Tunel Karpaty – najdlhší tunel na Slovensku?

Po tom, čo sa Slovenská republika 1. mája 2004 stala súčasťou Európskej únie, rastie perspektíva rozvoja spolupráce v rámci stredoeurópského euroregiónu, kde kooperujú oblasti Viedne a Dolného Rakúska, Rábsko-mošonsko-šopronská župa v Maďarsku, Juhomoravský kraj a zo slovenskej strany predovšetkým kraje Bratislavský a Trnavský.

Podľa 3. paneurópskej konferencie v Helsinkách tvoria nosnú sieť projektu TEN na Slovensku tieto ťahy:

• koridor č. IV: Berlín – Praha – Bratislava – Budapešť – Istanbul v trase diaľnice D2,
• koridor č. Va: Terst – Bratislava – Žilina – Košice – Užhorod – Ľvov v trase diaľnice D1,
• koridor č. VI: Gdansk – Katovice – Skalité – Žilina v trase diaľnice D3.

Význam dopravy v takto sa integrujúcom svete neustále rastie, preto bude nevyhnutné vybudovať prepojenia týchto koridorov mimo zastavaných území miest tak, aby tranzitná doprava viedla v rámci možnosti mimo ich centier. Pre Bratislavu, ktorej cestná sieť nadradených komunikácií sa dosiaľ budovala s ohľadom na nepriechodnosť masívu Malých Karpát južným obchvatom mesta, t. j. ponad vodný tok Dunaja, by navrhovaná trasa pod masívom Malých Karpát znamenala podstatné odľahčenie cestnej siete vo vnútornom obvode mesta, predovšetkým na diaľnici D1 v prieťahu mestom, a skrátenie ciest v smere sever – východ.

Diaľnica D4, ktorej súčasťou má byť aj tunel Karpaty, sa začína na juhu na hraničnom priechode SR/Rakúsko Jarovce – Kittsee, kde nadväzuje na rakúsku diaľnicu A8. Podľa rozhodnutia Ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií SR bude ďalej vedená v trase Nultého okruhu okolo Bratislavy, t. j. východným obchvatom hlavného mesta. V predmetnom úseku medzi Ivankou pri Dunaji a Stupavou tvorí spojnicu jestvujúcej diaľnice D1 s diaľnicou D2. Navrhnutá trasa budúcej diaľnice D4 prechádza z rovinatého územia Podunajskej nížiny na juhu cez hrebeň Malých Karpát do Záhorskej nížiny na severe záujmového územia. V nadväzujúcich úsekoch nemožno meniť smerové vedenie trasy, čo ovplyvňuje jej invariantné riešenie na začiatku a konci úseku. Z tohto predpokladu vyplýva aj pomerne úzky priechodný koridor cez hlavný hrebeň Malých Karpát, ktorý sa nachádza medzi mestskou časťou Rača a Svätým Jurom na juhu a Záhorskou Bystricou, Mariankou, Borinkou a Stupavou na severe (obr. 1).

Obr. 1 Prehľadná situácia

Územie stavby je čiastočne zastavané predovšetkým zástavbou prímestského charakteru, pri ktorej možno očakávať výrazné rozvojové tendencie. Značná časť územia je zalesnená. Tento priestor zaberá Chránená krajinná oblasť Malé Karpaty, ktorá slúži okrem ochrany prírody ako rekreačné zázemie hlavného mesta. Ďalej sa územie na južných svahoch Karpát intenzívne využíva na poľnohospodárske účely, najmä ako plochy viníc. V uvedenom priestore sa nachádzajú aj hlavné koridory existujúcich inžinierskych sietí, a to energetické vedenia 400 a 110 kV, vysokotlakové plynovody a vodovodné privádzače. Všetky tieto okrajové podmienky muselo zohľadniť Združenie Bratislava – Stupava, tvorené spoločnosťami HBH projekt, spol. s r. o., a Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., ktoré vypracovalo technickú štúdiu Diaľnice D4 Bratislava (D1, križovatka Ivanka pri Dunaji – sever) – Stupava (cesta I/2).

