Sanácia vybraných skalných zárezov na trati Banská Bystrica – Dolná Štubňa

Cieľom tohto článku je poukázať na možnosti riešenia ochrany proti padaniu skál, ktorým sú priamo ohrozené mnohé úseky cestnej a železničnej infraštruktúry. Článok sa zaoberá konkrétnym prípadom riešenia tejto problematiky na železničnej trati Banská Bystrica – Dolná Štubňa v správe Železničnej spoločnosti Slovensko, a. s, kde sa v súčasnosti realizujú opatrenia na zaistenie bezpečnej prevádzky, a to prevažne formou opláštenia z výstužných oceľových sietí.

Generálnym zhotoviteľom predmetného úseku sanácie sú spoločnosti Adifex, a. s., (portály tunelov) a VHS-PS, s. r. o. (skalné bralá); hlavné sanačné práce realizuje spoločnosť En Libre, s. r. o. Hlavným projektantom je spoločnosť Geotechnik SK, s. r. o.

Dodávateľom technických riešení sanácie svahov a ochrany proti padaniu skál je spoločnosť MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o. V roku 2018 sa zrealizovali mapovacie práce na zistenie rozsahu zvetranosti skalných brál nad železničnou traťou a portálmi tunelov označenými ako P12, P13.

Inžinierskogeo­logické mapovanie záujmového územia sa okrem geologickej stavby zameralo predovšetkým na zhodnotenie vyskytujúcich sa geodynamických javov/procesov a možnosti ohrozenia prechodného prierezu koľajiska.

Po vyhotovení fotogrametrického 3D modelu sa vyhotovil plán so sieťovým rozdelením skalného útvaru do kvadrantov; model sa vytvoril pre jednoduchšiu orientáciu na skalnom brale pri meraní diskontinuít. Meranie a zapisovanie hodnôt orientácie a sklonu diskontinuít, ako aj ich charakter, prebiehalo pomocou horolezeckej techniky v tímovej spolupráci.

Medzi najčastejšie z geodynamických procesov, ktoré sa vyskytujú v skúmanom území, patria svahové pohyby typu skalného rútenia – opadávanie, zosypávanie, odvaľovanie preklopením alebo skĺznutím. Bloky dosahujú veľkosť až 50 × 50 × 70 cm a priamo ohrozujú železničnú trať.

Skalné rútenia sú viazané na zóny skalných stien – bralá. Tie sú takmer všade porastené trávnatým, krovinatým a stromovým porastom, ktorý prispieva významnou mierou k rozvoľňovaniu skalných blokov. Z hľadiska aktivity ide o periodické javy, a to aktívne a potenciálne.

Aktivizácia týchto javov nastáva v dôsledku činnosti vody v čase prívalových zrážok a následnej vodnej erózie, intenzívneho zvetrávania a rýchlej degradácie fyzikálno-mechanických vlastností a rušivej činnosti koreňov krovín.

Výsledkom je zhoršovanie stavu skalných stien a opadávanie úlomkov do priestoru železničnej trate. Zvetrávanie prebieha veľmi rýchlo v porušených horninách do hĺbky premŕzania 1,26 m pod povrchom. Svahy skalného zárezu nad železničnou traťou a portálmi tunela majú premennú výšku od 20 do 40 m v sklone nad 45˚.

V súčasnosti nie sú chránené pasívnou ani aktívnou ochranou; výnimkami sú jedno bralo a portál tunela č. 12, kde sú vybudované ochranné ploty z oceľových profilov, vyplnené drevenými hranolmi. Drevené hranoly a nosné oceľové profily sú však poškodené poveternostnými vplyvmi.

Sanácia vybraných skalných zárezov na trati Banská Bystrica – Dolná Štubňa

Na základe prieskumu a skúšok „in situ“ boli navrhnuté potrebné sanačné opatrenia brál a portálov tunela. Návrh zabezpečenia skalného svahu železničného zárezu po odstránení náletovej vegetácie a uvoľnených skalných blokov spočíval prevažne v sanácii oceľovými vysokopevnostnými geokompozitnými sieťami SteelGrid HR® v kombinácii s kotevnými prvkami.

Lokálne sa realizovali aj doplnenia o ochranné ploty a dynamickú bariéru Maccaferri RMC200/A s energetickou absorpčnou kapacitou 2 000 kJ.

Úseky so systémom kotvených sietí

Časť výrazne zdegradovaných úsekov zabezpečuje kombinácia ochranných vysokopevnostných geokompozitných sietí SteelGrid® HR30 a priebežných kotevných prvkov. Výstužný geokompozit SteelGrid® HR30 tvorí oceľová dvojzákrutová šesťuholníková sieť s pozdĺžne vpletenými vysokopevnostnými lanami.

Ide o dvojzákrutovú oceľovú sieť typu 8×10 s priemerom drôtu 2,7 mm a s protikoróznou ochranou Galmac (Zn + 5 % Al). Vpletené vysokopevnostné oceľové laná typu 6x7WC-WSC v zmysle EN 12385-2 majú nominálny priemer 8,0 mm.

Oceľové laná sú vpletené do dvojzákrutovej siete priamo pri jej výrobe, aby sa zabezpečilo čo najlepšie prepojenie oboch prvkov geokompozitu. Lano je do siete vpletené tak, aby bolo priame. Vzdialenosť medzi jednotlivými lanami je 300 mm. Ťahová pevnosť výstužnej siete je 177 kN/m a únosnosť v pretlačení 149 kN.

