Obr. 2 Geologickรก charakteristika รบzemia
Galรฉria(9)

Tunel Soroลกka – vรฝzva pre projektantov

Partneri sekcie:

Tunel Soroลกka je plรกnovanรฝ tunel na trase รบseku rรฝchlostnej cesty R2 Roลพลˆava โ€“ Jablonov nad Turลˆou, ktorรฝ umoลพnรญ prechod tejto cesty cez hrebeลˆ masรญvu Slovenskรฉho krasu medzi obcami Lipovnรญk aย Jablonov nad Turลˆou. Bude viesลฅ pod Jablonovskรฝm sedlom, ktorรฉ mรก nadmorskรบ vรฝลกku okolo 550 m n. m. Situovanรฝ je sรบbeลพne sย Jablonovskรฝm ลพelezniฤnรฝm tunelom, pribliลพne 50 m pod nรญm, priฤom asi vย dvoch tretinรกch dฤบลพky sa kriลพujรบ.

Dokumentรกcia na stavebnรฉ povolenie danรฉho รบseku rรฝchlostnej cesty bola spracovanรก vย roku 2018. Nรกsledne bola vย roku 2019 spracovanรก dokumentรกcia na ponuku vย podrobnosti dokumentรกcie na realizรกciu stavby tak, aby mohla prebehnรบลฅ sรบลฅaลพ na zhotoviteฤพa podฤพa zmluvnรฝch podmienok ฤervenej knihy FIDIC (vรฝstavba podฤพa dokumentรกcie zhotoviteฤพa).

Obr. 1 Situรกcia
Obr. 2 Geologickรก charakteristika รบzemia
Obr. 3 Vertikรกlna deformรกcia dz (mm) a vytvorenie horninovej klenby โ€“ simulรกcia poruลกenรฉho jaskyลˆovรฉho systรฉmu โ€“ zvislรฉ deformรกcie a formovanie skalnรฉho oblรบka
Obr. 4 ล mykovรก รบnosnosลฅ horniny vย mieste tektonickej poruchy
Tab. 1 Geologickรก charakteristika horninovรฉho masรญvu
Tab. 2 Geotechnickรก charakteristika horninovรฉho masรญvu
Tab. 3 Rizikรก
Tab. 4 Identifikรกcia rizรญk v rรกmci kvรกzihomogรฉnnych celkov

Lokalita

รšsek medzi obcami Lipovnรญk aย Jablonov nad Turลˆou prechรกdza horskรฝm hrebeลˆom Soroลกka sย cestnรฝm horskรฝm priechodom vย nadmorskej vรฝลกke 550 m n. m. รšzemie je sรบฤasลฅou Nรกrodnรฉho parku Slovenskรฝ kras. Sklony svahov tu dosahujรบ viac ako 15 %, รบzemie je hodnotenรฉ ako horskรฉ sย funkciou chrรกnenรฉho รบzemia nรกrodnรฉho parku.

Geologickรก charakteristika

Na geologickej stavbe sa podieฤพajรบ horniny mezozoika silickรฉho prรญkrovu aย kvartรฉrne fluviรกlne aย deluviรกlne sedimenty. Miesto plรกnovanej trasy tunela patrรญ kย najzaujรญmavejลกรญm ฤastiam Slovenskรฉho krasu, mรดลพeme tu nรกjsลฅ vลกetky moลพnรฉ krasovรฉ javy, ako sรบ jaskyne, priepasti, dutiny, sifรณny, vyvieraฤky aย pod.

Podฤพa geologickรฉho prieskumu je geologickรก ลกtruktรบra รบzemia jednoduchรก. Podloลพie tvoria hlavne vrstvy bridlice, vรกpenca aย dolomitu. Zย pohฤพadu geotechniky je ลกtruktรบra podloลพia zloลพitejลกia. Horniny Silickej planiny sรบ tektonicky naruลกenรฉ strmรฝmi poruchami vedรบcimi zo severozรกpadu na juhovรฝchod.

