Možnosti úspory nákladov pri šírkovom usporiadaní diaľničných tunelov

Výstavba diaľnic v členitom horskom teréne sa len ťažko zaobíde bez nevyhnutnosti budovania tunelov. O platnosti tejto vety sa môžeme presvedčiť nielen v blízkych európskych krajinách (napríklad Rakúsku, Taliansku, Slovinsku, Chorvátsku), ale od polovice 90. rokov 20. storočia už aj na Slovensku. Vo všeobecnosti platí, že náklady na výstavbu tunelov prepočítané na jednotku dĺžky výrazne presahujú náklady na výstavbu diaľnice vo voľnej trase alebo na moste.

Snaha o minimalizáciu nákladov sa už historicky prejavovala budovaním tunelov so šírkovým usporiadaním redukovaným v porovnaní so súvisiacimi úsekmi diaľnice. Príkladom sú mnohé existujúce európske aj svetové tunely, pričom najčastejšou hodnotou šírky vozovky diaľničnej komunikácie v tuneli je 7,5 m. Takouto šírkou disponujú aj tri moderné slovenské diaľničné tunely Branisko, Sitina (obr. 1) a Bôrik. V súčasnosti sa však pre viaceré diaľničné tunely navrhuje šírka vozovky v tuneli 8,0 m, pričom sa argumentuje najmä bezpečnostnými dôvodmi. Zmena šírky vozovky v tuneli zo 7,5 m na 8,0 m má kalkulovateľné nákladové dôsledky. Keďže ale nástroje na hodnotenie vplyvu tejto zmeny na bezpečnostný štandard tunelov zatiaľ chýbajú, nákladovú efektívnosť zväčšenia šírky vozovky ako bezpečnostného opatrenia nemožno exaktne stanoviť.

Šírkové usporiadanie diaľničných tunelov v minulosti
Začiatok diaľničného programu na Slovensku v prvej polovici deväťdesiatych rokov priniesol otvorenie otázky šírkového usporiadania cestných a diaľničných tunelov. Podľa vtedy platnej odborovej normy ON 73 7507 Projektování tunelů na pozemních komunikacích a tiež STN 73 6101 Projektovanie ciest a diaľnic bola minimálna šírka vozovky v tuneli stanovená hodnotou 9,0 m. Medzi odbornou verejnosťou bolo známe, že normami požadovaná šírka vozovky 9,0 m je odlišná od praxe v krajinách s veľkým počtom tunelov. Dôsledkom dodržania tejto hodnoty by bolo neúnosné zvýšenie nákladov na výstavbu pripravovaných diaľničných tunelov v dĺžke asi 30 km. Preto sa investor výstavby diaľnic rozhodol požiadať o výnimku z normy na základe štúdie spracovanej v roku 1995, hodnotiacej zahraničné predpisy a tiež údaje o viac ako 140 najdlhších cestných tunelov na svete. Štúdia vo svojich záveroch odporučila výraznú redukciu šírky vozovky. Štúdia tiež zhrnula v tom čase dostupné analýzy o nehodovosti v tuneloch a takto citovala ich závery:

• šírka cestnej komunikácie v tuneli nemá rozhodujúci vplyv na počet nehôd v tuneli,
• počet nehôd v tuneli je výrazne nižší oproti počtu nehôd vo voľnej trase pri smerovo nerozdelenej komunikácii,
• počet nehôd v tuneli je približne rovnaký ako počet nehôd vo voľnej trase pri smerovo rozdelenej komunikácii.

Na základe výnimky z normy STN 73 6101 sa napokon stanovil prejazdný prierez tunela Branisko s rozmermi 7,5 × 4,5 m, so šírkou jazdného pruhu 3,5 m. Šírka vozovky 7,5 m bola pre stredné a dlhé diaľničné tunely určená v norme STN 73 7507 Projektovanie cestných tunelov, vydanej v roku 2001.

Šírka vozovky v existujúcich a pripravovaných slovenských diaľničných tuneloch

Súčasný stav šírkového usporiadania diaľničných tunelov
V roku 2006 bola nariadením vlády SR č. 344/2006 Z. z. do slovenskej legislatívy implementovaná európska direktíva o minimálnych bezpečnostných požiadavkách na tunely v transeurópskej cestnej sieti č. 2004/54/EC. Z tohto aktu vyplynula potreba revízie normy STN 73 7507 a zladenia jej požiadaviek s požiadavkami direktívy. Hoci boli ustanovenia STN 73 7507 v otázke šírkového usporiadania v plnom súlade s textom direktívy, počas revízie normy bola opätovne otvorená diskusia o šírkovom usporiadaní.

