Inžinierskogeologické a geotechnické pomery horninového masívu tunela Prešov

Tunel Prešov je navrhnutý v trase diaľnice D1 Prešov, západ – Prešov, juh. Celková dĺžka južnej tunelovej rúry je 2 244,0 m, z toho razená časť má 2 187,0 m. Celková dĺžka severnej tunelovej rúry je 2 230,5 m, z toho razená časť má 2 165,5 m.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Na základe skutočne zistených inžinierskogeologických a geotechnických pomerov sa na zabezpečenie stability výrubu aplikovali najčastejšie vystrojovacie triedy VT-5A a VT-5B, keďže počas prieskumu nebolo možné lepšie predvídať prítomnosť tektonických porúch orientovaných rovnobežne s osou tunela v masíve (iný rozsah tektonického porušenia), ktoré výrazne ovplyvnili stabilitu výrubu, najmä v južnej tunelovej rúre.

Tunel Prešov je navrhnutý v trase diaľnice D1 Prešov, západ – Prešov, juh v km 100,348 – 102,620, v masíve od doliny Za Kalváriou po vyústenie do údolia rieky Torysa. Projekčne sú navrhnuté dve tunelové rúry – severná tunelová rúra (STR) a južná tunelová rúra (JTR).

Horninové prostredie, v ktorom je tunel situovaný, prináleží k zubereckému ílovcovo-pieskovcovému súvrstviu a má flyšoidný vývoj. Súvrstvie tvoria ílovce až prachovce hnedosivej, sivej, tmavosivej až čiernej farby, laminovanej, tenkodoskovitej vrstevnatosti, a pieskovce, ktoré sú sivé až sivohnedé, jemno- až strednozrnné, premenlivo vápnité a sľudnaté, v zdravých polohách až doskovitej vrstevnatosti.

Charakter južnej tunelovej rúry

Celková dĺžka južnej tunelovej rúry je 2 244,0 m, z toho razená časť má 2 187,0 m. Na základe skutočne zistených inžinierskogeologických a geotechnických pomerov bol horninový masív JTR rozdelený na 44 (vs. 25 KHB z IGHP, Grenčíková, A. et al., 2012) kvázi homogénnych blokov.

Úložné pomery v profile trasy južnej tunelovej rúry sú reprezentované v staničení od 657,72 m (1,72 TM) ílovcovo-pieskovcovým súvrstvím s prevahou ílovcov v subhorizontálnom uložení a so stupňom zvetrania 2 – 3 až do približne 693,03 (37,03 TM), pričom zóna zvetrania siaha až k báze kaloty. Od staničenia 700,56 m (44,56 TM) do 756,48 m (100,48 TM) majú ílovce stupeň zvetrania 2 (3) a v zóne zvetrania sa nachádza iba strop kaloty. Až do staničenia 803,94 m (147,94 TM) vystupujú v ílovcovo-pieskovcovom súvrství početné priebežné diskontinuity s priebehom SV-JZ.

Staničenie 803,94 m (147,94 TM) tvorí tektonický kontakt medzi ílovcovo-pieskovcovým súvrstvím a pieskovcovo-ílovcovým súvrstvím s prevahou pieskovcov so stupňom zvetrania 1 – 2. Predmetná zóna bola výrazne dotovaná podzemnými vodami, pričom charakter masívu bol mokrý (H3), s prítokmi prúdiacej vody (H4). V staničení od 829,24 m (173,24 TM) do 886,99 m (230,99 TM) a od 903,57 m (247,57 TM) do 925,36 m (269,36 TM) sú v pieskovcovo-ílovcovom súvrství subhorizontálneho uloženia s prevahou pieskovcov prítomné občasné polohy zlepencov.

Približne od 932,11 m (276,11 TM) do 976,20 m (320,20 TM) prechádza pieskovcovo-ílovcové súvrstvie do sklzových a turbiditných sedimentov s ílovcovou matrixou a útržkami blokov pieskovcov a ílovcov a tieto následne prechádzajú opäť do pieskovcovo-ílovcového súvrstvia.

