Tunel Horelica po 53 mesiacoch prevádzky

Stavba s európskymi parametrami, cesta I/11 Čadca – obchvat mesta, I. etapa, vizitka 21. storočia, ukážkový príklad kvality v stavebníctve­ na Slovensku. Aj takto nazývajú šesťstometrový tunel Horelica, dominantu a pýchu zároveň. Presne 29. októbra 2004 po slávnostnom otvorení bola v tuneli spustená prevádzka osobnej aj nákladnej dopravy.

Od spracovania projektovej dokumentácie tunela Horelica v stupni na stavebné povolenie došlo vstupom Slovenska do EÚ k zmene predpisov, noriem a smerníc v oblasti protipožiarneho zabezpečenia tunelov. Z toho vyplývali požiadavky na únikové cesty a komunikáciu v tuneli, ako aj na technologické, oznamovacie, informačné, signalizačné, vetracie, napájacie, zabezpečovacie vedenia a zariadenia. Zároveň vznikli nové požiadavky a prístupové komunikácie na zásah hasičského a záchranného zboru.

Charakteristika stavby
Stavbu realizovala spoločnosť VÁHOSTAV-SK, a. s., ako preložku cesty I/11, ale výhľadovo bol projekt spracovaný ako prvý pás diaľnice D3. Tunel sa vybudoval ako dvojpruhový, obojsmerný. Jeho dĺžka je 600 metrov, šírka 12 metrov a vozovka medzi obrubníkmi 9,0 metra. Pozdĺžny sklon stúpa smerom k Žiline 4 % v oblúku s polomerom 5 000 m. Výška klenby od vozovky je 7 m. Tunel má betónovú vozovku s hrúbkou 260 mm ukončenú 8 metrov pred oboma portálmi. Má pozdĺžne a priečne dilatácie vyplnené silikónovou zálievkou, ktorá je nehorľavá. Na predmetnom úseku sa navrhli betónové zvodidlá, a to z dôvodu vyššej tuhosti, menšej deformačnej hĺbky a priaznivejšieho tvaru na napojenie na portál tunela. Tunel bol v pozdĺžnom smere ukončený krátkymi 15- a 25-metrovými časťami portálov s betónovými goliermi. Prejazdnú výšku má 4,80 m, avšak všetky technologické zariadenia a premenlivé značky sú zavesené vo výške 5,20 m.

Geologickú stavbu horninového prostredia tvorí tektonicky silne porušené a na dvoch koncoch zvetrané ílovcovo-pieskovcové súvrstvie karpatského flyšu. Všetky banské raziace práce sa realizovali novou rakúskou tunelovacou metódou za nepretržitého geotechnického a geologického monitoringu. Výrub tunela sa budoval vo vystrojovacích triedach TT IV až TT VI a bol zabezpečený primárnym ostením zo zvaraných sietí, priehradových nosníkov a radiálnych svorníkov – samozavrtávacích kotiev zmonolitnených striekaným betónom. Ochranu proti podzemnej vode zabezpečili plášťová polyetylénová izolácia a drenážny systém.

Vnútorné sekundárne ostenie sa vybudovalo zo železobetónu. Odvodnenie tunela sa riešilo dvoma navzájom oddelenými systémami, ktoré vyústili cez lapače ropných látok do recipientu alebo bezodtokovej nádrže kontaminovaných vôd. Odvodnenie vozovky sa zabezpečilo priečnym a pozdĺžnym sklonom betónovej vozovky do certifikovaného betónového štrbinového žľabu VÁHOSTAV-SK-PREFA so samozhášacím protipožiarnym systémom a na predportálových úsekoch do žľabov s mriežkou. Odvodňovanie podkladových vrstiev sa zaistilo systémom priečnych a pozdĺžnych drenáži zaústených do cestnej kanalizácie odvodnenia tunela.

Z hľadiska protipožiarneho zabezpečenia bol tunel vybavený liatinovým požiarnym vodovodom s hydrantmi umiestenými na jednej strane tunela, vo výklenkoch po sto metroch. Vodovod bol napojený cez čerpaciu stanicu v obslužnom objekte na požiarnu nádrž s kapacitou 200 m3, dopĺňaný cez výtlačný vodovod z rieky Kysuca alebo z mestského vodovodu. Na bezpečný únik osôb v prípade havárie, prípadne na príjazd osobného záchranného automobilu sa vybudovala 376 metrov dlhá úniková chodba so šírkou 3,3 a výškou 2,5 metra. Úniková chodba sa viedla v trase budúcej ľavej tunelovej rúry. Dve tunelové spojky na únik osôb boli s tunelom prepojené vo vzdialenosti 180 metrov. Na vstupe do únikovej chodby z tunela aj na východe z nej pri portáli Čadca sa vytvorili požiarne predsiene uzavreté protipožiarnymi dverami.

