Tunel Žilina – skúsenosti s razením tunela v náročných geologických podmienkach

Výstavba tunela Žilina bola zahájená v novembri 2014 razením severnej tunelovej rúry zo západného portálu. Projektová a stavebná príprava prebiehala niekoľko mesiacov pred zahájením samotných prác a aj keď sa očakávalo náročné geologické prostredie s razením v nízkom nadloží, žiadna zo zúčastnených strán stavby nepredpokladala komplikácie, s ktorými sa bolo potrebné vyrovnávať v nasledujúcich mesiacoch.

Výsledkom bol pomalší postup prác, ako sa predpokladalo. Zmluvné strany sa preto dohodli na zahájení prác aj z východného portálu, s čím sa v pôvodnom riešení neuvažovalo. To akceptoval aj objednávateľ a stavebný dozor, takže od konca októbra 2015 sa začalo protirazenie oboch tunelových rúr z východného portálu.

Diaľnica D1 je v úseku Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka súčasťou medzinárodného ťahu E-50, ktorý sa na Slovensku začína v Bratislave a končí na hraničnom prechode s Ukrajinou. Z hľadiska vnútroštátneho významu je súčasťou vnútroštátnej diaľničnej siete, ktorá bude spolu s vymedzenými ťahmi z vybranej siete tvoriť základnú dopravnú kostru na území SR.

Úsek diaľnice D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka obchádza z južnej strany mesto Žilina a vďaka náročnej morfológii terénu si vyžiadal výstavbu 11 mostov a dvoch tunelov – Ovčiarsko (2 367 m) a Žilina (687 m).
Územie pred portálmi tunela Žilina aj v trase tunela má charakter poľnohospodárskej pôdy, lesov a lúk. Nad tunelom ani v blízkosti portálov sa nenachádza žiadna povrchová zástavba.

Inžinierskogeologické pomery podľa súťažných podkladov

Inžinierskogeologický prieskum pred výstavbou tunela Žilina sa realizoval postupne v rokoch 1996 až 2010. Výsledky z týchto prieskumov boli súčasťou súťažných podkladov, na základe ktorých vypracoval zhotoviteľ s projektantom svoje technické riešenie a stanovil ponukovú cenu. Na technické riešenie, samozrejme, nadväzoval harmonogram prác tak, aby sa dodržal čas výstavby na prerazenie tunela stanovený na 395 dní.

Tunel Žilina je situovaný v horninovom masíve budovanom paleogénnym súvrstvím ílovcov a pieskovcov s prevahou ílovcov v celom hodnotenom úseku. Od východného portálu je paleogén prekrytý formáciou kvartérnych pokryvných útvarov, reprezentovaných terasovým a deluviálnym komplexom. Kvartér bol reprezentovaný predovšetkým ílovitým štrkom až štrkom s prímesou jemnozrnnej zeminy. Táto formácia zasahovala do vzdialenosti približne 165 m od východného portálu do profilu kaloty.  

Paleogénne súvrstvie nie je v zásade nepriaznivé pre výstavbu tunelov, výrazne ho však degraduje zvetrávanie, tektonicky porušené zóny a prítomnosť podzemnej vody. V oblasti tunela Žilina sa všetky tieto tri činitele výrazne podpísali pod zmenu kvality horninového prostredia. Zvetrávanie degradovalo poloskalné horniny paleogénu na zeminy. Zóna zvetrania zasahuje do hĺbky viac ako 10,0 m od povrchu paleogénneho súvrstvia, čo pri malej výške nadložia tunela (5 – 28 m) znamená, že 48 % dĺžky tunela sa razí v zeminách.

Na zvyšnej dĺžke, ktorá je situovaná v strednej časti tunela, prebieha zóna zvetrania tesne nad klenbou kaloty. Horninové prostredie v trase tunela je porušené viacerými tektonickými zónami. Tektonicky porušené zóny sa striedajú v celom úseku tunela, výraznejšie v jeho západnej časti. Na kontakte týchto porúch možno očakávať sústredné prítoky podzemnej vody. Hladina podzemnej vody je v celej trase tunela nad projektovanou niveletou. Vo všeobecnosti sa ílovec hodnotí ako málo priepustná hornina, čomu nasvedčoval aj stanovený koeficient filtrácie k_f ≤ 10^-8 m/s.  

