Tunel Poľana na dálnici D3 Svrčinovec – Skalité

Tunel Poľana je budován v rámci projektu výstavby slovenské dálnice D3 Svrčinovec – Skalité (obrázek 1). Celková délka dálnice je 12,282 km (měřeno v ose dálnice) a je umístěná v Žilinském kraji, v okrese Čadca. Na jeho území přechází katastrálními územími obcí Svrčinovec, Čierne a Skalité. ÚVODStavba tunelu Poľana je realizována na poloviční profil, což znamená, že v pravém jízdním pásu dálnice se vybuduje tunel kategorie 2T – 8,0 dle STN 73 7507 s dočasným obousměrným provozem. Návrhová rychlost je 80 km/h. V levém jízdním pásu dálnice se vybuduje úniková štola. V minulosti již bylo cca 300 m štoly vyraženo jako průzkumná štola. Mezi pravou tunelovou troubou (PTT) a únikovou štolou se vybudují tři propojky, které budou sloužit jako únikové cesty. V tunelu budou vybudovány 2 nouzové zálivy délky 50 m (1× na levé a 1× na pravé straně). Na pravé straně ve směru staničení (t.j. od západu k východu) budou umístěny požární hydranty, SOS výklenky a čistící výklenky. Půdorys PTT, štoly a propojek je znázorněn na obr. 2.Stavbu dálnice realizuje „Združenie D3 Svrčinovec – Skalité“, které je tvořeno společnostmi Metrostav a. s., Váhostav-SK a. s., Doprastav, a. s. a Strabag s. r. o. Zhotovitelem tunelu Poľana je tzv. „malé“ sdružení společností Metrostav a. s. a Doprastav, a. s. Investorem a budoucím provozovatelem dálnice D3 je NDS, a.s. (Národná diaľničná spoločnosť). Projektantem tunelu je společnost Basler&Hofmann Slovakia s. r. o.Stavba se zhotovuje ve smyslu smluvních podmínek FIDIC – Smluvní podmínky pro technologické zařízení a projektování – realizaci pro elektrotechnická a strojně-technologická díla a pro stavební a inženýrská díla projektované zhotovitelem (dále jen „žlutý FIDIC“ nebo „žlutá kniha“).ZÁKLADNÍ ÚDAJEPravá tunelová trouba (PTT) měří 898,10 m, z toho délka ražené části tunelu je 860,60 m. Zbytek tvoří hloubené tunely v délce 18,75 m na východním i západním portálu. Celková délka ražené části únikové štoly bude 866,12 m, z toho nově vyražená část bez průzkumné štoly bude mít délku 575 m.Tunel je navržen v nadmořské výšce cca 600 m n. m. Maximální výška nadloží je 64 m. Nad tunelem ani v blízkosti portálů se nenachází žádná povrchová zástavba.Tunel stoupá směrem od západního portálu k východnímu ve sklonu 2 %. Do portálů zasahuje údolnicový a vrcholový oblouk. Směrově je trasa tvořena dvěma protisměrnými oblouky o poloměrech R = 594,25 m a R = 705,75 m, které jsou spojeny přechodnicí. Příčný sklon jízdního pasu se překlápí z 3,5 % na 3,0 %.Budoucí levá tunelová trouba (LTT) je tvořena směrovými oblouky o poloměrech R = 650,0 m a R = 675,0 m spojených přechodnicí a má stejně jako PTT 2% stoupání od západního k východnímu portálu. Osa únikové štoly je směrově i výškově souběžná s osou budoucí levé tunelové trouby a je odsazená o 2,4 m směrem k PTT. Výškově je v celé délce snížená o 0,15 m. Geometrie propojek je dána průchodným průřezem ve smyslu STN 73 7507. Podélný sklon propojky P1 je 1,42 a 2 % (od PTT k únikové štole), propojky P2 2,69 % a propojky P3 2,64 %. Příčný sklon všech propojek je 2 %.GEOLOGICKÉ A HYDROGEOLOGICKÉ POMĚRYNa skladbě masivu v trase tunelu Poľana se podílejí sedimenty paleogénu zastoupené jílovci a pískovci, s převahou jílovců, které jsou překryty různě silnou vrstvou kvartérních deluviálních sedimentů.Soubor zpevněných paleogenních sedimentů vytváří hydrogeologický masiv bez významnějších souvislých hydrogeologických kolektorů vrstevního typu s oběhem podzemní vody převážně v povrchové zóně a pásmech puklinového a tektonického porušení. Kvartérní