Medzi ฤalลกie problรฉmy pri nรกvrhu patria krasovรฉ javy. Vย roku 2017 sa vykonal podrobnรฝ inลพinierskogeologickรฝ prieskum, ktorรฝm sa zistila prรญtomnosลฅ niekoฤพkรฝch novรฝch jaskรฝลˆ vysokรฝch 8 aลพ 9 m aย niekoฤพkรฝch dutรฝch priestorov sย vรฝลกkou pribliลพne 23 aลพ 25 m.

Slovenskรฝ kras patrรญ navyลกe do chrรกnenej zรณny prรญrodnej akumulรกcie vody vฤaka prรญtomnosti mimoriadne bohatรฉho zdroja podzemnรฝch vรดd. Podzemnรก voda mรก svoj kolobeh, vsiaknutรก voda teฤie nadol, potom sa jej tok menรญ do horizontรกlneho (sifรณn), priฤom vฤaka pรณrovitej ลกtruktรบre teฤie voda hlbลกie do podloลพia.

Obr. 1 Situรกcia
Obr. 1 Situรกcia |

Inลพinierskogeologickรฝ prieskum

Vo vลกeobecnosti treba pri nรกvrhu kaลพdej geotechnickej konลกtrukcie poznaลฅ vlastnosti horninovรฉho masรญvu. Cieฤพom prieskumu je teda stanoviลฅ profil horninovรฉho prostredia tak, aby bolo moลพnรฉ vytvoriลฅ spoฤพahlivรฝ vรฝpoฤtovรฝ model.

Poฤet aย typ prieskumnรฝch prรกc mรก byลฅ priamo รบmernรฝ nรกroฤnosti stavebnรฉho objektu.
Inลพinierskogeologickรฉ, geotechnickรฉ aย hydrogeologickรฉ pomery tunela Soroลกka boli zhodnotenรฉ zvislรฝmi, ลกikmรฝmi aย jadrovรฝmi ลกtruktรบrnymi vrtmi sย celkovou dฤบลพkou 5โ€ฏ519,2 m.

Masรญv bol rozฤlenenรฝ na zรกklade vrtov aย geofyzikรกlnych metรณd na 22 รบsekov โ€“ kvรกzihomogรฉnnych รบsekov sย podobnรฝmi inลพinierskogeologickรฝmi aย geotechnickรฝmi charakteristikami horninovรฉho masรญvu (tab. 1). Dฤบลพky รบsekov sรบ rozdielne, vย rozmedzรญ od 35 do 790 m aย zvyฤajne sรบ ohraniฤenรฉ prieskumnรฝmi vrtmi.

Vzhฤพadom na veฤพmi zlรบ dostupnosลฅ terรฉnu (strmรฉ zrรกzy) vย blรญzkosti severnรฉho portรกlu vลกak nebolo moลพnรฉ umiestniลฅ vrtnรฉ stroje na povrch aย vykonaลฅ prieskumnรฉ vrty vย dฤบลพke takmer jednรฉho kilometra. Vzdialenosลฅ vrtov teda nezodpovedรก nรกroฤnosti danรฉho รบzemia, aย preto nemoลพno vystihnรบลฅ jeho presnรฝ charakter.

Geolรณgiu vย danom รบseku moลพno teda len predpokladaลฅ aย poฤas razenia tunela bude nevyhnutnรฉ vykonรกvaลฅ kontrolnรฉ predvrty. Tie budรบ slรบลพiลฅ na urฤovanie jaskynnรฝch alebo komรญnovรฝch priestorov, ktorรฉ mรดลพu byลฅ vyplnenรฉ vodou.

Zรกroveลˆ sa navrhlo, aby sa รบnikovรก ลกtรดlลˆa razila vย predstihu aย slรบลพila zรกroveลˆ aj ako prieskumnรก ลกtรดlลˆa. Zย jej priestorov sa potom budรบ vykonรกvaลฅ vrty do priestoru tunela sย cieฤพom overiลฅ, ฤi skutoฤnรก geolรณgia zodpovedรก nรกvrhu.