Na základe opísaných inžinierskogeologických pomerov sa trasa tunela rozdelila na kvázihomogénne bloky s predpokladaným geologickým typom G1, G2 a G3. Predpokladalo sa, že najhoršie hodnotený geotechnický typ G1 bude tvoriť 2,4 % z celkovej dĺžky tunela a, naopak, najlepšie hodnotený geologický typ G3 41,8 %.

Zostávajúca dĺžka pripadala na geotechnický typ G2. V blokoch G1 a G2 bolo podľa podkladov zo súťaže možné očakávať nestabilitu výrubu spojenú s výskytom tlačivých ílovitých a ílovcových hornín, zvýraznenú prítokmi vody do tunelovej rúry. A hoci bol geotechnický blok G3 definovaný ako najlepší, aj tu boli geotechnické parametre pomerne nepriaznivé: E_def = 110 MPa, υ = 0,26 a σ_c = 15 MPa.

Obr. 1 Priečny rez tunelom – južná (pravá) tunelová rúra s prehĺbenou spodnou klenbou, sklon 4,96 %

Návrh vystrojovacích tried podľa IG pomerov v súťažných podkladoch

Podľa podkladov poskytnutých v súťaži sa zdalo, že najväčším problémom pri výstavbe tunela bude mäkká, poddajná hornina so všetkými jej dôsledkami – vysoké deformácie výrubu či sadanie (zabáranie) celej stavby. Na základe tohto predpokladu sa navrhol tvar priečneho rezu, ako aj technologický postup výstavby tunela takým spôsobom, aby sa očakávané nepriaznivé vplyvy čo najviac eliminovali.

Priečny rez tunela bol skonštruovaný v celej dĺžke so spodnou klenbou tak, aby sa čo najviac približoval kruhovému tvaru. V najhorších geologických podmienkach bolo hlavným predpokladom rýchle uzatváranie celého profilu výrubu bez realizácie dočasných ostení, ktoré by sa odstraňovali v ďalších krokoch výstavby.

Celkovo sa pri tuneli Žilina navrhlo osem vystrojovacích tried. Návrh jednotlivých vystrojovacích tried sa realizoval na základe už zmienených geotechnických typov G1 až G3, pričom významnú úlohu zohrávala pri návrhu aj výška nadložia od 4 do 32 m.
Plocha výrubu celého tunela sa pohybovala od 104 do 117 m². Dĺžka záberu bola navrhnutá od 1,0 do 1,7 m s ohľadom na danú vystrojovaciu triedu s horizontálnym rozdelením na kalotu, stupeň a dno. Primárne ostenie tvoril striekaný betón pevnostnej triedy C 25/30 s hrúbkou 200 až 350 mm.

Striekaný betón bol vystužený dvomi vrstvami KARI sietí a priehradovým oceľovým nosníkom. Navrhlo sa radiálne kotvenia ostenia, a to buď maltované s cementovým tmelom, alebo samozávrtné IBO. Zaistenie klenby kaloty proti nadmernému nadvýlomu zabezpečovali maltované a samozávrtné ihly vo viacerých radoch a v začiatkoch razenia MP dáždniky. Stabilitu čelby proti vypadávaniu horniny zabezpečoval striekaný betón s hrúbkou 50 až 100 mm, vystužený oceľovými sieťami s čelbovými kotvami. 

Získané skúsenosti z razenia tunela

Nepriaznivé správanie horninového masívu sa prejavilo hneď po zahájení razení zo západného portálu počas razenia severnej tunelovej rúry. Ukázalo sa, že geologické prostredie je jedno z najťažších a jedno z najnevhodnejších na razenie podzemného diela. Podložie tvorili silno zvetrané až rozložené ílovce charakteru zemín s extrémne nízkymi pevnosťami R6. V zóne zvetrania je ílovec degradovaný na íl vysokej plasticity s tuhou až pevnou konzistenciou.

