Diaľnica D1 Hubová – Ivachnová, zmenená trasa v priebehu výstavby

Článok sa zaoberá zmenou trasy diaľnice D1 Hubová – Ivachnová, ktorá zásadným spôsobom rieši problematiku v kritickom úseku zosuvných území, a to posunutím severnejšie – zapustením do masívu v podobe tunela Čebrať s dĺžkou 3 600 m. Zmena je navrhnutá na základe spresňujúcich informácií o aktivite a rozsahu zosuvov v pôvodnej trase. Časť príspevku opisuje technické riešenie tunela.

Realizáciu predmetného úseku zabezpečuje ako vedúca združenia spoločnosť OHL ŽS, a. s., spolu so spoločnosťou Váhostav SK. Projektovanie novej trasy rieši projektové združenie Dopravoprojekt a Geoconsult, projektantmi tunela sú Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o. a Geoconsult, s. r. o.

Technické riešenie zmeny trasy

Pred začiatkom výstavby sa v úseku km 2,0 – 4,0 trasy prejavili nepredvídateľné okolnosti z hľadiska stability územia. Realizovaný geotechnický monitoring (Geoexperts, s. r. o.) upozornil na možné riziká realizácie stavby.

Výsledky meraní zhrnuté v záverečnej správe odporúčali pokračovať v monitoringu a prepočítať stabilitu svahov v zosuvných územiach na základe nových skutočností. V problematickom úseku km 2,0 – 4,0 pôvodnej trasy boli v dokumentácii pre stavebné povolenie navrhnuté hlboké zárezy SO 232-00 a SO 233-00 (obr. 1).

Stabilizačné riešenie týchto zárezov počítalo s potenciálnou šmykovou plochou v hĺbke do 9 m. V čase vypracovania projektu v stupni DSP pre D1 v úseku Hubová – Ivachnová neboli totiž k dispozícii inklinometrické merania aktivity zosuvov (Doc. RNDr. M. Kopecký a kol.), ktorá sa potom hodnotila len na základe morfologických (terénnych) prejavov.

Preto sa väčšina zosuvov v trase D1 hodnotila z hľadiska aktivity ako potenciálna až stabilizovaná, len ojedinele išlo o hodnotenie zosuvu ako aktívneho. Tomu sa prispôsobilo aj vtedajšie projektové riešenie.
Na základe výstupov geotechnického monitoringu (GTM) sa v tomto úseku realizovali doplňujúce monitorovacie inklinometrické vrty.

Pri realizácii prieskumných vrtov do hĺbky 45 – 50 m boli dokumentované poruchové zóny v hĺbkach 15 – 33 m, 35 – 38 m a 41 – 43 m. Po vyhodnotení IG vrtov a inklinometrických meraní bolo toto územie vyhodnotené ako zosuvné s výraznou aktivitou už pred samotnou výstavbou diaľnice.

Pôvodné projektové riešenie sa ukázalo v predmetnom úseku z hľadiska stability územia ako nedostatočné a bolo potrebné prehodnotiť stabilizačné opatrenia. V rámci koncepčnej štúdie bolo navrhnuté nové riešenie v pôvodnej trase pomocou pilótových kotvených stien v troch úrovniach.

Hlavný princíp stabilizácie svahu predstavoval veľmi náročný systém na trvalé zníženie hladiny podzemnej vody pomocou masívnych šácht a studní. Šachty boli navrhnuté do hĺbky až 60 m, kotvené horninovými kotvami s dĺžkami 50 až 100 m.

Odvedenie vody by sa realizovalo jej čerpaním zo studní, ktoré by museli byť trvalo prístupné a monitorované. Toto riešenie bolo vyhodnotené ako nevyhovujúce z dôvodu rizikovosti a bezpečnosti počas prevádzky diaľnice, takisto by prinieslo vysoké trvalé prevádzkové náklady.

Závery geotechnického monitoringu, štúdií a posudkov, ktoré zhodnotili reálny stav IG podmienok a pôvodné riešenie trasy s realizovaním zárezov v tomto území, jednoznačne odporučili opustiť územie a hľadať alternatívnu trasu.