Súčasťou stavebnej časti tunela Horelica bol združený prevádzkovo-technologický objekt situovaný vedľa portálu Čadca. Ide o dvojpodlažný železobetónový objekt v tvare zrezaného valca, ktorý je súčasnosti prisypaný, ale po dobudovaní druhej tunelovej rúry bude mať charakter podzemného objektu. Nachádza sa v ňom riadiaci centrálny systém – srdce tunela a celého obchvatu Čadce s dĺžkou 5 961 km.

Tunel Horelica bol dlhodobo obojsmerný, preto sa veľká pozornosť venovala bezpečnosti dopravy – tunel sa navrhol ako bezpečný, komfortný a s väčším profilom. Osvetlenie, dopravné značenie, úprava povrchu tunela, jeho architektonické stvárnenie, kvalita a protišmykové vlastnosti vozovky umožňujú užívateľom jazdu v najlepších podmienkach, pohodlí a bezpečí.

Technologická časť tunela
Technológia tunela sa skladala z integrovaného systému riadenia dopravy celého úseku premenlivými dopravnými a signalizačnými značkami, z dvoch dvojíc axiálnych prúdových ventilátorov v hlavnom tuneli a únikovej chodbe s rezerváciou prevádzky, z elektronickej požiarnej signalizácie tvorenej lineárnym optickým požiarnym hasičom, SOS kabín s telefónmi na núdzové volanie, z hlavného a požiarneho osvetlenia s tromi akomodačnými zónami, bezdrôtového spojenia, kamerového systému umožňujúceho pomocou 17 kamier kontinuálne sledovať aktuálnu situáciu pred tunelom, v tuneli, únikovej chodbe i na priľahlých križovatkách a z informačného systému diaľnic, ktorý okrem iného zabezpečuje meranie a vyhodnocovanie poveternostných vplyvov. Prevádzkový súbor bezdrôtového spojenia zabezpečuje šírenie signálov hasičského a záchranného zboru, správcu komunikácie, zdravotnej záchrannej služby, prevádzkovateľov GSM a rádiového signálu slovenského rozhlasu s možnosťou vstupu do modulácie dispečerom tunela pre prípad výstrahy.

Celé riadenie dopravných, požiarnych a technologických stavov zabezpečujú redundantné automatické jednotky SIEMENS – PLC Simatic S7 na pracovnej úrovni riadenia. Pomocou komunikačného rozhrania a programového prostredia v jednotlivých procesných úrovniach sú riadené všetky stavy tunela a celého úseku. Vizualizačný hardvér a softvér umožňujú sledovanie a riadenie všetkých procesov a stavov v reálnom čase a na redundantných serveroch je archivovaný celý dátový skutočný stav. Centrálny riadiaci systém je cez optické linky prepojený s dispečingom hasičského a záchranného zboru a so SSC – správou a údržbou rýchlostných ciest Čadca, kde sa distribuujú všetky vizuálne, hlasové a dátové informácie on-line.

Všetky technologické zariadenia sa napájajú na elektrickú energiu z dvoch nezávislých zdrojov. V prípade výpadku elektrickej energie sa celá činnosť tunela napája záložnými zdrojmi UPS na 15 minút s okamžitou reakciou a dieselgenerátorom pre prípad výpadku elektrickej energie na dlhší čas. Všetky zariadenia technológie sa ovládajú automaticky centrálnym riadiacim systémom. Prevádzku tunela Horelica kontrolujú dvaja operátori v obslužnom objekte, kde je operátorské stanovisko.

Poznatky z výstavby a prevádzky tunela
Stavebné a technologické riešenie tunela vyhovuje požiadavkám európskych pravidiel bezpečnosti. Zásady bezpečnej premávky a prevádzky tunela spočívajú v:

• okamžitom informovaní vodiča o nebezpečí,
• urýchlenom poskytnutí pomoci v nasledujúcich minútach,
• poskytnutí možnosti úniku vodičom,
• privolaní prvej pomoci (SOS skrine),
• úniku osôb (únikové spojky a chodba),
• veľkosti profilu a protipožiarnej vybavenosti tunela  – musí umožniť jednoduchý a rýchly zásah záchranárov, najmä hasičského záchranného zboru a lekárskej prvej pomoci,
• kvalifikovanom, vybavenom a vycvičenom riadiacom a záchrannom personále.

Všetkým týmto zásadám technicky návrh projektového riešenia tunela Horelica vyhovuje, čo sa ukázalo aj pri prevádzke. Na začiatku prevádzky tunela sa precvičil hasičský a záchranný zásah v tuneli, kde sa merali časy príjazdov zásahových vozidiel, vyskúšala sa funkčnosť požiarneho vodovodu, a to rýchlosť nabehnutia čerpadiel a výdatnosti všetkých hydrantov v tuneli. Funkčnosť požiarneho vodovodu, centrálneho riadiaceho systému, ktorý je napojený na hasičský a záchranný zbor ako aj políciu, je plne garantovaná.

