Zhodnotenie inžinierskogeologických a hydrogeologických podmienok pri návrhu tunela Soroška

Územie navrhovanej rýchlostnej cesty R2 v úseku Rožňava – Jablonov nad Turňou možno z hľadiska geomorfológie rozdeliť na niekoľko úsekov, pričom územie s tunelom Soroška sa buď dotýka viacerých chránených území, alebo prechádza v ich blízkosti. To do značnej miery ovplyvňuje technológiu razenia a všetky nadväzujúce úkony.

Jedným z dôležitých cieľov Slovenskej republiky je napojiť jej dopravu na európsku diaľničnú dopravnú sieť. Rýchlostná cesta R2 v úseku Rožňava – Jablonov nad Turňou sa navrhuje v súlade s Programom rozvoja diaľničnej siete Slovenskej republiky, ako aj v súlade s uznesením vlády SR č. 523 z 26. 3. 2003 k aktualizácii projektu výstavby diaľnic a rýchlostných ciest na území Slovenskej republiky.

Predmetný úsek rýchlostnej cesty R2, ktorý je v súlade s územným plánom VÚC Košického samosprávneho kraja, je súčasťou medzinárodných ciest E58 a E571 (nie je súčasťou európskych dopravných koridorov TEM alebo TEN-T). Úsek bude súčasťou južného koridoru R2, na ktorý sa v budúcnosti po uvedení do prevádzky napoja úseky R2 Gombasek – Rožňava zo západnej strany a Jablonov nad Turňou – Včeláre z východnej strany.

Charakteristika územia

Územie navrhovanej rýchlostnej cesty môžeme z hľadiska geomorfológie rozdeliť na niekoľko úsekov. Navrhovaný tunel Soroška sa nachádza v úseku medzi obcami Lipovník a Jablonov nad Turňou, ktorý tvorí horský hrebeň Soroška s cestným horským priechodom v nadmorskej výške 540 m n. m.

Toto územie je súčasťou Národného parku (NP) Slovenský kras. Sklony svahov tu dosahujú viac ako 15 % a územie je hodnotené ako horské s funkciou chráneného územia národného parku. NP Slovenský kras tvoria vápencové náhorné planiny oddelené hlbokými údoliami s množstvom podzemných aj povrchových krasových javov. Nachádza sa tu okolo 1 300 jaskýň.

Územie s tunelom Soroška sa dotýka viacerých chránených území alebo prechádza v ich blízkosti, čo do značnej miery ovplyvňuje technológiu razenia a všetky nadväzujúce úkony. Ide o tieto chránené územia:

•    Národný park Slovenský kras a jeho ochranné pásma,
•    územia NATURA 2000 – chránené vtáčie územie SKCHVU027 Slovenský kras,
•    územie NATURA 2000 – biotop európskeho významu Hrušovská lesostep SKUEV0352,
•    objekty UNESCO – národná prírodná pamiatka Hrušovská jaskyňa a Krásnohorská jaskyňa zapísané
      v zozname UNESCO ako jaskyne Slovenského krasu a Aggteleckého krasu.

Geodynamické javy

Najvýznamnejšími geodynamickými javmi, ktoré priamo ovplyvňujú projektovanie a vedenie trás ciest, sú zosuvy. Terénnym inžinierskogeologickým mapovaním sa zistili viaceré zosuvné telesá, z ktorých najvýznamnejšie sa nachádza na východnom portáli tunela Soroška.

Zosuv prúdového tvaru na východnom portáli projektovaného tunela má rozmery približne 210 × 50 m. Môžeme tu pozorovať morfologicky veľmi výraznú odlučnú hranu (s výškou asi 2 m), a to v hornej časti zosuvu v telese navážky, ktoré prekrýva celú pôvodnú vrchnú časť zosuvu (obr. 1). Odlučná hrana sa nachádza približne 20 m od koľajiska hlavnej železničnej trate. Akumulačná oblasť, ktorá zasahuje do oblasti portálu tunela, má pomerne zreteľné morfologické ohraničenie, aj keď jeho časť bola rozplavená.

Obr. 1 Odkryv nad východným portálom – zvrásnenie vrstiev

Celý prúdový zosuv sa môže z hľadiska aktivity hodnotiť ako potenciálny, jeho vrchná časť s telesom navážky však vykazuje aktívny charakter. Za aktívnu možno pokladať aj časť zosuvu v predpolí železničného násypu, ktorá vznikla pravdepodobne tlakom pohybujúcej sa časti samotného telesa.

