Tunel Horelica

V rámci pokračujúcej prípravy a výstavby diaľničnej siete na Slovensku bola vypracovaná dokumentácia na územné rozhodnutie a stavebný zámer diaľnice D3 Oščadnica – Čadca, Bukov. Na uvedenom úseku sa nachádza aj tunel Horelica. Od roku 2004 je v prevádzke ľavá tunelová rúra s dĺžkou 600 m s obojsmernou premávkou a postrannou únikovou štôlňou. Po dokončení výstavby pravej tunelovej rúry sa tunel bude prevádzkovať ako dvojrúrový tunel v extraviláne, s jednosmernou premávkou s maximálnou dovolenou rýchlosťou 80 km/h.

Dokumentáciu na územné rozhodnutie a stavebný zámer navrhovaného úseku diaľnice D3 Oščadnica – Čadca, Bukov vypracovalo združenie firiem Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., R – Project, s. r. o., a Proma, s. r. o. Úsek je súčasťou diaľničného ťahu D3 Hričovské Podhradie – štátna hranica SR/PR,
ktorý má zabezpečiť dopravné prepojenie hlavného mesta a juhozápadných oblastí Slovenska s Kysucami a nadväzne s Poľskou republikou. Zároveň sa dosiahne plynulejšie, rýchlejšie a bezpečnejšie prepojenie dvoch najväčších kysuckých priemyselných centier – okresných sídel Kysucké Nové Mesto a Čadca s krajským mestom Žilina, čím sa celkovo zlepšia dopravno-prevádzkové podmienky na tranzitnú dopravu na tomto pre Slovensko dôležitom ťahu v smere sever – juh. Po dobudovaní na plný profil bude diaľnica aj súčasťou medzinárodnej európskej cesty E 75, ktorá spája oblasti severného Poľska (Baltické more) s južnými oblasťami Grécka (Stredozemné a Egejské more).

Z hľadiska územného návrhu bola trasa pravého pásu diaľnice jednoznačne predurčená podmienkou súbehu s existujúcou cestou I/11 s potrebnými výškovými úpravami nivelety z dôvodu konfigurácie terénu a existujúcej ľavej tunelovej rúry tunela Horelica. Začiatok tohto úseku bol definovaný predchádzajúcim úsekom D3 Kysucké Nové Mesto – Oščadnica v km 33,016 a koniec úseku v km 37,020 bol definovaný začiatkom úseku D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec. Celková dĺžka úseku diaľnice D3 Oščadnica – Čadca, Bukov je 4 003,964 m.

Trasa navrhovaného 2. profilu diaľnice D3 prechádza v súbehu s existujúcou cestou I/11 cez členitý reliéf s pomerne veľkými terénnymi prekážkami, ktoré sú prekonávané viacerými opornými múrmi a tunelom Horelica (obr. 1). Pri návrhu postupu výstavby pravej rúry tunela Horelica za plnej prevádzky existujúcich častí tunela bol potrebný osobitý prístup k zaisteniu bezpečnosti používateľov prevádzkovanej tunelovej rúry. Zvýšené nároky sa kládli najmä na zabezpečenie bezproblémového úniku osôb v prípade vzniku závažného incidentu a nehody v prevádzkovanej tunelovej rúre. Pretože na Slovensku nie sú zatiaľ s takouto realizáciou stavby skúsenosti, stála pred projektantom Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., náročná úloha už v rámci vypracovania projektovej dokumentácie na územné rozhodnutie navrhnúť vhodný postup razenia pravej tunelovej rúry.

