Tunel Bikoš na R4, Prešov, severný obchvat

Pripravovaný tunel Bikoš je súčasťou plánovanej rýchlostnej cesty R4 na severnom obchvate Prešova. Tunel je podľa požiadaviek objednávateľa navrhnutý v kategórii 2T 7,5/100 s celkovou dĺžkou 2 309 m (pravá tunelová rúra 1 164,5 m, ľavá tunelová rúra 1 144,5 m).

Tunel sa nachádza na navrhovanej rýchlostnej ceste R4 Prešov – severný obchvat, ktorá je súčasťou severojužného dopravného prepojenia na úseku štátna hranica SR/PR – Vyšný Komárnik – Milhosť – štátna hranica SR/MR. Rýchlostná cesta má zabezpečiť prepojenie medzi diaľnicou D1 a rýchlostnou cestou R4 Prešov – Svidník mimo jestvujúceho systému cestnej siete a mimo mesta Prešov s celkovým dopravným odľahčením mesta. Jej výstavbou mimo zastavaného územia Prešova a dotknutých obcí sa výrazne zníži doprava na jestvujúcich cestách.

Koridor rýchlostnej cesty R4 v úseku plánovaného tunela Bikoš je situovaný v katastrálnom území Veľký Šariš. Trasa tunela vedie v extraviláne pod úpätím vrchu Bikoš, severne od mesta Prešov.

Na juhu trasa opúšťa mostný objekt SO 201-00 „Most na R4 v km 1,350 nad údolím a poľnou cestou“ a vstupuje do zárezu – približne v km 1,575 pred južným portálom tunela Bikoš.

Trasa následne prechádza tunelom Bikoš (približne od km 1,670 až po km 2,830). Za tunelom pokračuje mostným objektom SO 202-00 „Most na R4 v km 3,10 nad riekou Torysou, traťou ŽSR a cestou I/68“. V mieste tunela prekonáva úpätie vrchu Bikoš (378 m n. m.).

Tunel Bikoš je projektovaný pre cestnú dopravu. Tvoria ho dve tunelové rúry – ľavá (západná) a pravá (východná), ktoré budú trvalo prevádzkované jednosmerne. Podľa TP 099 Protipožiarna bezpečnosť cestných tunelov je tunel Bikoš kategorizovaný ako tunel I. kategórie.

Geologické a geotechnické pomery

Územie rýchlostnej cesty je v zmysle regionálneho geomorfologického členenia Slovenska súčasťou vnútorných Západných Karpát. Začiatok úseku trasy spadá do Podhôľno-magurskej oblasti, celku Spišsko-šarišské medzihorie, podcelku Šarišské podolie. Koniec úseku patrí do oblasti Lučensko-košickej zníženiny, celku Košická kotlina, podcelku Toryská pahorkatina.

V zmysle inžinierskogeologickej rajonizácie Západných Karpát patrí územie do regiónu karpatského flyšu, oblasti flyšových vrchovín. Na geologickej stavbe sa podieľajú sedimenty vnútrokarpatského paleogénu, reprezentované hutianskym a zubereckým súvrstvím, a neogénne molasové sedimenty prešovského a teriakovského súvrstvia.

Hutianske súvrstvie reprezentujú prevažne pelitické sedimenty zastúpené hrubým komplexom premenlivo vápnitých ílovcov a siltovcov, ktoré sú v prevahe nad tenkými lavicami pieskovcov. Zuberecké súvrstvie tvoria striedajúce sa vrstvy pieskovcov a ílovcov, prachovcov a šošoviek zlepencov.

Inžinierskogeologická charakteristika
Horninový masív je budovaný súvrstvím paleogénnych hornín, ktoré sú v južnej časti vo vývoji hutianskeho súvrstvia. Sú tu zastúpené najmä vrstvy ílovcov a ílovitých siltovcov, ojedinele pieskovcov. Ílovce sú prevažne laminované až veľmi tenko vrstevnaté, s dos­kovitým až tenkodoskovitým rozpadom, mimo zóny zvetrania a tektonického porušenia.

Pieskovce sú prevažne jemnozrnné, stredne vrstevnaté s laminárnym vývojom. Od km 2,6 po severný portál je masív budovaný paleogénnymi horninami zubereckého súvrstvia so striedaním ílovcov a pieskovcov. Ílovce sú laminované až veľmi tenko vrstevnaté. Pieskovce sú prevažne tenko až stredne vrstevnaté, jemnozrnné až strednozrnné.

Masív charakterizuje vrstevnatá štruktúra s charakteristickou laminovanou až tenkodos­kovitou vrstevnatosťou s generálnym subhorizontálnym uložením až miernym sklonom 10 – 30°, ojedinele so sklonom do 70°. Je tu výrazné ovplyvnenie etapami tektonického porušenia najmä v systéme SV-JZ za vzniku flexúr a tektonických brekcií so zbridličnatením a výraznou klivážou.

Predpokladá sa, že mimo tektonicky porušených zón bude v masíve prevládať mierne uklonená vrstevnatosť do 30 až 40°. Zlomové systémy majú charakter širších tektonicky porušených zón s výraznou degradáciou prvkov vrstevnatosti.