sedimenty nevytvářejí významnější hydrogeologický celek. Jsou zastoupeny svahovými deluviálními sedimenty. Pro svou malou tloušťku a charakter složení tvoří spolu se zónou rozložených hornin jednotné zvodnělé prostředí. Průnik podzemních vod do výrubu tunelu se předpokládá v zónách silně tektonicky porušených hornin.RAŽBA PTT A ÚNIKOVÉ ŠTOLYPřed zahájením samotné ražby bylo zapotřebí provést terénní úpravy a zajištění portálů na východní a západní straně tunelu (obr. 3 a 4). Ražba probíhá technologií NRTM (Nová rakouská tunelovací metoda). Rozpojování horniny se provádí buď strojně, nebo pomocí trhacích prací. Předpokládané horninové poměry byly klasifikovány podle TP 06-1/2006 Podzemní stavby, Část 1: Cyklické ražení, vystrojovací třídy do následujících vystrojovacích tříd (VT) výrubu: 4, 5/1, 5/2, 6/1, 6/2, 7/1, 7/2, 7/3, 5/1 NZ (nouzový záliv), 5/2 NZ, 6/1 NZ, 6/2 NZ a 7 NZ. Profil tunelu PTT včetně nouzových zálivů je horizontálně členěn na kalotu, opěří a dno resp. spodní klenbu (obr. 5, 6). Každá z těchto tří částí se razí samostatně.Odstupy čeleb kaloty, opěří a dna stejně jako délky záběrů závisí na dané vystrojovací třídě. Délky záběrů pro jednotlivé vystrojovací třídy jsou uvedeny v tabulce 1. Plocha výrubu PTT je závislá na vystrojovací třídě. V kalotě činí řádově 58 m2, v opěří 22 m2 a v protiklenbě 20 m2. V místech nouzového zálivu má kalota plochu 82 m2, opěří 27 m2 a protiklenba 34 m2. Tab. 1 – PTT – délky záběrů v jednotlivých VT Vystrojovacia trieda Kalota Stupeň Dno VT 4 1,7-2,2 m 3,4-4,4 m max. 20 m VT 5/1 1,3-1,7 m 2,6-3,4 m max. 10 m VT 5/2 1,3-1,7 m 2,6-3,4 m max. 10 m VT 6/1 1,0-1,3 m 2,0-2,6 m 4,0-5,2 m VT 6/2 1,0-1,3 m 2,0-2,6 m 4,0-5,2 m VT 7/1 0,8-1,0 m 1,6-2,0 m 3,2-4,0 m VT 7/2 0,8-1,0 m 0,8-1,0 m 1,6-2,0 m VT 7/3 0,8-1,0 m 1,6-2,0 m 1,6-2,0 m VT 5/1-NZ 1,3-1,7 m 2,6-3,4 m max. 15 m VT 5/2-NZ 1,3-1,7 m 2,6-3,4 m max. 15 m VT 6/1-NZ 1,0-1,3 m 2,0-2,6 m 4,0-5,2 m VT 6/2-NZ 1,0-1,3 m 2,0-2,6 m 4,0-5,2 m VT 7-NZ 0,8-1,0 m 1,6-2,0 m 3,2-4,0 m Technické řešení únikové štoly je navrženo tak, aby zodpovídalo požadavku dočasné konstrukce navržené na životnost min. 40 let. Pro ražbu únikové štoly byly klasifikovány vystrojovací třídy: VT 4, 5, 6, 7. V místech výhybny to jsou VT 4 výhybna, VT 5 výhybna a VT 6 výhybna. Ražba štoly probíhá s horizontálním členěním na kalotu + stupeň a dno resp. protiklenbu. Na obr. 7 a 8 jsou znázorněny vzorové příčné řezy pro VT 4 a VT 7. Délky záběrů se pohybují v rozmezí 0,8 – 1,0 m ve VT 7 až 1,7 – 2,2 m ve VT 4. Plocha výrubu štoly v kalotě+stupni činí řádově 16 m2 (ve výhybně 25 m2) a v protiklenbě 2 m2 (ve výhybně 4,5 m2).Ražba PTT byla zahájena počátkem července a ražba únikové štoly v polovině srpna. PTT i štola jsou raženy ze západního portálu, to znamená, že ražba probíhá dovrchním způsobem.Primární ostěníIhned po vyražení každé jednotlivé části záběru se musí osadit výstroj primárního ostění podle navržené třídy výrubu. Konstrukce primárního ostění sestává z výstužních prvků (ocelové sítě, příhradová výztuž- BTX), stříkaného betonu (SB), systémového kotvení a z opatření pro stabilizaci obrysu výrubu a nadloží (jehlování, deštníky IBO).Pro primární ostění je standardně navržen stříkaný beton třídy C20/25. Způsob nástřiku SB je tzv. mokrou cestou. Náběhy pevností mladých SB odpovídají křivce J2 a ve zvodnělém prostředí křivce J3. Tloušťka primárního ostění závisí od vystrojovací třídy a v PTT se pohybuje v rozmezí od 170 mm do 300 mm. Ve štole to je 120 až 180 mm.Výztuž ve stříkaném betonu je navržena ze svařovaných ocelových sítí 6 × 6/150 × 150, 8 × 8/150 × 150 a 8 × 8/100 × 100 mm. Velikost přesahu je min. 2 oka sítě v každém směru. Sítě se použijí v jedné nebo dvou vrstvách, podle příslušné vystrojovací třídy. Napojení 1. sítí (vnějších) mezi kalotou a opěřím (resp. mezi opěřím a dnem) se provede pomocí stykovacích prvků „vylamováků“. Jde o ocelový profil ? 