Optimalizácia železničnej trate IV. koridoru Devínska Nová Ves – Zohor

Trať v medzistaničnom úseku Devínska Nová Ves – Zohor je súčasťou IV. medzinárodného železničného koridoru Berlín – Praha – Kúty – Bratislava – Štúrovo – Budapešť – Konstanca – Istanbul. Cez územie Slovenska prechádza v dĺžke 210 km. V roku 2000 podpísali generálni riaditelia Železníc Slovenskej republiky (ŽSR) a Českých dráh (ČD) Memorandum o modernizácii železničného spojenia Praha – Bratislava. Predstavitelia oboch železníc sa zaviazali zvýšiť traťovú rýchlosť pre osobnú dopravu na 160 km/h a pre nákladnú dopravu na 120 km/h. Memorandum bolo východiskom modernizácie koridoru č. IV na Slovensku.

Modernizácia bola rozdelená na dve etapy. Prvá etapa bola načasovaná do roku 2006 a zahŕňala čiastočnú modernizáciu úseku Kúty – štátna hranica s Českou republikou – Nové Zámky. Druhá etapa mala pokračovať v úseku Nové Zámky – Štúrovo – štátna hranica s Maďarskom. Cieľové parametre modernizovanej trate sa mali dosiahnuť postupnými krokmi. Žiaľ, vytýčené ciele sa nepodarilo naplniť a vykonala sa len čiastočná optimalizácia niektorých medzistaničných úsekov medzi železničnými stanicami (žst.) Devínska Nová Ves a Kúty na traťovú rýchlosť do 140 km/h. Obrat nastal v roku 2011, keď ŽSR rozhodli o pokračovaní prác na optimalizácii IV. koridoru v medzistaničnom úseku Devínska Nová Ves – Zohor.

Etapy optimalizácie medzistaničného úseku Devínska Nová Ves – Zohor rok 2000 – 2001 koľaj č. 1 a 2 od km 5,855 po žst. Zohor rok 2007 koľaj č. 1 od km 3,523 do km 5,016 rok 2012 koľaj č. 1 od km 1,385 do km 3,523 koľaj č. 2 od km 1,428 do km 5,016 V danom medzistaničnom úseku zostáva v budúcom období dokončiť optimalizáciu koľají č. 1 a 2 od km 5,016 po km 5,855 (staničenie trate narastá v smere od Devínskej Novej Vsi po Kúty, koľaj č. 1 je vľavo a koľaj č. 2 vpravo v smere staničenia).

Poloha stavby

Termíny výstavby 12/2011 – 3/2012: predmontáž koľajových polí v žst. Devínska nová Ves 26. 3. – 21. 5. 2012: nepretržitá výluka traťovej koľaje č. 1 (predčasné užívanie) 25. 5. – 10. 8. 2012: nepretržitá výluka traťovej koľaje č. 2 (predčasné užívanie) 11. 8. – 15. 10. 2012: dokončovacie práce 13. 12. 2012: ukončenie preberacieho konania stavby (trvalá prevádzka)

Stavebné objekty a prevádzkové súbory
V rámci optimalizácie trate Devínska Nová Ves – Zohor, koľaj č. 1 a 2 sa zrealizovali tieto stavebné objekty a prevádzkové súbory:

• železničný spodok,
• svahy zárezu v km 1,450 – 1,900 – sanácia
• železničný zvršok,
• trakčné vedenie – komplexná rekonštrukcia,
• zabezpečovacie zariadenie v súvislosti so zrušením žst. Devínske Jazero – úprava,
• káblová chránička – zriadenie,
• káblové vedenia – úprava,
• optorúry – výstavba,
• železničné priecestie v km 4,284 – rekonštrukcia,
• nové nástupište pri koľaji č. 2 na zastávke Devínske Jazero vrátane osvetlenia – výstavba,
• priepusty – oprava,
• most v km 2,663 – oprava.

Dodatočne sa do zoznamu stavebných objektov a vykonaných prác zaradila demontáž železničného zvršku a súvisiacich zariadení na zrušenej železničnej trati Devínske Jazero – Stupava. K realizačnému projektu stavby v uvedenom rozsahu sa projektant dopracoval postupnými krokmi. Pôvodne sa predpokladala len jednoduchá komplexná rekonštrukcia opotrebovaného železničného zvršku, bežná sanácia železničného spodku vrátane rekonštrukcie nástupišťa pri koľaji č. 2 na zastávke Devínske Jazero a železničného priecestia. Na trolejovom vedení sa mali realizovať len nevyhnutné úpravy.