Pri nedostatoฤnom prieskume je teda geoยญtechnik nรบtenรฝ pracovaลฅ sย materiรกlom, ktorรฝ nemรก presne zadefinovanรฉ vlastnosti, respektรญve mรก zadefinovanรฉ takรฉ vlastnosti, ktorรฉ nemusia koreลกpondovaลฅ so skutoฤnosลฅou. Vรฝsledkom mรดลพe byลฅ preto neekonomickรฝ nรกvrh ostenia tunela.

Identifikรกcia aย opis rizรญk vstupu do horninovรฉho prostredia

Pri nรกvrhu tunela bolo identifikovanรฝch niekoฤพko skupรญn rizรญk, ktorรฉ sa museli zohฤพadniลฅ pri nรกvrhu technickรฉho rieลกenia. Tieto rizikรก vstupujรบ nรกsledne aj do realizรกcie diela, priฤom geotechnik bude musieลฅ nรกjsลฅ spรดsob, ako ich rieลกiลฅ.

Podฤพa zdroja mรดลพeme tieto rizikรก rozdeliลฅ na geologickรฉ, environmentรกlne, zmluvnรฉ aย technologickรฉ. Tento ฤlรกnok je zameranรฝ najmรค na zhodnotenie geologickรฝch aย geotechnickรฝch rizรญk, ich opis je vย tab.โ€ฏ3. Identifikรกciu rizรญk pozdฤบลพ trasy tunela moลพno vidieลฅ vย tab. 4.

Nรกvrh projektanta aย rieลกenie rizรญk

Vyลกลกie uvedenรฉ rizikรก predstavujรบ vstup doโ€ฏprojektovej dokumentรกcie, kde sa musia vลกetky rizika zhodnotiลฅ aย prijaลฅ takรฉ ekonomicky efektรญvne rieลกenia, ktorรฉ tieto rizikรก uspokojivo eliminujรบ. Vย prรญpade vstupu do horninovรฉho rieลกenia to predstavuje statickรฝ nรกvrh primรกrneho ostenia tunela.

Problematika statickรฉho vรฝpoฤtu zahล•ลˆa ลกirokรฉ spektrum geotechnickรฝch รบloh, zย ktorรฝch samotnรฝ vรฝpoฤet predstavuje len malรบ, ale oย to zloลพitejลกiu ฤasลฅ. Uลพ pri nรกvrhu tunela musรญ maลฅ preto projektant na zreteli vลกetky sรบvislosti aย komplikรกcie, ktorรฉ mรดลพe dielo vyvolaลฅ, aย musรญ si zvoliลฅ kompromis medzi technickรฝm aย ekonomickรฝm rieลกenรญm.

Na rozdiel od nรกvrhu pozemnรฝch konลกtrukciรญ, kde sรบ materiรกly presne definovanรฉ, predstavuje stavebnรฝ materiรกl vย geotechnike horninovรฉ prostredie, ktorรฉ tvorรญ zรกkladnรฝ prvok nosnรฉho systรฉmu โ€žostenie โ€“ horninaโ€œ. Od nรกvrhu aย vรฝpoฤtu zรกvisรญ bezpeฤnosลฅ aย cena diela, ktorรก nie je vย prรญpade tunelov nรญzka.

Jednou zย prvรฝch aย zรกroveลˆ aj najdรดleลพitejลกรญch รบloh je urฤenie primรกrnej napรคtosti vย horninovom masรญve, ktorรฉ je do znaฤnej miery ovplyvลˆovanรฉ tektonickรฝm napรคtรญm. Horninovรฝ masรญv vย okolรญ vรฝrubu nesplastizuje premiestnenรญm napรคลฅovรฉho poฤพa zย otvoru, takลพe sa vytvorรญ odฤพahฤenรก zรณna, ktorรก mรก tendenciu zosunรบลฅ sa do vรฝrubu (preto je potrebnรฉ jeho vystrojenie).