Obr. 1 Geologický pozdĺžny profil pravej tunelovej rúry (PTR) tunela Bikoš 

Hydrogeologické pomery
Z hľadiska posúdenia výstavby a prevádzky tunela na hydrogeologické pomery územia majú najväčší význam geologicko-tektonické pomery, klimatické pomery, sklon a reliéf územia, charakter a hrúbka pokryvných útvarov a hrúbka zvodnenej vrstvy. Najvýraznejšie je masív porušený systémami zlomov SV-JZ, ktoré prechádzajú priečne celým masívom Bikoša.
Pri väčších zrážkových úhrnoch alebo v období jarného topenia snehu sa môže vyskytnúť krátkodobo nesúvislé zvodnenie, hlavne v terénnych depresiách.

V trase tunela je horninové prostredie budované ílovcami, resp. horninami zubereckého súvrstvia, zastúpeného flyšovým striedaním pieskovcov s polohami ílovcov. Hydrogeologické vlastnosti flyšovej formácie sú charakterizované prevažne puklinovou priepustnosťou. Postupné uzatváranie puklín do hĺbky má za následok vytvorenie podmienok obehu podzemnej vody bez významnejších kolektorov.

Obeh vody sa sústreďuje do zvetranej pripovrchovej zóny. V niekoľkých vrtoch sa zistila úplná strata výplachu v tektonicky porušených ílovcoch a siltovcoch. Interpretáciou karotážnych meraní sa vo vrte JT-12K zistil prítok vody v hĺbke približne 77 až 79 m, ide teda o prítok v úrovni oboch tunelových rúr. Hladina podzemnej vody je vo všetkých pozorovacích vrtoch viazaná na zvetrané ílovce a pieskovce vnútrokarpatského paleogénu.

Zo zistených výsledkov meraní vyplýva, že v hodnotenom období sa pozorovalo kolísanie hladín podzemnej vody vo všetkých vrtoch. Išlo pravdepodobne o reakciu na topenie zimných zrážok.

Technické riešenie

Tunel Bikoš je navrhnutý tak, aby jeho technické riešenie zodpovedalo požiadavke na životnosť konštrukcie minimálne 100 rokov a požiadavkám platných predpisov na bezpečnosť a riadenie prevádzky. Tunel je navrhnutý ako dvojrúrový cestný tunel, v extraviláne, s trvalo jednosmernou premávkou. Kategória vozovky rýchlostnej cesty pred a za tunelom je R 24,5/100.

Orientácia trasy tunela podľa svetových strán je v osi juh – sever, podľa ktorej sa rozlišujú označenia portálov tunela. Podľa STN 73 7507 je tunel Bikoš navrhnutý ako tunel kategórie 2T – 7,5 s jednosmernou premávkou a s návrhovou rýchlosťou 100 km/h. Dĺžkovo ide podľa STN 73 7507 o stredne dlhý tunel. Celková dĺžka pravej tunelovej rúry (PTR) je 1 164,5 m a ľavej tunelovej rúry (ĽTR) 1 144,5 m.

Pozdĺžny sklon oboch tunelových rúr je navrhnutý ako jednosmerný, s klesaním od južného portálu smerom k severnému portálu v sklone 1,49 % (PTR) a 1,5 % (ĽTR). Priečny sklon oboch tunelových rúr je jednotný 2,5 %.

Tunelové ostenie je navrhnuté ako dvojplášťové (tvorí ho primárne a sekundárne ostenie) s oblúkovým tvarom. Tunelové rúry sú rozdelené na úseky budované razením a hĺbením. Hĺbené úseky sa budú na oboch portáloch (severnom aj južnom) budovať v otvorenej stavebnej jame, následne sa budú realizovať konečné terénne úpravy. Súčasťou pripravovaného tunela sú tri priechodné priečne prepojenia medzi tunelovými rúrami, ktoré slúžia ako únikové cesty.

Ich geometria je daná priechodným prierezom priečnych prepojení podľa STN 73 7507. V každej tunelovej rúre je navrhnutý jeden jednostranný núdzový záliv (NZ), umiestnený vpravo v smere jazdy približne v strede tunela. Šírka núdzového zálivu je 3,0 m. V každom NZ sa bude nachádzať elektrorozvodňa pre potreby technologického vybavenia tunela a SOS kabína.

Obr. 2 Situácia tunela Bikoš

Protipožiarne výklenky (PV) s hydrantmi sú navrhnuté vždy vľavo v smere jazdy vo vzdialenosti max. 150 m. SOS výklenky sú navrhnuté vždy vpravo v smere jazdy vo vzájomnej vzdialenosti max. 150 m. V každej tunelovej rúre sa bude nachádzať 7 PV a 7 SOS výklenkov.

Protipožiarne výklenky budú vybavené nadzemnými požiarnymi hydrantmi a budú otvorené a bez výbavy. Výbava protipožiarnych výklenkov bude v súlade s TP 099 umiestnená v priečnych prepojeniach.

