Nemechanizovaný štít

Ražby traťových tunelů pražského metra v období šedesátých až osmdesátých let je až na výjimky charakterizováno dvěma metodami – metodou prstencovou a metodou nemechanizovaného tunelování. Prstencová metoda se využívala v horninách, v nichž byla stabilita nevystrojeného výrubu dostatečná natolik, aby bylo možné bez dalšího zajištění sestavit prstenec ostění. Naopak v horninách méně únosných či v případech nutných k omezení povrchového sedání se užívala metoda nemechanizovaného štítování.

Tunelovací štít je vynálezem Marca Brunela, který si jej již v roce 1818 nechal patentovat (jeho patent je registrován pod značkou GB 4204/1818) a který jej poprvé použil pro ražbu tunelu pod Temží v Londýně. Tunelovací štít byl v podstatě ochrannou ocelovou obálkou, která chránila pracovníky před zavalením okolním horninovým prostředím. V čele štítu používali horníci dřevěné pažiny pro stabilizaci čelby. Poté co po částech dělníci vyrazili horninu na čelbě na délku jednoho záběru, se celý štít posunul a záběr se zajistil zděnou obezdívkou z cihel. Popsaný princip postupu prací na tunelovacím štítu zůstal obdobný od Brunelových dob počátku devatenáctého století až do druhé poloviny století dvacátého.

Rovněž sovětský tunelovací štít KM34, který byl od roku 1969 nasazen pro ražbu pražského metra, byl ocelovou ochrannou obálkou, v jejíž útrobách byla pracovní plošina. Z této plošiny pracovníci pomocí ručních pneumatických sbíjecích kladiv rozpojovali horninu na čelbě. Rozpojená hornina byla pomocí čelních nakladačů odtěžována do důlních vozů a po úzkorozchodné železniční trati byla odvážena. Za štítem byly připojeny dvě plošiny (erektorová a injektážní), přičemž erektorová plošina sloužila především k osazování a montáži segmentů tunelového ostění. Prstencové ostění bylo kruhové, vnějšího průměru 5,5 m a vnitřního 5,1 m. Segmenty na prvních ražených tunelech pražského metra byly litinové. Z plošiny injektážní se prováděla výplň prostoru mezi výrubem a segmentovým ostěním. Výplňová injektáž sloužila ke stabilizaci segmentového tunelového ostění do horninového prostředí. Pro příznivce technických popisů dodejme, že erektorová plošina nesla označení TU 3 Gp a injektážní plošina TN 16 Gp.

V místech, kde čelba nejevila dostatečnou stabilitu, se používalo dřevěného pažení v čele štítu opět v obdobném principu, který zavedl již zmiňovaný „otec“ tohoto způsobu tunelování – Marc Brunel.   

První štítový komplex pro pražské metro s označením KM34 byl zakoupen v roce 1968, kdy byla rovněž započata i jeho montáž ve stavební komoře poblíž Štětkovy ulice. Komplex byl sestaven na počátku roku 1969, kdy započala ražba 454 m dlouhého tunelu trasy C ke stanici Pražského povstání. Úvodní zaškolení posádek probíhalo ve spolupráci se sovětskými pracovníky.

Průměrný měsíční postup na ražbách prvního tunelu činil 54,5 m. Po dokončení tunelu byl štít přemístěn zpět do stavební komory, ze které byla ražena druhá tunelová trouba. Přesun štítu byl uvažován ještě před prorážkou, kdy v úvahu přicházela úplná nebo částečná demontáž a nová montáž. Technici firmy Metrostav však přišli s řešením přesunu štítu bez demontáže. Ojedinělé řešení, které ve výsledku přineslo výrazné časové a finanční úspory, připravovali do nejmenších detailů a kupříkladu Ing. Ermín Stehlík si tehdy zhotovil papírový model ve zmenšeném měřítku a doma si na něm zkoušel různé scénáře přesunu.