Diskusiu iniciovali zástupcovia Ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií SR, ktorí žiadali zväčšenie minimálnej šírky vozovky na hodnotu minimálne 8,5 m. Argumentovali pritom najmä vyššou prevádzkovou bezpečnosťou tunelov s väčšou šírkou vozovky. Ďalším argumentom bolo zjednotenie šírky jazdného pruhu na komunikácii diaľničného typu na hodnotu 3,75 m. Paradoxne bola neskôr, v roku 2008, prijatá revízia normy STN 73 6101 Projektovanie ciest a diaľnic, ktorá umožnila šírku pruhu 3,5 m aj pre diaľnice. Vďaka stanoviskám projektových organizácií, ale aj Slovenskej tunelárskej asociá­cie STA ITA/AITES sa do konečného znenia normy napokon zapracovali hodnoty šírky vozovky 7,5 m a 8,0 m pre jednosmerné tunely a 8,0 m pre obojsmerné tunely. Takéto kompromisné riešenie ale nevyriešilo všetky problémy. Exaktné nástroje na výber jednej z dvoch alternatív v norme chýbajú, takže projektant je pri výbere spravidla viazaný rozhodnutím investora.

V tabuľke sa uvádza prehľad existujúcich a pripravovaných tunelov, v ktorom sú hodnoty šírky vozovky uvedené v súlade so stavebným povolením alebo územným rozhodnutím. Z prehľadu možno vyčísliť, že až 59 % z celkovej dĺžky tunelov má alebo bude mať šírku vozovky 7,5 m, kým len 37 % šírku 8,0 m. K tomu je potrebné dodať, že pri tuneli v rámci PPP projektov požaduje ministerstvo dopravy zjednotenie šírky vozovky na 8,0 m s výnimkou tunela Višňové, pre ktorý zostáva v platnosti šírka 7,5 m.

Porovnanie so zahraničím
Súčasné znenie predpisov a prax v okolitých európskych krajinách sa prikláňa k šírke vozovky 7,5 m, čo predstavuje šírku jazdného pruhu 3,5. Odporúčania pri šírke pruhu 3,5 m pri rýchlosti do 100 km/hod sú formulované v správe Svetovej cestnej asociácie PIARC pre jednosmerné tunely z roku 2001. Pri menších rýchlostiach (napríklad v mestách) PIARC dokonca odporúča redukciu šírky na 3,25 m, ktorá by mala psychologicky pôsobiť na vodičov. Komplexná správa z testovania bezpečnosti tunelov EuroTap z roku 2007 porovnávala 152 tunelov testovaných v rokoch 2005 až 2007 v 18 európskych krajinách. V správe sa konštatuje, že v moderných európskych tuneloch sú najčastejšie (84 %) šírky jazdných pruhov 3,5 m a viac, pričom najširší pruh 4,0 m bol zaznamenaný len v jednom z tunelov.

V Českej republike platná norma ČSN 73 7507 z roku 2005 predpisuje pre jednosmerné, dlhé a stredné tunely kategóriu T 7,5, pokiaľ technicko-ekonomické porovnanie nákladov a hodnotenie rizík nepreukážu potrebu vyššej kategórie. Diaľničné tunely vybudované v poslednej dekáde majú šírku vozovky 7,5 m (Panenská, Libouchec) ale aj 9,5 m (Klimkovice) a 11,5 m (Valík).

Obr. 1  Diaľničný tunel Sitina uvedený do prevádzky v roku 2007 so šírkou vozovky 7,5 m	Obr. 2  Rakúsky tunel Strenger (5 851 m) uvedený do prevádzky v roku 2006 so šírkou vozovky 7,5 m

Priečne usporiadanie rakúskych tunelov naďalej zachováva šírku vozovky 7,5 m, čoho príkladom sú mnohé dvojrúrové tunely vybudované v poslednej dekáde, napríklad Spering, Spital, Klaus, Steinhaus, Strenger (obr. 2), Semmering a tiež druhé rúry tunelov Katschberg, Roppener a Tauern. Rovnaké požiadavky na šírku vozovky 7,5 m sa dodržiavajú aj v Nemecku (napríklad tunely Rennsteig a Berg Block) a v Chorvátsku (tunely Mala Kapela a Sveti Rok).

