Modernizácia trate Liptovský Mikuláš – Poprad, tunel Štrba

V rámci návrhu modernizácie trate traťového úseku Liptovský Mikuláš – Poprad Tatry (mimo) ako súčasti európskeho koridoru č. V sa na prekonanie pahorkovitej vyvýšeniny Za hájom navrhol nový železničný tunel Štrba ako dvojkoľajový jednorúrový tunel na osobnú aj nákladnú železničnú dopravu. Najvyššia traťová rýchlosť v prípade konvenčných vlakových súprav bude 160 km/h, v prípade vlakových súprav s výkyvnými skriňami 200 km/h.

V predchádzajúcich stupňoch projektovej dokumentácie sa tunel Štrba s ohľadom na jeho dĺžku navrhoval s dvoma jednokoľajovými tunelovými rúrami. Dĺžka tunela v technickej štúdii bola 3 400 m, v dokumentácii na územné rozhodnutie 2 800 m. Až v závere prác na dokumentácii na územné rozhodnutie sa doriešila definitívna poloha železničnej stanice Štrba. Jej nová poloha mala dosah na riešenie tunela v oblasti východného portálu. Šírkové usporiadanie koľají v stanici a koľajová spojka zasiahli až do tunela. Preto bolo nevyhnutné použiť od východného portálu jednorúrový dvojkoľajový tunel v dĺžke 411 m, ktorá bola potrebná na oddialenie koľají za koľajovou spojkou do vzdialenosti umožňujúcej razenie samostatných jednokoľajových tunelových rúr podľa pôvodne uvažovanej koncepcie.

Pri začatí prác na dokumentácii na stavebné povolenie sa prehodnotilo technické riešenie tunela. Brali sa do úvahy technické problémy pri razení tunela s výrubovou plochou nad 260 m² na rozhraní jednorúrového tunela s dvoma jednokoľajovými tunelmi, problémy pri betonáži vnútorného ostenia rôznych profilov tunelových rúr spojené s vysokými objemami prác a investičných nákladov a dlhým časom výstavby. Navrhli sa a akceptovali úpravy smerového, a najmä výškového vedenia trasy v tuneli a na úseku od západného portálu tunela po výhybňu Biely Váh, ktoré zohľadňovali biotop prítokov Bieleho Váhu a nevhodné podložie pod telesom trate. Tieto úpravy viedli ku skráteniu tunela o 300 m na západnom portáli, čím sa opäť skrátila dĺžka jednokoľajových tunelov. Na základe uvedeného hodnotenia a na ušetrenie investičných nákladov pri dodržaní úrovne bezpečnosti vyplývajúcej z požiadaviek legislatívy (TSI-SRT) sa tunel zmenil na dvojkoľajový jednorúrový tunel v celej dĺžke, s dvoma únikovými štôlňami.

Identifikačné údaje Investor: Železnice slovenskej republiky Hlavný projektant stavby: REMING CONSULT, a. s., Bratislava Projektant tunelov: Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o. Dĺžka tunela: 2497,733 m Dĺžka razenej časti: 2467,733 m Dĺžka východnej únikovej štôlne: 348,0 m Dĺžka razenej časti východnej únikovej štôlne: 320,0 m Dĺžka západnej únikovej štôlne: 555,0 m Dĺžka razenej časti západnej únikovej štôlne: 510,0 m

Opis tunela Štrba
Navrhovaný tunel Štrba sa nachádza na úseku trate medzi novou stanicou Štrba a novou výhybňou Biely Váh. Tunelom sa prekonáva pahorkovitá vyvýšenina Za hájom (928 m n. m.). Celý tunel vrátane portálových oblastí leží v extraviláne v katastrálnom území Štrba. Územie nad tunelovou rúrou a únikovými štôlňami má charakter rolí a pasienkov. Na jednom mieste budúca trasa tunela podchádza prevádzkovanú dvojkoľajovú trať Košice – Žilina, ktorá sa po modernizácii využije na prepojenie ozubnicovej železnice Tatranská Štrba – Štrbské pleso na novú železničnú stanicu Štrba. Povrchová zástavba sa nad tunelom nenachádza.

Geológiu v oblasti tunela tvorí komplex paleogénnych vápnitých, piesčitých ílovcov s preplástkami a laminami pieskovca a siltovca. Ílovce sú vo výraznej prevahe nad pieskovcami. Súvrstvie je relatívne monotónne. Výška nadložia je 8 až 70 m.