Na posúdenie horninového prostredia (vhodnosti vedenia novej trasy) boli vypracované doplňujúce štúdie na základe geofyzikálnych meraní. Geofyzikálne profily boli situované v svahu nad pôvodnou trasou diaľnice. Georadarové merania preukázali, že horninové prostredie sa severne od pôvodnej trasy postupne s hĺbkou javí ako stabilné (obr. 2).

Technická štúdia pre návrh koncepčného riešenia nového úseku diaľnice (spracovateľ Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.) navrhla na základe doplňujúcich prieskumov novú trasu severne od tej pôvodnej so zmenou a s predĺžením tunela Čebrať na 3 600 m a s novou polohou západného portálu (porovnanie smerového a výškového vedenia pôvodnej a novej trasy je obr. 3, 4).

Východný portál tunela zostáva nezmenený. Navrhnuté nové vedenie trasy diaľnice prechádza stabilným územím. Na základe tejto novej trasy sa v rámci projektovej prípravy realizoval IGH prieskum, ktorý preukázal správnosť jej umiestnenia (obr. 2). Pri tejto alternatíve sa nepredpokladajú nepriaznivé vplyvy na životné prostredie, keďže zmena trasy je situovaná v podzemí. V prospech zmeny trasy zavážilo hlavne bezpečné štandardné riešenie.

Predpokladané prínosy novej trasy diaľnice

Smerové a výškové vedenie posunulo trasu severnejšie (zapustením do masívu). V prospech zmeny trasy hovoria najmä:

• vypustenie realizácie rizikových objektov diaľnice v pôvodnej trase v staničení 2,0 – 4,0 km,
• štandardné a spoľahlivé technické riešenie nového úseku trasy,
• menej riziková údržba a prevádzka počas životnosti stavby,
• jednoznačnejšie definovanie rozsahu, nákladov na výstavbu a času výstavby,
• optimalizácia výškového vedenia trasy – menšie celkové prevýšenie, skrátenie dĺžky pozdĺžneho sklonu +4,5 % (z 3 285 na 1 515 m) a skrátenie trasy diaľnice o 353 m – má počas užívania stavby priaznivý vplyv na zvýšenie bezpečnosti dopravy, menšiu spotrebu pohonných hmôt, úsporu času pre užívateľov a odrazila sa aj vo vypustení prídavného pruhu pre pomalé vozidlá v celom rozsahu,
• zníženie zaťaženia emisiami a hlukom z výstavby a prevádzky diaľnice a tým zlepšenie životného prostredia pre obyvateľov.

Posúdenie stavby diaľnice z hľadiska širších vzťahov sa riešilo v multikriteriálnej analýze, ktorá zhodnotila pôvodnú a novú trasu diaľnice komplexne z viacerých hľadísk – technického, ekonomického, dopravného a environmentálneho, z hľadiska času výstavby, vplyvov na obyvateľstvo a z hľadiska rizík predmetného projektu.

Nová trasa diaľnice dosiahla vo všetkých ukazovateľoch najlepšie hodnotenie vo všetkých hodnotiacich hľadiskách.

Tunel Čebrať v novej trase

IG pomery

Na základe IGHP z povrchu v osi navrhovaného nového smerového a výškového vedenia bolo spracované zhodnotenie IG a HG pomerov (pozdĺžny IG profil na obr. 5). Max. nadložie je do 340 m nad niveletou tunela.
Z pohľadu IG pomerov v úrovni nivelety tunela sa ako charakteristické horniny predpokladajú slienité vápence, ktoré by mali byť dominantné, ďalej slieňovce, bridlice, ílovce, siltovce a pieskovce.

Hydrogeologické pomery v trase tunela sú z hľadiska geologickej stavby len mierne komplikované, uplatňuje sa jednoduchý spôsob obehu podzemnej vody. Zrážkové vody sa infiltrujú v priepustnom prostredí dolomitov a vápencov, ktoré tvoria odkrytú vrcholovú časť územia.