Hornina sa prejavovala ako veľmi mäkká, poddajná a tvárna, v dôsledku čoho sa primárne ostenie zabáralo ako celok bez výraznejších priečnych deformácií. Na konvergenčných profiloch sa zaznamenali aj výrazné posuny v pozdĺžnom smere razenia.

Domnievame sa, že práve pozdĺžna deformácia prispela neskôr výrazne k vytváraniu pozdĺžnych trhlín na styku kaloty a stupňa pri vyšších nadložiach. Veľkosti zvislej deformácie presahovali v mnohých prípadoch hranicu 200 mm (deformácia predpokladaná projektom bola na úrovni 120 mm). Hornina sa správala nesúdržne ako nesúdržný málo uľahnutý sypký materiál, čo viedlo k prejavom nestability čelby kaloty a jej vypadávaniu prevažne v hornej časti kaloty.

Vysoká poddajnosť a zároveň nesúdržnosť v jednej hornine sa zvyčajne nevyskytujú, preto bolo nesúdržné správanie horniny pre všetkých prekvapujúce a neočakávané. Nesúdržnosť spôsobuje prítomnosť úlomkov zvetraného ílovca, a to aj napriek tomu, že úlomky boli obalené mäkkou až tuhou ílovitou výplňou.

Ak by išlo o typickú nesúdržnú zeminu, bola by síce sypká, ale s vysokým uhlom vnútorného trenia, nepoddajná a navyše dobre injektovateľná. Poddajný zvetraný ílovec je však nesúdržný a s nízkym uhlom vnútorného trenia, čím sa ľahko deformuje, ale zároveň je nestabilný a vzniká nestabilita nezaistenej čelby kaloty. Tieto negatívne vlastnosti podporuje navyše prítomnosť horninovej vody, ktorá spôsobovala v tektonicky porušených zónach lokálne zvodnenie horniny.

Od začiatku sa tak hľadalo správne riešenie takéhoto horninového prostredia tvoreného zvetranými ílovcami charakteru zemín. Cieľom bolo vyriešiť hlavný problém, a to nestabilitu nezaistenej čelby kaloty. V oblasti západného portálu a neskôr aj priamo v čelbe tunela sa skúšali rôzne metódy zaistenia čelby od cementovej a chemickej injektáže po skúšky horizontálnej tryskovej injektáže.

Treba podotknúť, že práce na razení severnej a južnej tunelovej rúry pokračovali zo západného portálu kontinuálne bez zastavenia, ale s výrazne pomalším postupom, než sa predpokladalo. Zhotoviteľ predpokladal maximálne mesačné výkony na úrovni 50 – 60 m, čo by zodpovedalo prerazeniu jednej tunelovej rúry z jednej strany do jedného roka.

Priebeh razenia

Počítalo sa s razením severnej a južnej tunelovej rúry len dovrchne zo západného portálu. Tomu sa prispôsobilo aj umiestnenie zariadenia staveniska, umiestnenie a veľkosť depónie vyrazeného materiálu, plocha na uskladnenie stavebného materiálu, počet strojných zostáv, ako aj počet razičských skupín.  

Vlastné razenie sa začalo v novembri 2014. Ako prvá sa zo západného portálu začala výstavba severnej tunelovej rúry. Prvých 12,5 m sa budovalo pod ochranou, železobetónovou konštrukciou – tzv. korytnačkou. Po prechode prvých 12,5 m sa razilo vo vystrojovacích triedach VT 7/2 a VT 7/3. Hneď po začatí razenia sa zhotoviteľ začal stretávať s nepriaznivými geologickými podmienkami a ich negatívnymi prejavmi.

Podľa výsledkov IG prieskumu sa očakávalo, že sa zastihnutá hornina bude chovať plasticky, čo potvrdzovali aj nadmerné deformácie primárneho ostenia. Na tento variant bol zhotoviteľ pripravený. Čo sa však neočakávalo a nedalo sa vopred predpokladať, bolo nadmerné vysypávanie horninového materiálu z čelby kaloty. Hornina sa hlavne vo vrchnej časti kaloty začala správať ako sypký, nesúdržný materiál. Zabezpečenie kaloty kotvami z betonárskej ocele, ako aj zaistenie klenby kaloty ihlami sa v tomto prípade ukázalo ako málo účinné.