Do tunela sa vchádza v priamom smere východným (vjazdovým) portálom priamo z navrhovanej železničnej stanice Štrba. Preto je na začiatku tunela osová vzdialenosť koľají 5,0 m. Nachádza sa tu aj koľajová spojka. Ďalej smerové vedenie prechádza cez prechodnicu do ľavotočivého smerového oblúka. V prechodnici sa osová vzdialenosť koľají zníži na 4,20 m. Polomer smerového oblúka je 1 560 m v koľaji č. 1 a 1 564,2 m v koľaji č. 2. Prevýšenie koľají v oblúku je 95 mm. Následne oblúk prechádza do prechodnice a z prechodnice do priameho smeru, v ktorom opúšťa tunel západným (výjazdovým) portálom. Trať ďalej pokračuje do novej výhybne Biely Váh. Celý tunel je v jednostrannom stúpaní +4,985 ‰ v smere staničenia.
Tunel tvoria združený tunelový priechodný prierez s elektrifikačným nadstavcom a kinematickým obrysom vozidla UIC GC, obojstranné únikové cesty, poistný priestor, obojstranný bezpečnostný priestor široký 0,5 m a poistný priestor so šírkou 0,3 m. V miestach vzájomnej osovej vzdialenosti osí koľají viac ako 4 200 mm nemožno dodržať šírku bezpečnostného priestoru 500 mm, preto sa v tejto časti tunela navrhli bezpečnostné výklenky každých 20 m.

Konštrukcia razenej časti tunelovej rúry pozostáva z dvojvrstvového ostenia s medziľahlou drenážnou a ochrannou vrstvou a s plošnou hydroizoláciou. Tvar konštrukcie je navrhnutý s ohľadom na použitie cyklického razenia, pričom sa uvažujú dva základné prierezy – bez spodnej klenby a so spodnou klenbou. Hrúbka primárneho ostenia je navrhnutá v rozpätí od 150 do 300 mm. Tvorí ho striekaný betón pevnostnej triedy C 20/25 v kombinácii s výstužnými sieťami a priehradovými oceľovými nosníkmi. Kotvenie horninového masívu je zabezpečené svorníkmi, ihlami a mikropilótami. Sekundárne ostenie tunelovej rúry je navrhnuté zo železobetónu pevnostnej triedy C 30/37. Minimálna hrúbka je 350 mm. Ostenie sa bude betónovať po blokoch v dĺžke 10 m.

V tuneli je navrhnutých niekoľko typov výklenkov: bezpečnostné, čistiace a združené, ktoré sú kombináciou predchádzajúcich typov.

Tunel Štrba – základné údaje Dvojkoľajový, kruhový, kategória STP4 (podľa pripravovanej STN 73 7508) Svetlý prierez: rovnaký po celej dĺžke tunelovej rúry Najvyššia traťová rýchlosť: 160 km/h < V < 200 km/h Osová vzdialenosť koľají: d = 4 200 mm

Konštrukciu hĺbenej časti tunelovej rúry pri východnom a západnom portáli tvorí nosná klenbová konštrukcia uložená na základovej doske, s medziľahlou drenážnou a ochrannou vrstvou, plošnou hydroizoláciou a ochrannou vrstvou. Východná aj západná hĺbená časť majú dĺžku 15 m. Nosné konštrukcie hĺbených častí tunela sú navrhnuté z monolitického železobetónu pevnostnej triedy C 30/37. Čelá portálových blokov sú zrezané v sklone 1 : 1,5. Ochranný golier je vysoký 1,1 m a plní ochranno-bezpečnostnú funkciu.

Tunel je navrhnutý so samostatným drenážnym odvodnením, kde je horninová voda zachytená medziľahlou izoláciou a zvádza sa do rubovej drenáže s priemerom DN 200 mm. Ďalej je zvedená do hlavnej stoky drenážneho odvodnenia s priemerom DN 400 mm. Samostatné odvodnenie pevnej jazdnej dráhy je zabezpečené priečnym a pozdĺžnym spádovaním trate do najnižších miest. Voda je pohltená podlahovými vpustami a následne vedie do zberača odvodnenia pevnej jazdnej dráhy (priemer DN 315 mm), uloženého v konštantnej polohe a hĺbke pod chodníkom na pravej strane tunela. Zberač je na východnom portáli tunela zaústený do akumulačnej havarijnej nádrže.

Chodníky tunelovej rúry obsahujú obojstranne umiestnený suchovod, káblové trasy a v chodníku pri koľaji č. 2 je osadené potrubie na napúšťanie požiarnych nádrží.

Čelá stavebných jám na začatie razenia na východnom aj západnom portáli tunela sú navrhnuté v sklone 4 : 1 a zaistené striekaným betónom, výstužovými oceľovými sieťami a tyčovými kotvami s dĺžkou 8 až 10 m alebo zemnými klincami s dĺžkou 5 m. Po vybudovaní hĺbených tunelov budú svahy dosypané do sklonu 1 : 1,5. Bočné svahy sú navrhnuté v sklone 1 : 1,75. Na svahoch sa zrealizujú odvodňovacie rebrá. Nakoniec sa oba portály upravia zahumusovaním a zatrávnením.

