Železničné tunely na modernizovanom úseku trate Liptovský Mikuláš – Poprad – Tatry

Švajčiarsku sa v Európe hovorí tunelárska veľmoc alebo sa táto krajina prirovnáva k ementálskemu syru, ktorý má v sebe plno dier ako tunely popod švajčiarsky povrch. Slovensku sa vraví malé Švajčiarsko, no tunelov tu máme pomenej. Slovenskí projektanti však vedia, že v blízkej budúcnosti sa v tomto segmente Švajčiarsku priblížime. Tento príspevok hovorí o nových projektoch v oblasti tunelovej výstavby.

Naším územím prechádzajú štyri multimodálne koridory, ktoré boli špecifikované základnými medzinárodnými dohodami (AGC – Európska dohoda o medzinárodných železničných magistrálach a AGTC – Európska dohoda o najdôležitejších trasách medzinárodnej kombinovanej dopravy a súvisiacich objektoch) špecifikovanými na II a III. paneurópskej konferencii na Kréte a v Helsinkách. Ide o tieto koridory:

• č. IV.: Praha – štátna hranica Česko/Slovensko – Kúty – Bratislava – Štúrovo – štátna hranica Slovensko/Maďarsko – Balkán/Orient,
• č. V.: Bratislava – Žilina – Čierna nad Tisou –  štátna hranica Slovensko/Ukrajina – Ľvov,
• č. VI.: Balt – Warszawa – Zwardoň – štátna hranica Poľsko/Slovensko – Čadca – Žilina,
• č. IX.: Kraków – štátna hranica Poľsko/Slovensko – Plaveč – Prešov – Košice – Čaňa – štátna hranica Slovensko/Maďarsko – Budapešť.

Úsek trate opisovaný v článku je súčasťou koridoru č. V, na ktorom v súčasnosti prebieha modernizácia v úseku Nové mesto nad Váhom – Púchov a v projektovej príprave sú úseky Púchov – Žilina, Liptovský Mikuláš – Poprad Tatry (mimo), Poprad Tatry – Krompachy, Krompachy – Kysak a Kysak – Košice.

Traťový úsek Liptovský Mikuláš – Poprad Tatry (mimo), II. etapa, s celkovou dĺžkou 33,050 (nulový variant) km tvorí 6 percent z celkovej dĺžky koridoru V na našom území (celková dĺžka koridoru je 536,2 km nemodernizovanej trate).

Medzi rozhodujúce parametre modernizovanej trate patrí dosiahnutie priechodnosti trate pre kinematický obrys vozidla UIC GC a dosiahnutie minimálnej požadovanej rýchlosti 160 km/h. To sa dá dosiahnuť znížením výškových rozdielov vedenia trate a vyrovnaním smerového vedenia, na čo sú potrebné mnohé nové umelé stavby, respektíve objekty, medzi ktorými sú rozhodujúce mosty a tunely. Na tomto úseku vzniklo postupne – od projektového zámeru cez posúdenie vplyvu stavby na životné prostredie (EIA proces) až po projektový stupeň dokumentácie pre územné rozhodnutie (DÚR) – sedem nových tunelov rôznej konštrukcie a dĺžky. V súčasnosti je vydané územné rozhodnutie na celý úsek a po etapách sa spracováva projektová dokumentácia na stavebné povolenie.

Predmetom článku je opis navrhnutého riešenia jednotlivých tunelov v projektových stupňoch, v akých sa v súčasnosti nachádzajú. Z hľadiska postupu výstavby tunelov je ich zloženie pestré. Navrhnutý je jeden tunel hĺbený z povrchu (Palúdza), päť tunelov razených pomocou NRTM (Nová rakúska tunelovacia metóda – razenie pomocou trhavín – Kolombiarok, Štrba, Hencnava, Dúbrava a Zámčisko) a jeden – najdlhší – je razený pomocou plnoprofilového raziaceho stroja (TBM, Červený Kút).

Generálnym projektantom celého úseku je spoločnosť REMING CONSULT, a. s., Bratislava, a hlavným projektantom tunelových objektov spoločnosť Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o., Bratislava. Subdodávateľom pre dva tunely v stupni DÚR (Palúdza a Kolombiarok) bola spoločnosť PKC, spol. s r. o., Bratislava.

Inžinierskogeologické pomery
Na základe regionálnej inžinierskogeologickej klasifikácie patrí daný úsek do oblasti vnútrokarpatských kotlín (Liptovská kotlina a Popradská kotlina) a zasahuje do regiónu jadrových pohorí (Nízke Tatry). V záujmovom území sa nachádzajú pieskovcovo-slieňovcovo-vápencová formácia, formácia vápencovo-dolomitických hornín, flyšová formácia a formácia kvartérnych pokryvných útvarov.