Drobné úlomky zvetraného ílovca sa vysypávali medzi ihlami a ich vysypávanie z čelby znemožňovalo realizovanie stabilizačného nástreku striekaným betónom. Nastal aj problém s vrtmi na ihly a kotvy, ktoré sa začali zavaľovať. Tieto problémy sa naplno prejavili v januári 2015 počas vzniku mimoriadnej udalosti, keď došlo po vyrazení 58,92 m k závalu. Zo stropnej časti banského diela vypadol materiál, zároveň sa na povrchu razeného tunela zistil obnažený prepad zeminy kruhového profilu s priemerom 9 až 10 m do hĺbky 7 až 8 m. Pri tejto udalosti sa prelomil aj nosník predchádzajúceho záberu.

Následne sa okamžite vykonalo zastabilizovanie čelby kaloty tunela tak, aby sa počas realizácie vyplnenia kráteru betónom tento nedostal do priestoru tunela. Úroveň ukončenia betonáže sa stanovila na 2,0 až 3,0 metre pod pôvodným terénom. Po vzájomnej konzultácii všetkých zúčastnených strán sa zvolila a následne rozpracovala metóda zmáhania závalu pomocou použitia tryskovej injektáže (TI) s realizáciou z povrchu (obr. 2).

Obr. 2 Zmáhanie závalu v TM 58,92, vľavo priečny rez, postup výstavby VT 7/Z1, vpravo pozdĺžny rez

Túto metódu odporučil aj OBÚ Prievidza, hlavne z hľadiska bezpečnosti práce pod závalom. TI bola navrhnutá v dĺžke 10 m, v priečnom reze tunela vytvárala tvar písmena A. Takéto riešenie prenieslo zaťaženie výplňového betónu krátera mimo tunela, pričom sa čiastočne realizovala aj sanácia porušenej zeminy v okolí, nad tunelovou rúrou a v oblasti kaloty tunela. Bočné stĺpy TI boli vystužené oceľovými rúrami. Na čele kaloty sa realizovala betónová konštrukcia, ktorá stabilizovala čelo počas realizácie TI z povrchu a zamedzila prípadnému vniknutiu tryskovej injektáže do profilu razeného tunela.

Požiadavkou bolo vytvoriť stĺpy TI s priemerom min. 800 mm a dosiahnuť minimálnu pevnosť v tlaku preinjektovanej horniny/zeminy po 28 dňoch 3,0 MPa. Vrtné a injektážne práce sa vykonávali zo spevnenej pracovnej plochy nad zaplneným miestom prepadu. Vrty na TI mali minimálny priemer 135 mm, realizovali sa s vodným výplachom. Pre prípad zavaľovania vrtov a ich nestability bol pripravený aj výplach cementovou suspenziou, ktorý by zaistil potrebnú stabilitu vrtu. Do krajných stĺpov TI sa realizoval vrt s priemerom 149 mm, potom sa do týchto stĺpov TI osadila oceľová rúra ø114/10. Počas razenia sa kontrolovali dosiahnuté priemery TI stĺpov a požiadavka projektu na minimálnu pevnosť v prostom tlaku.

V stropnej časti sa realizoval dvojradový MP dáždnik z oceľových rúr  ø114/10 mm (trieda ocele S235) s celkovou dĺžkou 12,0 m. Rúry MP dáždnika boli v celej dĺžke vybavené injektážnymi ventilmi  v rozstupoch 0,5 m. Úvodná rúra bola vybavená tzv. stratenou korunkou s priemerom 160 mm. Rúry sa vŕtali pomocou cementového výplachu. Po ukončení vŕtania MP dáždnika sa uskutočnila cementová zálievka a injektáž okolitého prostredia.

