Realizácia sekundárneho ostenia tunela Žilina

Tunel Žilina je súčasťou diaľničného úseku D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka. Výstavba tunela sa začala v novembri 2014 razením severnej tunelovej rúry zo západného portálu. Razenie tunela sa ukončilo vo februári 2017. V súčasnosti sú práce v štádiu realizácie sekundárneho ostenia.

Sekundárne ostenie tunela

K výstavbe sekundárneho ostenia sa pristúpilo po prerazení a zrealizovaní primárneho ostenia, následnom ustálení nárastu deformácií a profilácii primárneho ostenia. Sekundárne ostenie tunela je navrhnuté ako železobetónové, s minimálnou hrúbkou 0,35 mm, so spodnou klenbou po celej dĺžke tunela. Realizácia ostenia sa navrhla v dvoch etapách – betonáž spodnej klenby a betonáž hornej klenby. Dĺžka blokov pri bežnom profile tunela je 12,5 m. Ostenie jednej tunelovej rúry je rozdelené na 57 blokov, z toho tri bloky sú hĺbené.

Všetky bloky ostenia (horná aj spodná klenba) sú navrhnuté ako vystužené, pričom typ vystuženia závisí od geotechnických parametrov jednotlivých kvázihomogénnych blokov. Medzi blokmi hornej klenby je pracovná škára (styk betón – betón). Dilatačné škáry sa nachádzajú len v prechodoch razeného a hĺbeného tunela.

Pred samotným viazaním výstuže hornej klenby sa zrealizovala hydroizolácia. Hydroizolačný systém tunela je navrhnutý ako otvorený, hydroizolačná fólia sa preto ukladala len v hornej klenbe. Horninová voda, ktorá preniká k výrubu tunela, sa zachytáva medziľahlým plášťom z ochrannej a drenážnej geotextílie s minimálnou plošnou hmotnosťou 900 g/m² a z hydroizolačnej fólie s minimálnou hrúbkou 2,0 mm (plus signalizačná vrstva 0,2 mm).

Plášť je umiestnený medzi primárnym a sekundárnym ostením. Zachytená horninová voda sa odvádza cez drenážnu vrstvu hydroizolácie do bočných drenáží s profilom DN 250 mm. Drenážna voda je gravitačne zvedená pred západný portál tunela. Vzhľadom na očakávané množstvo horninovej vody sa nerealizuje hlavný kanalizačný zberač pod vozovkou.

Spodná klenba tunela

Vzhľadom na rozdelenie kvázihomogénnych blokov je spodná klenba rozdelená na úseky označené ako spodná klenba a hlboká spodná klenba. Navýšenie objemu betónu hlbokej spodnej klenby oproti spodnej klenbe je 71,5 m³.

Výstuž spodnej klenby pozostáva z prútovej výstuže B 500B s hrúbkou 8 až 12 mm a KARI siete s hrúbkou 8 mm a veľkosťou oka 200 × 200 mm, krytie výstuže je 50 mm. Súčasťou výstuže spodnej klenby je ochrana proti bludným prúdom. Tú zabezpečujú zemniace pásiky FeZn 30 × 4 mm, ktoré sú pripojené zvarom k výstuži. Hmotnosť výstuže jedného bloku je približne 8,9 t. Výstuž neprechádza do hornej klenby, čím vzniklo kĺbové spojenie medzi základom a hornou klenbou (obr. 1).

Obr. 1 Armatúra základového pásu spodnej klenby. Po ľavej strane je zabetónované dno spodnej klenby.

Betonáž spodnej klenby sa rozdelila na dve etapy – betonáž dna spodnej klenby a betonáž základových pásov. Betonáž sa realizovala do prenosného debnenia. V miestach, kde sú rôzne úpravy tvaru priečneho rezu (výklenky), sa debnenie dorobilo tesárskym spôsobom. Sekundárne ostenie spodnej klenby sa navrhlo zo železového betónu triedy C25/30 – XC3 (SK) – Cl 0,20 – Dmax 16 – S4.

Obr. 2 Armatúra spodnej klenby a zabetónovaná spodná klenba s debnením základového pásu

Objem betónu na jeden blok predstavuje približne 185 m³. Celkový objem betónu spodnej klenby v razenej časti tunela je 10 014 m³ na jednu tunelovú rúru. V čase písania príspevku (august 2017) je betonáž spodnej klenby v oboch tunelových rúrach ukončená.

Sekundárne ostenie hornej klenby

Založenie hornej klenby je realizované na spodnej klenbe. Pred samotnou montážou výstuže v razenej časti tunela sa skontrolovala medziľahlá fóliová izolácia, ktorá tvorila vonkajšie líce debnenia (obr. 3).

Obr. 3 Pohľad na armovací vozík, v pozadí betonárska forma. Po ľavej strane vidieť zabetónované dno hĺbenej časti tunela.

