Ohliadnutie za 50 rokmi prevádzky pražského metra
Stavba metra, ktoré sa v Prahe prvýkrát otvorilo verejnosti v máji 1974, vždy odrážala najmodernejšie dostupné postupy a technológie. Mnohokrát boli odborníci nútení nájsť nezvyčajné a inovatívne postupy, ktoré sa dovtedy nepoužívali.
V Prahe k nim viedol napríklad fakt, že stanice metra sa stavali v historickom centre mesta, navyše, morfológia terénu si vyžadovala preklenúť Nuselské údolie či usadiť tunely na dno Vltavy.
Pre Metrostav, ktorý úspešne ukončil stovky projektov, má stále stavba pražského metra zásadný význam. Vyžiadala si jeho vznik a zanechala nezmazateľný odtlačok aj v názve spoločnosti. Metrostav totiž vznikol 1. januára 1971 vyčlenením z vtedajšieho generálneho dodávateľa metra, odborového podniku Vodné stavby, aby metro vystaval. Odvtedy jeho zamestnanci budovali traťové tunely na všetkých trasách pražskej podzemnej dráhy a vystavali 49 jej staníc.
Stavbe predchádzalo projektovanie
Generálnym projektantom najskôr podpovrchovej električky a neskôr metra bol najprv Projektový ústav dopravných a inžinierskych stavieb (PUDIS), neskôr Štátny ústav dopravného projektovania (SUDOP). Z neho vyčlenení odborníci začali v máji 1971 pracovať v novovzniknutom projektovom ústave Metroprojekt.
Vtedajší spôsob spracovania projektovej dokumentácie sa od dnešného – počítačového v 3D a pomocou BIM – výrazne odlišoval. Projektantom museli stačiť rysovacia doska, pauzák, logaritmické pravítko, tabuľky a písací stroj.
Napriek tomu už na prvom úseku metra dokázali navrhnúť budovanie tunelov prstencovou metódou či razbu na plný profil pod ochranou nemechanizovaného štítu. Pre ďalšie trasy metra vymysleli v Metroprojekte celý rad zlepšovákov, ktoré ich stavbu uľahčili.
Traťové tunely metra I.C
Začiatkom stavby a razby traťových tunelov sa stal 8. august 1968 na Pankráci, konkrétne výkop jamy na zostavenie sovietskeho nemechanizovaného štítu, s ktorým začali 20. januára 1969 robotníci raziť pravý traťový tunel smerom k Námestiu hrdinov. Tunelovací komplex KM34, s ktorým pracovali, vážil okolo 167 ton, mal priemer štítu asi 5,8 m a bol vlastne len ochrannou obálkou pre tunelárov. Nebol mechanizovaný a zahŕňal iba vonkajší oceľový valec s hydraulickými lismi, vnútorné pracovné plošiny pre razičov so zbíjačkami, erektor, ktorý montoval prstence ostenia z tzv. tybingov, a injektážnu plošinu. Raziči s ním dosiahli rekordných takmer 104 bm vyrazeného tunela za mesiac.
Posledné prerazenie tunela metra I.C realizoval Metrostav 26. augusta 1972. Slávnostné otvorenie prvého, 6,6 km dlhého úseku pražského metra s deviatimi stanicami, ktorým vlaky prešli za 13,5 minúty, sa konalo 9. mája 1974.
Technológia výstavby pražského metra od roku 1968 do súčasnosti
Hĺbené tunely a stanice
Príkladom hĺbených tunelov je úsek za stanicou Pankrác v smere k Budějovickej a tunely za stanicou Gottwaldova (Vyšehrad) smerom k Pražskému povstaniu. V centre mesta stavbu hĺbených objektov komplikujú nutné demolácie, hluk a prach, obmedzenia povrchovej dopravy a hustá technická infraštruktúra, najnáročnejšie sú predovšetkým preložky kanalizácie. Ekonomické i realizačné výhody hĺbených podzemných stavieb sa však prejavili v okrajových častiach Prahy, kde stavba metra predbehla povrchovú zástavbu, napríklad na úsekoch Kačerov –Háje alebo Nové Butovice – Zličín.
