Koralmský tunel a tunel Nordhavensvej – stavby z portfolia koncernu STRABAG

• Foto

KORALMSKÝ TUNEL

Koralmský tunel bude představovat spojení mezi spolkovými zeměmi Štýrsko a Korutany a bude po dokončení tvořit centrální stavební úsek dvoukolejné vysokorychlostní železniční trati „Koralmská dráha Štýrský Hradec – Klagenfurt“. Tato trať leží na Pontebbanském železničním koridoru, který jako hlavní spojení mezi Baltem a Jadranem představuje centrální projekt rakouské výstavby železniční infrastruktury. Celkem 32,8 km dlouhý Koralmský tunel (2 jednokolejné tunely každý o délce 32,8 km) je rozdělen do tří stavebních úseků (KAT 1, KAT 2, KAT 3), z nichž je nejdelší stavební úsek KAT 2 s cca 19,7 km v jižním tubusu a 17,5 km v severním tubusu, celkem tedy 37,2 km. Investorem (Rakouskými spolkovými drahami – ÖBB) byl nejdelší stavební úsek KAT 2 v říjnu 2010 zadán stavebnímu konsorciu firem Strabag AG a Jäger BAU GmbH. Doba výstavby stavebního úseku KAT 2 byla poměrně přesně naplánována na dobu 8 let. Práce na KAT 2 navázaly na úsek KAT 1, který byl stavěn metodou NRTM (nová rakouská tunelová metoda).

Zahájení výstavby stavebního úseku KAT 2 bylo stanoveno na 10. ledna 2011. Zvláštností projektu jsou dvě cca 60 m hluboké šachty. Stávající větrací šachta byla vybudována již v roce 2005 v souvislosti s výstavbou průzkumného tunelu Leibenfeld.

Se zahájením výstavby úseku KAT 2 v roce 2011 musela být co možná nejrychleji vybudována stavební šachta tvarem připomínající brýle, aby bylo možné náležitě zajistit efektivní logistiku. Tato stavební šachta rozdělená na dvě části sloužila jako zásobovací cesta pro přísun stavebního materiálu a pro transport rubaniny na povrch, jakož i pro přístup stavební techniky. Manipulace se stavební technikou je prováděna pomocí portálových jeřábů o hmotnosti 60 t.

U stavebního úseku KAT 2 musely být přibližně 4,5 km raženy metodou NRTM. Tyto razicí práce musely být zahájeny již během výstavby stavební šachty. Stávající větrací šachta tvořila v této fázi jedinou možnost přístupu do podzemí. Teprve s dokončením podstatně větší stavební šachty brýlovitého tvaru bylo zajišťování podzemních prací o něco jednodušší. Od toho okamžiku slouží větrací šachta již pouze pro přepravu osob a jako odvětrávání. Všechny ostatní činnosti se realizují nově vybudovanou stavební šachtou.

Ihned po ukončení sekvenční ražby NRTM byly zahájeny montážní práce na obou tunelovacích strojích. Začátkem roku 2013 zahájil první z obou tunelovacích strojů (TBM) v jižním tunelovém tubusu kontinuální ražbu. V jižním tunelovém tubusu se pomocí TBM vyrazilo 17,1 km. Přibližně o tři měsíce později, v dubnu 2013, zahájil druhý TBM v severním tunelovém tubusu kontinuální ražbu úseku dlouhého 15,7 km.

Vybrané parametry použitých TBM:

• 2 razicí štíty Aker Wirth s dvojitým štítem
• průměr 9,93 m
• příkon řezné hlavy 4 800 KW
• instalovaný výkon cca 8 000 KW
• celková hmotnost TBM bez koncové části cca 1 200 t
• celková hmotnost TBM s koncovou částí cca 2 000 t

Veškerý odvoz rubaniny, která při kontinuální ražbě vzniká, zajišťují od razících štítů až na povrchovou deponii pásové dopravníky.

Oba tunelové tubusy jsou vždy po 500 m propojeny tunelovými propojkami, v případě stavebního úseku KAT 2 se jedná celkem o 42 kusů. Součástí úseku KAT 2 je také výstavba nouzové zastávky o délce větší než 900 m v centrální části tunelu. Tunelové propojky a nouzová zastávka jsou, resp. byly, raženy NRTM paralelně s ražbami pomocí TBM.

