Sanácia skalných stien na železničnej trati v úseku Kraľovany – Párnica

Cieľom tohto článku je poukázať na možnosti riešenia ochrany cestnej a železničnej infraštruktúry proti padaniu skál. Článok sa zaoberá konkrétnym prípadom riešenia problematiky na železničnej trati Kraľovany – Párnica v km 3,150 – 3,750 v správe Železničnej spoločnosti Slovensko, a. s., kde sa v súčasnosti dokončila realizácia sanačných opatrení na zaistenie bezpečnosti dopravy.

Generálnym zhotoviteľom predmetného úseku sanácie je spoločnosť Adifex, a. s., sanačné práce realizuje v spolupráci s En Libre, s. r. o. Hlavným projektantom je Geotechnik SK, s. r. o., a dodávateľom technických riešení sanácie svahov a ochrany proti padaniu skál je spoločnosť MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

Na základe mnohých problémov spojených s padajúcimi skalnými blokmi sa v januári 2019 vyhotovil pasport úsekov ohrozených geotechnickými javmi, ktorý slúžil ako podklad na vypracovanie inžinierskogeologického prieskumu a následne projekčných prác.

Po vyhotovení fotogrametrického 3D modelu sa vyhotovil plán so sieťovým rozdelením skalného útvaru do kvadrantov. Tento model bol vytvorený pre jednoduchšiu orientáciu na skalnom brale pri meraní diskontinuít. Meranie a zapisovanie hodnôt orientácie a sklonu diskontinuít, ako aj ich charakter, sa realizovali horolezeckou technikou.

Terénne horolezecké práce pozostávali z inžinierskogeologického mapovania skalného brala a vytvárania modelu, kde je opísaná geologická stavba, inžinierskogeologické pomery, hydrogeologické pomery skúmaného územia a systém a miera rozvoľnenia masívu. Výsledkom je štruktúrna analýza obsahujúca tektonogram a kontúrový diagram diskontinuít a Schmidtovu rovnoplochú projekciu. Za účelom stanovenia mechanických a stabilitných vlastností masívu skalného brala sa odobrali vzorky.

V zmysle stabilitného posúdenia sa miera ohrozenia železničnej trate pádom skalných blokov vyhodnotila ako stredne a vysoko nebezpečná. Z geodynamických procesov vyskytujúcich sa v skúmanom území sú najčastejšie svahové pohyby typu skalného rútenia ako opadávanie, zosypávanie, odvaľovanie preklopením alebo skĺznutím (ušmyknutím).

Bloky dosahujú veľkosť až 50,0 × 50,0 × 70,0 cm a väčšie až 1,0 × 2,0 m. Skalné rútenia sú viazané na zóny skalných stien – na bralá. Tie sú takmer všade porastené trávnatým a krovinatým porastom, ktorý prispieva významnou mierou k rozvoľňovaniu skalných blokov. Z hľadiska aktivity ide o periodické javy, a to aktívne a potenciálne.

Aktivizácia týchto javov nastáva v dôsledku činnosti vody v čase celoročných zrážok a následnej vodnej erózie, intenzívneho zvetrávania a degradácie fyzikálno-mechanických vlastností a tiež rušivej činnosti koreňov krovín. Výsledkom je zhoršovanie stavu skalnej steny a opadávanie úlomkov do priestoru koľajiska, resp. na štátnu cestu č. 70. Zvetrávanie prebieha neustále v porušených horninách do hĺbky premŕzania 1,25 m pod povrchom.

Podľa záverov inžinierskogeologického prieskumu bolo evidentné, že je potrebné vykonať zabezpečovanie práce nielen vo forme aktívnej ochrany – kotvené vysokopevnostné oceľové sietie –, ale aj vo forme pasívnej ochrany – závojové systémy z oceľových sietí a dynamických bariér.

Sanácia skalnej steny v km 3,150 – 3,750 Kraľovany – Párnica

Návrh zabezpečenia skalného masívu po odstránení náletovej vegetácie a uvoľnených skalných blokov spočíval prevažne v sanácii oceľovými vysokopevnostnými geokompozitnými sieťami SteelGrid® HR v kombinácii s kotevnými prvkami. Tieto opatrenia sa doplnili v určitých polohách o ochranné ploty a dynamické bariéry.

Úseky so systémom kotvených sietí

V prípade kotvenej siete bola navrhnutá ochranná sieť SteelGrid® HR30 tvorená oceľovým geokompozitom s výstužnou funkciou a kotevnými prvkami.