8 délky 800 mm. Tyto prvky se při montáži první vrstvy sítí kaloty, resp. dna přivážou vázacím drátem na každý svislý drát výztužné sítě. Následně se při ražbě a montáži vnější sítě opěří, resp. dna tyto prvky narovnají a použijí k napojení.Z podmínky dodržení příčných přesahů sítí (300 mm) se 2. sítě (vnitřní) v patě kaloty PTT při aplikaci 2. vrstvy stříkaného betonu nechají nezastříkané a zahrnuty vrstvou rubaniny. V případě, že sítě budou z důvodu spádu SB při stříkání zanesené, je nutné je před spojením s další sítí očistit (obr. 9).Pro primární ostění kaloty a opěří jsou navrženy obloukové ocelové nosníky (BTX), které se osazují v každém záběru. V protiklenbě se BTX neosazují. V podélném směru jsou rámy zastabilizované pomocí ocelových rozpinek a celý oblouk je fixován k vnější vrstvě KARI sítí. Pro jednotlivé vystrojovací třídy je navrženo systematické kotvení. Navržené typy a délky kotev jsou přizpůsobeny pro různé geologické podmínky. V místech s mírně tektonicky narušenou skalní horninou jsou navrženy horninové kotvy typu SN délky 4 až 6 m (ve štole délky 2 až 3 m). V místech poruch, nebo se silně tektonicky narušenou skalní horninou jsou navrženy samozávrtné svorníky typu IBO délky 6 m (3 m ve štole). Doba zabudování kotev, jejich injektáž a těsnění je dána postupem ražby. V nestabilních podmínkách je navrženo i kotvení čela.V místech poruch, nebo v místech se silně tektonicky narušenou skalní horninou je v příslušných vystrojovacích třídách navržena předháněná výztuž. Předháněná výztuž se osadí v koruně kaloty vždy před samotným výrubem dalšího záběru. Jako jehly mohou být použity ocelové betonářské výztuže průměru 25 mm a délky 3,0 m a 4,0 m nebo samozávrtné jehly (svorníky) R51L délky 9 m. Jehly jsou navrženy většinou bez cementového tmelu, v úsecích se sypkým materiálem s cementovým tmelem, aby se tento materiál stabilizoval. GEOTECHNICKÝ MONITORINGProgram geotechnického monitoringu (GM) je navržen s cílem kontroly stability svahů stavebních jam a výrubu tunelové roury a únikové štoly, kontroly namáhání prvků ostění, zajištění bezpečnosti pracovníků a mechanismů, rozpoznání ekonomických rezerv a stanovení geometrických tolerancí na základě sledování deformací výrubu. Program GM sestává z geotechnické dokumentace, měřícího programu a z interpretace měření a rozhodování vyplývajícího z posouzení varovných stavů.Součastí prací geotechnického monitoringu je stálý geologický dozor, který souvisí s realizací geotechnické dokumentace při ražení a vystrojovaní tunelové roury.Měřící program zahrnuje měření deformací povrchu a konstrukcí portálů, jednoduchých měřících profilů s měřením deformací výrubu, hlavních měřících profilů(měření deformací výrubu, stupně rozvolnění horninového masívu v okolí výrubu a měření kontaktních napětí), měření přítoků a hladiny podzemní vody, teploty a deformačních charakteristik horninového prostředí.ZÁVĚRDálniční úsek D3 Svrčinovec – Skalité je dalším krokem k dálničnímu propojení krajin středovýchodní Evropy. Po svém dokončení bude tvořit významnou spojnici mezi Slovenskem a Polskem.Ve Svrčinovci se na ni bude napájet rýchlostní cesta R5 a spojí tak Slovensko s Českou republikou.Díky této dálnici dojde rovněž k odlehčení dopravního zatížení v dotčených obcích a zlepšení dopravní situace v celém regionu.