Pomery v miestach tunelov sa dajú rozdeliť na tri skupiny: päť tunelov sa nachádza vo vápencovo-dolomitickom prostredí (Kolombiarok, Štrba, Dúbrava, Zámčisko a Červený Kút), tunel Hencnava sa nachádza vo flyšovej formácii a tunel Palúdza vo formácii kvartérnych pokryvných útvarov.

Všetky horninové komplexy sú intenzívne tektonicky porušené a prestúpené zlomovými poruchami s premenlivým sklonom uloženia vrstiev. Vo vápencových formáciách sa dá očakávať výskyt krasových útvarov.

Z hľadiska geodynamických javov sa ani jeden tunel nenachádza v zosuvnom území, naopak, razením tunelov vytvoríme geodynamické javy s veľkým významom, a to porušenie hornín diskontinuitami a rozvoľňovanie masívu.

Z hydrogeologického hľadiska možno podzemné vody v hodnotenom území rozdeliť na podzemné vody mezozoika a podzemné vody kvartérnych komplexov. Mezozoický komplex reprezentujú silne popukané a čiastočne skrasovatené vápence a dolomity. Puklinové a puklinovo-krasové vody týchto komplexov vyvierajú ako pramene alebo môžu byť narazené ako podzemné nádrže. V kvartérnych komplexoch sú hlavným kolektorom podzemných vôd fluviálne sedimenty.

Uvedené pomery platia pre územie ako celok. Pri jednotlivých tuneloch sa budú vykonávať podrobné inžinierskogeologické prieskumy vo vyšších stupňoch projektovej prípravy a bude možné sa s nimi zoznámiť v budúcnosti.

Technické riešenie tunelov
Z hľadiska technického riešenia tunelov sú dôležité dva faktory. Geologická skladba horninového prostredia, ktorým tunel prechádza, a svetlý prejazdný profil tunela (gabarit), ktorý definuje tvar, respektíve veľkosť vnútorného ostenia, a tým celú skladbu tunela. Snahou projektanta bolo v návrhu čo najviac zjednotiť konštrukčné riešenia tunelov, no vzhľadom na rôzne dĺžky tunelov a tri postupy razenia napokon vzniklo päť typov technického riešenia:

• dvojkoľajný tunel razený pomocou NRTM,
• jednokoľajný tunel razený pomocou NRTM,
• jednokoľajný tunel razený pomocou TBM,
• dvojkoľajný tunel hĺbený – v otvorenom výkope,
• dvojkoľajný tunel hĺbený – budovaný pomocou podzemných stien.

Zatiaľ čo hrúbka sekundárneho ostenia by sa vo všetkých tuneloch mala zachovať konštantná, diametrálne odlišné to bude pri ostení primárnom. Primárne ostenie sa bude v závislosti od skutočnej geologickej stavby horninového prostredia zatrieďovať do jednotlivých vystrojovacích tried a na základe geotechnického monitoringu spresňovať. Momentálne navrhované postupy a vystrojenie zodpovedajú súčasnému stavu poznania.

Odvodnenie tunelov sa realizuje celoplošnou izoláciou umiestnenou medzi primárnym a sekundárnym ostením, ktorá zvedie vodu do bokov trate v tuneli a drenážnymi rúrami pozdĺž tunela sa bude gravitačne zvádzať k výjazdovým portálom. Vo všetkých tuneloch bude tvoriť zvršok železničnej trate pevná jazdná dráha (PJD).

Technologické a bezpečnostné vybavenie tunelov
Medzi prvky technologického vybavenia železničných tunelov patria multikanály (káblovody) na vedenie káblov, umiestnené po oboch stranách v telese obslužného chodníka, šachty umiestnené v trase káblovodov na odbočenie a inštaláciu káblov do, respektíve na ostenie tunela, záchranné výklenky (ak sa požadujú), čistiace výklenky tunelovej drenáže, šachty na ventily tunelového požiarneho vodovodu, pochôdzkové osvetlenie a zásuvkový okruh, núdzové osvetlenie, pochôdzkové držadlo na ostení tunela, navádzacie značky k najkratšej únikovej ceste z tunela, značky na číslovanie tunelových pásov, zariadenia EPS (hlásiče, vyžarovací kábel), zariadenia na komunikáciu na portáloch a rozhlasový vyžarovací kábel, prípadne kábel na šírenie signálu GSM operátora.

Všetky tunely sú z hľadiska bezpečnosti navrhnuté tak, aby sa splnili požiadavky a odporúčania definované v smernici MDPT SR č. 6/2003, smernici TSI-SRT a kódexe UIC 779-9 R. Medzi navrhnuté bezpečnostné úpravy patria obojstranné bezpečnostné výklenky (v súčasnosti sa vedú obsiahle diskusie a konzultácie na ich vypustenie z riešení), obojstranné únikové chodníky široké minimálne 1,2 m v každej tunelovej rúre, hydranty osadené obojstranne a núdzový východ, aby sa dodržala požiadavka minimálnej vzdialenosti od miesta ohrozenia 1 000 m.