Vody, ktoré sa infiltrujú do triasových karbonátov, postupujú podľa sklonu nepriepustného podložia slienitých vápencov a vyvierajú ako vrstvové pramene na odkrytom kontakte týchto hornín, alebo pokračujú v hĺbke zvetralinového plášťa a vystupujú na povrch aj v oveľa nižších polohách pod kontaktom.

Dôležitú úlohu pri cirkulácii vôd zohrávajú tektonika a hustá sieť puklín viazaná na zóny tektonického porušenia. Podľa klasifikácie priepustnosti hornín ide o porušené až zdravé horninové prostredie slienitých vápencov, ílovcov s polohami pieskovcov, slabo priepustné až veľmi slabo priepustné, s triedou priepustnosti VI až VII.

Porušené až silno tektonicky porušené súvrstvie ílovcov, brekcií, vápencov a slienitých vápencov tvorí mierne priepustné prostredie s triedami priepustnosti IV až VI. Na základe požiadaviek správy o hodnotení vplyvov na životné prostredie (EIA) je potrebné počas razenia monitorovať vodné zdroje a prijímať opatrenia na zníženie prítokov horninovej vody do tunela tak, aby sa významne neznížila výdatnosť vodných zdrojov.

Technické riešenie tunela

Tunel Čebrať s dĺžkou 3 600 m je navrhnutý ako diaľničný dvojrúrový tunel kategórie 2T- 7,5/100 s jednosmernou prevádzkou s návrhovou rýchlosťou 100 km/h. Východný portál tunela, ktorého stavebná jama bola vybudovaná už v roku 2014 a boli z nej vyrazené úvodné metre tunela v pôvodnej trase, zostáva nezmenený.

Smerom k západnému portálu proti smeru staničenia sa trasa tunela odkláňa smerom na sever, aby sa vyhla zosuvnému územiu. Súčasne sa priaznivo mení aj niveleta zmeneného úseku trasy a tunela, čím sa zmenšuje celkové prevýšenie trasy.

V každej tunelovej rúre sú navrhnuté štyri jednostranné núdzové zálivy s dĺžkou 50 m, vybavené vodiacim tlmičom nárazov; vzájomná vzdialenosť zálivov je max. 750 m. Tunelové rúry sú prepojené z jednostranných zálivov prejazdnými priečnymi prepojeniami pre obslužné a záchranné vozidlá, medzi zálivmi sú max. po 250 m aj priechodné priečne prepojenia pre možnosť úniku osôb do druhej tunelovej rúry.

V niektorých priechodných prepojeniach vybudujú aj technologické priestory. Vetranie tunela je navrhnuté pozdĺžne s ventilátormi zavesenými vo dvojiciach pod klenbou.Konštrukciu razených častí tunela tvorí dvojvrstvové ostenie (priečny rez tunelovou rúrou na obr. 6).

Primárne ostenie tvorí kombinácia striekaného betónu, výstužných sietí, svorníkov a priehradových oceľových oblúkov. Vystrojenie primárneho ostenia závisí od vystrojovacej triedy, ktorá je navrhnutá na základe predpokladaných geologických a hydrogeologických podmienok.

Sekundárne ostenie je navrhnuté z monolitického železobetónu, jeho min. hrúbka je 300 mm. Sekundárne ostenie bude zhotovené po blokoch s navrhovanou základnou dĺžkou bloku 12,5 m. Ochrana proti podzemnej vode bude zabezpečená otvoreným systémom plošnej fóliovej hydroizolácie.

Odvodnenie horninovej vody je navrhnuté bočnými priebežnými drenážami s čistiacimi výklenkami a s napojením na hlavné odvodnenie tunela. Potrubie hlavného odvodnenia horninovej vody je umiestnené pod ľavým jazdným pruhom v smere jazdy.

Odvodnenie vozovky je navrhnuté štrbinovými žľabmi, ktoré sú na portáloch zaústené do kanalizácie diaľnice. V chodníkoch v tuneli so šírkou 1,0 m budú uložené káblové trasy technologického vybavenia tunela a požiarny vodovod. Vozovka je po celej dĺžke tunela navrhnutá z cementobetónového krytu.