Zásadný obrat v plánovanom rozsahu prác nastal po podrobnom geotechnickom prieskume podvalového podložia začiatkom roka 2012. Pri ňom sa zistilo, že podložie trate od Devínskej Novej Vsi v smere na Zohor v dĺžke asi 800 m tvoria krajne nepriaznivé neúnosné ílovité horniny, pričom hladina spodnej vody dosahovala v niektorých miestach úroveň asi 20 cm pod spodnou plochou podvalu. Neúnosné podložie trate dlhý čas spôsobovalo poruchy v stabilite geo­metrickej polohy koľaje (GPK). Toto zistenie znamenalo významný posun v projektovaní stavby, najmä v rozsahu prác na železničnom spodku a odvodnení trate. Ďalšie stavebné objekty sa dopracovali v rozšírenej verzii aj na základe požiadaviek správcov železničnej infraštruktúry. Výsledná podoba stavby je rozumným kompromisom medzi ideálnym stavom a finančnými možnosťami investora.

Základné identifikačné údaje stavby v roku 2012 Názov stavby: Komplexná rekonštrukcia železničného spodku a zvršku koľaje č. 1 a 2 v úseku Devínska Nová Ves – Zohor Investor: Železnice Slovenskej republiky Dodávateľ prác: Železničné stavebníctvo Bratislava, a. s. Spracovateľ projektu: PRODEX, s. r. o., Bratislava Geotechnický prieskum: Kolej Consult & Servis, s. r. o., Brno Správca železničnej trate: ŽSR, Oblastné riaditeľstvo Trnava

Technické riešenia a technológia výstavby
Na stavbe sa použili štandardné technické riešenia pri realizácii hlavných aj súvisiacich stavebných objektov, ktoré zodpovedajú požiadavkám na modernizovanú trať. Uplatnila sa klasická technológia výstavby so znesením koľajových polí. Nový koľajový rošt sa zrealizoval zo železobetónových podvalov SB8 P s plochými rebrovými podkladnicami R4pl a pružnými zvierkami Skl12. Na stavbe sa použili koľajnice tvaru 60 E1 s dĺžkou 120 m, ktoré sa následne termickými zvarmi zvarili na bezstykovú koľaj. Kamenivo do koľajového lôžka triedy B1 frakcie 31,5 – 63 mm vyhovuje požiadavkám STN EN 13450. Maximálna traťová rýchlosť je 140 km/h. Zrealizovalo sa nové trolejové vedenie spĺňajúce požiadavky na traťovú rýchlosť 160 km/h.
V súvislosti so zrušením žst. Devínske Jazero sa vykonali nevyhnutné úpravy traťového zabezpečovacieho zariadenia a kontroly priecestného zabezpečovacieho zariadenia. Dôležitým prínosom na skvalitnenie kultúry cestovania bola výstavba nového nástupišťa pri koľaji č. 2 v Devínskom Jazere (pri koľaji č. 1 v roku 2007). Rekonštrukciou železničného priecestia v Devínskom Jazere sa zlepšil prístup k rodinným domom v danej lokalite. V nevyhnutnom rozsahu bola vykonaná oprava železničných priepustov a mosta v km 2,663. Hlavné stavebné práce prebiehali v nepretržitých výlukách traťových koľají. Práce sa dokončovali počas prevádzky.
Zaujímavou sa táto stavba stala najmä pre technické riešenia a postupy sanácie železničného spodku. Vzhľadom na spomenuté extrémne nepriaznivé hydrogeologické pomery podložia trate sa v dĺžke asi 800 m vykonala z technického hľadiska na Slovensku jedinečná sanácia železničného spodku s použitím ťažkého paženia výkopov vrátane rozsiahlych úprav svahov zemného telesa.

Podvalové podložie bolo navrhnuté a zrea­lizované v štyroch typoch A až D po úsekoch tak, aby sa dodržal modul pretvorenia pláne železničného spodku v minimálnej hodnote 50 MPa.