Výstužný geokompozit SteelGrid® HR30 tvorí oceľová dvojzákrutová šesťuholníková sieť s pozdĺžne vpletenými vysokopevnostnými lanami. Ide o typ dvojzákrutovej oceľovej siete 8×10 s priemerom drôtu 2,7 mm a s protikoróznou ochranou Galmac (zliatina Zn + 5 % Al). Vpletené vysokopevnostné oceľové laná typu 6×7WC-WSC majú nominálny priemer 8,0 mm. Vzdialenosť medzi jednotlivými lanami je 300 mm. Ťahová pevnosť výstužnej siete je 177 kN/m a únosnosť v pretlačení 149 kN.

Geokompozit je ku skalnej stene ukotvený oceľovými pozinkovanými klincami s priemerom 32 mm a dĺžkou 3,0 m, umiestnených do vrtu s priemerom 51 mm. Kotvenie sa realizovalo v rastri 3,0 × 3,0 m, pričom dĺžka, umiestnenie a ukotvenie sú prispôsobené tvaru masívu. Miestami je raster klincov doplnený o prídavné klince, prostredníctvom ktorých sa dosiahlo lepšie tvarovanie siete a kopírovanie morfológie terénu skalného masívu.

Na hlavách klincov sú umiestnené systémové roznášacie platne SteelGrid HR® Plate s rozmermi 250 × 250 × 8 mm. Platne sú na rohoch zakrivené za účelom vytvorenia čo najlepšieho prepojenia oboch stabilizačných prvkov.

Úseky so systémom nekotvených (závojových) sietí

Menej rizikové časti sú zabezpečené kombináciou ochrannej siete Steelgrid® HR100 s horným a spodným kotvením.
Výstužný geokompozit SteelGrid® HR 100, podobne ako SteelGrid® HR30, tvorí oceľová dvojzákrutová šesťuholníková sieť s pozdĺžne vpletenými vysokopevnostnými lanami. Vzdialenosť medzi jednotlivými lanami je 1 000 mm. Ťahová pevnosť výstužnej siete je 80 kN/m a únosnosť v pretlačení 85 kN.
Jednotlivé rolky geokompozitu sa upevnené v korune a v päte pomocou kotviaceho lana typu 6×19 s Ø 16 mm, uchyteného do svahu klincami s dĺžkou 2,0 m.

Dynamické bariéry

Vzhľadom na morfológiu terénu je v určitých úsekoch navrhnutá sanácia v podobe dynamických bariér. Konštrukcia dynamickej bariéry musí byť schopná odolať kinetickej energii padajúceho bloku požadovanej veľkosti. Na realizovanom úseku boli použité štyri dynamické bariéry RB 2000 energetickej triedy 2 000 kJ s výškou 5,0 m a tri bariéry RB 100 energetickej triedy 100 kJ s výškou 2,0 m. Bariéry sa dodávajú po komponentoch, ktoré bolo potrebné dopraviť vrtuľníkom na miesto zabudovania.

Následne sa jednotlivé komponenty vzájomne zostavili do ucelenej konštrukcie. Dynamické bariéry sú záchytné konštrukcie, ktoré musia byť v zmysle smernice EAD 340059-00-0106 (pôvodne ETAG 027) certifikované ako systém. Smernica definuje spôsob testovania bariér, základné požiadavky na konštrukciu bariéry a jej zakladanie v rámci rôznych energetických tried.

Záver

Zdokumentované geodynamické javy typu opadávania a rútenia skalných úlomkov poukázali na ich vysoký potenciál ohroziť bezpečnosť železničnej premávky. Skalné úlomky, balvany a bloky dosahujú rozmery aj viac ako 1 m3.

Na základe toho bolo potrebné zabezpečiť bezpečnosť železničnej prevádzky, t. j. zabrániť pádu skalných blokov do priestoru koľajiska, na zabezpečenie čoho sa použili materiály určené pre špeciálne zakladanie a geotechniku. Tým sa dosiahlo optimálne riešenie sanácie predmetných skalných blokov s efektívnym využitím ekonomických prostriedkov a zabezpečila sa požadovaná miera bezpečnosti prevádzky na trati.

Počas užívania bude zabezpečená požadovaná miera bezpečnosti prechodového prierezu koľajiska tak, aby nedošlo k ohrozeniu ľudí a železničnej dopravy.

TEXT: Ing. Juraj Pagáč, Ing. Jaroslav Adamec
FOTO: En Libre, s. r. o.

Juraj Pagáč pôsobí ako geotechnik
v spoločnosti Geotechnik SK, s. r. o.
Jaroslav Adamec je technický riaditeľ spoločnosti MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

Literatúra
1. Ing. Boris Vrábel, PhD.: Projektová dokumentácia: Sanácia skalnej steny v km 3,150-3,750 Kraľovany – Párnica.
2. Technické podklady MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.
3. STN EN 14490 Vykonávanie špeciálnych geotechnických prác: Klincovanie zemín.
4. STN EN 1997-1 Navrhovanie geotechnických konštrukcií. Časť 1: Všeobecné pravidlá.
5. Fotodokumentácia En Libre, s. r. o.