Najdlhší cestný dvojrúrový tunel v Európe bude v Bulharsku

Bulharskom prechádza niekoľko koridorov transeurópskej cestnej siete. Jedným z nich je koridor č. IV, ktorý v úseku Sofia – Kulata – Thessaloniki zabezpečuje severojužné spojenie Bulharska až po Egejské more. Koridor má v časti Sofia – Kulata názov Diaľnica Struma podľa rieky, pozdĺž ktorej diaľnica prechádza.

Diaľnica Struma je rozdelená na úseky Lot 1 – 4 (obr. 1). Kým úseky Lot 1, 2 a 4 sú v prevádzke, resp. vo výstavbe, najnáročnejší úsek Lot 3 je ešte len vo fáze návrhu. Vypísaniu súťaže na projekčné práce tohto úseku predchádzalo vypracovanie 11 analýz, ktoré boli spracované nezávislými organizáciami. Analýzy sa týkali predovšetkým výberu koridoru, v ktorom má trasa viesť, a požiadaviek na stavebné a technologické charakteristiky tunela dané najmä odporúčaniami PIARC. Vedenie trasy diaľnice je výrazne limitované obmedzeniami, ktoré vyplývajú z požiadaviek NATURA 2000. Zo záverov analýz vyplynuli požiadavky na samostatnú projektovú dokumentáciu úseku Lot 3, na ktorú bola vypísaná súťaž v roku 2012. Objednávateľom projektovej dokumentácie je bulharská Národná agentúra pre infraštruktúrne projekty (NKSIP). Projekt je zahrnutý do Operačného programu Doprava.

Obr. 1  Diaľnica Struma

Keďže sa na vybratom variante trasy nachádzajú aj dva tunelové objekty – tunel Železnica dlhý približne 2,0 km a tunel Kresna dlhý asi 15,5 km –, prihlásili sa do súťaže aj slovenskí, resp. českí projektanti tunelov. Súťaž nakoniec vyhralo Združenie ViaPlan – Amberg, tvorené spoločnosťami Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., Amberg Engineering AG (Švajčiarsko) a vedené bulharskou spoločnosťou ViaPlan, s. r. o. Spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., v spolupráci s Amberg Engineering AG zastrešuje projekt tunelov Kresna a Železnica. Združenie začalo projekčné práce 27. júla 2013. Ukončenie projekčných prác na celom úseku Lot 3 je naplánované na december 2014. Realizácia stavebných prác sa predpokladá v programovacom období 2014 až 2020.

Priebeh projekčných prác

Bulharská republika nemá s projektovaním tunelov dostatočné skúsenosti a nemá ani vyhovujúce legislatívne dokumenty, ktoré by zodpovedali európskym štandardom a požiadavkám. Preto úloha navrhnúť dva diaľničné tunely v súlade s platnými európskymi predpismi nie je jednoduchá. Na projektanta tunelov sa kladú zvýšené nároky pri poskytovaní konzultačnej činnosti bulharským organizáciám, ktoré sú poverené tvorbou legislatívnych predpisov týkajúcich sa cestných tunelov. Projekčné práce sú o to náročnejšie, že predpisy sa tvoria a odsúhlasujú v období projektovania tunelov, čo spôsobuje zmeny v už spracovanej dokumentácii.

Projekčné práce sú v zmysle súťažných podkladov rozdelené do troch etáp:

• konceptuálny projekt – technická štúdia,
• ideový projekt – DÚR rozšírená o statické výpočty,
• referenčný projekt – tendrová dokumentácia, ktorá bude slúžiť na vypísanie súťaže na výber zhotovovateľa v zmysle zmluvných podmienok žltej knihy FIDIC.

V súčasnosti je ideový projekt v štádiu odsúhlasovania strategickým poradcom a objednávateľom.

