Realizace tunelů Votice – Benešov

Převzato z Silnice-železnice

Příspěvek zazněl na konferenci Železniční mosty a tunely 26. ledna 2012.


TUNEL TOMICKÝ II.

Ing. Jiří Velebil, Ing. Michal Gramblička

Nejkratším a nejmladším tunelem mezi Benešovem a Voticemi, je tunel Tomický II. Trasa železniční trati v tomto úseku vyrovnává oblouk, který ve stávající stopě znemožňoval využití vyšších traťových rychlostí. Proto se na SUDOPU PRAHA a. s. dodatečně přistoupilo k projektové přípravě tohoto tunelu. V současné době je již kompletně vystavěno definitivní ostění tunelu a probíhají dokončovací práce na vnitřním vybavení – betonáž chodníků pro únikové cesty, montáž kabelových šachet, madel atd. Na obou portálech se realizují a instalují definitivní konstrukce, probíhají konečné terénní úpravy předportálí.

Obr. 2 – Příprava posuvného bednění, izolací a výztuže před vybetonováním horní klenby tunelu

Tunel Tomický II. byl vyražen v obdobných geotechnických podmínkách, jako jeho bezprostřední sousedé a s celkově nejmenším nadložím. Celková délka tunelu je 252 m, z toho 204 m bylo vyraženo za použití trhacích prací nebo tunelbagrem metodou NRTM, oba portály se realizovaly v hloubených stavebních jámách délek 24 m. Začátek tunelu je situován do km 125,372, konec tunelu pak do km 125,624. Železniční trať v celé délce tunelu prochází v oblouku R = 1 471,805 m s převýšením p = 108 mm, osa tunelu je pak od osy kolejí odsazena o 195 mm. Podélný sklon měřený v ose tunelu je 10,0 ‰. Svahy stavebních jam hloubených úseků byly v dolních partiích zajištěny stříkaným betonem se sítí a horninovými kotvami. Vyšší partie byly zajištěny proti opadávání úlomků horniny sítěmi. První etáž byla hloubená ve vrstvách pokryvů a silně zvětralých granitoidech bez dalšího zajištění líce svahu, etáž byla pouze vysvahována.

Zajímavostí obou portálů jsou ochranné valy proti přívalovým srážkám. V průběhu výstavby tunelu nedošlo k mimořádným událostem, ražby probíhaly v souladu se zásadami NRTM. Vzhledem ke zhoršeným podmínkám na čelbě byla část ražeb tunelu zatříděna do vyšší třídy. Na severním portálu byl vzhledem k menšímu sesuvu čelní stěny v místech poruchy upraven tvar definitivní konstrukce.

Pro ražby byly navrženy celkem 4 technologické třídy NRTM se záběry od 2,5 m (pro nejlepší podmínky) do 1,5 m (pro nejhorší). Použity však byly pouze třída TT 3 s délkou záběru 2,0 m a TT 4 se záběrem do 1,5 m. Deformace ostění dosáhly max. 10 mm. Definitivní ostění bylo realizováno ve shodě s návrhem všech ražených tunelů stavby.

TUNELY OLBRAMOVICKÝ, TOMICKÝ I. A VOTICKÝ

Ing. Libor Mařík

Kapitola popisuje činnosti a události, které shrnují proces výstavby tunelů po jejich uvedení do provozu v období roku 2011. V době konference MaT 2011 probíhala na tunelech betonáž definitivního ostění. V Olbramovickém tunelu se díky analýze výsledků geomonitoringu a statickému návrhu zohledňujícímu skutečně zastižené podmínky podařilo provést větší část ostění bez výztuže. Vyztuženy byly pouze příportálové tunelové pasy, kde zasahovala zóna zvětrání do hlubších poloh, nebo kde byl tunel dokonce založen na patkách. V případě tunelu Tomický I. je definitivní ostění v celé délce tunelu vyztuženo. Po betonáži klenby tunelu bylo provedeno vyrovnání nadvýrubu v počvě tunelu hubeným betonem. Tvar dna byl upraven podle projektové dokumentace a vyspádován směrem ke středové tunelové drenáži.