Obr. 1  Tunel Horelica – portál Čadca (existujúci stav – vľavo, stav po dostavbe pravej tunelovej rúry – vpravo)

Vplyv razenia pravej rúry na bezpečnosť v existujúcej tunelovej rúre
Razenie pravej tunelovej rúry bezprostredne nezvyšuje riziko vzniku závažného incidentu a nehody v prevádzkovanej rúre. Napriek tomu sa pri posudzovaní možnosti vzniku rizika počítalo s jeho vyššou pravdepodobnosťou ako pri ostatných tuneloch na Slovensku. Pri úvahe boli zohľadnené tieto
skutočnosti:

• úsek cesty I/11 Oščadnica – Čadca, Bukov bol podľa hodnotenia EuroRap označený ako úsek mimoriadne rizikový,
• stavebné riešenie tunela a priľahlých úsekov:

–    dlhé stúpanie cesty pred portálmi Čadca aj Žilina (+4 %, +4,43 %),
–    väčší pozdĺžny sklon vozovky v tunelovej rúre (4 %),
–    menší polomer smerového oblúka (500 m).

• dopravná situácia v tuneli:

–    obojsmerná premávka,
–    intenzita dopravy v tuneli (priemerná denná intenzita za rok 2009 bola 12 393 vozidiel/deň),
–    vyšší podiel nákladných automobilov (29 %/deň).

• podnebie:

–    tunel Horelica je situovaný v chladnej klimatickej oblasti – je tu vyšší podiel mrazových dní, čo umožňuje vznik námrazy na vozovke; nepriaznivo, najmä na dopravu v predportálových úsekoch, vplýva aj vyšší ročný úhrn snehových zrážok a častý výskyt hmiel.

Všetky opísané fakty zvyšujú predpoklad vzniku nepriaznivej udalosti. Najnepriaznivejšia udalosť, pri ktorej treba zaistiť bezpečný únik osôb z tunelovej rúry a príjazd záchranných jednotiek na nástupné plochy, je nehoda, v dôsledku ktorej nastane požiar vozidiel. Aj keď podľa hodnotenia CETU (Centre d’Études des Tunnels) je výskyt nezvládnutého požiaru v tuneli Horelica nepravdepodobný, je možný. Vznik požiaru v tunelovej rúre by mal fatálne následky. Preto je zvlášť potrebné vytvoriť podmienky na samozáchranu ľudí v tuneli a umožniť príjazd záchranných zložiek na nástupné plochy pred portálmi. Samozáchrana ľudí musí byť zachovaná pri razení tunelovej rúry, ako aj pri realizácii hydroizolácie a sekundárneho ostenia.

Riešenie únikových ciest a nástupných plôch
Samozáchranu ľudí v prevádzkovanej tunelovej rúre v súčasnosti zabezpečuje šesť SOS kabín a dve priečne prepojenia vo vzájomnej vzdialenosti 178 m, ktoré ústia do únikovej štôlne. Úniková štôlňa vedie od portálu Čadca približne do dvoch tretín rúry (obr. 2). Pred oboma portálmi sú vybudované nástupné plochy, na ktoré sa napájajú samostatné prístupové komunikácie pre vozidlá záchranných zložiek.

Obr. 2  Schéma existujúcej únikovej cesty

Obr. 3  Umiestnenie únikovej štôlne v profile pravej tunelovej rúry

Nástupné plochy pred oboma portálmi, ako aj prístupová komunikácia k portálu Čadca zostanú razením rúry nedotknuté. Razenie tunelovej rúry obmedzí a neskôr zruší funkčnosť únikovej štôlne (obr. 3) a sťaží prístup na nástupnú plochu pred portálom Žilina.

Zachovanie bezpečného úniku osôb z prevádzkovaného tunela
Bezpečný únik osôb z prevádzkovaného tunela bude zaisťovať úniková cesta. Navrhovanú únikovú cestu v tuneli Horelica bude tvoriť dočasná úniková cesta v razenej tunelovej rúre, nechránená úniková cesta v existujúcej tunelovej rúre a v súčasnosti existujúca úniko­vá štôlňa. Výslednú únikovú cestu bude tvoriť vzájomná kombinácia jej jednotlivých častí.

Spôsob riešenia únikovej cesty je rozdelený do piatich krokov podľa toho, kde sa predpokladá vznik incidentu (požiaru) a kde bude v tom čase čelba (tabuľka). Miesto vzniku požiaru je v každom kroku uvažované v mieste priečneho prepojenia (PP) – pred PP2, medzi PP2 a PP1 a za PP1.