Jednotlivé rolky geokompozitu sú upevnené v korune pomocou kotviaceho lana ∅ 12 mm typu 6×19 uchyteného do svahu kotvami s dĺžkou 3,0 m v osovej vzdialenosti 3,0 m. Horné kotvenie je umiestnené minimálne 0,75 m od hrany koruny svahu, za zvetranou zónou skalného masívu.

Geokompozit je ku skalnej stene ukotvený oceľovými pozinkovanými kotvami s priemerom 32 mm do vrtu s priemerom 51 mm. Kotvenie je v rastri 3,0 × 3,0 m, s dĺžkou 3,0 m. Na hlavách klincov sú umiestnené systémové roznášacie platne Steelgrid® HR Plate s rozmermi 250 × 250 × 8 mm. Platne sú na rohoch zakrivené s cieľom vytvoriť čo najlepšie prepojenie oboch stabilizačných prvkov.

Úseky so systémom nekotvených sietí

Ostatnú časť brál, ktorá je z geologického hľadiska v lepšom stave, zabezpečuje kombinácia ochranných vysokopevnostných geo­kompozitných sietí SteelGrid® HR100, ukotvených len v korune brala. Výstužný geokompozit SteelGrid® HR 100 tvorí, podobne ako SteelGrid® HR30, oceľová dvojzákrutová šesťuholníková sieť s pozdĺžne vpletenými vysokopevnostnými lanami.

Vzdialenosť medzi jednotlivými lanami je 1 000 mm. Ťahová pevnosť výstužnej siete je 80 kN/m a únosnosť v pretlačení 85 kN. Jednotlivé rolky geokompozitu sú upevnené v korune pomocou kotviaceho lana ∅ 16 mm typu 6×19 uchyteného do svahu zvislými kotvami s dĺžkou 3,0 m a vodorovnými dĺžkami 1,5 m.

Horné kotvenie je umiestnené minimálne 0,75 m od hrany koruny svahu, za zvetranou zónou skalného masívu. Osová vzdialenosť kotiev je 2,5 až 3,0 m. Nekotvená sieť je v spodnej časti priťažená betónovými zaťažovacími blokmi umiestnenými približne 2,0 m nad úrovňou koľaje. Statický návrh kotvených sieti a sieťového závoja bol vyhotovený vo výpočtovom programe MACRO Studio®.

Dynamická bariéra

Na základe obhliadky a zamerania potrebného priestoru na aplikáciu ochranných prvkov je na portáli tunela č. 12 navrhnutá sanácia v podobe dynamickej bariéry. Bariéra je inštalovaná kolmo na predpokladanú trajektóriu pádu bloku, s celkovou dĺžkou 26 m a výškou 5,0 m.

Pred jej realizáciou bolo potrebné očistiť, odkopať, upraviť povrch do približne vodorovnej línie a zrealizovať kotvenie podľa výsledkov z in-situ zaťažovacích testov. Bariéra sa dodáva po komponentoch, ktoré sa vzájomne spájajú na stavbe.

Bariéra ako celok musí byť certifikovaná ako systém podľa smernice ETAG 27, ktorá definuje spôsob jej testovania a základné požiadavky pri rôznych energetických triedach. Prepočet sa realizoval na dvojpoľovú bariéru 2 000 kJ typu RMC 200/A – MACCAFERRI.

Záver

Zdokumentované geodynamické javy typu opadávania a rútenia skalných úlomkov majú potenciál ohroziť bezpečnosť železničnej premávky. Skalné úlomky, balvany a bloky dosahujú rozmery aj viac ako 1 m³ a môžu zasiahnuť koľajisko železničnej trate. Preto je potrebné zabezpečiť bezpečnosť železničnej prevádzky, t. j. zabrániť pádu skalných blokov do priestoru koľajiska.

Na základe týchto poznatkov sa použili materiály určené na špeciálne zakladanie a geotechniku, čím sa dosiahlo optimálne riešenie sanácie predmetných skalných blokov s efektívnym využitím ekonomických prostriedkov a zabezpečila sa požadovaná miera bezpečnosti prevádzky na trati.

Počas užívania tak bude zabezpečená požadovaná miera bezpečnosti prechodového prierezu koľajiska, aby nedošlo k ohrozeniu ľudí a železničnej dopravy.

Literatúra

1. VRÁBEL, B. Projektová dokumentácia: Sanácia skalných stien nad portálmi P2 tunela č. 12 (km 27,600) a nad portálom P2 tunela č. 13 (km 27,800) na trati B. Bystrica – odb. D. Štubňa – realizácia.
2. VRÁBEL, B. Projektová dokumentácia: Sanácia skalného zárezu na trati B. Bystrica – odb. D. Štubňa v km 26,100 – 26,700 – realizácia.
3. PAGÁČ, J. – LICHÝ, L.: Sanácia vybraných skalných zárezov na trati Banská Bystrica – Dolná Štubňa. In: Slovenská geotechnická konferencia v Bratislave. 05/2019.
4. STN EN 14490 Vykonávanie špeciálnych geotechnických prác: Klincovanie zemín.
5. STN EN 1997-1 Navrhovanie geotechnických konštrukcií. Časť 1: Všeobecné pravidlá.
6. STN EN 1992-1-1 Navrhovanie betónových konštrukcií. Časť 1-1: Všeobecné pravidlá a pravidlá pre budovy.
7. Fotodokumentácia En Libre, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 3/2019.