Obr. 4 – Pokládka kolejového pole ve Votickém tunelu

Na bocích tunelu je prostor pod služebním chodníkem využit pro vedení kabelů. I když zhotovitel zvažoval možnost vytvoření kabelovodu ze samostatně pokládaných plastových chrániček, jak je to v České republice obvyklé u silničních tunelů, nakonec zvolil standardní řešení pomocí devíticestného multikanálu. V trase kabelovodu jsou pro zatahování kabelů a v místě jejích odbočení do ostění vytvořeny kabelové šachty.Ty tvoří vlastní beton kabelovodu. Oproti zadávací dokumentaci bylo z důvodu zvýšení požární odolnosti upuštěno od plechových poklopů a byly navrženy betonové poklopy vsazované do nerezových rámů. Tím je zajištěna jejich vyšší životnost a materiál poklopu zajišťuje jejich vyšší odolnost nejen z hlediska požáru, ale i vzhledem k odcizení sběrateli kovů. Poklopy na šachty čištění boční tunelové drenáže zůstaly v provedení podle zadávací dokumentace, tj. z plechu. Proti odcizení jsou plechové poklopy chráněny řetězem přivařeným k poklopu a zakotveným v boku kabelové šachty. Podél kabelovodu je v betonu pod chodníkem vedeno nezavodněné potrubí požárního suchovodu. Tím bylo pracoviště připraveno pro instalaci středových drenáží a provádění železničního svršku (viz obr. 4).

V rámci vnitřního vybavení tunelů byla namontována světla, jejichž přívodní kabely jsou vedeny v chráničkách v definitivním ostění tunelu. Na základě požadavků zástupců HZS se výška osvětlení oproti zadávací dokumentaci snížila. Tím se zvýšilo riziko poškození svítidel vandaly. Dále byl v tunelech zapojen zásuvkový okruh s vedením kabelů rovněž v chráničkách v ostění a instalovány závěsy trakčního vedení.Ukolejňovací lana jsou vedena v tunelu uvnitř ostění k příslušné kolejnici, před portály jsou vytažena na brány trakčního vedení.

Obr. 5 – Upevnění protidotykových zábran před vyplněním plastmaltou

V prostoru mezi tunely Votickým a Olbramovickým byla zřízena nástupní plocha jednotek IZS, která částečně zasahuje i do prostoru kolejí. Proto je tato plocha upravena zapanelováním. Pod nástupní plochou je umístěna podzemní požární nádrž pro zavodnění požárního suchovodu. Každý tunelový pás je opatřen vlisem s číslem podle předpisu SŽDC S6 a dále značením s uvedením směru a vzdálenosti k portálu. Stejně jako značení umístění požárních hydrantů je i další bezpečnostní značení podle předpisu SŽDC S6 provedeno nástřikem barvou na líc ostění. Na portálech tunelů jsou umístěny protidotykové zábrany, které zamezují přístupu na hranu portálu a dotyku s trakčním vedením (viz obr. 5). Dále zabraňují vhození předmětů, nebo pádu osob do kolejiště.

Tunely jsou vybaveny madly umístěnými 1 100 mm nad úrovní služebního chodníku a slouží ke zvýšení bezpečnosti osob pohybujících se v tunelu. Protidotykové zábrany, madla i závěsy trakčního vedení jsou upevněny k ostění tak, aby se zamezilo vnikání bludných proudů do konstrukce. Jedná se o použití elektroizolačních hmoždinek, podložek pod kotevní desky i plastmalty, kterou jsou kotevní desky protidotykových zábran podmazány.

REKAPITULACE ZKUŠENOSTÍ Z VÝSTAVBY

  • Obr. 6 – Vyhodnocení prognózy a skutečně naměřených deformací primárního ostění

    I když byl horninový masiv tektonicky porušen a ražba tunelů probíhala pouze strojním rozpojováním bez použití trhacích prací, celková stabilita výrubu byla dobrá. Při ploše výrubu kaloty 60 m2 se deformace výrubu pohybovaly do 10 mm, výjimečně dosáhly 15 mm. Projektem stanovené hodnoty varovných stavů nebyly při ražbě tunelů nikdy dosaženy. Graf na obr. 6 znázorňuje modrou křivkou průběh maximálních ustálených deformací primárního ostění po délce Olbramovického tunelu a červenou čarou očekávané deformace podle projektu. Obdobný vývoj bylo možné sledovat i na ostatních ražených tunelech stavby Votice – Benešov u Prahy. Nejhorší geotechnické podmínky byly zastiženy na vjezdovém portále Olbramovického tunelu, kde zvětráním horninového masivu došlo k degradaci na zeminu charakteru stmeleného písku. Poměry při zahájení ražby od vjezdového portálu ukazuje obr. 7.

  • Obr. 7 – Geologické podmínky při zahájení ražby Olbramovického tunelu – vjezdový portál

    Při ražbě je nutné sledovat velikost nadvýrubu nejen po obvodě výrubu, ale i v prostoru počvy tunelu. Při přerubání teoreticky stanoveného obrysu tunelu je nutné objem nahradit buď stříkaným betonem primárního ostění, nebo monolitickým betonem definitivního ostění. Přitom je nutné zohlednit požadavky na rovinatost povrchu primárního ostění související s instalací hydroizolační fólie. V počvě tunelu nelze nadvýrub vyplnit propustným materiálem, neboť by voda stékala po povrchu výrubu a mohlo by dojít vlivem proudění vody k vymývání jemných částic a degradaci podkladních vrstev železničního svršku. Bez vyspádování výplňového betonu v počvě tunelu ke středové drenáži rovněž nelze zaručit správnou funkci odvodnění prostoru tunelu.