Samotné razenie pod zabezpečením závalu tvoreným TI stĺpmi prebiehalo v novonavrhnutých vystrojovacích triedach s označením VT7/Z1 a VT7/Z2. Tieto vystrojovacie triedy mali maximálny záber 1,0 m.
Prechod razenia pod závalom prebehol bez výraznejších problémov a sanácia mimoriadnej udalosti tryskovou injektážou sa ukázala ako vysoko bezpečná metóda. Negatívom však bolo výrazné časové zdržanie 6 mesiacov a vyššie náklady na realizáciu samotného zastabilizovania. Nadložie v mieste závalu dosahovalo výšku 8 m. Pri narastajúcom nadloží by náklady na obdobnú sanáciu výrazne narastali s ohľadom na tzv. hluché vrty realizované z povrchu.

Po prvej mimoriadnej situácii v TM 58,92 v severnej tunelovej rúre sa pokračovalo v novonavrhnutej vystrojovacej triede VT 7/5 a jej modifikáciách. Táto VT mala upravené kotvenie čelby kaloty až 70 ks sklolaminátových kotiev s dĺžkou 16,0 m. Na zamedzenie vzniku pozdĺžnych trhlín v úrovni kalota – stupeň sa v tomto mieste doplnila šmyková výstuž. Aby nedochádzalo k nadmernej deformácii bokov kaloty, pridala sa dočasná protiklenba kaloty. Technologický postup výstavby sa upravil tak, aby uzatvorenie celého profilu tunela bolo v maximálnej vzdialenosti 12 m od čelby kaloty.  

Deformácie primárneho ostenia sa podarilo postupne stabilizovať, naďalej však zostávala problematická nestabilita čelby, podporovaná stále sa zvyšujúcimi prítokmi podzemnej vody. V novembri 2015 v TM134,84 sa vplyvom prúdiacej podzemnej vody nepodarilo zastabilizovať čiastkový výrub v klenbe kaloty, došlo k prelomeniu stropu tunela, jeho vysypaniu a následnému vtečeniu zvodneného materiálu do priestoru tunela.

Prelomeniu stropu tunela predchádzal sústredný prítok vody na úrovni približne 0,2 l/s z okolia vrtu pre ihlu. Výraznejší sústredený prítok podzemných vôd cez ílovcový masív bol pravdepodobne dôsledkom rozvoľnenej zóny v okolí tektonickej poruchy. Prúdovým pôsobením podzemnej vody a jej sufóznymi účinkami došlo k následnej deštrukcii nadložia tunela.

Vzmáhanie závalu zastavilo výstavbu severnej tunelovej rúry na približne ďalšie 2 mesiace. Po  zabezpečení a prekonaní oblasti závalu pomocou použitia ťažkých injektovaných MP dáždnikov a masívneho kotvenia čelby sa pokračovalo v razení severnej tunelovej rúry vo VT 8. Tieto vystrojovacie triedy boli navrhnuté na geologický typ G1 s nadložím väčším ako 25 m na základe doplnkového IG prieskumu z mája 2015.

Obr. 3 Kotvenie čelby – VT 8/6, VT 8/7, VT 8/8, VT 8/9

Obr. 4 Realizácia kotvenia čelby

Doplnkový IG prieskum

Po mimoriadnej udalosti v TM 58,92 sa na základe požiadavky zhotoviteľa a projektanta zrealizoval doplnkový geologický prieskum, ktorého úlohou boli realizácia vrtov s terénnymi skúškami in situ (presiometre), odber vzoriek hornín na laboratórne stanovenie fyzikálnych vlastností hornín a geofyzikálne meranie v osi južnej a severnej tunelovej rúry.

Na základe geofyzikálnych prác sa v úvodných úsekoch interpretovalo výrazné porušenie a rozvoľnenie horninového masívu a zároveň sa interpretovali porušenia charakteru zosúvania až do predkvartérneho paleogénneho horninového masívu. Z realizovaných doplnkových IG prác ďalej vyplynulo, že oproti predpokladom málo priepustného prostredia charakterizovaného koeficientom priepustnosti k_f<10^-8 m/s umožňuje masív rýchle prúdenie vody, čo ukazuje na významné porušenie a rozvoľnenie masívu. V prípade neporušeného súvrstvia paleogénnych ílovcov by bol masív len nevýrazne priepustný.