Zaujímavý je najmä typ A použitý v km 1,428 – 2,000, t. j. tam, kde boli najnepriaznivejšie hydrogeologické pomery. Typy B až D sú postupne konštrukčne jednoduchšie, a to v závislosti od geologickej skladby zemného telesa. Typ D je navrhnutý tam, kde zemné teleso tvoria piesčité alebo štrkopieskové horniny s vysokou únosnosťou a priepustnosťou, ktoré sú typické pre Záhorie.

V miestach s najextrémnejšími podmienkami bola zemná pláň upravená na jednostranný sklon 4 % v smere staničenia trate vpravo. Na ostatných úsekoch má pláň strechovitý sklon.

Medzi koľajami č. 1 a 2 sa zrealizovalo odvodnenie drénom so šírkou 0,6 m a hĺbkou 0,3 m pod úrovňou zemnej pláne s dvoma drenážnymi perforovanými rúrkami z PVC s priemerom 0,1 m, ktoré sú obalené filtračno-separačnou geotextíliou. Celková dĺžka drénu je asi 500 m. Drén vyúsťuje do dláždenej priekopy pri koľaji č. 1. Budoval sa postupne s pokračujúcimi zemnými prácami s cieľom odvodniť stavebnú jamu. Po zriadení koľaje trvalo slúži na odvodnenie zemnej pláne koľaje č. 1.

Odvodnenie koľaje č. 2 je zabezpečené niekoľkými typmi odvodňovacích zariadení. V najhorších podmienkach (od Devínskej Novej Vsi v dĺžke asi 500 m) je to zasakovací drén a priekopový žľab. Priekopový žľab je vytvorený prefabrikátom v tvare J ťažkého typu s krycou doskou. Prefabrikát je osadený na štrkopieskovom lôžku s hrúbkou 100 mm. Zasakovací drén je pod priekopovým žľabom. Má tvar lichobežníka z drveného kameniva s frakciou 4 – 32 mm, hrúbkou 550 mm a s dvoma drenážnymi perforovanými rúrkami z PVC s priemerom 0,1 m, ktoré sú obalené filtračno-separačnou geotextíliou. Priekopový žľab aj zasakovací drén ústia do betónovej šachty, odkiaľ sa voda odvádza priekopovým žľabom z prefabrikátov v tvare U s krycou doskou v dĺžke asi 170 m. Priekopový žľab ústi do otvorenej dláždenej priekopy, ktorá je po asi 580 m napojená na koryto vodného toku pod mostom v km 2,663.

Na úseku, kde sa realizoval typ A a čiastočne typ B sanácie podvalového podložia, sú v súbehu tri koľaje, a to rekonštruované koľaje č. 1 a 2 a vľavo od nich koľaj č. 3, ktorá pokračuje ako traťová koľaj do Marcheggu v Rakúsku. Vzhľadom na hlboké výkopy od asi 1,5 m, ktoré si vyžadoval zvolený spôsob sanácie podvalového podložia a odvodnenie, bolo nevyhnutné použiť paženie, aby sa nenarušila stabilita a bezpečnosť prevádzkovaných koľají. Pri prácach na koľaji č. 1 sa pažením zabezpečili prevádzkované koľaje č. 3 a 2 a pri prácach na koľaji č. 2 sa zabezpečila už prevádzkovaná koľaj č. 1. Paženie sa navrhlo z oceľových nosníkov v tvare I s výplňou drevenými fošňami. Takto zriadené pažiace steny boli ešte kotvené ťahadlami v kolmom smere na os koľají. Počas všetkých stavebných prác bola na susedných prevádzkovaných koľajach traťová rýchlosť znížená na 50 km/h.