Podobne sa rieši zabezpečenie únikovej cesty pri realizácii hydroizolácie a sekundárneho ostenia s tým, že zachovať únikovú cestu bude v rozostavanom tuneli jednoduchšie ako počas razenia.

Zabezpečenie únikovej cesty vzhľadom na predpokladané miesto vzniku incidentu a polohu čelby

*TP 04/2006 – Technický predpis Požiarna bezpečnosť cestných tunelov

Pri návrhu únikovej cesty (obr. 4) boli zohľadnené platné legislatívne predpisy. Napriek tomu nie je možné vždy dodržať požadovanú dĺžku nechránenej únikovej cesty maximálne 300 m v zmysle TP 04/2006. Tento problém sa bude riešiť výnimkou z príslušných predpisov.

Obr. 4  Riešenie únikovej cesty v druhom kroku– prestavba PP2, čelba je v tesnej blízkosti PP2

Navrhovaný postup razenia s ohľadom na zachovanie bezpečného úniku osôb
Pravá tunelová rúra bude z dôvodu čo najdlhšieho zachovania existujúcej únikovej štôlne razená úpadne v celej dĺžke z portálu Žilina. Bezpečný únik osôb sa počas razenia nezmení, až kým čelba razenej rúry nedosiahne úroveň únikovej štôlne. Po dosiahnutí priečneho prepojenia PP2 (zo strany portálu Žilina) bude vytvorená dočasná úniková cesta cez razený tunel. Dočasná úniková cesta bude ústiť na v súčasnosti už existujúcu nástupnú plochu pred portálom Žilina. Kým razenie nedosiahne úroveň priečneho prepojenia PP1, bude úniková cesta zabezpečená dočasnou únikovou cestou tvorenou PP2 a následne razeným tunelom, ako aj únikovou cestou tvorenou priečnym prepojením PP1 a existujúcou únikovou štôlňou vedúcou na portál Čadca. Keď čelba razenej rúry dosiahne úroveň priečneho prepojenia PP1, dočasná úniková cesta sa bude viesť len na portál Žilina, a to cez razený tunel. Pri postupe razenia na úrovni prvého a druhého priečneho prepojenia a v ich blízkosti sa tie na určitý čas uzavrú. Rovnako bude v požadovaných miestach uzatvorená existujúca úniková štôlňa. Jej uzatvorením sa zabezpečí správny smer úniku osôb a vylúči možnosť prístupu nepovolaných osôb na čelbu razenej tunelovej rúry.

Funkčnosť dočasnej únikovej cesty musí byť v razenej rúre, ako aj pred razeným portálom zachovaná počas celej výstavby. Odporúčaná šírka dočasnej únikovej cesty má mať prierez s výškou v podzemí najmenej 1,8 m, na povrchu 2,1 m a so šírkou najmenej 1,65 m. Dočasná úniková cesta musí byť osvetlená, musí v nej byť označený smer úniku osôb, a ak si to vyžiada havarijný plán, je nevyhnutné udať v nej aj vzdialenosti. Organizácia prác v tuneli sa musí podriadiť zachovaniu funkčnosti dočasnej únikovej cesty počas celej doby výstavby.

Počas uzavretia niektorého priečneho prepojenia, až kým nebudú spriechodnené, treba znížiť na minimum pravdepodobnosť závažného incidentu. Preto sa ako primárne opatrenie v čase razenia v blízkosti napojení priečnych prepojení na súčasnú únikovú štôlňu navrhuje v prevádzkovanej tunelovej rúre zabezpečiť jednosmernú alebo obojsmernú cyklickú premávku. Toto dopravné obmedzenie bude trvať niekoľko dní. Ich počet sa bližšie určí na základe geologických podmienok a zvoleného spôsobu razenia.

Pri vzniku požiaru v prevádzkovanej rúre bude nevyhnutné okamžite prerušiť práce v tuneli. Aj pri nehode so zranením môže veliteľ zásahu úplne alebo čiastočné zastaviť práce v tuneli.

