Razenie druhej tunelovej rúry Tauernského tunela

Diaľnica Tauern predstavuje najvýznamnejšie spojenie severného a južného Rakúska. Pre osobnú i nákladnú dopravu je to jedna z najdôležitejších­ alpských ciest. Z celkového množstva dvanástich tunelov, ktoré majú spolu dĺžku približne 24 km, je Tauernský tunel s dĺžkou 6,5 km najdlhší a zároveň najznámejší. Je jedným z posledných jednorúrových tunelov. Od septembra 2006 v týchto miestach prebieha výrub druhej tunelovej rúry.

V druhej tunelovej rúre sa raziace práce v súčasnosti ukončili a dokončieva sa razenie v únikovej štôlni. Spustenie prevádzky sa naplánovalo na polovicu roka 2012.

Začiatok stavby Tauernského tunela v 70. rokoch je zafixovaný ako míľnik v rakúskych dejinách tunelovej výstavby, má však aj iné prvenstvo – je to prvý tunel od čias 2. svetovej vojny, ktorý sa začal realizovať v silne konvergentných horninách. Získané poznatky podstatnou mierou prispeli k ďalšiemu vývoju celosvetových metód razenia tunelov. Podmienky razenia tohto tunela boli dané jednak smerovaním poruchových zlomov a jednak vysokým nadložím (viac ako 1 000 metrov).

Výrub v poruchovej zóne
Ďalšie geologické a geotechnické výzvy znamenali pre túto oblasť výrub cez 300 metrov dlhú poruchovú zónu. Materiál horniny pozostával prevažne z bezsúdržného jemného a stredného štrku, čiastočne sem prenikali bludné balvany. Oporné a zabezpečovacie prvky, ako sú priehradové nosníky, skalné svorníky so špeciálnymi rebrami do stlačiteľných hornín, dáždniky z pilót či injektážne hroty dodávala spoločnosť ALWAG, člen skupiny DSI. V poruchovej zóne sa osvedčili vopred budované podperné prvky – nezvyčajne 2,5 až 3 m dlhé dáždniky z pilót, ktoré sa do staveniska podchycovali pomocou priehradových nosníkov. Tým sa zabezpečilo spolupôsobenie na nasledujúci výrub.

Ochrana striekaného betónu
Silno konvergetné horniny viedli počas výstavby prvej tunelovej rúry k deformáciám, ktoré prekračovali 1,2 metra. Veľké a predovšetkým dlhotrvajúce deformácie vyvolané horninovými tlakmi nutne viedli ku kompletnému porušeniu striekaného betónu, ktorý sa používal na zaistenie výrubu. Z dôvodu jeho ochrany pred veľkými radiálnymi pretvoreniami sa vtedy prvýkrát navrhlo, aby sa súvislá klenba zo striekaného betónu rozdelila na dosky a vynechal sa horizontálny pás v striekanom betóne. Na zvýšenie stability dosák sa použili skalné svorníky. Ostenie zo striekaného betónu tak mohlo prevziať väčšie pretvorenia minimálne dovtedy, kým radiálne pretvorenia opäť neuzavreli vynechané otvory. Striekaný betón tak zostal neporušený.

Použitie deformačných vložiek
Táto metóda však mala aj svoju nevýhodu. Keďže sa vynechal striekaný betón, vybudovaný odpor vzdoroval hornine len výstužnou sieťou a postupne sa stratil. V dôsledku toho pôsobil na striekaný betón zbytočný tlak z rozvoľneného masívu. Na eliminovanie tohto javu sa dnes do vynechaných horizontálnych pásov v striekanom betóne zabudovávajú deformačné oceľové prvky. Pri vývoji tohto patentu – dutých deformačných vložiek LSC (Lining Stress Controllers) sa zúčastnila aj spoločnosť ALWAG.

Správne načasovaným nasadením deformačných vložiek sa pri razení druhej rúry Tauernského tunela zabránilo porušeniu striekaného betónu, umožnili sa deformácie v hornine a v neposlednom rade sa uvoľnila napätosť v horninovom prostredí. Spolu s nasadením silných skalných svorníkov (d = 30 mm, pevnosť v ťahu 350 kN) so špeciálnym rebrovaním bolo hĺbenie v ťažkej oblasti Tauernského tunela bezproblémové.

Vďaka jednoznačne definovaným zaťažovacím charakteristikám podperných prvkov sa mohli kontrolovať veľké pretvorenia, ktoré počas výrubu vystupovali pod stlačiteľným nadložím. Zabránilo sa tak preťaženiu striekaného betónu a bol zaručený optimálny prenos napätosti horninového masívu.

Vďaka ich poddajnosti (charakteristickej krivky) bolo možné deformačné vložky napasovať na konkrétny projekt a umožniť pomalšie a lepšie kontrolované zaťaženia na výrub. Okrem toho sa vyznačovali konštantnou nosnosťou až do dosiahnutia maximálneho stlačenia – tzv. riadenou deformáciou. Ich použitím možno predísť nákladným sanačným opatreniam, ktoré vznikajú v dôsledku preťaženia primárneho ostenia pri razení tunelov v náročných podmienkach horninového prostredia.

Ing. Maroš Demjan
Foto: ALWAG

Maroš Demjan je vedúcim organizačnej zložky spoločnosti SM7 pre Slovenskú republiku.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.