Predpokladáme, že zosuv vznikol v dávnej geologickej minulosti, k jeho výraznej aktivizácii však prispelo priťaženie vrchnej časti materiálom navážky z výkopu pre železničný zárez, ktorým sa vyrovnávala depresia zo zosuvu.
Šmykové plochy v zosuvnom území dosahujú prevažne hĺbky 8 – 10 m pod terénom. V oblasti navážky prechádza šmyková plocha jej telesom, potom pokračuje rozhraním navážky a pôvodného terénu a ďalej prevažne cez deluviálno-eluviálne sedimenty.

Hydrogeologická situácia

Územie plánovaného tunela patrí k najzaujímavejším predstaviteľom planinového krasu na Slovensku. V jeho masíve sa nachádzajú azda všetky možné krasové fenomény – jaskyne, priepasti, závrty, krasové jazierka, skalné útvary, vyvieračky a iné.

Povrchová riečna sieť na planine prakticky chýba, pretože atmosférické zrážky spadnuté na jej územie sa infiltrujú (okrem podielu celkového výparu). Riečna sieť je prenesená do podzemia, pričom hlavne na úpätí krasových planín vytekajú podzemné vody na povrch vo forme veľkého počtu krasových prameňov a vyvieračiek, čím dávajú základ autochtónnej riečnej sieti.

Z hľadiska výskytu podzemných vôd je Slovenský kras ojedinelým prírodným komplexom, ktorý sa vyznačuje extrémnym bohatstvom týchto vôd, významných aj z vodohospodárskeho hľadiska. Z tohto dôvodu je časť národného parku a jeho ochranného pásma vyhlásená za chránenú oblasť prirodzenej akumulácie vôd.

Prúdenie podzemných vôd v masíve je pomerne zložité. Infiltrované vody si najprv zachovávajú vertikálny smer, ktorý sa neskôr mení na horizontálne prúdenie. Zvláštnosťou je sifonálne prúdenie. Rýchlosť prúdenia krasových vôd je významnou hydrogeologickou charakteristikou. V dôsledku rýchleho presakovania sa voda hromadí vo vnútri karbonátového masívu.

Z hydrogeologického hľadiska je najnáročnejšou časťou práve úsek Lipovník – Jablonov nad Turňou, kde vedie trasa rýchlostnej komunikácie tunelom.
Podzemné vody sú sústredené v strednotriasových a vrchnotriasových vápencoch. Strednotriasové karbonáty budujú v tejto oblasti významné hydrogeologické štruktúry, pričom oblasť priesmyku Soroška predstavuje predpokladanú oblasť ich hydrogeologického rozvodia.

Najväčšie ovplyvnenie režimu a spôsobu obehu podzemných vôd možno teda očakávať práve pri prechode trasy popod priesmyk. Tunel prechádza cez málo priepustné spodnotriasové súvrstvia a pretne strednotriasové karbonáty a v nich vytvorené hydrogeologické štruktúry, ktoré predstavujú významné zdroje podzemných vôd.

Tunelový úsek

Západný portál
Západný portál tunela je situovaný do nehomogénneho prostredia deluviálno-proluviálnych zemín, v podloží so sinskými vrstvami verfénskeho súvrstvia, ktoré majú v povrchovej vrstve charakter elúvia (obr. 2). Podzemná voda so vztlakovými účinkami predstavuje pri budovaní západného portálu negatívny faktor, keďže dôjde k jej drénovaniu a bude potrebné zabezpečiť jej odvádzanie.

Obr. 2 Geofyzikálne meranie na západnom portáli

Z deformačných kriviek nevyplýva jednoznačná identifikácia vývoja prípadných deformácií. Na základe geologických a geofyzikálnych prieskumov možno so značnou mierou istoty povedať, že západný portál sa bude hĺbiť v miestach bez historicky doloženého alebo inklinometricky preukázaného zosuvného územia.

Východný portál
Geologické pomery východného portálu sú vzhľadom na výskyt zosuvného telesa v jeho východnej časti pomerne nepriaznivé. Predpokladali sa pomerne hrubé deluviálno-eluviálne sedimenty uložené v eróznej ryhe. Pri intenzívnych zrážkach sa do ryhy sústreďovala voda a tak dochádzalo k pohybom deluviálnych častí.