Tab. 1 Charakteristiky tunelov

Tunel Kolombiarok
Tunelom Kolombiarok, na ktorý je už vydané územné rozhodnutie, prechádza železničná trať v novej trase v extraviláne pod pahorkovitým územím rovnomenného názvu východne od obce Štrba a južne od jestvujúcej trate vedúcej údolím Červená voda. Tunel sa nachádza v staničení 213,380 – 214,595 nžkm a jeho dĺžka je 1 215 m. Razený úsek tvorí časť dlhú 1 185 m, na portáloch sú časti hĺbené (východný portál (VP) 20 m, západný portál (ZP) 10 m).

Trasu koľají v tuneli tvorí oblúk (polomer asi 2 000 m). Výškovo stúpa tunel od VP v sklone 0,972 % po staničenie 214,560, ďalej 0,627 % po západný portál. Prevýšenie oboch koľají je 84 mm. Vzájomná vzdialenosť koľají je 5 000 mm.

Hlavnými stavebnými časťami tunela sú dvojkoľajná tunelová rúra, portály a úniková štôlňa. Razený tunel tvorí primárne a sekundárne ostenie s medziľahlou drenážnou geotextíliou a plošnou hydroizoláciou. Podľa geo­logickej stavby horninového prostredia sú navrhnuté dva prierezy tunela – so spodnou klenbou (plocha výrubu 125 m²) a bez spodnej klenby (105,70 m²). Primár bude tvorený striekaným betónom C 20/25 v hrúbke 250 až 300 mm. Sekundárne ostenie, spodná klenba a základové pásy sú navrhnuté z monolitického betónu triedy C 30/37. Po podrobnom preskúmaní geologických pomerov možno sekundár  realizovať aj z prostého betónu. Minimálna hrúbka sekundára je 350 mm a s jeho vyhotovením sa počíta po blokoch s dĺžkou 10 m.
Hĺbené tunely budú tvorené monolitickým železobetónom triedy C 30/37, minimálna hrúbka konštrukcie je 400 mm a dĺžka jedného bloku 10 m.

Úniková štôlňa ako chránená úniková cesta vedie súbežne s tunelovou rúrou a vyúsťuje pri TD na západnom portáli. Dĺžka štôlne je 400 m a jej pozdĺžny sklon je totožný s pozdĺžnym sklonom tunelovej rúry. Prierez štôlne je navrhnutý ako prejazdný a vzhľadom na dĺžku štôlne sa navrhli dva zálivy – otáčací a vyhýbací.

Konštrukciu štôlne tvorí primár a sekundár s medziľahlou drenážnou a hydroizolačnou vrstvou. Plochy výrubu sú 33,21 m² pri bežnom profile a 50,08 m² vo vyhýbacom profile. Primár s hrúbkou 200 mm je zo striekaného betónu C 20/25, sekundár z betónu C 30/37 má hrúbku 300 mm. Pojazdná vrstva bude z cementobetónového krytu C 25/30 s jednostranným priečnym sklonom 2 %.

Východný portál tunela sa nachádza v údolí potoka Červená voda. Počas razenia sa stavebná jama zabezpečí technológiou klincovanej zeminy a vystuženého striekaného betónu s rozličnými sklonmi svahov. Sklon čelnej steny na razenie je 4 : 1 a celková výška zabezpečenia je asi 14 m. V portálovej stene sa vybuduje takzvaný zárodok na razenie a ochranný mikropilótový dáždnik.

K portálu bude viesť prístupová komunikácia, pri ktorej sa zrealizuje nástupná plocha pre záchranné zložky, technologický domček a spevnená plocha na východ z únikovej štôlne. Západný portál je situovaný na západnej strane pahorka Kolombiarok. Stavebnú jamu okrem klincovanej zeminy zabezpečia aj horninové kotvy. Maximálna výška zaistenia je asi 14,5 m. Rovnako sa tu vybuduje zárodok razeného tunela.

K portálu bude viesť prístupová komunikácia, pri ktorej sa zrealizuje nástupná plocha pre záchranné zložky, technologický domček, požiarna nádrž a spevnená plocha na východ z únikovej štôlne. Definitívna úprava portálov sa bude riešiť spätným zásypom z vystuženej zeminy so zatrávnením v sklone 1 : 1,5, respektíve 60 stupňov a v hornej časti svahu na ZP bude trvalá úprava kamenným obkladom.

Obr. 2 Trasa tunela Kolombiarok

TEXT: Ing. Ján Kušnír
FOTO: REMING CONSULT

Ján Kušnír je zamestnanec spoločnosti REMING ­CONSULT a. s. Je autorizovaný inžinier a špecialista na tunelové stavby. Pôsobí na pozícii manažéra vybraných  projektov a  zároveň je vedúcim strediska Bratislava 3.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.