Výstavba tunelu NORFJARARGÖNG na Islandu

  • 16. 06. 2014 | zdroj: Silnice a železnice, Ing. Aleš Gothard
  • Zpráva

Ing. Aleš Gothard Metrostav, Subterra - ČR
V druhé polovině loňského roku zahájila stavební společnost Metrostav ve sdružení s jejím islandským obchodním partnerem, společností Sufurverk ehf., práce na výstavbě silničního tunelu Nordfjardargöng. Po svém dokončení, se stane nejdelším silničním islandským tunelem a to s celkovou raženou délkou přesahující 7,5 km. Projekt se sestává, mimo raženého tunelu, také z řady dalších stavebních objektů jako jsou nově budované komunikace vně tunelu, nezbytná izolace proti pronikající vodě a promrzání. Dále zahrnuje hloubené úseky při portálových částech tunelu, technologické místnosti a jejich vybavení nebo dodávku kompletní telematiky tunelu.

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA, ÚČEL A HISTORIE PROJEKTU

Hlavním účelem tohoto projektu je zajištění bezproblémového a na údržbu nenáročného spojení mezi dvěma sousedními městy Eskifjor ur a Neskaupsta?ur na východním pobřeží Islandu (obr. 1). V každém z těchto dvou měst žije okolo tisíce stálých obyvatel. Stávající komunikace zajištující spojení mezi nimi je zároveň jedinou cestou vedoucí do vzdálenějšího města Neskaupsta?ur s délkou 24 km. Její délka však nehrála v rozhodovacím procesu projektu tak důležitou roli jako její bezpečnost a zimní údržba. Silnice překonává hřbet fjordu s celkovým výškovým převýšením přes 600 m. V praxi na Islandu to pak znamená nemalou závislost na aktuálním počasí a to v období od října až do konce května, tedy osm měsíců z roku. Součástí této stávající komunikace je také jednopruhový tunel (Oddskardgöng ) o délce 640 m, který byl realizován mezi lety 1972 – 1977 (obr. 2). Nedostatečné ostění tohoto tunelu ve spojitosti se zhoršenými geologickými podmínkami zastiženými v jeho trase, způsobují v tomto každodenně používaném tunelu občasné závaly, které dále přispívají k rizikovosti stávající komunikace. Tato cesta tak bývá každým rokem několik dní až týdnů zcela neprůjezdná.
Ve snaze zachovávat tradiční způsob života a zamezit odchodu obyvatel z malých měst a vesnic ve fjordech Islandu, přistoupili Islanďané ke koncepci účelného rozmisťování důležitých institucí a občanské vybavenosti vždy do několika navzájem sousedících obcí. Nedává se tedy přednost jedné obci před druhou. Příkladem tomu je právě město Neskaupstadur, ve kterém je umístěna důležitá „krajská“ nemocnice obsluhující oblast cca deseti tisíc obyvatel oblasti Fjardarbygg. Mimo nemocnice je v Neskaupstaduru také střední škola.
Výše zmíněné důvody přiměly islandskou státní organizaci Vegagerdin (obdoba českého ŘSD) v roce 2013 vypsat veřejné výběrové řízení na dodavatele tohoto projektu. Vlastní soutěži ale předcházela už v roce 2005 studie proveditelnosti, ze které byla vybrána jedna z možných tras. Projektantem se stala kancelář Mannvit ehf., která o několik měsíců později předložila první verzi zadávací dokumentace tunelu Nordfjardargöng. Ve stejné době investor připravoval zadávací dokumentaci tunelů Hédinsfjardargöng. Tyto dva tunely o celkové délce přes 10,5 km měly spojit sousední vesnice Ólafsfjordur a Siglufjordur, jejichž vzájemná vzdálenost po nejkratší sjízdné komunikaci byla v zimní období až 240 km, přičemž vzdušnou čarou jsou od sebe vzdáleny pouze 14 km. Tento konkurenční projekt dostal přednost před tunelem Nordfjardargöng a ještě v roce 2006 začala jeho realizace. Ve výběrovém řízení na dodavatele tohoto projektu uspěla také společnost Metrostav, ovšem ve spojení s jiným partnerem, islandskou společností Háfell ehf. Realizace tunelu Nordfjardadgöng tak byla díky jinému projektu a částečně také islandské bankovní krizi odsunuta až do minulého roku.
Výběrové řízení projektu Nordfjardargöng bylo vypsáno dle islandských standardů ÍST 30:2012 (islandská obdoba červeného FIDICu) jako dvoukolové. První kolo proběhlo formou prekvalifikace jednotlivých uchazečů. Jediným kritériem druhého kola výběrového řízení byla nejnižší nabídnutá cena. Pro účely nabídnutí tohoto projektu byla sepsána smlouva o Joint Venture s výše zmiňovaným islandským partnerem, společností Sudurverk hf. Metrostav v rámci sdružení zajišťuje vlastní ražby tunelu, zatímco partnerovým úkolem je zřízení zařízení staveniště, příprava portálových hloubených úseků, výstavba finální vozovky, vystrojení tunelu finálními technologickými rozvody a další.
Smluvním jazykem projektu je islandština, v níž byla také uchazečům výběrového řízení předána veškerá zadávací dokumentace a v níž se vedou všechny kontrolní dny investora stavby. Stavební dozor zajišťuje islandská společnosti HNIT hf. Autorský dozor nebyl na tomto projektu stanoven, nicméně je vzdáleně zajišťován přes investora stavby. Přípravné stavební práce předcházející ražbám tunelu byly zahájeny v srpnu 2013, přičemž smluvní termín na předání hotového díla je stanoven na září 2017.