Vplyv zväčšenia šírky vozovky na stavebné náklady
Vychádzajúc z rozdelenia nákladov na jednotlivé časti konštrukcie tunelov, možno kvantifikovať nákladový dopad zväčšenia šírky vozovky na stavebné náklady. Rozdiel medzi vozovkou šírky 7,5 m a 8,0 m sa premietne do približne 5 % zväčšenia šírky priečneho rezu tunela. Nákladový vplyv zväčšenia šírky prierezu o 5 % predstavuje podľa prepočtov zvýšenie stavebných nákladov o minimálne 6 % pri stredne náročných geologických pomeroch. V prípade horších geologických pomerov bude nákladový vplyv s vysokou pravdepodobnosťou vyšší. Uvedený odhad predstavuje dopad na náklady stavebnej časti, zvýšenie nákladov na technologické vybavenie možno predpokladať tiež, keďže sa zväčšený prierez nákladovo prejaví vo vetraní, ako aj v osvetlení tunelovej rúry.

Ako príklad môžeme vypočítať nákladový vplyv na výstavbu pripravovaného tunela Karpaty na diaľnici D4, ktorý by sa v budúcnosti mal stať najdlhším slovenským tunelom s dĺžkou 8 až 10 km (zatiaľ v alternatívach). Ak budeme predpokladať výšku stavebných nákladov na 1 km jednej tunelovej rúry hodnotou 30 miliónov eur, tak pri vypočítanom 6 % znížení nákladov pri redukcií šírky na 7,5 m môžeme pri alternatíve s dĺžkou tunela 10 km odhadnúť potenciálnu úsporu stavebných nákladov vo výške 36 miliónov eur (približne 1,1 mld Sk).

Vplyv zväčšenia šírky vozovky na bezpečnosť premávky
Zo záverov viacerých štúdií je zrejmé, že negatívny vplyv šírky jazdného pruhu na bezpečnosť možno doložiť pri šírkach 3,0 m a menej. Zvýšenie bezpečnosti ako dôsledok zväčšenia šírky pruhu z 3,5 m na vyššiu hodnotu sa zatiaľ nepreukázalo. Naopak, závery PIARC hovoria o pozitívnom vplyve redukcie šírky, ktorá by sa mala prejaviť znížením rýchlosti vodičov.

Podľa rakúskej analýzy údajov z viac ako 500 nehôd so zraneniami osôb v tuneloch dochádza v obojsmerných tuneloch v porovnaní s jednosmernými k menšiemu počtu nehôd so zraneniami, ale počet zranených je na 1 milión vozokm vyšší o asi 20 % a počet obetí je viac ako dvojnásobne vyšší. Preto je opodstatnený väčší dôraz na bezpečnosť v obojsmerných tuneloch. Zväčšenie šírky vozovky na 8,0 m pravdepodobne môže mať vplyv na minimalizáciu počtu čelných zrážok, ktorých dôsledky sú spravidla najvážnejšie.

Pri pripravovaných tuneloch na slovenských diaľniciach a rýchlostných komunikáciách sa prakticky v plnom rozsahu uvažujú dve tunelové rúry a dlhodobá jednosmerná premávka. Dôvody nehôd v tuneloch s jednosmernou premávkou pritom so šírkovým usporiadaním pravdepodobne nesúvisia. Rakúska analýza nehôd preukázala pri jednosmerných  tuneloch najmä tieto dôvody: nedodržanie bezpečnej vzdialenosti, nedostatok pozornosti a tiež prekračovanie dovolenej rýchlosti.

Hypotéza o vyššej bezpečnosti prevádzky tunelov so zväčšenou šírkou vozovky sa môže potvrdiť len na základe porovnania štatistických dát získaných z prevádzky tunelov s rôznou šírkou vozovky s podobnými parametrami. Na porovnanie môžeme v budúcnosti vybrať tunel Bôrik so šírkou vozovky 7,5 m a niektorý z pripravovaných tunelov Šibenik, Žilina, prípadne Rojkov so šírkou 8,0 m. Ak by boli tieto tunely uvedené do prevádzky do konca roku 2015, bude možné po piatich rokoch prevádzky, teda najskôr po roku 2020 porovnať nehodovosť a prípadne vyhodnotiť vplyv rozdielnej šírky vozovky.