Podľa projektovej dokumentácie mal byť svah zárezu pri koľaji č. 2 od km 1,450 do 1,900 sanovaný zriadením svahových odvodňovacích rebier so zaústením do priekopového žľabu, a to pre časté poruchy stability v minulosti. Vzhľadom na nedostatok finančných prostriedkov sa prijalo náhradné riešenie bez sanačných rebier. Umožnil to stav svahov zárezu po ukončení zemných prác. Značná časť svahu bola odťažená z dôvodu výstavby prístupových ciest, potrebných na prísun stavebného materiálu a manipuláciu stavebných strojov. Na základe vykonaných meraní, vyhodnotení geotechnických vlastností zemín zárezu a skutočného geodetického zamerania sa navrhla reprofilácia sklonov svahov. Vykonala sa vytvorením svahovej zaťažovacej lavice so šírkou 2,500 m na vonkajšej strane odvodňovacieho systému. Lavica sa vytvorila z vyzískaného materiálu koľajového lôžka s frakciou 0 – 63 mm s odvodnením do priekopového žľabu. Sklon zárezového svahu je 1 : 1,5. Návrh bol limitovaný vlastnosťami zemín, hranicami pozemkov ŽSR a polohou káblovej trasy 6 kV. Svah sa realizoval ako sendvičová konštrukcia kombináciou prehutnených miestnych jemnozrnných zemín s preložením so sendvičovou stabilizačnou a drenážnou vrstvou z vyzískaného štrku koľajového lôžka s frakciou 0 – 63 mm. Po zahumusovaní a zasiatí trávneho semena sa na povrch svahu rozprestrela a skobami upevnila vegetačná geotextília Jutenon ECJ 500. Takýto spôsob a rozsah sanácie svahu zárezu zaisťuje jeho potrebnú stabilitu.

Železničný zvršok
Napriek tomu, že stavba bola technicky aj technologicky náročná a zaujímavá najmä z hľadiska sanácie železničného spodku, paradoxne najväčšie problémy sa riešili na železničnom zvršku. Pri meraní GPK pred uvedením koľají do predčasného používania sa zistilo, že hodnoty rozchodu koľaje prekračujú v plusových hodnotách dovolené stavebné odchýlky podľa normy STN 73 6360. Táto skutočnosť vážne ohrozila uvedenie koľaje do prevádzky. Treba zdôrazniť, že použitý typ železničného zvršku predstavuje stavebnicový systém, ktorý po montáži jednotlivých komponentov musí zabezpečiť správne hodnoty rozchodu koľaje, ak boli správne a presne vyrobené. Žiaľ, technická argumentácia dodávateľa ostala bez odpovede partnerov na stavbe. Vykonávali sa rôzne zásahy do koľajového roštu, ktoré síce nepriaznivý stav v rozchode koľaje zmiernili, ale nemajú oporu v nijakom predpise ŽSR. Nakoniec dodávateľ vykonal presné geodetické meranie základných rozmerov vzorky podvalov z dodávky na stavbu. Merania ukázali, že napriek predloženým certifikátom a povoľovaciemu listu ŽSR je príčinou porúch v rozchode koľaje prekročenie dovolených výrobných tolerancií v rozmeroch podvalov.

Vzhľadom na to, že spomínaný problém sa môže vyskytnúť aj na iných stavbách, odporúčame:

• zo strany ŽSR sprísniť požiadavky na výrobné tolerancie rozmerov železobetónových podvalov (prípadne ďalších komponentov – podkladnice, upevňovadlá, koľajnice),
• v koľaji s upevnením koľajníc na železobetónových podvaloch SB8 P s rebrovými podkladnicami prehodnotiť prísnosť stavebných odchýlok v rozchode koľaje v STN 73 6360 tak, ako to bolo v pôvodnej norme ON 73 6360 Geometrické usporiadanie koľaje normálneho rozchodu na celoštátnych dráhach a vlečkách.

Podvalové podložie typu A

Záver
Komplexnou rekonštrukciou železničného spodku a zvršku koľaje č. 1 a 2 v úseku Devínska Nová Ves – Zohor v roku 2012 sa výrazne zlepšila bezpečnosť a plynulosť železničnej dopravy na časti IV. železničného koridoru. Zvýšil sa komfort jazdy vlakov aj kultúra cestovania. Trať je prevádzkovaná rýchlosťou do 140 km/h. Zvýšenie traťovej rýchlosti na 160 km/h je podmienené zásadnou prestavbou zabezpečovacieho zariadenia na celom ramene Bratislava – Kúty.

TEXT: Ing. Ján Melcer
FOTO: autor

Ján Melcer je manažér Divízie inžinierskych stavieb spoločnosti Železničné stavebníctvo Bratislava, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.