Špecifikácia požiadaviek na inžinierskogeologický prieskum

Úlohou projektanta tunelov bolo hneď na začiatku stanoviť rozsah a spôsob realizácie inžinierskogeologického a hydrogeologického prieskumu. V úvodných fázach projektu sa zvažovala možnosť prieskumu prostredníctvom prieskumnej štôlne, ktorá sa vzhľadom na dĺžku tunela Kresna, nedostupnosť terénu a situovanie trasy tunela v oblasti NATURA 2000 javila ako optimálna. Pre časovú náročnosť jej realizácie ju však objednávateľ neodsúhlasil. Inžinierskogeologický prieskum pre tunel Kresna sa tak realizuje až v tomto období, a to prostredníctvom vrtných prác v kombinácii s geofyzikálnym prieskumom. Veľkou komplikáciou je pre projektanta fakt, že súhrnná geologická správa pre oba tunely má byť odovzdaná až v polovici decembra 2014.

Smerové a výškové vedenie trasy

Celá Diaľnica Struma vedie v smere sever – juh v údolí rieky Struma. Záujmový úsek Lot 3 sa nachádza medzi mestami Blagoevgrad a Sandanski. Jednou z prvých úloh projektanta bol návrh smerového a výškového vedenia trasy diaľnice v tuneloch, pričom situovanie portálov bolo determinované plochami, ktoré boli vopred stanovené multikritériovým hodnotením v procese EIA. Pri trasovaní celého úseku diaľnice sa okrem podmienok limitovaných návrhovou rýchlosťou aspoň sčasti zohľadňovali aj geologické a environmentálne podmienky na trase.

Návrhová rýchlosť

Na základe intenzity dopravy v predmetnom úseku Diaľnice Struma a požiadaviek NCSIP bol zvolený variant dvojrúrových tunelov s jednosmernou premávkou v každej rúre. Diaľnica Struma je projektovaná na návrhovú rýchlosť 130 km/h. Ani v bulharskej norme na projektovanie tunelov a ani v súťažných podkladoch nebolo určené, na akú návrhovú rýchlosť sa má vyprojektovať trasa v tuneli. Úlohou projektanta bolo vypracovať analýzu, ktorá by odporučila návrhovú rýchlosť v tuneloch. Analýza odporúčanej návrhovej rýchlosti bola založená na štúdiu odporúčaní PIARC, noriem európskych krajín, ktoré sa považujú za európske tunelárske veľmoci (Švajčiarsko, Rakúsko), a výsledkoch projektantom spracovanej rizikovej analýzy. Na základe sumarizácie týchto údajov projektant odporučil návrhovú rýchlosť 120 km/h.

Geologické podmienky

Horninový masív tunela Železnica tvoria predkambrické ruly, mramory a amfibolity. Trasa tunela Kresna bude prechádzať týmito horninovými formáciami: neogénne dacity, trachydacity, andezity, trachyandezity, hornokriedové biotitické granity, granodiority a kvartsmontsonity, paleozoické porfyroidné biotiové granity, predkambrické biotitové ruly a amfibolity, granitizované biotitické ruly a migmatity. Na južnom portáli tunela Kresna sa nachádzajú neogénne sedimenty – piesočnaté íly, slabo spevnené zlepence a pieskovce. Z tektonického hľadiska sa v blízkosti trasy tunela nachádzajú zlomové štruktúry s mocnosťou od 50 do 100 m. Hlavný smer týchto trhlín je severozápad – juhovýchod (120° – 140°). Očakávané vodné prítoky sú 25 – 35 l/s. Priemerná mocnosť zóny zvetrania na povrchu je 5 až 7 m. V tejto oblasti sú horniny silne zvetrané a popraskané. Oba tunely v celej svojej dĺžke prechádzajú seizmicky aktívnym prostredím 9°. Vzhľadom na nedostatočné informácie o území nemala jeho geologická stavba zásadný vplyv na vedenie trasy.

Environmentálne podmienky

Trasa celého úseku Lot 3 prechádza environmentálne citlivým prostredím – ide o chránené územia NATURA 2000. Predmetom ochrany je hmyz a 37 druhov chránených vtákov. Na sedem z nich bude mať výstavba tunela priamy vplyv. Preto bolo dôležité citlivo zvoliť polohu portálov a predportálové plochy navrhnúť ohľaduplne k životnému prostrediu.