Základné údaje o tuneli
Keďže trasa diaľnice D4 prechádza územím so zložitou geomorfologickou skladbou a členitosť terénu neumožňuje viesť trasu iba po povrchu, bolo potrebné riešiť vedenie trasy pod Malými Karpatmi v tuneli, respektíve v tuneloch. V rámci spracovania technickej štúdie sa navrhlo viacero alternatív trás tunela Karpaty, pričom úlohou projektantov bolo v jednom z variantov minimalizovať dĺžku tunela. Nakoniec sa vybrali a porovnali varianty 2 a 3 (tab. 1):

• tunel Karpaty 2-I v rámci variantu 2 je súčasťou diaľnice D4 v staničení km 6,213 – km 14,275 66, t. j. v dĺžke pravej rúry 8 058,00 m a ľavej rúry 8 068,00 m,
• tunel Karpaty 3-I v rámci variantu 3 je súčasťou diaľnice D4 v staničení km 8,178 88 – km 11,719 35 pravej rúry, km 11,754 67 ľavej rúry, t. j. v dĺžke pravej rúry 3 540,47 m a ľavej rúry 3 575,789 m,
• tunel Karpaty 3-II v rámci variantu 3 je súčasťou diaľnice D4 v staničení 14,318 25 – km 16,174 52 pravej rúry, km 14,278 00 – km 16,134 82 ľavej rúry, t. j. v dĺžke pravej rúry 1 861,35 m a ľavej rúry 1 842,04 m.

Tunel, respektíve tunely pod Malými Karpatmi budú tvorené dvoma samostatnými tunelovými rúrami na jednosmernú dopravu.

Tab. 1 Tunelové úseky

Základné parametre priechodného prierezu tunela:

• šírka vozovky v tuneli medzi obrubníkmi je 8,0 m (t. j. dva jazdné pruhy) vrátane odrazových prvkov 2 × 0,25 m (kategória 2 T = 8,0 podľa STN 73 7507 Projektovanie cestných tunelov),
• svetlá šírka tunela je 10,0 m,
• šírka obojstranných núdzových chodníkov je 2 × 1,0 m,
• prejazdná výška dopravného priestoru tunela je 4,8 + 0,10 = 4,90 m,
• výška priechodného priestoru nad núdzovými chodníkmi je 2,20 m.

Razenie a vystrojenie výrubu
Vzhľadom na dĺžku tunela, geologické pomery v trase (horninový masív je v prevažnej miere tvorený granitmi až granodioritmi s výskytom stredno- až hrubozrnných pegmatitov a súvrstvím mariánskych bridlíc) a v budúcnosti stanovený čas výstavby je razenie pri jednotlivých variantoch navrhnuté alternatívne, a to pre tunel Karpaty 2-I kontinuál­ne pomocou otvoreného raziaceho stroja (TBM bez štítu), kým pre tunely Karpaty 3-I a 3-II cyklické pomocou vrtno-trhacích prác použitím tzv. Novej rakúskej tunelovacej metódy (NRTM). Koncept razenia pomocou TBM umožňuje vysoko mechanizované razenie, pri ktorom sa opakujú rovnaké pracovné postupy. To vedie k stálym a vysokým výkonom pri razení. Na Slovensku sa doteraz nepočítalo s nasadením otvoreného TBM bez štítu (obr. 2). Dĺžka tunela Karpaty 2-I a potreba vyraziť dve tunelové rúry a IG a HG v jeho trase sú dobrými predpokladmi na nasadenie tejto progresívnej metódy razenia, ktorá sa napríklad používa aj pri razení najdlhšieho železničného tunela na svete, tunela Gotthard.

Primárne ostenie pri razení pomocou TBM budú tvoriť striekaný betón, hydraulicky upínateľné kotvy s dĺžkou 4 a 6 m a oceľové výstužné siete, pri horších geologických pomeroch aj oceľová oblúková výstuž. Pri tzv. NRTM by sa použili rovnaké vystrojovacie prvky.

Sekundárne ostenie je navrhnuté z monolitického betónu. Betón s hrúbkou asi 300 až 350 mm a viac sa bude ukladať pomocou čerpadiel do pojazdného teleskopického debnenia. Medzi primárne a sekundárne ostenie sa uloží medziľahlá hydroizolácia (geotextília a hydroizolačná fólia hrubá minimálne 2 mm ), ktorá zabráni narušeniu vnútorného ostenia a prieniku horninovej vody do dopravného priestoru.