PROJEKT A JEHO PARAMETRY

Tunel je ražen metodou Drill&Blast. Ražby tímto způsobem prováděné jsou velmi efektivní, a to nejenom vzhledem k jejich rychlosti, ale také z pohledu relativně nízkých nákladů pro investora. Tuto metodu lze nicméně využít pouze v soudržných skalních horninách, které na Islandu převládají.
Běžný profil tunelu lze dle norských standardů klasifikovat jako T8 (obr. 3). Tento typ profilu je se svou teoretickou velikosti 54,7 m2 dostatečně velký pro dva silniční pruhy. V místě bezpečnostních zálivů resp.
odstavů, se velikost profilu zvětší o „další pruh“ až na 77,3 m2. Tyto zálivy je dle islandských předpisů nutno realizovat každých 500 metrů tunelu. V celé trase tunelu jich tak bude vyraženo celkem 14, přičemž některé z nich budou realizovány s další rozrážkou pro zajištění technologických komor potřebných pro budoucí provoz tunelu.
Trasa tunelu je vedena skrz horský hřbet s nejvyšší horou Tvífjöll s výškou přesahující 1 000 m n. m. Práce jsou prováděny z obou portálů tunelu s nadmořskou výškou 25, resp. 60 m.n.m. Ze západního portálu Eskifjor?ur bude vyraženo celkem 4 740 m tunelu a z východního portálu Neskaupsta?ur celkem 2 826 m. Až na posledních cca 400 metrů ražby z východního portálu budou ražby prováděny dovrchně se stoupáním od 1,5 do 3 %. Celá trasa tunelu je vedena v obloucích s různými poloměry od 700 m až do 12 000 m. V nejvyšším místě bude nadloží dosahovat téměř 900 m (obr. 4). I vzhledem k tomu nebude i přes svou délku projekt zahrnovat žádnou vertikální šachtu, ani únikovou štolu. Předpokládané průjezdy tunelem jsou očekávány v maximu na 500 – 600 automobilů za den.
Bilance projektu vyrubané horniny v poměru k množství horniny určené pro zásypy je téměř nulová. Mimo tunel bude zbudováno dalších zhruba 5 km nových komunikací vedoucích k tunelu.
Primární zajištění výrubu tunelu je realizováno pomocí různých typů svorníkové výztuže a stříkaného betonu. Dodatečné svorníkování a další vrstva stříkaného betonu pak slouží jako definitivní vyztužení tunelu. Většina svorníkové výztuže primárního vyztužení bude po dokončení ražeb zahrnuta do definitivní výztuže. Až na výjimky jsou používány pouze svorníky s povrchovou úpravou pozinku a epoxidového nátěru v tloušťkách alespoň 80 µm.
Ve zvlášť nepříznivých geologických podmínkách se jako součást primárního ostění mohou používat příhradové ocelové rámy ve spojení s kari sítěmi, radiální svorníkovou výztuží a stříkaným betonem. Použití této těžké konstrukce je však v islandských geologických podmínkách výjimečné.
Po dokončení definitivní výztuže budou po trase tunelu dozorem stavby určena místa pro zbudování izolací proti průsakům podzemních vod a promrzání pomocí zavěšených polyethylenových matrací s vrstvou stříkaného betonu. Alternativně budou PE matrace nahrazeny PE membránou.
K rozpojování horniny se používají začerpávané emulzní trhaviny dodávané společností Orica s neelektrickým roznětem. Spotřeba trhavin se v závislosti na kvalitě masivu pohybuje v intervalu od 2,5 – 2,9 kg/m3 rozpojené horniny. Délka produkčních vrtů odpovídá maximální možné délce vrtných tyčí na 18“ lafetách vrtacího vozu, tj. 5,2 m. Výtěžnost běžně dosahuje 98 % (obr. 5).