Za ลˆou potom nasleduje zรณna zvรฝลกenรฝch napรคtรญ, t. j. horninovรก klenba, ktorรก sa vย dostatoฤnej vzdialenosti od vรฝrubu stรกva samonosnou (za predpokladu dostatoฤne mocnej vrstvy masรญvu nad tunelom). Vย tuneli Soroลกka je hrรบbka tejto vrstvy urฤenรก na 25 aลพ 40 metrov.

Vย nรกvrhu aย posรบdenรญ robia problรฉm veฤพkรฉ vรฝrubnรฉ plochy, hlavne vย oblasti nรบdzovรฝch zรกlivov aย prieฤnych prepojenรญ. ฤŽalลกรญm problรฉmom je aj otvorenosลฅ trhlรญn aย ich vรฝplลˆ. Trhliny mรดลพu byลฅ vyplnenรฉ vodou, vzduchom alebo sypkรฝm materiรกlom.

Prostredie Slovenskรฉho krasu je pritom charakteristickรฉ vรฝskytom trhlรญn, takลพe ich sprรกvne vyhodnotenie je podstatnรฝm vstupom pri spresnenรญ vรฝpoฤtovรฉho modelu. Vyhodnocoval sa aj vplyv trhlรญn na vznik horninovej klenby. Prรกve prรญtomnosลฅ rรดznych trhlรญn aย diskontinuรญt znaฤne komplikuje nรกvrh aย posรบdenie tunela.

Keฤลพe vฤaka absencii prieskumu nemoลพno urฤiลฅ ich presnรฉ polohy, nรกvrh musรญ poฤรญtaลฅ sย najnepriaznivejลกรญm prรญpadom. ฤŽalej sa budeme venovaลฅ prรญstupu projektanta kย rieลกeniu podzemnรฝch dutรญn aย vplyvu poruchovรฝch zรณn na razenie tunela.

Obr. 3 Vertikรกlna deformรกcia dz (mm) a vytvorenie horninovej klenby โ€“ simulรกcia poruลกenรฉho jaskyลˆovรฉho systรฉmu โ€“ zvislรฉ deformรกcie a formovanie skalnรฉho oblรบka
Obr. 3 Vertikรกlna deformรกcia dz (mm) a vytvorenie horninovej klenby โ€“ simulรกcia poruลกenรฉho jaskyลˆovรฉho systรฉmu โ€“ zvislรฉ deformรกcie a formovanie skalnรฉho oblรบka |

Vplyv podzemnรฝch dutรญn na nรกvrh ostenia

Napรคลฅovรฝ stav masรญvu sa poฤas geologickej doby menil aย dosiahol urฤitรฝ rovnovรกลพny stav, ktorรฝ je naruลกenรฝ razenรญm tunela aย prejavรญ sa deformรกciou. Vo vรฝpoฤte sa zohฤพadnila zmena zaลฅaลพenia primรกrneho ostenia aย vo vรฝsledku potrebnรก รบprava primรกrneho ostenia vย mieste kaverny.

Vplyv poruchovรฝch zรณn na razenie tunela

Vย prรญpade prรญtomnosti zรณny poruลกenia sa menรญ stav napรคtosti horninovรฉho masรญvu, ktorรฝ sa prejavรญ รบbytkom napรคtia vย zรกvislosti od smeru aย orientรกcie trhliny. Poฤas razenia bude oslabenie aktivovanรฉ aย horninovรฉ napรคtie dosiahne novรฝ rovnovรกลพny stav sย novovybudovanรฝm primรกrnym ostenรญm.

Zรกver

Nรกvrh tunela Soroลกka predstavoval pre projektantov vรฝzvu vzhฤพadom na vedenie jeho trasy vย masรญve Slovenskรฉho krasu, ktorรฝ sa vyznaฤuje veฤพkou premenlivosลฅou aย vรฝskytom krasovรฝch javov. Na zรกklade inลพinierskogeologickรฉho prieskumu sa masรญv rozdelil na kvรกzihomogรฉnne celky, priฤom kaลพdรฝ celok mรก zadefinovanรฉ vlastnosti, ktorรฉ vstupujรบ do vรฝpoฤtu.