Výsledky doplnkového prieskumu zásadne ovplyvnili dĺžky jednotlivých geotechnických blokov G1 až G3 v pozdĺžnom smere tunela. Rozdiel zmien dĺžok pri prvých 245 m zo strany západného portálu je uvedený v tab. 1.

Úprava vystrojenia na základe doplnkového IG prieskumu

Posunutie geotechnických typov vplýva na návrh razenia najmä zmenou výšky nadložia v geotechnickom bloku G1. Vyššie nadložie si v dôsledku väčšieho geostatického napätia vyžiadalo zmenu/zosilnenie primárneho ostenia.
Vystrojovacie triedy v G1 sa napokon rozdelili do troch skupín na:

•    výšky nadložia do 7,0 m tak, ako sa s tým počítalo v pôvodnej realizačnej dokumentácii,
•    výšky nadložia do 25 m pre VT 8/6 a VT 8/7 (skrátenie záberu na 0,8 m; zabezpečenie čelby kaloty tunela),
•    výšky nadložia od 25 do 30 m; pre túto oblasť sa doplnili VT 8/8 a VT 8/9 so zmenou priečneho rezu ostenia a zosilneným ostením na hrúbku 40 cm; ako podporná výstuž sa začali používať štvorprútové priehradové nosníky uzatvorené po celom obvode tunela.

Ako účinná sa neskôr ukázala aj technológia realizácie kotvenia čelby na cementový výplach s použitím sklolaminátových tyčí. Požadovaná charakteristická únosnosť kotiev čelby na medzi pevnosti je min. 300 kN. Navrhlo sa 70 ks kotiev s dĺžkou 16 – 20 m s prekotvením každých 8 m. Na základe skutočne zastihnutých geologických podmienok sa počet kotiev čelby upravuje, minimálne sa však v daných vystrojovacích triedach používa 41 ks kotiev. Požadovaný priemer vrtu je stanovený projektom na 170 mm.

Cementový výplach zabezpečuje jednak stabilitu vrtu, ale aj preinjektovanie okolitého prostredia po diskontinuitách. Po viacerých odborných diskusiách a skúškach na čelbe tunela sa pristúpilo k vysokotlakovým injektážam sklolaminátových čelbových kotiev. Požaduje sa preinjektovanie pozdĺž celej dĺžky kotvy vo vzdialenostiach 0,5 m. Preinjektovanie po dĺžke kotvy sa overuje pri postupoch počas razenia.

MP dáždnik tvoria oceľové rúry ø114/10 mm (trieda ocele min. S235) s celkovou dĺžkou 12,0 m v počte 40 ks. Po celej dĺžke mikropilót sú rúry perforované a vybavené dvojicou injekčných reinjektovateľných ventilov (zvierajúcich vzájomne uhol 180 °) s osovou vzdialenosťou 50 cm.  Úvod rúry je vybavený tzv. stratenou korunkou s minimálnym priemerom 145 mm. Jednotlivé rúry sa vŕtajú pomocou cementového výplachu na stabilizovanie stien vrtu.

Na odvodnenie horninového prostredia pred čelbou sa začali vŕtať 3 odvodňovacie vrty s dĺžkou 20,0 m s opakovaním každých 8 m, realizované z rozšíreného profilu tunela.    
Ďalší doplnený prvok – protiklenba kaloty – sa využíval pri niektorých vystrojovacích triedach na spomalenie deformácií čiastkového výrubu (kaloty). Použitie dočasnej protiklenby je stanovené podľa projektovej dokumentácie presiahnutím varovného stavu A .

Obr. 5 Priečny rez VT 8/9

Razenie z východného portálu

Mimoriadne udalosti na severnej tunelovej rúre a pomalšie postupy prác spôsobené realizáciou náročnejších zaistení čelieb a MP dáždnikov narušili zhotoviteľovi stavby harmonogram stavebných prác. Preto sa zmluvné strany pre elimináciu časového dopadu dohodli na zahájení prác aj z východného portálu.