Obr. 3 Geofyzikálne meranie na východnom portáli

Tunel Soroška
Podľa doterajšieho prieskumu a zdrojov je geologická stavba projektovanej trasy jednoduchá. Prevažnú plochu centrálnej časti pokrývajú mladé triasové vápence a v podloží sú spodnotriasové sinské vrstvy, ktoré tvoria bridlice, vápence a dolomity.

Z geotechnického hľadiska je stavba projektovanej trasy omnoho zložitejšia, pretože horniny silickej planiny sú silne tektonicky porušené strmými poruchami SZ-JV smeru a vznikajú tu časté krasové javy (obr. 4). Na obr. 4 je viditeľný kontrast medzi sinskými vrstvami tvorenými prevažne slienitými bridlicami s vložkami sivých, prevažne slienitých vápencov.

Obr. 4 Geofyzikálne meranie v trase tunela 

K výraznému kontaktu dvoch geologických rozhraní dôjde zhruba na km 8,125 – 8,250, kde bude trasa prechádzať zo sinských vápencových vrstiev do wettersteinských bridlíc.
Ďalší problém na trase predstavujú krasové javy, ktoré sa detegovali geofyzikálnym meraním v km 9,000 – 9,700.

Prístroje tam odhalili hlboké (približne 600 m) nízkoodporové pásmo, ktoré zasahuje tunel na takmer 250-metrovom úseku (obr. 5). Práve v týchto miestach je v úrovni nivelety vyznačený priemet jaskynného systému Hrušovskej jaskyne, ktorá je v týchto miestach najbližšie k projektovanej trase tunela (370 m). Tu treba ale podotknúť, že jaskynný systém, ktorý je vyznačený, nie je ani zďaleka konečný a stále prebieha jeho výskum.

Obr. 5 Odporový rez v km 9,000 – 9,700

Záver

Trasa tunela Soroška vedie cez masív Horného vrchu Slovenského krasu. Na geologickej stavbe sa podieľajú horniny mezozoika silického príkrovu a kvartérne fluviálne a deluviálne sedimenty.
Geoelektrické merania vo vysokoodporových karbonatických horninách dávajú jednoznačné výsledky.
Pri interpretácii sa vychádza z predpokladu homogenity horninových typov, v ktorých každé zníženie odporu znamená zhoršené geotechnické podmienky pri razení tunela.

Čím je hodnota odporu hornín vyššia, tým sú horniny kompaktnejšie. Pretože horniny sninských vrstiev v západnej časti trasy majú nižšie zdanlivé odpory, znamená to tiež, že sú mäkšie. Významným zistením je aj lokalizácia kontaktu s wettersteinskými vápencami v km 8,260. V týchto horninách možno s veľkou pravdepodobnosťou predpokladať výskyt krasových javov.

Razenie tunela Soroška tak možno považovať nielen za najvýznamnejší zásah do horninového prostredia, ale aj do režimu podzemných vôd. Preto je pri stupni DSP naplánovaná ďalšia fáza inžinierskogeologického prieskumu zameraného na spresnenie poznatkov o geologických podmienkach v trase tunela.

Evaluation of engineering-geological and hydrogeological conditions for design of tunnel Soroška

Motorway R2 will be a part of the southern corridor of Slovak republic connecting west part of country to east. The total length of motorway will be 325,9 km. The part of this motorway will be a 4,8 long tunnel Soroška driven in karst rock conditions.
The tunnel is designed in the area of national park Slovenský kras where are located several karst plains in third – the highest degree of protection.

The highest risk factor is connected with an unexplored Hrušovská cave and 1 400 m distant Jablonovská abyss. Hrušovská cave is a part of world heritage UNESCO. The subsurface connection between those natural objects was proved by ink test.

This connection crosses tunnel alignment. The system of karst caves drains water from relatively large area and there is a real threat that those caves should cross tunnel alignment and could be dangerous for driving. Paper describes engineering-geological and hydrogeological conditions of rock environment in the tunnel alignment.

TEXT: Juraj Ortuta, Peter Paločko
FOTO A OBRÁZKY: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.
Juraj Ortuta a Peter Paločko pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 5/2016.