  • Interpretace výsledků geotechnického monitoringu a sledování geotechnika stavby, prováděná po každém záběru ražby tunelu mají zásadní vliv na zatřiďování horninového masivu do technologické třídy výrubu. Zatřiďování do technologických
    Obr. 8 – Porovnání prognózy a skutečnosti technologických tříd výrubu

    tříd výrubu probíhalo podle zásad NRTM přímo na stavbě po vzájemné dohodě zástupců technického dozoru investora (resp. geotechnika stavby) a zástupce zhotovitele odpovědného za bezpečnost ražby (závodního). Vzniklá situace ukazuje, že správné zatřídění do technologické třídy výrubu má zásadní vliv na efektivnost vynaložených investičních nákladů. Nastavená pravidla NRTM umožňují zhotoviteli i investorovi použít jen takové prostředky k zajištění stability výrubu, které jsou nezbytně nutné pro zajištění bezpečnosti ražby a přípustných deformací výrubu. Rozdíly mezi prognózou a skutečností v zatřiďování do technologických tříd výrubu ukazují grafy na obr. 8 a 9.

  • Obr. 9 – Porovnání prognózy a skutečnosti technologických tříd výrubu

    V případě obou hloubených úseků Olbramovického tunelu a Votického tunelu došlo po dohodě s investorem i přes použití betonů odolných proti průsakům k zaizolování konstrukce. Hydroizolaci provedl v obou případech zhotovitel na vlastní náklady z důvodu snížení rizika průsaků podzemní vody do tunelu. V ražených částech tunelů byla standardně použita hydroizolační fólie, která odvádí volně stékající vodu k bočním tunelovým drenážím a dále k portálu.

  • Při realizaci je nutné věnovat zvýšenou pozornost upevnění závěsů trakčního vedení. V některých případech závěsy nevyhověly na navrženou sílu a musely být převrtány a znovu upevněny.
  • Zvýšenou pozornost je nutno věnovat i správnému odizolování ocelových částí vybavení tunelů (madla, protidotykové zábrany, závěsy trakčního vedení), aby nedocházelo k vodivému propojení jednotlivých tunelových pásů a ohrožení konstrukce bludnými proudy.
  • V případě provádění hlubokých stavebních jam v prostředí tektonicky porušených skalních a poloskalních hornin je nutné již ve fázi inženýrsko geologického průzkumu věnovat pozornost orientaci diskontinuit a provést strukturní analýzu horninového masivu. Nepříznivá orientace diskontinuit negativně ovlivnila stabilitu stavební jámy, zejména v případě Votického tunelu a značně zkomplikovala výstavbu.

ZAHRADNICKÝ TUNEL

Ing. Jiří Mára

Zahradnický tunel je dvoukolejný, délky 1 044 m. Z hlediska technologie provádění se dělí na dva hloubené úseky o celkové délce 108 m (vjezdový délky 48 m a výjezdový délky 60 m) a raženou část délky 936 m. Maximální výška nadloží je 27 m. Tunel je veden v délce 454 m od vjezdového portálu v přímé, následuje přechodnice délky 191 m a dále oblouk délky 399 m o poloměru 1 404 m až k výjezdovému portálu. Maximální převýšení je 119 mm. V celé délce tunel klesá v jednotném sklonu 9 ‰. Tunel je navržen pro rychlost 160 km/hod., má po celé délce jednotný světlý profil, poloměr vnitřního líce definitivního ostění je v rozsahu klenby a opěří 5,7 m. Celková mocnost kvartérního pokryvu je zanedbatelná, pohybuje se v rozmezí cca 0,1 až 1,0 m. Většinou je tvořen pouze humózními vrstvami, ojediněle jsou v jejich podloží zastoupeny písčité až hlinitopísčité zeminy.