Dฤบลพkovรก nepravidelnosลฅ tรฝchto celkov je spรดsobenรก komplikovanosลฅou รบzemia (takmer kolmรฉ zrรกzy) aย nemoลพnosลฅou vykonaลฅ doplnkovรฝ prieskum zย technickej strรกnky. Vย tรฝchto prรญpadoch sa pristรบpilo kย idealizรกcii modelu aย pravdepodobnostnรฝm prepoฤtom izolรญniรญ materiรกlovรฝch charakteristรญk.

Pri podrobnejลกom prieskume mรดลพeme presnejลกie stanoviลฅ geotechnickรฉ parametre masรญvu, aย tak navrhnรบลฅ ekonomicky prijateฤพnejลกie rieลกenie. Poฤas razenia bude preto potrebnรฉ verifikovaลฅ statickรฝ model aย upraviลฅ zaistenia tunela primรกrnym ostenรญm podฤพa konkrรฉtnych geologickรฝch podmienok na stavbe.

Zรกkladnรก charakteristika tunela
Typ tunela: jednorรบrovรฝ tunel sย รบnikovou ลกtรดlลˆou
Dฤบลพka tunela, staniฤenie portรกlov: 4โ€ฏ248,3โ€ฏm
Kategรณria tunela: T8,0
ล รญrka chodnรญkov: 1,0 m
Vรฝลกka prejazdnรฉho prierezu tunela: 4,8โ€ฏm
Svetlรก vรฝลกka nad chodnรญkom: 2,2 m
Kategรณria tunela podฤพa STN 73 7507: dlhรฝ
Poฤet prieฤnych prepojenรญ: 17
Text: Ing. Kristรญna Teslรญkovรก; Dipl.-Ing. Juraj Ortuta; Ing. Peter Paloฤko, PhD.; Ing. Martin Bakoลก, PhD.
Obrรกzky: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.
Kristรญna Teslรญkovรก, Juraj Ortuta, Peter Paloฤko aย Martin Bakoลก pรดsobia vย spoloฤnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Literatรบra

  1. ORTUTA, J. โ€“ PALOฤŒKO, P. Technologickรฉ aย geotechnickรฉ aspekty nรกvrhu tunela Soroลกka.
  2. ORTUTA, J. โ€“ PALOฤŒKO, P. โ€“ BAKOล , M. 2018. Vplyv konลกtituฤnรฉho modelu na statickรฝ vรฝpoฤet podzemnรฝch diel. Tunely aย podzemnรฉ stavby 2018, 23. โ€“ 25. 5. 2018, ลฝilina.
  3. BAKOล , M. โ€“ PALOฤŒKO, P. โ€“ ORTUTA, J. 2018. Tunel Soroลกka โ€“ jednorรบrovรฉ rieลกenie pre juลพnรฉ Slovensko. Tunely aย podzemnรฉ stavby 2018, 23. โ€“ 25. 5. 2018, ลฝilina.
  4. PALOฤŒKO, P. โ€“ BAKOล , M. โ€“ ORTUTA, J. 2019. Limestone cavern influence to primary lining analysis for tunnel Soroลกka, Slovakia. World Tunnel Congres 2019, Neapol.
  5. Dokumentรกcia DP: Amberg Engineering Slovakia, 2018.
  6. SZABร“, S. โ€“ MORAVANSKร, D. โ€“ COPLรKOVร, J. โ€“ MAJERฤŒรK, J. โ€“ MITTER, P. โ€“ GAลฝI, P. โ€“ BUฤŒOVร, J. โ€“ GRENฤŒรKOVร, A. 2018. Inลพinierskogeologickรฉ, geotechnickรฉ aย hydrogeologickรฉ pomery horninovรฉho masรญvu tunela Soroลกka. Tunely aย podzemnรฉ stavby 2018, 23. โ€“ 25. 5. 2018, ลฝilina.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise Inลพinierske stavby 5/2019.