelené na razené a hĺbené úseky.

Súčasť návrhu tunela Čebrať tvorí 14 priečnych prepojení (10 priechodných a 4 prejazdné), ktoré slúžia ako chránené únikové cesty, a 4 jednostranné núdzové zálivy. Článok sa vo všeobecnosti zameriava na opis návrhu spôsobu razenia, vystrojenia výrubu a sekundárneho ostenia tunelových rúr.

Tunel Čebrať prechádza od nového západného portálu popod južné svahy kóty Radičiná (1 172,2 m n. m.) a severné svahy vrchu Čebrať (1054,2 m n. m.), od východného portálu vstupuje do údolia Likavky severne od obce Likavka. Poloha východného portálu sa oproti pôvodnej dokumentácii DSP nezmenila. Tunel Čebrať je projektovaný pre diaľničnú dopravu a tvoria ho dve tunelové rúry, ľavá (severná) a pravá (južná), ktoré budú trvalo prevádzkované jednosmerne.

Obe tunelové rúry sú rozdelené na úseky budované razením a hĺbením. Dĺžka razenej časti v PTR je 3 634,38 m a v LTR 3 612,5 m. Hĺbené úseky sú budované v otvorenej stavebnej jame na oboch portáloch, ktoré budú následne zasypané.

V oboch tunelových rúrach razenej časti tunela sú navrhnuté 4 typy výklenkov: čistiaci výklenok rubovej drenáže, združený výklenok (SOS kabína + šachta čistenia drenáže), združený výklenok (hydrant požiarneho vodovodu + šachta čistenia drenáže) a požiarne výklenky (výklenok pre hydrant, výklenok vzdušníka PV, výklenok sekčného uzáveru PV a výklenok redukčného ventilu PV).

Súčasťou každej tunelovej rúry sú aj 4 jednostranné núdzové zálivy, ktorých súčasťou je SOS kabína. Chránené únikové cesty tvorí 14 priečnych prepojení (10 priechodných priečnych prepojení a 4 prejazdné priečne prepojenia). Maximálne nadložie tunela je 340 m.

Obr. 1 Inžinierskogeologický profil
Obr. 1 Inžinierskogeologický profil | Zdroj: Archív autorov

Inžinierskogeologické pomery

Z geologického hľadiska budujú územie v širšom okolí trasy diaľnice horniny mezozoika, paleogénu a kvartéru.

V úseku Hubová – Hrboltová patria podložné horniny do mezozoického komplexu krížňanského príkrovu jadrového pohoria Veľká Fatra, len ojedinele sa vyskytujú zvyšky paleogénnych hornín, resp. vo vyšších partiách svahov vo vrcholovej časti pohoria sú zachované trosky hornín hronika.

Smerom od východného portálu zhruba do polovice dĺžky tvorí masív mráznické súvrstvie s výskytom slienitých vápencov, slieňovcov, ílovcov a pieskovcov. V tejto časti sa očakávali veľmi priaznivé podmienky na razenie. V zvyšnej časti tunela smerom k západnému portálu sa nachádza porubské súvrstvie tvorené prevažne ílovcami, slienitými vápencami, pieskovcami a siltovcami. Stupeň tektonického porušenia je v rozsahu bez porušenia až po silno tektonicky porušené prostredie.

Obr. 2 Vzorový priečny rez – základové pásy
Obr. 2 Vzorový priečny rez – základové pásy | Zdroj: Archív autorov

Na rozhraní týchto súvrství sa očakávajú nepriaznivé podmienky na razenie. V oblasti západného portálu sa v nadloží nachádza kvartérny pokryv tvorený deluviálno-proluviálnymi ílovitokamenitými sutinami, hlinami, ílom a sutinami, resp. zosuvným elúviom.

V portálovom úseku a v priľahlých častiach sa vyskytujú najťažšie podmienky na razenie. Počas razenia sa vykonávajú aj prieskumné predvrty z čelby. Hydrogeologické pomery v trase tunela sú z hľadiska geologickej stavby len mierne komplikované, uplatňuje sa jednoduchý spôsob obehu podzemnej vody.