Objednávateľ a stavebný dozor to akceptovali, takže od konca októbra 2015 sa začalo protirazenie tunela z východného portálu v južnej tunelovej rúre. Vo februári 2016 sa po dosiahnutí predpísaného odstupu čelieb 30 m pristúpilo k realizácii severnej tunelovej rúry. S razením z východného portálu sa v pôvodnom harmonograme prác nepočítalo, takže si vyžiadalo prípravu zariadenia staveniska a technologických opatrení na úpadné razenie tunela.

Doplnkový IG prieskum na východnom portáli mal len minimálny vplyv na zmenu dĺžky geotechnických blokov, a tým aj na zmenu vystrojovacích tried. Neočakávalo sa výrazné porušenie a rozvoľnenie horninového masívu ako na západnom portáli, čo sa v priebehu stavebných prác napokon aj potvrdilo. Nad tunelovými rúrami sa očakávala prítomnosť kvartérnych štrkov zasahujúca až do kaloty tunela, preto sa hneď od začiatku razenia používala na spevnenie čelby a horninového prostredia pred čelbou chemická aj cementová vysokotlaková injektáž. 

Záver

Záverom možno povedať, že hoci geológia nie je z litologického hľadiska ničím prekvapujúcim, prekvapuje jej správanie, ktoré sa prejavuje dvomi protichodnými vlastnosťami, nepriaznivými na razenie tunela. Ide o vysokú poddajnosť a zároveň nesúdržnosť zastihnutej geológie. Práve vysoká poddajnosť je typickou vlastnosťou súdržných zemín. Naopak, nestabilita správania nezaisteného výrubu je prejavom nesúdržnej zeminy.

Tieto prejavy spôsobili vypadávanie čelby kaloty vo vrchlíku a vytváranie tzv. predstihov, ktoré spôsobovali následne preťaženie predháňaných prvkov tvorených samozávrtnými IBO kotvami a neskôr MP dáždnikmi.

V čase písania článku chýba do prerazenia južnej tunelovej rúry 36 m a do prerazenia severnej tunelovej rúry 180 m. Súčasné razenie prebieha už bez väčších problémov. Hlavnú pozornosť si vyžaduje stabilizácia čelby tunela a realizácia predháňaných vystrojovacích prvkov.
Postupuje sa na úrovni približne 14 až 30 m na jednu čelbu za mesiac v závislosti od náročnosti zaistenia čelby, prípadne realizácie MP dáždnikov.

Tunel Žilina

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:            STR 684 m, z toho razená časť 648,5 m
                                  JTR 687 m, z toho razená časť 657 m
Priečne prepojenia:        2, prechodné  
Objednávateľ a budúci správca: Národná diaľničná spoločnosť, a. s.
Stavebný dozor:    Národná diaľničná spoločnosť, a. s.
Zhotoviteľ tunela:            Doprastav, a. s., Bratislava, Metrostav a. s., Praha
Projektant tunela:            Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.
Geotechnický monitoring:    Geofos, s. r. o., Arcadis CZ, a. s.

Tunnel Žilina – experience with excavation tunnel in difficult geological conditions

Žilina tunnel construction was started in November 2014 by excavation of northern tunnel tubes from the western portal. Design and construction preparation has started many months before the start of actual work and even though we expected difficult geological environment with excavation in shallow cover, no one expected complications with which we needed to compensate in the following months. As the result was slower progress of work than expected. Therefore contracting parties agreed to launch work from the eastern portal, with what was not considered originally. It was also accepted by customer and construction supervision, so that by the end of October 2015, excavation of both tunnel tubes from the east portal began.

Literatúra
1.     Diaľnica D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka, SO 447-00, SO 448-00, v stupni DSP, FTP, DSZS, DRS.  
2.     Inžinierskogeologický prieskum tunela Žilina (Súťažné podklady – NDS). 1998 až 2010.
3.     Doplnkový inžinierskogeologický a geofyzikálny prieskum tunela Žilina (Geofos, s. r. o.). Máj 2015.

TEXT: Róbert Zwilling, Martin Valko
FOTO A OBRÁZKY: Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.
__________________________________________________________
Róbert Zwilling a Martin Valko pôsobia v spoločnosti Basler & Hofmann Slovakia, s. r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby / Inženýrské stavby 6/2016.