Výstuž blokov je navrhnutá ako samonosná, realizuje sa z armovacieho vozíka s rovnakou dĺžkou ako samotný blok. Ostenie je vystužené oceľovými KARI sieťami 200/200/8, prútovou výstužou s hrúbkou 12 až 20 mm a pomocnými priehradovými nosníkmi (obr. 4). Použila sa oceľ triedy B 500B. Aby sa zaručilo krytie min. 70 mm, osadili sa na vonkajšiu aj vnútornú výstuž dištančné prvky v počte 4 ks/m².

Obr. 4 Pohľad na hydroizoláciu tunela a armovací vozík

Armovanie sa začínalo vnútornou vrstvou sietí, následne sa zabudovali priehradové oblúky a druhá vrstva sietí. V razenej časti južnej tunelovej rúry sa zabudovalo približne 970 t výstuže. Priemerná hmotnosť výstuže na jeden blok je 18 t.

Sekundárne ostenie hornej klenby sa realizovalo na celej dĺžke zo železobetónu C30/37 – XF4, XC3. Samotná betonáž hornej klenby prebiehala pomocou oceľovej samohybnej hydraulickej formy. Práce spojené s betonážou v zimnom a jarnom období prebiehali v dennej aj nočnej zmene. V letných mesiacoch sa však betónuje výhradne v nočnej zmene. Klenba sa v zimnom a jarnom období oddebňovala po 12 hodinách, v letnom období sa tento čas skrátil na 10 hodín v nadväznosti na vykonanú nedeštruktívnu skúšku pevnosti betónu, keď bola minimálna požadovaná pevnosť betónu na oddebnenie 5 MPa.

Zaujímavo vyznieva porovnanie skutočne zabudovaného množstva betónu v razenej časti s projektovaným množstvom betónu:
Celkové skutočne zabudované množstvo v jednej tunelovej rúre: asi 7 580 m³
Priemerné skutočne zabudované množstvo betónu v jednom bloku: asi 140,4 m³
Celkové projektované množstvo betónu pre jednu tunelovú rúru: asi 5 771 m³
Priemerne projektované množstvo betónu v jednom bloku: asi 107 m³

Navýšenie množstva betónu oproti projektovanému predpokladu predstavuje približne 24 %. Toto percentuálne navýšenie spotreby betónu pripadá predovšetkým na vrub nedoznených konvergencií. Tie sa prejavili hlavne v smere od východného portálu tunela Žilina, kde sa zastihli v porovnaní s ostatnou trasou tunela dobré geologické pomery.

Obr. 5 Zaarmované bloky hornej klenby

Jednou z podmienok dodržania času výstavby je zaistenie optimálneho času na jeden cyklus betonáže. Kritickou pracovnou operáciou v tuneli Žilina bolo armovanie. Na začiatku prác na hornej klenbe bol čas armovania jedného bloku asi 5 dní – treba však poznamenať, že do tohto času sa zarátava aj armovanie ťažkých blokov s hmotnosťou výstuže jedného bloku 24 t. Po zácviku posádky a prechode do ľahších blokov sa armovanie jedného bloku skrátilo približne na 2,5 dňa.

Vlastná betonáž hornej klenby južnej tunelovej rúry sa realizovala zo západného portálu. Betonáž bloku ostenia sa realizovala zhruba každý druhý deň.

Aktuálny stav prác na sekundárnom ostení tunela Žilina 

V čase vzniku článku (august 2017) je v južnej tunelovej rúre zabetónovaná spodná aj horná klenba. Kompletná realizácia sekundárneho ostenia (armovanie + betonáž spodnej klenby + betonáž hornej klenby) trvala sedem mesiacov. V súčasnosti prebieha v tejto rúre betonáž výplňových betónov.

V severnej tunelovej rúre je zabetónovaná celá spodná klenba a osem blokov hornej klenby. Ukončenie betonárskych prác v severnej tunelovej rúre sa predpokladá v novembri 2017.

Tunel Žilina

Objednávateľ a budúci správca: Národná diaľničná spoločnosť, a. s.
Zhotovovateľ: Doprastav, a. s., Bratislava, Metrostav, a. s., Praha
Projektant: Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.
Geotechnický monitoring: Geofos, s. r. o., Arcadis CZ, a. s.
Kategória tunela: 2T – 8,0 (STN 73 7507)
Návrhová rýchlosť: 99,6 km/h (STN 73 7507)
Dĺžková kategória tunela: stredný (STN 73 7507)
Dĺžka tunela: severná tunelová rúra (STR) 684 m, z toho razená časť 648,5 m; južná tunelová rúra (JTR) 687 m, z toho razená časť 657 m
Priečne prepojenia: dve, prechodné

Implementation of the secondary lining of the Žilina tunnel

The Žilina tunnel is part of the highway section D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka. The construction of the tunnel began in November 2014 by the northern tunnel pipe from the western portal. The tunnel was dismantled in February 2017. At present there are work to be done to implement the secondary lining.

TEXT: Michal Fučík, Ing. Iveta Šnauková
FOTO: Doprastav, a. s.

Michal Fučík a Iveta Šnauková pôsobia v spoločnosti Doprastav, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 5/2017.