ZÁKLADNÍ ÚDAJE Celková délka 7 908 m Ražená část 7 566 m Délka hloubených úseků 342 m Celková kubatura ražených částí 434 000 m3 GEOLOGIE PROJEKTU, GEOLOGICKÉ PODMÍNKY NA ISLANDU
Ostrov Island leží v severní části Atlantického oceánu v místě souběhu divergentního deskového rozhraní na středoatlantském hřbetu a plášťového diapiru. Divergentní deskové rozhraní na Islandu je tvořeno rozvětvenými riftovými zónami mezi hřbety Reykjanes na JZ a euroasijské kontinentální desky rychlostí asi 2 cm/rok. Východní pobřeží Islandu je jedním z nejstarších oblastí tohoto ostrova (přibližně 13 mil. let). Je tvořeno terciérními bazaltovými formacemi, které kromě východu vystupují i na jihovýchodě a západě Islandu a dohromady zaujímají téměř polovinu plochy celého ostrova. Formace zahrnují z 80 % tholeitické bazalty ve formě lávových proudů, které tvoří jemně až středně zrnité, kompaktní i proplyněné čediče, většinou silně tektonicky porušené. Tyto proudy byly přerušovány více či méně krátkými periodami, během nichž sedimentoval převážně vulkanoklastický materiál a zeminy, které tvoří často velmi nesoudržné tufové vrstvy o mocnostech od několika desítek centimetrů do několika metrů.
Dle geologické dokumentace lze při ražbách tunelu očekávat, že tyto tufové proplástky budou prostupovat postupně celou trasou tunelu. Dle jádrových odvrtů realizovaných v připortálových částech tunelu budou po trase zastiženy dokonce oslabené vrstvy o mocnosti až 30m. Tvoří je různé sedimentární horniny jako ignimbrity, ale také velmi nesoudržné prachovce. Obecné uložení vrstev je subhorizontální s inklinací 3 – 8 % postupně stoupající ze dna do přístropí díla při ražbách ze západního portálu a postupně klesající z východního portálu. Pro klasifikaci horninového prostředí je využíván Q systém.
ZÁVĚR
Do 19. 5. 2014 bylo vyraženo 1 550 m tunelu (tj. přibližně 20 % celkové délky) z obou portálů. Vlastní ražební práce ze západního portálu byly zahájeny v listopadu 2013 a z východního portálu v březnu 2014. Měsíční postupy jsou závislé na zastižených geologických podmínkách a pohybují se od 70 – 300 metrů za měsíc z každého portálu. Dokončení ražeb se předpokládá v druhé polovině roku 2015.
Společnost Metrostav si během posledních let dokázala osvojit ražební metodu Drill&Blast, kterou s úspěchem použila na několika projektech realizovaných mimo ČR. Prvním takovým projektem byly ražby silničních tunelů Hédinsfjar?argöng na Islandu. Dalším byly ražby tří projektů v žulových horninách ve Finsku, nyní opět na Islandu a nově také v Norsku. Dohromady už bylo za posledních 8 let touto metodou Metrostavem vyraženo přes 16 km tunelů.

LITERATURA:

(1) LOFTSSON, Matthías a kol. Nordfjardargöng Reykjavík: Mannvit, 11/2012 (2) KRYŠTOFOVÁ, Eva. Fotoreportáž, Na Island za geologií recentního riftu. http://www.geology.cz/app/reportaze/fotogal.pl?id=50