Razenie a opatrenia na ochranu vodných zdrojov

Razenie tunela bude prebiehať cyklickým spôsobom s horizontálnym členením výrubu na kalotu, stupeň (jadro) a prípadne spodnú klenbu podľa zásad Novej rakúskej tunelovacej metódy. Na základe realizovaného inžinierskogeologického prieskumu boli spracované prognóza geotechnického zhodnotenia horninového masívu s geotechnickými parametrami a rozdelenie na horninové typy.

K predmetným predpokladaným typom horninového prostredia sú na razenie navrhnuté zodpovedajúce vystrojovacie triedy (VT) vrátane riešenia prechodu cez poruchové zóny. Reálne nasadenie VT počas razenia a ich modifikácia budú prebiehať na základe skutočne zastihnutých geologických podmienok a výsledkov merania deformácií.

Počas razenia je potrebné na základe požiadaviek záverov EIA monitorovať vodné zdroje a prijímať opatrenia na zníženie prítokov horninovej vody do tunela tak, aby sa významne neznížila výdatnosť vodných zdrojov.

V prípade výskytu väčších trvalých prítokov horninovej vody sa budú počas razenia realizovať opatrenia na ich zníženie – pôjde o tesniace cementové a chemické injektáže horninového prostredia v okolí výrubu realizované ako predstihové a dodatočné. V prípade tlakovej vody a relatívne väčších prítokov je navrhnutá chemická tesniaca injektáž.

Záver

Potreba zmeny trasy vyplynula z extrémne náročných geologických a hydrogeologických pomerov v pôvodnej trase diaľnice identifikovaných až počas výstavby.

Realizácia podľa pôvodného návrhu by okrem vysokých stavebných nákladov na stabilizáciu zosuvných oblastí a rizikovosti technického riešenia pri stavbe a prevádzkovaní diela priniesla aj radikálne zníženie hladiny podzemnej vody v predmetnej oblasti a mala negatívny vplyv na biotopy dotknutého územia a zdroje podzemných vôd.

Navrhovaná zmena technického riešenia s tunelom Čebrať v novej trase je priaznivejšia z hľadiska bezpečnosti dopravy, zmenšuje potrebu trvalých záberov, znižuje hlukovú a emisnú záťaž na obyvateľov a prispeje k celkovému zlepšeniu kvality životného prostredia (obr. 7).

Táto stavba potvrdzuje dôležitosť kvalitného inžinierskogeologického prieskumu pri príprave stavby a následného geotechnického monitoringu, ktorý musí prebiehať po celý čas prípravy a výstavby. Nemenej dôležitý je aj aktívny a odborný prístup všetkých zúčastnených strán.

Literatúra

1. D1 Hubová – Ivachnová, projekt stupňa DSP, Dopravoprojekt, a. s., 2007.
2. Geotechnický monitoring D1 Hubová – Ivachnová, záverečná správa, Geoexperts, s. r. o., 2013.
3. Zhodnotenie realizovateľnosti zárezu v km 2,4 – 2,8 D1 Hubová – Ivachnová, Inžiniersko-geologický posudok, doc. RNDr. M. Kopecký, Katedra geotechniky, Stavebná fakulta STU, Bratislava, 2014.
4. Koncepčná štúdia v km 2,1 – 4,0 D1 Hubová – Ivachnová, Dopravoprojekt, a. s., 2015.
5. Posouzení stability podloží v úseku km 2,0 změny trasy, Geofyzikální měření, Kolej Consult s.r.o., 2015.
6. Zmena trasy v km 1,1 – 6,0 D1 Hubová – Ivachnová, Technická štúdia, Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o., 2015.
7. D1 Hubová – Ivachnová, projekt stupňa DÚR, Projektové združenie D1 Hubová – Ivachnová (Dopravoprojekt, a. s., Geoconsult, s. r. o.), 2018.
8. D1 Hubová – Ivachnová, projekt stupňa DZSD, Projektové združenie D1 Hubová – Ivachnová
   (Dopravoprojekt, a. s., Geoconsult, s. r. o.), 2019.
9. Tunel Čebrať na zmenenej trase diaľnice D1 Hubová – Ivachnová, článok uverejnený v zborníku konferencie Podzemní stavby Praha 2019.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 1/2020.