Ejpovické tunely

Na konci minulého roka boli uvedené do skúšobnej prevádzky dva Ejpovické tunely. Ako prvý bol dňa 15. 11. 2018 sprevádzkovaný južný tunel, ktorým o 16.20 h prešiel vôbec prvý nákladný vlak. Severný tunel sa svojho sprevádzkovania dočkal o necelý mesiac neskôr, konkrétne 7. 12. 2018. Sieť železničných dráh SŽDC (Správa železniční dopravní cesty) sa tak rozrástla o dva tunelové tubusy s dĺžkou presahujúcou v súčte 8 000 m – ide tak o najdlhšie železničné tunely na území ČR.

Charakteristika projektu

Ejpovické tunely sú dvojicou paralelne vedených jednokoľajných tunelových rúr podchádzajúcich dvojicu vrchov – Homolku a Chlum. Ich dĺžka je 4 150 m (južný tunel – Ejpovický I.), resp. 4 174,4 m (severný tunel – Ejpovický II.), pričom oba tunely sú vzájomne prepojené ôsmimi spojovacími chodbami, tzv. prepojkami.

Tunely sú navrhnuté na konštrukčnú rýchlosť 160 km/h (výhľadovo až na 200 km/h). Z tejto požiadavky vyplýva aj ich priečny profil, ktorého svetlý priemer je 8 700 mm. Ostenie tvoria prefabrikované segmenty z betónu triedy C 45/55 s rozptýlenou výstužou. Vonkajší profil prstencov je 9 500 mm.

Tunely sú takmer na celej svojej dĺžke razené pomocou technológie TBM, iba v portálových častiach sú hĺbené. Prepojky boli razené podľa zásad Novej rakúskej tunelovacej metódy a majú charakter spojovacích chodieb s vnútornými technologickými miestnosťami.

Prepojky č. 1, 4 a 7 sú navyše doplnené technologickými chodbami, ktoré sú situované kolmo na hlavnú trasu prepojky. Ostenie prepojok je dvojplášťové – primárne ostenie tvoria horninové svorníky, oceľové priehradové rámy, striekaný betón a výstužné siete, definitívne ostenie je z monolitického železobetónu. Medziľahlá izolácia je fóliová.

Výnimku v tomto návrhu tvorí prepojka č. 8, ktorej definitívne ostenie vrchnej klenby je zo striekaného drôtobetónu a medziľahlá izolácia je striekaná. Geologický profil pod vrchom Homolka tvorili predovšetkým bridlice s rôznym stupňom zvetrania, naopak, dominujúcim horninovým typom pod vrchom Chlum boli pevné skalné horniny – spility (obr. 3).

Výroba a montáž tunelovacieho stroja

Tunelovací stroj je kľúčovým prvkom celej metódy razenia pomocou TBM, takže musí čo najlepšie pasovať do geologických podmienok razeného diela. Akákoľvek chyba v návrhu a konštrukcii stroja sa ihneď premieta do celého priebehu razenia, pretože prestavba či výmena tunelovacieho stroja v podzemí je veľmi komplikovaná a finančne aj časovo náročná.

Tunelovací stroj na razenie Ejpovických tunelov vyrobila nemecká firma Herrenknecht pod sériovým označením S-799. Z dôvodu rozmanitého geologického prostredia išlo o tzv. hybridný tunelovací stroj, ktorý bol schopný raziť ako v zeminovom režime, tak aj v skalnom režime.

Nasadenie tunelovacieho stroja na razenie južného tunela sa pritom z dôvodu rozsiahleho záchranného archeologického prieskumu zastavilo na obdobie približne desiatich mesiacov. S prepravou tunelovacieho stroja na stavbu sa tak začalo až na jeseň 2014.

Rozmerné a hmotné diely boli prevezené pomocou lodnej dopravy, ostatné diely sa doviezli kamiónovou dopravou. Spolu s dopravovaním dielov prebiehala aj montáž stroja. Po dokončení montáží (obr. 2) bolo nevyhnutné tunelovací stroj opätovne podrobiť prevádzkovým skúškam, ktorými sa preukázala jeho pripravenosť na začatie razenia.

Priebeh razenia TBM

Razenie južného tunela

S razením južnej tunelovej rúry sa začalo na prelome januára a februára 2015 z vjazdového portálu pri obci Kyšice. V prostredí bridlíc, t. j. pod vrchom Homolka a čiastočne pod vrchom Chlum, razil tunelovací stroj v zeminovom režime, v prostredí tvrdých spilitov vrchu Chlum v skalnom režime.

Už od počiatku sa raziči stretávali s geologickými podmienkami, ktoré boli komplikovanejšie, než aké sa predpokladali podľa zadávacej dokumentácie. Horninové prostredie malo omnoho vyšší stupeň abrazivity, vyznačovalo sa vysokými prítokmi podzemnej vody (v maximách až 28 l/s) a ako celok bolo málo stabilné s vysokou priepustnosťou. Všetky tieto skutočnosti spôsobovali oproti predpokladom spomalenie razenia.