Bezpečnosť a vybavenie tunela
Tunel je navrhnutý tak, aby spĺňal bezpečnostné požiadavky v zmysle nariadenia vlády SR č. 344/2006 a TP 04/2006. Pri určovaní jednotky prvého zásahu pri požiari existujú dva varianty. Prvý variant počíta s vybudovaním hasičskej stanice v SSÚD umiestnenej pred západným portálom tunela v blízkosti Stupavy a druhý variant je založený na vy­užití zásahových jednotiek z hasičských staníc na Saratovskej a Hálkovej ulici v Bratislave. Na základe predpokladanej dĺžky tunela a intenzity dopravy sa odporúča presadzovať plánovaný variant 1, ktorý by významne skrátil dojazdový čas hasičských jednotiek k portálu tunela, a tým značne ovplyvnil možnosti evakuácie a hasenia požiaru. Variant 1 je v súlade so zmluvou medzi MV SR a MDPaT SR, pokiaľ ide o vybudovanie objektov vedľajších hasičských staníc v rámci výstavby stredísk správy a údržby diaľnic. Na trase navrhovanej diaľnice D4 v úseku od D1 (križovatka Ivanka pri Dunaji – sever) po štátnu cestu I/2 južne od Stupavy je vhodné miesto na zriadenie SSÚD v blízkosti križovatiek diaľnic (najmä pri Stupave – juh na D2).

Rozhodujúcou súčasťou prevádzkového vybavenia tunela je vetrací systém v tuneli, ktorý zabezpečuje neprekročenie limitných koncentrácií škodlivín pri všetkých predpokladaných dopravných stavoch. Optimálny návrh vetrania sa musí okrem plnej funkčnosti vyznačovať aj minimalizáciou investičných a prevádzkových nákladov. Vetranie je podľa dĺžky tunela navrhnuté ako priečne v tuneli Karpaty 2-I, polopriečne v tuneli Karpaty 3-I a pozdĺžne v tuneli Karpaty 3-II. Na základe vzduchotechnického výpočtu sa v tuneli Karpaty 2-I na portáloch a približne v km 10,000 vybudujú vetracie centrály. Znečistený vzduch sa bude vyfukovať cez vetracie šachty a komíny výšky asi 10 m do atmosféry rýchlosťou 15 m/s. Týmto riešením sa negatívny vplyv prevádzky tunela na životné prostredie zníži na minimum. V tuneli Karpaty 3-I budú vetracie centrály súčasťou technologických centrál na portáloch.

Výber najvhodnejšieho variantu
Trasa variantu 2 vedie dlhodobo stabilizovaným koridorom, ktorý sa v rámci technickej štúdie upravil z hľadiska požiadaviek dopravného riešenia mestskej časti Rača a umiestnenia portálov tunela. Koridor vedie v dostatočnej vzdialenosti od ľudských sídel. Nadlimitnú hlukovú záťaž bude možné minimalizovať protihlukovými opatreniami. Ovplyvnenie ovzdušia, vodných pomerov, horninových a prírodných zdrojov a tiež krajiny je vďaka šetrnému vedeniu trasy, ktorá korešponduje s terénnym reliéfom, prijateľné. Z hľadiska vplyvov na živú prírodu a inštitúty ochrany prírody (napríklad Natura 2000) prichádza variant 2 do kontaktu s cennými biotopmi na hranici chránenej krajinnej oblasti severovýchodne od Rače. Navyše tu dôjde k likvidácii chránených viníc. Na západnom okraji Malých Karpát je tento stret menej významy.

Variant 3 vedie úplne novým koridorom a približuje sa obytnej zástavbe mestskej časti Rača a obci Borinka. Budú potrebné demolácie rodinných domov a hluková záťaž postihne ďalšie nové územia. Komplikovanosť technického riešenia spôsobí významné zásahy do vodných pomerov, horninových pomerov, ovzdušia, a najmä obrazu krajiny. Cenných biotopov Malých Karpát spolu s chránenými druhmi sa to významne dotkne nielen na východnom okraji, a to výrazným predĺžením trasy pozdĺž CHKO a zásahom dovnútra oboch chránených území, ktoré vyvolá realizácia východného portálu tunela 3-I spolu s vyvolanými preložkami komunikácií a vodného toku, ale úplne nanovo bude dotknuté aj údolie Stupavského potoka s chránenými biotopmi. Zaťaženie územia v týchto častiach bude ešte väčšie aj vzhľadom na nevyhnutné prekládky inžinierskych sietí (VN, vysokotlakové plynovody).