Zrážkové vody infiltrujú v priepustnom prostredí dolomitov a vápencov, ktoré tvoria odkrytú vrcholovú časť územia. Vzhľadom na fakt, že tunel sa nebude fyzicky realizovať vo vápencovo-dolomitovom komplexe hornín hronika (chočského príkrovu), a s prihliadnutím na pomerne mohutnú „izolačnú“ vrstvu flyšového komplexu hornín veporika (krížňanského príkrovu) sa nepredpokladá výrazné ovplyvnenie tohto útvaru podzemných vôd.

V prostredí flyšových a karbonatických súvrství veporika bude mať realizácia tunela drenážny účinok, no vzhľadom na celkovú malú priepustnosť hornín krížňanského príkrovu bude mať malý dosah.

Obr. 3 Vystrojovacia trieda VT 4/2
Obr. 3 Vystrojovacia trieda VT 4/2 | Zdroj: Archív autorov

Technické riešenie razeného tunela

Všeobecne

Vzhľadom na dĺžku tunela a podmienky horninového prostredia sa razenie vykonáva cyklickým spôsobom s horizontálnym členením výrubu na kalotu, stupeň a dno, resp. protiklenbu podľa zásad pozorovacej metódy s použitím mechanického rozpojovania a rozpojovania trhacími prácami. Razenie tunela je navrhované z oboch portálov.

Konštrukciu razených častí oboch tunelových rúr tvorí dvojvrstvové ostenie (primárne a sekundárne) s medziľahlou drenážnou a ochrannou vrstvou a plošnou hydroizoláciou. Navrhnuté sú dva typy výrubu s normálnym profilom – na základových pásoch (obr. 2) a so spodnou klenbou.

Razenie a primárne ostenie

Pre razenie a primárne ostenie je v projekte navrhnutých celkovo 13 vystrojovacích tried pre normálny profil, 6 vystrojovacích tried pre profil núdzového zálivu, resp. 5 vystrojovacích tried pre profil priečneho prepojenia.

Primárne ostenie tvorí kombinácia týchto vystrojovacích prvkov:

  • striekaný betón
  • radiálne kotvy
  • oceľový priehradový nosník
  • oceľová výstuž (oceľové výstužné siete)

Ako stabilizačný prvok bezprostredne za čelbou sú navrhnuté oceľové zvárané siete a oceľové priehradové nosníky, ktoré slúžia zároveň ako podpery pre predháňané paženie. Predháňané paženie je navrhnuté formou maltovaných, resp. samozávrtných ihiel. Osobitné opatrenie je navrhnuté formou mikropilótového dáždnika.

Dosiaľ najčastejšie nasadzovaná vystrojovacia trieda pre razenie v normálnom profile je VT 4/2 (obr. 3). V tejto vystrojovacej triede je postup prác takýto:

  • nabíjanie, odstrel, odvetranie
  • dočistenie záberu
  • inštalácia oceľových sietí a priehradového nosníka
  • aplikácia prvej vrstvy striekaného betónu
  • inštalácia radiálnych kotiev a aplikácia finálnej vrstvy striekaného betónu maximálne dva zábery za čelbou

Príklad čelby a zaistenia vo vystrojovacej triede VT 4/2 je zobrazený na obr. 4. V čelbe sa nachádzajú slienité vápence s hrúbkou vrstiev 5 až 20 cm a s puklinami vyhojenými kalcitom. Razenie prebieha dosiaľ bez závažnejších problémov s deformáciami podľa očakávania do 20 mm, lokálne do 40 mm pri zhoršení geologických podmienok.

Obr. 4 Čelba vo vystrojovacej triede VT 4/2
Obr. 4 Čelba vo vystrojovacej triede VT 4/2 | Zdroj: Archív autorov

Problematické úseky sa objavili približne v TM 1850 až TM 2200, resp. v TM 2750 až TM 3250, kde dosiahli deformácie v meracích bodoch 2 a 3 priemerne 75 mm, s maximálnou hodnotou do 130 mm. Vzhľadom na pomerne veľké deformácie vznikali v týchto úsekoch na styku kaloty a stupňa rôzne typy trhlín, prevažne horizontálne. Trhliny sa vyhodnocovali a následne sa prijímali potrebné opatrenia na ich sanáciu (dodatočné prekotvenie, oceľové siete, striekaný betón).