Na druhém tunelu bylo dosaženo průměrného měsíčního postupu 67,6 m. Prorážky obou tunelů proběhly v těsném sousedství gotické památky – kostela sv. Pankráce, která ražbou nebyla výrazně ovlivněna.

Další částí první etapy trasy C, která byla ražena nemechanizovaným štítem, byl mezistaniční úsek Pankrác (tehdy Mládežnická) a Budějovická, kam byl štít přesunut opět bez demontáže. Raziče zde čekal náročný technický úkol podejít pouhých 120 cm pod základy pětipodlažní budovy v Pacovské ulici. Podcházený dům byl nepřetržitě monitorován po dobu sedmi dní přístrojem, který byl vyvinut speciálně pro pražské metro. Poklesy činily vcelku průměrně 7 mm a kromě vlasových trhlinek na suterénních zdech se neprojevily žádné jiné znaky porušení. Štít úspěšně dorazil do stanice Budějovická a opětovně se podařilo posunout maximální hodnoty měsíčních postupů na 79 m (na pravém tunelu), resp. 80 m (na tunelu levém).

Pro výstavbu obou traťových tunelů mezi stanicemi Hlavní nádraží a Florenc (tehdy Sokolovská) byl v SSSR zakoupen druhý razicí štít. Pravý tunel do stanice Hlavní nádraží byl ražen úpadně v navážkách a ve štěrkopíscích maninské terasy se značnými přítoky podzemní vody, jejíž hladina za nesníženého stavu zasahovala 3,5 až 4 m do průřezu tunelu. Aby se hladina podzemní vody snížila, bylo v kolejišti Masarykova nádraží vyhloubeno 42 studní, které nepřetržitě podzemní vodu čerpaly a snižovaly její hladinu o 2 metry.

Přes toto opatření činil přítok na čelbě tunelu 7 až 9 litrů za vteřinu. Při výstavbě tohoto úseku poprvé nebylo užito přesunu štítu pro ražbu sousední tunelové trouby, ale bylo provedeno otočení štítu v zastropené komoře stanice Florenc.

Éra nemechanizovaných štítů pokračovala z první etapy trasy C na druhou etapu, posléze na trasu A i B. Trvala až do raných devadesátých let dvacátého století. Za tu dobu bylo nemechanizovanými štíty vyraženo přes 18 km traťových tunelů a jejich působení bylo opravdu pestré. Připomeňme následující aspekty:

• montáže a demontáže štítu byly prováděny jak v hloubených jámách, tak v ražených montážních komorách v podzemí

• pro stěhování štítů k ražbám následných úseků byl úspěšně aplikován postup stěhování štítu bez jeho demontáže, v některých částech byla provedena obrátka ve tvaru písmene U (tzv. U-turn); autentické záběry jednoho z přesunů bez rozebrání šítu byly použity ve filmu Lidé z metra

• podařilo se těsně (s distancí jen několika desítek decimetrů) podejít nejrůznější objekty – obytné domy, průmyslové objekty, dálnici D1 bez vyloučení provozu

• při ražbách v ulici Sinkulova byl během výstavby dočasně vystěhován podcházený obytný dům a provozovna

• štíty byly používány nejen v zeminách, své uplatnění našly i v pevných skalních horninách za současného používání trhacích prací, ty podle dobového vyhodnocení nezpůsobovaly výraznější škody na konstrukci štítu

• pro vyztužení tunelů byly používány různé druhy ostění – zprvu litinové prstencové ostění zabudovávané z důvodu nízkého nadloží, husté zástavby na povrchu a malých směrových poloměrů při štítování; v pozdějších letech se výrazněji přecházelo na dílce železobetonové, zpočátku dovážené z Maďarska, později vyráběné v Prefě Lužec nebo Hýskov

• nejvyšších měsíčních výkonů při ražbách nemechanizovanými štíty bylo dosaženo v roce 1989, v srpnu 117 m a v listopadu dokonce 142 metrů