Obr. 11 – Tunel před zavážením štěrkového lože

Hloubené úseky byly realizovány ve svahované stavební jámě. Stěny stavební jámy vjezdového úseku jsou zajištěny stříkaným betonem tl. 100 mm vyztuženým ocelovou sítí. Kotvy byly použity pouze pro kotvení uvolněných bloků. Trvalé svahy byly provedeny v definitivním sklonu a nebyly dodatečně zajišťovány. Stěny stavební jámy výjezdového úseku jsou zajištěny stříkaným betonem vyztuženým ocelovou sítí a kotveny hřebíky délky 3, 4 a 6 m. Toto zajištění bylo provedeno u dočasných i trvalých svahů. Po skončení výstavby tunelu byly trvalé svahy zajištěny předsazenou gabionovou zdí výšky 5,0 m. Definitivní ostění hloubených úseků je provedeno z betonu odolného proti průsakům vody, třídy C30/37. Minimální tloušťka ostění je 600 mm (ve vrcholu klenby), směrem k opěří se zvětšuje. Na výjezdovém úseku bylo původně navrženo definitivní ostění se spodní klenbou, vzhledem ke skutečně zastiženým IG poměrům v počvové oblasti bylo provedeno založení na patkách, stejně jako na vjezdovém úseku.

Ražená část byla prováděna NRTM. Pro zajištění výrubu bylo použito primární ostění ze stříkaného betonu tloušťky 100 až 250 mm, vyztužené ocelovými příhradovými oblouky a sítěmi v kombinaci se svorníky délky 3 až 4 m a jehlováním. Celkem bylo navrženo 5 technologických tříd výrubu, při ražbě byly využity třídy 2, 3, 4 a 5a, která však nebyla použita.

S ohledem na velikost raženého průřezu a zastižené inženýrsko geologické poměry byl tunel ražen v celé délce po dílčích výrubech s horizontálním členěním na kalotu, jádro a dobírku dna. Dobírka dna byla prováděna těsně před betonáží základových pasů. Plocha výrubu se pohybovala dle třídy výrubu od 102 do 106 m2, z toho byla plocha kaloty od 61 do 65 m2. Deformace výrubu se převážně pohybovaly do 10 mm. V následující tabulce je porovnání předpokládáného nasazení jednotlivých tříd výrubu a skutečného nasazení při realizaci.

Definitivní ostění je provedeno ze žlb. C25/30 klenba a C30/37 základ. pasy. Minimální tloušťka ostění je 350 mm (ve vrcholu klenby), směrem k opěří se zvětšuje. Výztuž byla navržena jako samonosná, základ tvoří čtyřprutové výztužné příhradové oblouky, ke kterým byly postupně přikládány svařované sítě a příložky. Vzhledem k zastiženým IG poměrům je značná část definitivního ostění provedena bez výztuže. Izolace proti vodě je foliová tloušťky 2 mm v rozsahu klenby a opěr. Izolace je ukončena v patách opěří, kde navazuje na podélnou patní drenáž v počvové části tunelu. V podélném směru je izolace ukončena na prvním a posledním raženém tunelovém pásu, jejichž ostění je provedeno z betonu odolného proti průsakům vody. Vzhledem k délce tunelu přesahující 1000 m a s ohledem na požárně bezpečnostní řešení je na pravé straně tunelu provedena úniková cesta. Ta je vedena štolou podkovovitého tvaru délky cca 58 m a následně šachtou kruhového profilu, hloubky cca 27 m a světlého profilu 7 m.

Obr. 12 – Úniková štola – vyztužování dna

V dokumentaci pro územní rozhodnutí bylo původně řešeno napojení únikové štoly ve středu tunelu. Vzhledem ke značné délce únikové štoly a požadavku investora na úspory bylo následně změněno tak, že poloha napojení štoly na tunel je ve vzdálenosti 738 m od vjezdového portálu a není tedy ve středu tunelu. Toto řešení bylo prokázáno jako vyhovující posudkem zpracovaným v rámci požárně bezpečnostního řešení. Štola i šachta jsou provedeny s dvouplášťovým ostěním s mezilehlou izolací proti vodě. Dno štoly i šachty není izolováno, případné průsaky jsou jímány drenážním potrubím provedeným ve dně. Definitivní ostění je provedeno ze železobetonu C25/30, tloušťky 200 mm u štoly a 350 mm u šachty.

Štola je navržena jako přetlaková komora s nezávislým větráním. Od tunelu a od šachty je oddělena dvoukřídlými dveřmi. Šachta má vlastní nezávislé větrání, je zde zajištěna desetinásobná výměna vzduchu. Šachta je vybavena ocelovým schodištěm, vzhledem k hloubce šachty (méně než 30 m) nebylo nutno realizovat evakuační výtah. Prostor uprostřed slouží pro vedení rozvodů vzduchotechniky a elektroinstalací. Na úrovni terénu je na šachtě proveden zděný vstupní objekt.

Porovnání předpokladů projektu a skutečnosti při realizaci:

Třída výrubu Předpoklad projektu [m] Skutečnost [m]
2 180 450
3 612 346
4 72 120
5a 48 20
5b 24