Samotný návrh smerového a výškového vedenia

V prvom kroku bolo navrhnuté smerové vedenie osi diaľnice v tunelových rúrach. Smerové vedenie tunela Kresna bolo projektované v zmysle bulharskej cestnej normy na návrhovú rýchlosť 120 km/h. Snahou projektanta tunelov bolo navrhnúť také polomery smerových oblúkov, aby nedochádzalo k preklápaniu priečneho sklonu vozovky a aby priečny sklon vozovky neprekročil hodnotu 4 %. Takýmto riešením sa zjednoduší odvodnenie vozovky, ako aj riešenie káblovodov pod chodníkmi. Smerové vedenie tunela Kresna tvorí päť protismerných oblúkov s polomermi od 3 000 m do 5 000 m. Medzi jednotlivými smerovými oblúkmi sú priame úseky. Vzhľadom na polomery smerových oblúkov netreba vozovku v tuneli preklápať.

Obr. 2  Miesto severného portálu tunela Kresna – svah vľavo asi 13 m nad úrovňou miestnej komunikácie

Severný portál tunela sa nachádza v blízkosti obce Krupnik, kde bude diaľnica prechádzať mostom ponad rieku Struma, železnicu a miestnu komunikáciu priamo do tunelového objektu (obr. 2). Vzhľadom na to, že trasu diaľnice nebolo možné smerovo viesť kolmo na pohorie, ale sa zarezáva do horninového prostre­dia skoro pozdĺžne, zabezpečenie portálov si vyžiada realizáciu hlbokých zárezov (obr. 3).
Južný portál tunela Kresna je orientovaný v smerovom oblúku a je takisto v blízkosti miestnej komunikácie (obr. 4). Portál je otočený na juhovýchod, čo je vzhľadom na smerové vedenie diaľnice v predmetnej oblasti jediné možné riešenie. Diaľnica prechádza z portálu priamo na most.

Druhý krok predstavoval návrh smerového vedenia jednotlivých tunelových rúr. Na to bolo treba poznať:

• šírku tunelovej rúry, ktorá má bezprostredný súvis so šírkou vozovky v tuneloch,
• vzdialenosť definitívnych portálov v priečnom smere, čo súvisí s požiadavkami na predportálové plochy a s možnosťou smero­vého vedenia celej trasy pred a za portálmi.

Obr. 3  Návrh severného portálu tunela Kresna – zárez s výškou približne 80 m

Obr. 4  Miesto južného portálu tunela Kresna

Návrh šírky vozovky v tuneli bol predmetom samostatne spracovanej analýzy. Výsledkom analýzy je šírka vozovky medzi obrubníkmi 8,5 m, čo sa premietlo do celkovej šírky tunela približne 12,20 m. Vzhľadom na geologické pomery na trase a nevyhnutné stavebné úpravy v tuneli je navrhovaná osová vzdialenosť osí tunelových rúr 32,0 m. V pôvodnom návrhu výškového vedenia bol tunel Kresna rozdelený na dve časti. Tunel Kresna 1 s dĺžkou 2,08 km a tunel Kresna 2 s dĺžkou 13,4 km. Tunely mali byť rozdelené roklinou. Vzhľadom na zlú dostupnosť územia (úzka roklina) a ochranu územia sa projektant rozhodol situovať trasu tunela hlbšie do masívu tak, aby bol navrhnutý iba jeden tunel s celkovou dĺžkou 15,5 km. V súčasnosti je tunel výškovo vedený vo vypuklom oblúku s pozdĺžnym sklonom +0,66 % a –1,15 %. Tento sklon nadväzuje na údolnicový oblúk, odkiaľ pokračuje sklonom –0,60 %.

Analýza šírkového usporiadania vozovky v tuneli

Pri návrhu šírkového usporiadania vozovky v tuneli bolo nutné vychádzať z platných noriem a legislatívnych predpisov. V bulharskej norme platí pre diaľničný tunel trieda tunela AM1 so šírkou vozovky 11,0 m. Súčasťou šírkového usporiadania je odstavný pruh so šírkou 2,5 m. Takéto usporiadanie je podobné ako šírkové usporiadanie trasy mimo tunela. Z ekonomických dôvodov je predovšetkým pri dlhých tuneloch (od 3 000 m) vhodné neuvažovať o odstavných pruhoch. Pretože navrhované tunely sú súčasťou transeurópskej cestnej siete, bolo nutné dodržať aj požiadavky smernice Európskeho parlamentu a Rady 2004/54/ES. V predmetnej analýze sa posudzovala najmä šírka jazdného pruhu a nutnosť realizácie odstavného pruhu. Súčasné znenie predpisov a prax v okolitých európskych krajinách sa prikláňajú k šírke vozovky 7,5 m, čo predstavuje šírku jazdného pruhu 3,5 m. Zo záverov viacerých svetových štúdií je zároveň zrejmé, že negatívny vplyv šírky jazdného pruhu na bezpečnosť možno doložiť pri šírkach 3,0 m a menších. Zo spracovanej analýzy ďalej vyplýva, že šírka jazdného pruhu, ak nie je menšia ako 3,0 m, nemá bezprostredný súvis so zložením dopravného prúdu. Na základe odborných skúsenosti bola vzhľadom na vysoký podiel nákladných áut odporučená šírka jazdného pruhu 3,75 m.