Spôsob vetrania dočasnej únikovej cesty
Ako problematické sa javí vetranie dočasnej únikovej cesty. Pri razení od portálu Žilina až po priečne prepojenie PP2 bude vetranie v existujúcej únikovej štôlni zabezpečovať súčasný systém vetrania. Keď razenie postúpi do oblasti medzi priečnymi prepojeniami, súčasný systém vetrania bude zabezpečovať len vetranie únikovej cesty od portálu Čadca po druhé priečne prepojenie. V poslednej fáze razenia, keď sa čelba posunie za druhé priečne prepojenie, bude súčasné vetranie únikovej štôlne nefunkčné. Vetranie dočasnej únikovej cesty bude zabezpečovať axiálny ventilátor s lutnovým ťahom, ktorý bude zabezpečovať aj stavebné vetranie. Pri vetraní dočasnej únikovej cesty sa požaduje prívod čerstvého vzduchu proti smeru úniku osôb, čo v prípade prívodu vzduchu na čelbu počas razenia vyžaduje úpravu lutnového ťahu. Potrebný objemový prietok čerstvých vetrov sa stanoví na základe týchto podmienok:

• pozdĺžny sklon razenej tunelovej rúry,
• priečny rez,
• návrh zostavy rozhodujúcich strojov,
• maximálne množstvo nálože uvažovanej na jeden odpal,
• minimálne pozdĺžne prúdenie stanovené pre únikové chodby (napríklad podľa Astra 13 002).

Predpokladá sa vetranie fúkacie. Vetracie zariadenie bude pozostávať z axiálneho ventilátora umiestneného na povrchu v predportálí a z pevného flexibilného nevystuženého lutnového ťahu. Pri stanovení potrebného množstva vetrov sa bude vychádzať z požiadavky zloženia banských vetrov:

• kyslík O2 minimálne 20 % objemu v banskom ovzduší,
• oxid uhoľnatý CO nesmie prekročiť 0,003 %,
• oxid uhličitý CO2 nesmie prekročiť 1,0 %,
• oxidy dusíka NO + NO2 nesmú prekročiť 0,00076 %,
• sírovodík H2S nesmie prekročiť 0,00072 %.

Škodliviny vznikajú predovšetkým z použi­tia trhavín, striekania betónu a prevádzky mechanizmov. Pri stanovení exhalácie oxidu uhličitého sa okrem najvyššieho počtu pracovníkov na pracovisku a použitých strojných zariadení započíta aj objem oxidu uhli­čitého, ktorý vyvinie predpokladaný počet unikajúcich ľudí.

Záver
Vo všetkých fázach výstavby pravej tunelovej rúry musí byť zaistené trvalé a kontinuálne komunikačné spojenie stavby s prevádzkou tunela. Pred začatím samotného razenia bude nevyhnutné vypracovať podrobné riešenie núdzových situácií, v ktorých bude potrebné v krajnom prípade odkloniť dopravu na obchádzkovú komunikácu I/11, vedúcu centrom mesta Čadca. Počas razenia pravej tunelovej rúry má v prípade požiaru únik vodičov jednoznačnú prioritu. Tomuto scenáru bude podriadená organizácia prác na stavenisku.

Vďaka tomu, že projektant DÚR a DSZ sa už na tomto stupni projektovej dokumentácie tak podrobne venoval postupu výstavby druhej tunelovej rúry tunela Horelica, ktorý je dominantným objektom na predmetnom úseku diaľnice D3, sa projektant DSP, ako aj obstarávateľ vyhnú prekvapeniam, ktoré by mohli pôvodné riešenia podstatne zmeniť a urobiť ich náročnejšími nielen stavebne, ale aj finančne.

TEXT: Ing. Iveta Šnauková, PhD., Ing. Martin Bakoš, PhD.

Iveta Šnauková je vedúca strediska projekcie Žilina a vedúca oddelenia tunelov a podzemných stavieb spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Martin Bakoš je konateľ a generálny riaditeľ spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.