Obr. 4  Vzorový priečny rez tunelom Karpaty 3-I s medzistropom – cyklické razenie  1 – primárne ostenie, 2 – medziľahlá hydroizolácia, 3 – sekundárne ostenie, 4 – multikanálové káblové chráničky, 5 – vetrací kanál na prívod vzduchu	Obr. 5  Vzorový priečny rez tunelom Karpaty 3-II bez medzistropu – cyklické razenie   1 – primárne ostenie, 2 – medziľahlá hydroizolácia, 3 – sekundárne ostenie, 4 – multikanálové káblové chráničky, 5 – prúdový ventilátor

Hlavné nevýhody variantu 3 oproti variantu 2

• Trasa variantu 3 je v rozpore s územnými plánmi sídel.
• Ekonomické porovnanie nepreukázalo jeho opodstatnenie, lebo rozdiel stavebných nákladov je minimálny.
• Trasa je o asi 1 130 m dlhšia, čo spolu s o 33 m väčším prevýšením vyvolá vyššie prevádzkové náklady.
• Skrátenie tunela Karpaty vyvolá nevyhnutnosť prechodu trasy územím, čo bude mať negatívne dosahy na životné prostredie vrátane chránených území, ktoré sú iba ťažko odôvodniteľné.
• Stavba negatívne ovplyvní životné prostredie v mestskej časti Rača.
• Stavba významne negatívne ovplyvní životné prostredie v obci Borinka.
• Realizácia dvoch tunelov bude oveľa ťažšia vzhľadom na neprístupný terén a zložité geotechnické pomery, najmä v priportálových úsekoch.
• Stavba vyvolá rozsiahle prekládky významných energetických sietí, ktoré budú mať vplyv na celý región.
• Trvalé zábery sú celkovo o 30 ha väčšie; pri poľnohospodárskom pôdnom fonde o 16,5 ha, pri chránených viniciach o 9 ha.
• Trasa vyvolá väčší rozsah demolácií vrátane demolácií obytných budov v Borinke.
• Prebytok rúbaniny v objeme 750 000 m3 bude treba odviezť a uložiť na skládku.

Z uvedených záverov jednoznačne vyplýva, že projektant odporúčal na spracovanie ďalších stupňov projektovej dokumentácie variant 2 s jedným dlhým dvojrúrovým tunelom.

Záver
Úlohou spracovateľa technickej štúdie bolo preskúmať okrem variantov s dlhým tunelom aj varianty skracujúce tunel popod Karpaty. Výsledkom porovnania je skutočnosť, že kratší tunel, respektíve kratšie tunely prepojené úsekmi v zárezoch vôbec nemusia byť výhodnejšie ako jeden dlhý tunel. A to neplatí iba v tomto prípade. Preto pevne veríme, že tunel Karpaty sa stane najdlhším diaľničným tunelom na Slovensku, pričom na jeho vyrazenie sa použije TBM. Iba potom si budeme môcť na Slovensku povedať, že po úspešnej maturite sme zložili aj tunelárske štátnice a definitívne sa zaradíme medzi tunelárske veľmoci.

TEXT: Ing. Martin Bakoš, PhD.
FOTO: Amberg Engineering Slovakia

Martin Bakoš je konateľom a generálnym riaditeľom spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Literatúra
1.    Bakoš, M.: Tunel Karpaty – najdlhší diaľničný tunel na Slovensku. In: Tunel, 2008, č. 2, s. 26 – 32.
2.    Technická štúdia diaľnice D4 Bratislava (D1, križovatka Ivanka pri Dunaji – sever – Stupava (cesta I/2), tunel Karpaty. Združenie Bratislava – Stupava (HBH projekt spol. s r. o., Brno a Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., Bratislava), máj 2007.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.