V letnom období bola hladina rieky Kysuca nižšia, ako bol zrealizovaný odber do odberného objektu, ktorý zásobuje vodou požiarne nádrže umiestnené pod plochou pred obslužným objektom – dispečingom. Preto sa musel pod miestom odberného objektu zrealizovať kamenný prach na zdutie hladiny rieky Kysuca, a teda zabezpečiť požiarnu vodu za akéhokoľvek počasia.

Počas polročnej skúšobnej prevádzky prebiehalo zaškoľovanie operátorov  a ich obo­znamovanie sa s technológiou a obsluhou tunela. Závery zo skúšobnej prevádzky potvrdili, že tunel Horelica je spôsobilý na bezpečnú prevádzku cestnej dopravy. Technologické, oznamovacie, zabezpečovacie a riadiace zariadenia tunela sa ukázali ako bezproblémové a fungujú stopercentne dodnes. Jediným menším problémom boli snímače požiaru v únikovej chodbe. Do niektorých zatekala voda z ostenia štôlne, ktorá je dočasná a nemá plášťovú izoláciu, pretože v mieste únikovej chodby bude v budúcnosti druhá tunelová rúra. Každý snímač bol teda zabezpečený strieškou z plechu. Z tohto vyplýva, že snímače by mali byť v ďalších tuneloch vodotesné.

Počas 53 mesiacov prevádzky tunela sa prečisťovalo pozdĺžne odvodnenie po stranách ostenia tunela z čistiacich šachiet krtkovaním. V jednom mieste sa použilo frézovanie v dĺžke 5 m, nakoľko drenáž bola upchatá. Ďalej sa popod vozovku prečisťovali priečne drenáže, ktoré sa zanášali sedimentmi okolitej horniny a výluhmi zo striekaného betónu.

Pri prevádzke sa ukázalo, že použité drenážne potrubia nespĺňajú preukazované únosnosti. V priebehu realizácie podkladových vrstiev konštrukcie vozovky museli byť priečne drenáže pod vozovkou v tuneli obetónované drenážnym betónom na prejazd mechanizmov a stavebnej techniky. Toto obetónovanie sa však z finančných dôvodov nezrealizovalo v celej šírke, čoho následkom bolo preborenie priečnych drenáží na dvoch miestach. Problém sa vyriešil vyvložkovaním – zatiahnutím plastového rukáva, uchyteného a rozopnutého horúcimi plynmi. Z uvedených problémov vyplýva, že vo všetkých ďalších tuneloch sa použijú hrubostenné HDPE potrubia na drenáže a pod vozovkou sa obetónujú drenážnym betónom v plnej dĺžke. Takto sa realizoval napríklad tunel Sitina v Bratislave.

Ďalším problémom boli poklopy na kanalizačných šachtách v tuneli a mimo tunela, ktoré sú na kraji jazdného pruhu a niekedy pri prejazdoch ťažkých kamiónov vyskakovali aj napriek tomu, že sa navrhli a osadili atypické, veľmi ťažké liatinové poklopy vyplnené betónom s váhou asi 360 kg. Tento problém sa vyriešil priskrutkovaním každého poklopu k rámu.

Geologické problémy
Pri razení tunela v 280 metroch spôsobila pozemná voda v dôsledku nevhodnej geológie v misovite uložených vrstvách zával a vznikol otvor až na povrch. V tomto mieste malo nadložie 15 m. Pre veľmi nevhodnú geológiu, geotechnické poruchy a podzemnú vodu flyšového pásma sa zaistilo primárne ostenie tunela ihlovaním, samozavŕtavacími kotvami, arkusmi a striekaným betónom. V mieste závalu najmä v jarných mesiacoch vzlínala na ostenie a obslužný chodník podzemná voda, preto sa v dvoch vedľajších čistiacich šachtách urobili odvodňovacie vrty. Podzemná voda sa tak vpustila spoza ostenia a chodníka do kanalizácie.

Význam tunela
Cez tunel dnes prejde priemerne až 800 vozidiel za hodinu. Doprava sa tak vyhne obciam Oščadnica, Horelica a mestu Čadca, pričom dochádza k zníženiu nehodovosti na danom úseku, k bezpečnejšiemu a rýchlejšiemu prejazdu. Odľahčilo sa centrum Čadce, znížilo sa ohrozenie chodcov a účastníkov premávky a zlepšila sa vnútromestská doprava.

Ing. Peter Máša
Foto: VÁHOSTAV-SK

Peter Máša pracuje v spoločnosti VÁHOSTAV-SK, a. s., Žilina, kde pôsobí ako projektový manažér významných vodohospodárskych a dopravných stavieb.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.