Prstencová metóda
Prstencová metóda sa využívala v horninách, v ktorých bola stabilita nevystrojeného výrubu dostatočná natoľko, že bolo možné bez ďalšieho zaistenia zostaviť ostenie. Pri tejto metóde razenie postupovalo v záberoch po jednom metri bez odstránenia nadložia. Horninu na čelbe po navŕtaní rozrušovali trhaviny a koľajový nakladač ju ukladal do vozíkov úzkokoľajnej drážky, ktoré ju vyviezli na povrch.
Po očistení líca výrubu sa do voľného priestoru montovali dielce kruhového ostenia, ktoré už bolo definitívne. Celý komplex na výstavbu tunela prstencovou metódou vážil pri metre I.C asi 45 ton a pomocou neho sa v roku 1974 podarilo vyraziť až 42 bm tunela za mesiac. Touto metódou sa razili aj tunely ostatných liniek.
Nemechanizovaný štít
V menej únosných horninách či v prípade nutnosti obmedziť povrchové sadanie sa od 60. rokov 20. storočia používali na stavbu pražského metra nemechanizované štíty. Sovietsky štít KM34, ktorý bol v roku 1969 prvýkrát nasadený na razbu tunela I.C z Pankráca k stanici Pražského povstania, podľa pamätníkov koncepčne zodpovedal technológiám z roku 1910. Éra týchto štítov trvala až do začiatku 90. rokov 20. storočia. Za ten čas sa nimi vyrazilo vyše 18 km traťových tunelov. Najvyšší mesačný výkon dosiahol nemechanizovaný štít v novembri 1989 –142 bm.
Mechanizovaný štít
Na zaistenie bezpečnosti stavby traťových tunelov metra pod Vltavou aj historickou zástavbou Prahy skonštruovali sovietski odborníci mechanizovaný štít TŠčB-3. S jeho pomocou sa stavali tunely s lisovaným ostrením z tzv. presbetónu. Horninu na čelbe rozrušovala rezná hlava osadená valivými dlátami. Rúbaninu naberacie lopaty presúvali na pásový dopravník, ktorý ju vynášal na koniec štítu. Za ním boli dva prstence – rozperný (na rozopretie stroja) a lisovací (na lisovanie betónu). Za prstencami sa nachádzala debniaca sekcia pre lisovaný betón, na konci stroj obsahoval záves s technológiami.
Skúsenosti z práce s týmto štítom sa využili aj v roku 1980 na ľavom tuneli trasy B medzi stanicami Můstek a Sokolovská (Florenc). Podarilo sa tam dosiahnuť najvyšší mesačný postup 90,5 bm.
Raziaci štít s frézou
V roku 1985 uzrel svetlo sveta prvý československý tunelovací štít – štít s frézou RŠF-1. Bola v ňom mohutná spodná priehradka slúžiaca ako podporný most na uloženie frézy, ukladača ostenia a pracovnej plošiny. V jeho zadnej časti bol vsadený tesniaci prstenec na opretie tlačných valcov a na rozloženie ich silových účinkov na ostenie, zároveň na utesnenie medzikružia pri výplňovej injektáži. Rúbaninu zo štítu vynášali dopravníky k výsypnej stanici do vozíkov koľajovej drážky. Celý stroj bol dlhý 102 m a vážil asi 800 ton.
Na trase B zo stanice Florenc do stanice Křižíkova sa ním dosiahol najvyšší mesačný výkon 164 bm.