Sekundárne ostenie

V rámci sekundárneho ostenia sa rieši nosná konštrukcia a plošná hydroizolácia. Hydroizolácia odvádza vodu do postrannej drenáže a tvorí ju:

  • ochranná a drenážna vrstva (geotextília)
  • hydroizolačná fólia. Spodná stavba nie je izolovaná proti podzemnej vode

V tunelových rúrach sú navrhnuté tieto typy priečnych profilov:

  • normálny profil
  • normálny profil s výklenkami, resp. zárodkom priečneho prepojenia
  • núdzový záliv

Navrhnutá minimálna hrúbka hornej klenby normálneho profilu je 300 mm, v núdzovom zálive 400 mm. V priaznivých geologických podmienkach sa použije profil na základových pásoch, v nepriaznivých podmienkach so spodnou klenbou.

Predpokladáme, že približne 70 % dĺžky razenej časti sa zrealizuje na základových pásoch. V rámci razenej časti tunela sú LTR a PTR rozdelené na 291 ks blokov. Štandardná dĺžka bloku je 12,5 m, v oboch tunelových rúrach sa však nachádzajú niektoré bloky s atypickou dĺžkou.

Obr. 5 Výstuž hornej klenby
Obr. 5 Výstuž hornej klenby | Zdroj: Archív autorov

Bloky núdzového zálivu majú dĺžku 12,5 m. Horná klenba je navrhnutá z nevystuženého aj z vystuženého betónu. Bloky z nevystuženého betónu sú použité v priaznivých geologických podmienkach a tvoria približne 42 % z dĺžky razenej časti. Zvyšnú časť (zhoršené geologické podmienky, požiadavky TKP26) tvoria bloky z vystuženého betónu, ktoré sú rozdelené na štyri typy.

Základný typ 1 je tvorený iba oceľovými sieťami, v ostatných sú doplnkové výstuže tak, ako to vyplýva zo statického výpočtu. Pre hornú klenbu je v súlade s TKP26 navrhnutý vystužený betón C30/37 – XC3, XF4 (SK) do 600 m od portálu, resp. C25/30 – XC3, XF2 (SK) nad 600 m od portálu. Pre ostenie z nevystuženého betónu je navrhnutý betón C25/30 – XC3, XF2 (SK) s nízkym hydratačným teplom a s charakteristickou pevnosťou v tlaku po 56 dňoch.

Obr. 6 Pohľad na vybetónovaný blok sekundárneho ostenia
Obr. 6 Pohľad na vybetónovaný blok sekundárneho ostenia | Zdroj: Archív autorov

Prútová oceľová výstuž a zvárané siete sú navrhnuté z ocele triedy B500B. Pre jednotlivé typy blokov sekundárneho ostenia sú navrhnuté priehradové oceľové nosníky, ktoré zabezpečujú samonosnosť a správnu polohu výstuže v priereze.

Navrhnuté nosníky sú štvorprútové z ocele triedy B500B. Spoje priehradových nosníkov sú riešené skrutkovaným spojom (L-profil) ocele triedy S355JR. Na obr. 5 je zobrazená výstuž hornej klenby. Aktuálne je v pravej tunelovej rúre vybetónovaných 20 blokov hornej klenby. Pohľad na zrealizované bloky sekundárneho ostenia je na obr. 6.

Záver

Práce na tuneli v pravej tunelovej rúre realizuje firma OHL ŽS, a. s., a v ľavej tunelovej rúre firma Slovenské tunely, a. s. S razením v tunelových rúrach sa začalo v roku 2014. Po zhruba trojročnom prerušení sa výstavba opäť spustila v polovici roku 2017. V čase písania článku je vyrazených približne 98 % dĺžky razenej časti v oboch tunelových rúrach.

Vzhľadom na priblíženie sa k západnému portálu a neistotu hrúbky skalného nadložia v pravej tunelovej rúre sa v polovici februára prešlo do vystrojovacej triedy VT 7MP. Súbežne prebiehajú aj práce na sekundárnom ostení, t. j. realizujú sa základové pásy, drenážny systém a horná klenba.

Literatúra:

1. IGHP časť B, Geologická úloha – Technické riešenie prieskumného diela, Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o., 2017.
2. Hubová – Ivachnová, tunel Čebrať. Razený tunel, projekt stupeň DRS. Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o., 2020

Alexandra Jacková – Peter Bóna