Od staničenia 1 008,46 m (352,46 TM) do 1 025,37 m (369,37 TM) vystupujú v pieskovcovo-ílovcovom súvrství občasné polohy zlepencov s mocnosťou do 0,3 m. V staničení od 1 695,47 m (1 039,47 TM) do 1 709,24 m (1 053,24 TM) a od 1 804,94 m (1 148,94 TM) do 1 894,22 m (1 238,22 TM) sú v pieskovcovo-ílovcovom súvrství s prevahou pieskovcov prítomné aj sedimentárne brekcie s mocnosťou až do 1,0 m. Až do 2 095,44 m (1 439,44 TM) má pieskovcovo-ílovcové súvrstvie tenkovrstevnatý vývoj a v tomto staničení prechádza do ílovcových vrstiev s občasnými polohami pieskovcov, ktoré sa končia na výraznej priečnej tektonickej poruche širokej od niekoľkých desiatok cm do 3,0 m v staničení 2 159,28 m (1 503,28 TM).

V nasledujúcom úseku sú paleogénne sedimenty opäť s pieskovcovo-ílovcovým súvrstvím s prevahou pieskovcov a občasnými polohami zlepencov s mocnosťou do 0,3 m, ktoré sú v staničení od 2 404,15 m (1 748,15 TM) do 2 424,73 m (1 768,73 TM) porušené početnými priečnymi poklesovými zlomami. Od 2 393,87 m (1 737,87 TM) do 2 474,44 m (1 818,44 TM) nastupujú opäť ílovcové vrstvy tvoriace prevažnú časť kaloty, pričom od 2 434,95 m (1 778,95 TM) majú charakter turbiditov s nepravidelnou až chaotickou sedimentáciou typickou pre podmorské zosuvy.

V nasledujúcom vývoji prechádzajú do pieskovcovo-ílovcového súvrstvia s prevahou pieskovcov a občasnými polohami zlepencov s mocnosťou 0,3 m, ktoré je od 2 494,97 m (1 838,97 TM) do 2 593,88 m (1 937,88 TM) porušené početnými priečnymi poklesovými zlomami.

Od staničenia 2 680,67 m (2 024,67 TM) do 2 843,16 m (2 187,16 TM) obsahuje pieskovcovo-ílovcové súvrstvie výraznejšie polohy tenkovrstevnatých ílovcov, pričom v závere sa opäť prejavuje zóna zvetrania, najmä na plochách priebežných diskontinuít. Charakter masívu južnej tunelovej rúry vidieť na obr. 1. Rozsah tektonického porušenia masívu je zobrazený v bansko-geologickej mape na obr. 2 až 5.

Charakter severnej tunelovej rúry

Celková dĺžka severnej tunelovej rúry je 2 230,5 m, z toho razená časť má 2 165,5 m. Na základe skutočne zistených inžinierskogeologických a geotechnických pomerov bol horninový masív STR rozdelený na 30 (vs. 26 KHB z IGHP, Grenčíková, A. et al., 2012) kvázi homogénnych blokov.

Úložné pomery v profile trasy severnej tunelovej rúry sú reprezentované v staničení od 638,37 m (1,87 TM) ílovcovo-pieskovcovým súvrstvím s prevahou ílovcov a polohou zlepencov s mocnosťou od 0,3 do 1,0 m v subhorizontálnom uložení a so stupňom zvetrania 2 – 3 až do približne 676,99 m (40,49 TM), pričom zóna zvetrania siaha až k báze kaloty.

Od staničenia 692,20 m (55,70 TM) do 739,64 m (103,14 TM) majú ílovce stupeň zvetrania 2 (3) a v zóne zvetrania sa nachádza najmä strop kaloty. Až do staničenia 879,24 m (242,74 m) vystupujú v ílovcovo-pieskovcovom súvrství početné priebežné diskontinuity s priebehom SV-JZ.

Staničenie 879,24 m (242,74 m) tvorí tektonický kontakt medzi ílovcovo-pieskovcovým súvrstvím a pieskovcovo-ílovcovým súvrstvím s prevahou pieskovcov so stupňom zvetrania 1 – 2. Predmetná zóna bola výrazne dotovaná podzemnými vodami, pričom charakter masívu bol mokrý (H3), s prítokmi prúdiacej vody (H4). V dôsledku nepriaznivého uloženia vrstiev a diskontinuít bola táto zóna zároveň predmetom zvýšených nadvýlomov až charakteru závalu.

V staničení od 977,04 m (340,54 TM) do 1 005,96 m (369,46 TM) a od 1 041,42 m (404,92 TM) do 1 061,86 m (425,36 TM) sú v pieskovcovo-ílovcovom súvrství subhorizontálneho uloženia s prevahou pieskovcov prítomné občasné polohy zlepencov. Približne od 1 087,42 m (450,92 TM) do 1 146,77 m (510,27 TM) prechádza pieskovcovo-ílovcové súvrstvie do sklzových a turbiditných sedimentov s ílovcovou matrixou a útržkami blokov pieskovcov a ílovcov, ktoré následne prechádzajú opäť do pieskovcovo-ílovcového súvrstvia.