Súčasťou východného portálu je technologický domček tunela, požiarna nádrž, nástupná plocha pre zložky záchranného

systému a akumulačná havarijná nádrž umiestnená pod nástupnou plochou. Prístup na východný portál bude zabezpečovať prístupová komunikácia z novej stanice Štrba.

Na západnom portáli tunela Štrba sa nachádzajú technologický domček, druhá požiarna nádrž a nástupná plocha. Takisto tu bude zaústená západná úniková štôlňa tunela. Prístup bude zabezpečovať prístupová komunikácia, ktorá sa s využitím terajšej poľnej cesty napojí na štátnu cestu prvej triedy I/18.

Únikové štôlne
Súčasťou tunela Štrba sú dve únikové štôlne, ktoré plnia úlohu núdzových východov. Napojenie štôlní na tunel je riešené tak, aby sa dodržala maximálna vzdialenosť únikových východov 1 000 m podľa TSI-SRT.
Východná úniková štôlňa má dĺžku 348,0 m a nachádzajú sa v nej tri zálivy s dĺžkou 10 m a vzájomnou vzdialenosťou asi 120 m na vyhýbanie záchranárskej technike. Smerovo štôlňa vedie kolmo na tunelovú rúru zo severu na juh. Výškovo klesá od portálu smerom do tunela sklonom 7 %. Priechodný prierez štôlne je navrhnutý s prejazdným profilom 2,25 × 2,25 m. Vyhýbacie zálivy majú prejazdný prierez 3,75 × 2,25 m.
Vyústenie štôlne je riešené na samostatnú nástupnú plochu a bude slúžiť na zhromažďovanie zložiek záchranného systému. Na plochu bude prístup z novovybudovanej prístupovej komunikácie, ktorá sa s využitím terajšej poľnej cesty napojí na cestu III/018 144.

Západná úniková štôlňa má dĺžku 555,0 m a nachádzajú sa v nej štyri zálivy na vyhýbanie záchranárskej technike. Zálivy dlhé 10 m sú vzájomne vzdialené asi 140 m. Smerovo štôlňa vedie paralelne s tunelovou rúrou od západu na východ. Výškovo klesá od portálu smerom do tunela sklonom 0,53 %. Západná úniková štôlňa vyúsťuje na nástupnú plochu západného portálu tunela. Konštrukcia razených častí oboch štôlní pozostáva z dvojvrstvového ostenia s medziľahlou drenážnou a ochrannou vrstvou a s plošnou hydroizoláciou. Tvar konštrukcie je navrhnutý s ohľadom na použitie cyklického razenia, pričom sa počíta s dvoma základnými prierezmi – bez spodnej klenby a so spodnou klenbou. Hrúbka primárneho ostenia je navrhnutá v rozpätí od 150 do 200 mm. Tvorí ho striekaný betón pevnostnej triedy C 20/25 v kombinácii s výstužnými sieťami a priehradovými oceľovými nosníkmi. Kotvenie horninového masívu je zabezpečené svorníkmi, ihlami a mikropilótami.

Sekundárne ostenie štôlní je navrhnuté zo železobetónu pevnostnej triedy C 30/37. Minimálna hrúbka je 250 mm. Bude sa betónovať po blokoch s dĺžkou 10 m. Horninová voda zachytená hydroizoláciou sa bude zvádzať drenážnou vrstvou do odvodňovacej rúry a odvádzať do hlavnej stoky tunela. Dĺžka hĺbenej časti západnej únikovej štôlne je 45 m, jej konštrukcia má rámový tvar a bude čiastočne presypaná. Je vytiahnutá pozdĺž nástupnej plochy a vyústenie je vzdialené od portálu tunela 35 m. Dôvodom na takéto technické riešenie je minimalizovanie možnosti, že dym, ktorý vzniká pri nehodovej udalosti v tuneli a uniká cez jeho portál do voľného priestoru, vnikne pri určitých poveternostných podmienkach do únikovej štôlne a ohrozí unikajúcich ľudí.

Predpokladáme, že upravené technické riešenie tunela pri vypracovaní dokumentácie na stavebné povolenie prinesie nielen uvádzané výhody počas výstavby a zníženie investičných nákladov, ale bude výhodné aj na prevádzku železničnej trate, údržbu tunela a zvýšenie bezpečnosti tunela v prípade mimoriadnej udalosti.

TEXT: Ing. Martin Tomeček
OBRÁZKY: Basler & Hofmann Slovakia

Martin Tomeček je vedúci projektu tunela a pracuje v spoločnosti Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.