Další údaje ke stavebnímu úseku KAT 2:

• celkem bylo vyraženo cca 2 900 000 m³ rubaniny, což odpovídá hmotnosti cca 8 555 000 t
• k zajištění horniny bylo potřeba 110 000 m³ stříkaného betonu
• na výrobu tybinků (betonových prefabrikovaných dílců) bylo spotřebováno 420 000 m³ betonu
• pro práce na pozdějších vnitřních konstrukcích je potřeba dalších 390 000 m³ betonu.

Při ražbě pomocí TBM se dvěma štíty se tybinky (betonové segmenty, betonové prefabrikáty) v případě stabilního horninového prostředí instalují současně s ražbou. Betonové segmenty se skládají do tybinkových prstenců o konstantním průměru pod ochranou pláště štítu. Tyto tybinkové prstence fungují jako definitivní ostění tunelu. Vzniklá prstencová spára mezi horninou a tybinkovým prstencem se zainjektuje. Betonové prefabrikáty, zvané také tybinky, které jsou potřebné pro výstroj obou kontinuálně ražených tubusů, se vyrábějí přímo na staveništi ve vlastních výrobních zařízeních.

Několik údajů k tybinkům:

• celkový počet tybinků pro KAT 2 – 120 750 ks
• délka prstence 1,90 m
• počet tybinků na prstenec – 6 ks
• navíc ke každému prstenci 1 invertní segment pro dno tunelu
• počet kompletních prstenců 17 250 ks (každý prstenec tvoří 6 tybinků + 1 invertní segment pro dno)

Enormní požadavky jsou kladeny na logistiku průběhu stavby. Proto muselo být zařízení staveniště naplánováno velmi pečlivě a dobře, aby bylo v různých fázích výstavby možné splnit velmi různorodé požadavky a úkoly.

Pro zařízení staveniště je k dispozici plocha o rozloze 6 ha, což je zdánlivě relativně velký prostor. Prakticky je ale pro účely umístění veškerých zařízení a instalací na této ploše zastavěn každý čtvereční metr.

Podstatnými součástmi zařízení staveniště jsou:

• dvě výrobny betonových tybinků
• venkovní plocha pro skladování tybinků
• dvě betonárny
• zařízení na úpravu rubaniny
• čtyři portálové jeřáby
• nakládací a vykládací zařízení
• těžební pásové dopravníky
• dílny, skladovací haly
• staveništní laboratoř
• kancelářské prostory pro investora a stavební konsorcium

Externě mimo prostory staveniště byly ve vzdálenosti pouhých pár minut pěší chůze zřízeny ubytovna a jídelna.

Investor stavby si ve smlouvě vymínil několik podmínek. První podmínka se týká vytěženého materiálu. Muselo být instalováno zařízení na úpravu materiálu, aby se vytěžená rubanina mohla používat jako kamenivo do betonových směsí. Kamenivo do betonu se tak z velké části vyrábí přímo v místě a nemusí se dovážet z externích výroben.

Druhou podstatnou podmínkou je, že velká část potřebného množství pojiv a štěrkodrtě (pro vyplnění prstencové spáry) musí být dopravována po železnici. Podle smlouvy musí být 75 % tohoto množství dopravováno po železnici a pouze 25 % smí být dovezeno na nákladních autech.

Z důvodu odlišných geologických poměrů, které zkomplikovaly razící práce, byly tyto dokončeny později, než bylo původně plánováno. Z dnešního pohledu lze předpokládat, že ražba v severní části bude moci být dokončena přibližně v březnu 2018 a ražba v jižní části přibližně v říjnu 2018.

Geologické prostředí lze zjednodušeně rozdělit na dvě oblasti. Jedná o oblast neogénu, která byla ražena metodou NRTM. Zde byly většinou zastoupeny formace nesoudržných hornin, štěrky a písky, sedimenty, jakož i jíly a hlína. V oblasti krystalinika byla ražba prováděna pomocí TBM. Většinou zde byly zastoupeny svory, slídnaté břidlice a slídnaté ruly, jakož i nejrůznější ruly (jemnozrnná rula, rula s deskovitou odlučností a hrubozrnná rula).