Nová rakúska tunelovacia metóda (NRTM), dnes známa ako konvenčné tunelovanie
NRTM využíva nosné vlastnosti horninového masívu. Pri výstavbe je zvyčajne stabilita výrubu zaistená primárnym ostením zo striekaného betónu a kotiev a definitívna konštrukcia tunelovej rúry (sekundárne ostenie) sa buduje až po ustálení napäťovo-deformačných pomerov v okolí výrubu.
Tunely je možné raziť na plný profil alebo sa výrub člení na jednotlivé postupne razené časti. Horniny sa rozrušujú všetkými bežnými spôsobmi, každý čiastkový výrub pritom musí mať profil uzavretý ostrením.
Prvým objektom líniovo razeným pomocou NRTM bol traťový tunel metra na trase B medzi stanicami Kolbenova – Hloubětín. Pomocou NRTM boli vyrazené i tri jednoloďové stanice s plochou výrubu až 300 m2 (Kobylisy, Bořislavka, Petřiny) a jedna trojloďová (Veleslavín).
Štíty do zemín EPB (Earth Pressure Balance)
Razba pomocou plnoprofilových tunelovacích strojov, tzv. TBM (Tunnel Boring Machine), prebieha pod ochranou kruhovej štítovej obálky, v ktorej sa montujú prstence z prefabrikovaných železobetónových segmentov. Pri súčasne prebiehajúcej výplňovej injektáži za prstencami sa minimalizuje možnosť rozvoľnenia horninového prostredia a poklesu povrchu. V poloskalnatých horninách či zeminách sa najčastejšie používajú štíty EPB vyrovnávajúce tlak horniny.
V ČR boli ako prvé nasadené štíty TBM-EPB od firmy Herrenknecht nazvané Tonda a Adéla, a to na predĺženie trasy A zo stanice Dejvická do stanice Nemocnica Motol. Skladali sa z 8,5 m štítovej časti a zo závesnej časti s dĺžkou 93 m. V štítovej časti sa vykonávali operácie spojené s cyklami razby – t. j. rozrušovanie horniny pomocou reznej hlavy s priemerom 6,1 m, podopieranie čelby zeminou, odťažovanie zeminy a zaistenie výrubu segmentovým ostením. V siedmich častiach závesu boli technológie potrebné na prevádzku a ovládanie štítu, zariadenia na manipuláciu so segmentmi, na injektáž medzikružia, na čerpanie vody, vetranie a pod.
Adéla vďaka skúsenostiam razila rýchlejšie ako Tonda a postupne zredukovala pôvodný trojmesačný časový odstup, čo dovolilo realizovať spoločné prerazenie strojov do stanice Dejvická. Tonda razbách dosiahol rekordný mesačný výkon 625,5 bm.
Vysúvané tunely pod Vltavou
Postup výstavby tunelov pod Vltavou bol pôvodne plánovaný ako tradičný, teda v nádržiach, čo by bolo zdĺhavé. Odborníci z Metroprojektu a Metrostavu preto navrhli variantnú technológiu výstavby, ktorá kombinovala vysúvanie a zaplavovanie. Na nadľahčenie tunela využívala vztlak, ktorý znížil manipulačné sily, a posun po dráhe. Celý tunel sa postupne betónoval v suchom doku a potom sa ako celok presunul do definitívnej polohy do ryhy v dne rieky. Vodotesnosť tunelov zaisťoval vodonepriepustný betón.
V roku 2002 v japonskej Osake udelila Medzinárodná federácia pre konštrukčný betón (fib) tunelom pod Vltavou medzi stanicami Nádraží Holešovice a Kobylisy prestížnu cenu za vynikajúcu betónovú konštrukciu.
Autor: Ing. Lenka Svobodová, Metrostav a.s.
Zdroje:
- Podzemní stavitelství v České republice, Jiří Barták a kol., Satra spol. s r.o., 2007
- Časopisy Tunel číslo 4/2001; 1/2002; 3/2003; 1/2023; ITA/AITES
Zdroj: PR článok Metrostav a.s.