Takéto podmienky výrazne komplikujú razenie a nútia zhotoviteľa postupovať veľmi opatrne, čo prináša vo výsledku časové zdržanie oproti pôvodne plánovaným postupom. Aj napriek tomu, že sa podarilo dosiahnuť úctyhodné denné (32 m) aj mesačné (526 m) maximá, trvalo razenie južnej tunelovej rúry spolu 16 mesiacov (obr. 4).

Treba však spomenúť, že navzdory časovému zdržaniu sa metóda mechanizovaného tunelovania ukázala ako vhodné riešenie, pretože obstála aj pri komplikovanej geológii, a to najmä z pohľadu minimalizácie sadania povrchu a ďalších možných negatívnych vplyvov razenia na okolie.

Razenie južného Ejpovického tunela ukázalo zhotoviteľovi množstvo úskalí, ktoré v sebe skrývalo horninové prostredie. Zhotoviteľ na to reagoval už v priebehu razenia, avšak v prípade technológie mechanizovaného tunelovania mal v tomto ohľade obmedzené možnosti. Na už nasadenom tunelovacom stroji nie je možné realizovať príliš veľa zmien – a ak áno, nemôže ísť o zásadné zmeny.

Zhotoviteľ preto smeroval svoje úsilie k príprave opatrení, ktoré mohol realizovať v období medzi skončením razenia prvého tunela a začatím razenia druhého. V tomto období bol stroj čiastočne zdemontovaný, po častiach prevezený a následne opäť zmontovaný na razenie severnej tunelovej rúry z vjazdového portálu.

Razenie severného tunela

Pri razení severného tunela, ktoré sa začalo na konci septembra 2016, sa výrazne zhodnocovali technické riešenia a opatrenia, ktoré zhotoviteľ navrhol a zrealizoval na základe skúseností z razenia južného tunela. Do prvej skupiny opatrení, ktoré zhotoviteľ uskutočnil pri razení severného tunela, patrila úprava samotného horninového prostredia.

Keď­že prvý úsek (cca 250 m) razenia prebiehal v čiastočne nízkom nadloží s výdatnými prítokmi podzemnej vody, navyše v prostredí s krátkodobou stabilitou, padlo rozhodnutie o odvodnení tejto časti horninového prostredia cez už vyrazenú južnú tunelovú rúru a čerpaním vody cez vrty z dodatočného prieskumu na povrchu.

Veľké komplikácie pri razení spôsobovala vysoká abrazivita prostredia, vplyvom ktorej sa oproti predpokladom omnoho rýchlejšie, a preto aj častejšie opotrebovávali rezné nástroje. V prostredí s obmedzenou stabilitou výrubu je však veľmi náročné nájsť vhodné miesto, kde by bolo možné zastaviť, vyprázdniť odťažovaciu komoru a vstúpiť do tohto priestoru, aby sa vymenili rezné nástroje.

Z tohto dôvodu sa pristúpilo k opatreniam v podobe zlepšenia horninového prostredia na vopred naplánovaných miestach – zastávkach na kontrolu a na výmenu rezných nástrojov (v južnom tuneli sa realizovali spolu štyri zastávky, v severnom tunel ich bolo sedem).

Zlepšenie sa robilo pomocou monolitických podzemných stien, ktoré mali dĺžku 15 m, šírku lamely 1,2 m, pričom sa vždy realizovali tri lamely v tesnej blízkosti za sebou, a to do hĺbky polovice profilu reznej hlavy. Technické vylepšenia sa realizovali aj na samotnom tunelovacom stroji.

Medzi najvýraznejšie patrí vopred odskúšaný a namontovaný systém zariadení s automatickým dávkovaním špeciálneho polyméru viažuceho vodu, po pridaní ktorého sa z tekutej rúbaniny stala rúbanina s kašovitou konzistenciou.

Všetky prijaté opatrenia prispeli v konečnom dôsledku k rýchlejšiemu priebehu razenia druhého tunela oproti tomu prvému. Severný tunel sa podarilo vyraziť nakoniec približne o štyri mesiace skôr ako južný tunel (obr. 4). Zároveň s tým sa dosiahol rekordný denný výkon 38 m a nekalendárny mesačný výkon 702 m.

Záver

Ejpovické tunely sú v rámci Českej republiky výnimočné v mnohých smeroch. Išlo predovšetkým o technológiu ich razenia pomocou tunelovacieho stroja a použitie pevnej jazdnej dráhy ako železničného zvršku, ktorý je z hľadiska údržby a možného zásahu záchranných zložiek v prípade mimoriadnej udalosti určite lepším variantom ako klasický železničný zvršok zo štrku.

Václav Anděl, Petr Hybský a Štefan Ivor pôsobia v spoločnosti Metrostav a. s. Štefan Ivor je vedúci projektu Ejpovických tunelov.

Literatúra

1. IVOR, Š.; – HYBSKÝ, P.: Výstavba dvojice Ejpovických tunelů. In: Stavebnictví 7/2018. (Reference pro článek).
2. IVOR, Š. – HYBSKÝ, P.: Ejpovické tunely – průběh výstavby. In: Silnice – železnice 1/2019 (Reference pro článek).

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 1/2019.