Existuje ešte jeden faktor, ktorý by sa mal vziať do úvahy. Ak raz bude vodič na trase diaľnice Bratislava – Košice prechádzať cez desiatku tunelov, nebude k bezpečnosti prispievať fakt, že sa šírka komu­nikácie bude meniť podľa toho, ktorým tunelom bude prechádzať. Naopak, žiaduce by v tejto súvislosti bolo jednotné šírkové riešenie.

Záver
Nedá sa nesúhlasiť s kľúčovým významom prevádzkovej bezpečnosti tunelov. Na druhej strane platí aj téza, že diaľnica nerealizovaná napríklad pre svoju extrémnu nákladovú náročnosť predstavuje väčšie bezpečnostné riziko prejavujúce sa vyššou nehodovosťou, resp. vyšším počtom obetí na ostatnej cestnej sieti. Zvýšenie bezpečnosti tunelov, inými slovami minimalizácia rizík, by pritom malo byť cielené na zmysluplnú úroveň z hľadiska ekonomickosti prijatých opatrení.

Ak by sa aj preukázal pozitívny vplyv zväčšovania šírky vozovky na bezpečnosť, je vždy potrebné metódami analýzy rizík stanoviť, či a v akej miere je zvýšenie bezpečnosti pre špecifický tunel potrebné. V prípade, že je zvýšenie bezpečnosti nevyhnutné, musí nasledovať posúdenie efektívnosti vynaložených prostriedkov na možné alternatívne opatrenia. Minimalizáciu rizík pritom možno dosiahnuť opatreniami v stavebnej, ako aj technologickej časti tunelov, prevádzkovými opatreniami, prípadne kombináciou viacerých opatrení.

Z uvedených faktov možno odvodiť záver, že vzhľadom na dnešný stupeň poznania nie je zväčšenie šírky vozovky na 8,0 m opatrením odôvodniteľným z hľadiska bezpečnosti, keďže nie je známe, aký veľký bude mať vplyv a či vôbec bude tento vplyv pozitívny. Naopak, zvýšenie stavebných nákladov je jednoznačne kvantifikovateľné. Ak by teda otázka znela, ako možno znížiť náklady na výstavbu diaľničných tunelov, ako jedna z prvých odpovedí sa ponúka zmenšenie šírky vozovky na 7,5 m.

TEXT: Ing. Miloslav Frankovský
FOTO: Dopravoprojekt, Terraprojekt

Miloslav Frankovský pôsobí v projektovej a inžinierskej spoločnosti Terraprojekt, a. s., Bratislava ako člen pred­stavenstva a vedúci oddelenia tunelov a geotechniky. Ako hlavný projektant sa podieľal na príprave a výstav­be diaľničných tunelov Branisko a Sitina, spolupracoval na projektovom riešení pre viaceré z pripravovaných diaľničných a železničných tunelov. Je členom komitétu Slovenskej tunelárskej asociácie ITA/AITES.

Literatúra
1.  Cross section geometry in unidirectional road tunnels. PIARC Committee on Road Tunnels. ref. 05.11.B. 2001.
2.  Cross section design for bidirectional road tunnels. PIARC Committee on Road Tunnels. ref. 05.12.B. 2004.
3.  Frankovský, M.: Šírkové usporiadanie diaľničných tunelov na Slovensku, plusy a mínusy vývoja v predošlom období. In: Zborník z konferencie Podzemné stavby 2010. Praha.
4.  Kusý, P. et al.: Priečny profil diaľničného tunela, štúdia. Bratislava: 1995.
5.  Přibyl, P. et al.: Analýza jízdy řidiče v tunelu a na volné komunikaci. In: Tunel, 2006, č. 3.
6.  Robatsch, K., Nussbaumer, C.: Comparative Analysis of Safety in Tunnels. Wien: Bundesministerium für Wissenschaft und Verkehr, 2005.
7.  Tetzner, D.: EuroTap. Tunnel Audit Final report. Munich.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.