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.
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.