Od staničenia 1 151,90 m (515,40 TM) do 1 177,41 m (540,91 TM) vystupujú v pieskovcovo-ílovcovom súvrství občasné polohy zlepencov s mocnosťou do 0,3 m, podobne aj v staničení od 1 758,67 m (1 122,17 TM) do 1 763,79 m (1 127,29 TM) a od 1 838,59 m (1 202,09 TM) do 1 873,98 m (1 237,48 TM). Až do 1 983,06 m (1 346,56 TM) má pieskovcovo-ílovcové súvrstvie tenkovrstevnatý vývoj a v tomto staničení prechádza do ílovcových vrstiev s občasnými polohami pieskovcov, ktoré sa končia na výraznej priečnej tektonickej poruche širokej od niekoľkých desiatok cm do 3,0 m v staničení 2 147,67 m (1 511,17 TM).V nasledujúcom úseku tvoria paleogénne sedimenty ílovcové vrstvy a v úseku od 2 313,08 m (1 676,58 TM) do 2 333,73 m (1 697,23 TM) sú s prítomnosťou šošovkovitých polôh zlepencov s mocnosťou 0,3 m a v staničení od 2 364,45 m (1 727,95 TM) do 2 418,72 m (1 782,22 TM) s polohami sedimentárnych brekcií. Tie prechádzajú od staničenia 2 418,72 m (1 782,22 TM) v nasledujúcom vývoji do pieskovcovo-ílovcového súvrstvia s prevahou pieskovcov s prítomnosťou občasných polôh zlepencov s mocnosťou 0,3 m v úsekoch od 2 483,36 m (1 846,86 TM) do 2 563,47 m (1 926,97 TM) a od 2 583,69 m (1 947,19 TM) do 2 609,37 m (1 972,87 TM).

Od staničenia 2 609,37 m (1 972,87 TM) do 2 802,10 m (2 165,6 TM) obsahuje pieskovcovo-ílovcové súvrstvie výraznejšie polohy tenkovrstevnatých ílovcov, pričom v závere sa opäť prejavuje zóna zvetrania, najmä na plochách priebežných diskontinuít. Charakter masívu severnej tunelovej rúry vidieť na obr. 6. Rozsah tektonického porušenia masívu v bansko-geologickej mape vidieť na obr. 2 až 5.

Záver

Na základe uvedeného zhodnotenia inžinierskogeologických a geotechnických pomerov sa na zabezpečenie stability výrubu najčastejšie aplikovali vystrojovacie triedy VT-5A a VT-5B (Moravanský, D. et al., 2021). Pôvodný predpoklad vystrojovacích tried s kvalitou horninového masívu zodpovedajúcou v istých úsekoch vystrojovacím triedam VT3 a VT4, žiaľ, vychádzal z bodových informácií prostredníctvom prieskumných vrtov a geofyziky.

Keďže počas prieskumu nebola zo strany NDS požiadavka na štruktúrne orientované vrty (od roku 2016 povinnosť) a v tom čase ani nebola na území SR aparatúra schopná určiť orientáciu jednotlivých štruktúr vo vrte, nebolo možné lepšie predvídať prítomnosť tektonických porúch orientovaných rovnobežne s osou tunela v masíve, čoho dôkazom je rozsah tektonického porušenia južnej tunelovej rúry.

Všeobecne možno konštatovať, že pri realizácii raziacich prác v dôsledku vytvorenia plastickej zóny okolo tunelovej rúry bolo nutné použiť zväčša o triedu horšiu (lepšie zabezpečenú) vystrojovaciu triedu, ako bol pôvodný predpoklad IGHP.

Literatúra

1. Grenčíková, A. et al. (2012): Diaľnica D1 Prešov, západ – Prešov, juh. Podrobný inžinierskogeologický a hydrogeologický prieskum. Žilina: Geofos 2012, 139 s.
2. Moravanský, D. et al. (2021): Diaľnica D1 Prešov, západ – Prešov, juh. Geotechnický monitoring – tunel Prešov – Záverečná správa, DPP Žilina, 2021, 343 s.

TEXT: Daniel Moravanský, Stanislav Szabó
FOTO A OBRÁZKY: DPP Žilina, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise IS 2/2024