Prejazdný gabarit v tuneli Kresna je navrhnutý na kategóriu tunela AM1 v zmysle bulharskej normy a s vylúčením pruhu pre pomalé vozidlá so šírkou 2,5 m. Šírkové usporiadanie vozovky v tuneli Kresna je takéto:

• dva jazdné pruhy: 2 × 3,75 m,
• vodiace prúžky: 2 × 0,50 m,
• celková šírka vozovky: 8,5 m.

Základná výška gabaritu je 4,8 m (obr. 5).Prejazd vozidiel prepravujúcich nebezpečné veci cez tunel Kresna je zakázaný.

Obr. 5  Vzorový priečny rez tunelom Kresna

Výber technológie razenia tunelov

V podkladoch na spracovanie projektovej dokumentácie objednávateľ nedefinoval, akou technológiou sa má tunel Kresna raziť. Určenie optimálnej technológie razenia bolo opätovne úlohou projektanta. Vzhľadom na spôsob realizácie inžinierskogeologického prieskumu prostredníctvom vrtov odporučil projektant razenie tunela pomocou vrtno-trhacích prác. Razenie tunela Kresna cyklickým spôsobom (tzv. NRTM) umožňuje flexibilné úpravy spôsobu razenia i zaistenia výrubu a bezproblémovú realizáciu sanačných opatrení. Táto metóda je výhodnejšia z hľadiska rizík vstupu do horninového prostredia, pretože pomocou nej možno ľahšie zvládnuť nepredvídané zmeny geologických podmienok, ktoré nezachytí predbežný inžinierskogeologický prieskum. Vzhľadom na to, že výstavba tunela je naplánovaná približne na sedem rokov, navrhol projektant tri prístupové štôlne približne v tretinách tunela. Dĺžka prístupových štôlní je asi 250 m. Štôlňa situovaná približne v polovici tunela bude v čase prevádzky slúžiť na jeho odvetrávanie.

Záver

Výstavba tunela Kresna bude mimoriadnou stavebnou udalosťou celoeurópskeho významu. Je to dané nielen mimoriadnou dĺžkou tunela, ale aj tým, že tunel sa bude raziť v chránenej oblasti NATURA 2000. To kladie mimoriadne vysoké nároky (okrem iného) aj na systém vetrania, keďže cieľom je zaťažiť životné prostredie čo najmenej, a to pri budovaní výdušných objektov aj pri stavebnej činnosti počas budovania tunela a priľahlej diaľnice. Budúci záujemcovia o výstavbu budú postavení pred neľahkú úlohu. Tunel Kresna, ale aj tunel Železnica sa budú realizovať podľa zmluvných podmienok žltej knihy FIDIC. To znamená, že budúci zhotovovateľ si bude musieť v rekordne krátkom čase sám vypracovať projektovú dokumentáciu tunela a následne ho zrealizovať do konca začínajúceho sa programovacieho obdobia.

Spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., ďakuje Bulharskej agentúre pre infraštruktúrne projekty (National Company Strategic Infra­structure Projects) NCSIP za láskavé dovolenie publikovať predbežné informácie o navrhovanom úseku Diaľnice Struma Lot 3 a o príprave navrhovaných tunelov Železnica a Kresna.

TEXT: Ing. Martin Bakoš, PhD.,
Ing. Iveta Šnauková, PhD.
FOTO A OBRÁZKY: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Martin Bakoš a Iveta Šnauková pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske Stavby/Inženýrské stavby