Medzi ďalšie vybavenie tunela patrí cementobetónová vozovka, samostatné odvodnenie vozovky, akumulačná havarijná nádrž či drenážne odvodnenie horninových vôd. Súčasťou bude aj bezpečnostné vybavenie ako zavodnený požiarny vodovod, akumulačné nádrže požiarneho vodovodu, automatická tlaková stanica, technologická centrála tunela a technologické vybavenie tunela.

Cementobetónová vozovka je navrhnutá na celej dĺžke tunela s presahom 20 m na portálových plochách.

Technologická centrála (TC) tunela bude situovaná na južnom portáli pri ľavej tunelovej rúre. Pôjde o jednopodlažnú budovu odstupňovaného obdĺžnikového tvaru s plošnými rozmermi približne 23 × 13 m.

V blízkosti technologickej centrály sa bude nachádzať GSM stožiar a nádrž požiarneho vodovodu. Na severnom portáli bude na portálovej ploche umiestnená akumulačná havarijná nádrž, ktorá bude slúžiť na zachytávanie znečistených vôd z tunela. Na oboch portálových plochách sa osadia elektrické otváravé zvodidlá, ktoré umožnia záchranným zložkám okamžité prejazdy a rýchly prístup do oboch tunelových rúr.

Prístup vozidiel údržby a záchranných zložiek na portálové plochy bude okrem prejazdu po samotnom telese novovybudovanej komunikácie R4 zabezpečený prostredníctvom prístupových komunikácií, ktoré vedú samostatne na severný a samostatne na južný portál.

Postup razenia a primárne ostenie
Vzhľadom na dĺžku tunela a podmienky horninového prostredia sa predpokladá razenie Novou rakúskou tunelovacou metódou (NRTM) s použitím mechanického rozpojovania a rozpojovania vrtno-trhacími prácami. Razenie bude prebiehať dovrchne od severného portálu smerom k južnému portálu.

Razenie od južného portálu je navrhnuté iba na dĺžke potrebnej na prekonanie najnepriaznivejšej geológie tak, aby pri razení od severného portálu (prerazení) už nebolo treba rozširovať profil. Odporúčaná vzdialenosť čelieb LTR a PTR je stanovená minimálne na 35 m.

Normálny profil razeného tunela sa delí horizontálne na kalotu, stupeň a dno (spodnú klenbu).

Primárne ostenie razenej časti tunela tvorí kombinácia vystrojovacích prvkov ako striekaný betón, kotvy, mikropilóty, ihly, svorníky, oceľová výstuž (výstužné siete) a oceľové priehradové nosníky. Pri striekanom betóne je navrhnutá nominálna hrúbka od 150 do 300 mm podľa typu vystrojovacích tried (VT).

Tab. 1 Prehľad VT pri bežnom profile tunela ­podľa TP 021

Sekundárne ostenie
Sekundárne ostenie tunelovej rúry je navrhnuté zo železobetónu, základná dĺžka blokov je 10 m. Horná klenba v razenom tuneli bude mať hrúbku 300 mm a v hĺbených častiach tunela 450 mm. Základové dosky hĺbených častí tunela, základové pásy a protiklenby v razených častiach tunela sú navrhnuté z betónu triedy C 25/30 – XA1, XC3(SK) s betonárskou výstužou B500B. Horné klenby tunela sú navrhnuté z betónu C 30/37 – XF4, XC3(SK) s betonárskou výstužou B500B.

Obr. 3 Vzorové priečne rezy sekundárneho ostenia

Na ochranu tunelovej rúry proti podzemnej vode bude slúžiť otvorený systém hydroizolácie. Voda, ktorú zachytí, sa bude zvádzať drenážnou vrstvou do pozdĺžnych drenážnych potrubí s priemerom 200 mm. Z nich sa drenážna voda v miestach čistiacich výklenkov odvedie do centrálneho zberača drenážneho odvodnenia s priemerom 300 mm, ktorý bude umiestnený pod rýchlym pruhom vozovky tunela.

Obr. 4 Vzorový priečny rez – priečne prepojenie

Záver

Stavba tunela Bikoš sa momentálne nachádza vo fáze prípravy stavby na realizáciu. Na stavbu rýchlostnej cesty R4 Prešov – severný obchvat bolo vydané právoplatné územné rozhodnutie a stavebné povolenie. Projektová dokumentácia je v štádiu odsúhlasovania.

Tunnel Bikoš on R4, Prešov, northern bypass

The prepared tunnel Bikoš is a part of the planned express way R4 on the Northen bypass of Prešov. The tunnel is designed according to the conductor’s requirements in the 2T 7.5 / 100 category with a total length of 2 309 m (right tunnel tube 1 164.5 m, left tunnel tube 1 144.5 m).

TEXT: Štefan Hriň, Branislav Neuschl
OBRÁZKY: Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.

Štefan Hriň a Branislav Neuschl pôsobia v spoločnosti Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.

Literatúra
1. Projektová dokumentácia tunela Bikoš. Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o., DRS 2017.
2. Inžinierskogeologický prieskum tunela Bikoš. Podklady NDS, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 5/2017.