NORDHAVNSVEJ – MĚSTSKÝ SILNIČNÍ TUNEL PROVÁDĚNÝ METODOU CUT & COVER

Nordhavnsvej – silniční a tunelový projekt je první částí silniční spojky, jež propojí dálnici s kodaňským Severním přístavem (Nordhaven). Severní přístav je část staré industriální a přístavní čtvrti dánské metropole, kde má vyrůst na 40 000 bytů a vzniknout obdobný počet pracovních míst. S tím souvisí nutnost vybudování nové páteřní komunikace, která propojí město Kodaň se čtvrtí Nordhaven, kde se předpokládá zatížení dopravou o intenzitě až 60 000 aut denně. Celková délka Nordhavnsvejské spojky je 1,65 km a je tvořena 800 m pozemních komunikací a 900 m městského tunelu prováděného metodou Cut & Cover. Projekt zahrnuje i kompletní technologickou část.

Objednatelem stavby je město Kodaň, zhotovitelem je sdružení JV ZÜBLIN A/S (50 %) a Ed. Züblin AG (50 %) ze stavebního koncernu STRABAG. Stavba byla zahájena v roce 2011 a ukončení se plánuje do konce roku 2017.

Výstavba tunelu Nordhavnsvej metodou Cut & Cover spočívá ve vybudování pomocné stavební jámy, ve které jsou následně postaveny betonové tubusy tunelu. Před uvedením tunelů do provozu, se počítá s obsypáním tunelových tubusů zeminou.

Samotná konstrukce tunelu je tvořena dvěma tubusy, které jsou tvořeny železobetonovou rámovou konstrukcí. Vnější rozměry rámové konstrukce jsou šířky 20,4 m a výšky 8,43 m. Vnitřní volný příčný profil rámové konstrukce tunelu je o ploše 117 m² za oba tubusy. V každém tubusu jsou navrženy dva jízdní pruhy a technické kanály pod vozovkou u stěn tunelu. Celková délka tubusů je 900m s orientací západo-východní. Založení rámové konstrukce je na základové desce o tloušťce 1,0 m, vnitřní stěna má šířku 0,6 m, vnější stěny jsou o šířce 0,8 m a jsou součástí základní rámové konstrukce. Strop je proveden o mocnosti 1,0 m. Na betonářské práce bylo použito 100 000 m³ betonu, a to převážně na samotné tubusy tunelu. Nordhavnsvejský tunel je výjimečný unikátně řešenými světlovody na stropech vjezdů do tunelu, které mají omezovat dopad přímého slunce při vjezdu a výjezdu z tunelu a chránit tak řidiče před oslněním.

Před zahájením samotné výstavby tunelových tubusů bylo nutné vybudovat pomocnou stavební jámu, která je ve vrchních částech pažena záporovou pilotovou stěnou tvořenou vrtanými pilotami a v nižších partiích stavební jámy tvořena pomocnými štětovnicovými stěnami. Piloty v pilotové stěně jsou o průměru 1 200 mm a jejich délka je až 25 m. Vetknutí pilot je 5 m, z toho je volná délka pilot je až 20 m, vetknutí do skalního masívu vápenců je 1 – 2 m. Celková plocha pilotové stěny činí 9 700 m². Pro kotvení pilotové stěny je použito dočasných pramencových kotev, které jsou kotveny ve třech svislých úrovních pilotové stěny. Celkový počet těchto kotev je 2 875 kusů. Při provádění výkopových zemních prací bylo vytěženo cca 800 000 t zeminy, ve kterých je zahrnuto 16 000 t skalní vápencové horniny. Samotná výstavba stavební jámy byla komplikována přítomností železničního koridoru v blízkosti stavební jámy a skutečností, že v těsné blízkosti záporové pilotové stěny se nachází obytná výstavba.

Geologické prostředí je v nižších partiích tvořeno vápenci, které se nachází 9 – 10 m pod terénem. Kvarterní sedimenty tvoří konzistentní jíly s vrstvami usazených písků a štěrků. Těžení jámy bylo podmíněno přečerpáváním podzemní vody, která se nacházela uvnitř stavební jámy, za pažící stěny stavební jámy. Důvodem byla nutnost ochránit před případným poškozením okolní budovy, k němuž by mohlo dojít sedáním při poklesu depresívního kužele hladiny pozemní vody.

Autor

• STRABAG a.s.