Metrostav úspěšně proniká do Finska

• Foto

METRO
Projekt Länsimetro – Západní metro, je nové dopravní spojení mezi městy Helsinky a Espoo s plánovanou přepravní kapacitou 100 000 cestujících za den a přímo navazuje na jedinou provozovanou trasu. Stávající páteřní linka metra s přepravní kapacitou 50 mil. cestujících/rok je dlouhá 21 km. Trasa byla budována v letech 1969 – 1982 a prodloužena na východ roku 1998. Vlakové soupravy obsluhují 6 podzemních a 11 povrchových stanic. Vzrůstající nároky na přepravu osob však vyžadují vzájemné propojení sousedních městských aglomerací.

Nová trasa je vyprojektována v délce 13,9 km z Ruoholahti v Helsinkách do stanice Matinkilä v Espoo. Prodloužení metra je v celé délce vedeno pod povrchem dvojicí jednokolejných traťových tunelů, které propojují 7 nových stanic. Pro zajištění ventilace podzemí bude vyraženo 15 větracích šachet. Celá trasa je pro ražby rozdělena na 10 úseků, ke kterým je nutné vyrazit 9 přístupových tunelů o souhrnné délce 3,5 km. Předpokládaný celkový objem vytěžené horniny je 3 mil. m³. Odhadovaná výše nákladů je 714 mil. EUR. Na financování projektu se z 30 % podílí stát, zbytek je rozdělen poměrnou délkou trasy mezi Helsinky 28 % a Espoo 72 %. Rozhodnutí o zahájení výstavby bylo učiněno v roce 2006 a termín uvedení metra do provozu je stanoven na podzim 2014. Největší infrastrukturní projekt ve Finsku zastřešuje společnost Länsimetro Oy.

Metrostav spolupracuje na výstavbě jako dodavatel ražeb a partner ve sdružení s finskou společností Destia, která provádí zajištění staveniště, ražby větracích šachet a odvoz rubaniny. První zakázku na vybudování přístupových tunelů (projekt Přístupové tunely LU7-8A) získal v roce 2010 a úspěšně ji dokončil na začátku letošního roku. Ještě před předáním díla začal pracovat na druhé zakázce, výstavbě traťových tunelů (projekt Traťové tunely LU6E).

Dokončený projekt přístupových tunelů se skládá z trojice úpadních přístupových tunelů Lauttasaari (405 m), Myllykallio (283 m) a Koivusaari (567 m) sloužící pro rozražení vlastních traťových tunelů metra se nachází v centru rezidenční zástavby na ostrově Lauttasaari. Tunely mají příčný profil od 31 m² do 58 m² s výškou skalního nadloží od 5 do 40 m. Z geologického hlediska se jednalo o ražby v tvrdých skalních horninách, převážně žulách a pod hladinou podzemní vody. Kvalita horninového masívu byla z globálního hlediska velice dobrá, pro tunelářské práce příznivá. Lokálně však byla různorodá, od pevných celistvých formací až po značně rozpukané místní poruchy drénující podzemní vodu, někdy také s proplástky písčito-jílovitých sedimentů.

Traťový úsek LU6E – Karhusaari dlouhý 1,3 km připojuje metro od hranice města Helsinky a pokračuje směrem na západ do Espoo. Součástí ražeb je dvojice jednokolejných traťových tunelů s osovou vzdáleností kolem 25 m. Běžný profil tunelů je 36,2 m². Trouby jsou vzájemně spojeny tunelovými propojkami ve vzdálenostech cca 200 m. V úseku jsou také vyprojektovány tři jednolodní technologické komory s raženým profilem až 381 m², každá délky 35 m a také trojice svislých větracích šachet obdélníkového půdorysu 9,4 × 6,5 m. Trasa úseku je směrem od východu z části vedena pod mořem, dále protíná rychlostní komunikaci a na svém konci podchází základy administrativního komplexu společnosti Nokia. Výška nadloží se pohybuje od 35 m a klesá až na cca 15 m pod mořským dnem. Tunelové trouby jsou na obě strany rozráženy mírně dovrchní ražbou z jediného, 280 m dlouhého, přístupového tunelu Karhusaari. Celkový objem vytěžené rubaniny je přibližně 150 000 m³. V současnosti už mají raziči polovinu tunelů hotovou. Jejich dokončení se předpokládá na jaře příštího roku.

OBCHODNÍ CENTRUM KALASATAMA
Výběrové řízení na zhotovitele ražeb obchodního centra Kalasatama vypsal přímo dosavadní partner Metrostavu, společnost Destia, která se specializuje na výstavbu mostů, silnic, železnic a jejich údržbu. V prostoru bývalého rybího trhu vyrostou tři výškové budovy, které budou mít na finské poměry mimořádné parametry: nejvyšší z nich dosáhne až 130 metrů. Multifunkční centrum vytvoří základ pro novou helsinskou městskou čtvrť. Harmonogram počítá s uvedením do provozu v roce 2021.

Češi dostali za úkol vybudovat dva úpadní tunely, každý pro jiný účel využití. První tunel dlouhý 220 m bude sloužit pro přeložku potrubí centrálního vytápění. Ražba byla zahájena letos v únoru a v již květnu bylo dílo předáno objednateli. Technicky zajímavý byl způsob proražení do stávajícího páteřního kolektoru (délky přes 20 km) vedoucího od nedaleké teplárny. Vzhledem ke zvýšenému riziku poškození vysokotlakého parovodu trhacími pracemi byla vlastní prorážka realizována bez použití trhavin. Poslední záběr délky 2,5 m byl rozřezán ocelovým lanem na menší bloky, které byly jeden po druhém vytaženy. Druhý tunel délky 246 m, jehož výstavba započala v dubnu 2012, je neméně zajímavý. Na podzemní dílo má velice krátkou životnost. Po celé jeho délce v přímé části jsou vrtány 20 m hluboké šachty pro vybetonování pilířů nového dálničního mostu. Po vybudování podpěr a nasunutí již vyrobené mostovky dojde k odtěžení celého masivu, ve kterém tunel vede. Tento postup prací byl zvolen pro minimální odstávku (v řádu několika dní) stávajícího dálničního mostu a převedení dopravy na most nový. V současné době je zakázka téměř dokončena.

TECHNOLOGIE VÝSTAVBY
Ražené části obou projektů jsou typickou ukázkou tunelovací metody Drill&Blast, která je mimořádně vhodná do skandinávských geologických podmínek. Jedná se o cyklickou metodu rozpojování horniny pomocí trhacích prací s pobíráním čelby v celém profilu a délkou jednotlivých záběrů až 6 m. Předpolí čelby je v předstihu několika záběrů sanováno cementovými injektážemi – pregroutingem. Jednoplášťové definitivní ostění tunelu se skládá ze svorníkové výstroje a stříkaných betonů. Veškeré vrtné práce jsou prováděny třemi poloautomatickými třílafetovými vrtacími jednotkami Tamrock Axera T11-315 TC.

Trhací práce (TP) jsou zvlášť pečlivě sledovány. Zejména přístupové tunely jsou raženy pod hustou zástavbou s postupně narůstající výškou nadloží. Pracovní doba pro provádění TP je od 7:00 do 22:00 v pracovních dnech týdne. Rizikovou analýzou provedenou před vlastním zahájením trhacích prací je vymezena oblast dotčená výstavbou. Pro každý objekt je stanoveno dovolené zatížení seismickými účinky (kmitání mm/s) trhacích prací, které je online monitorováno a výsledky jsou neprodleně umisťovány na internet a odesílány formou SMS objednateli a dodavateli staveb. Velmi důležitá je proto přesnost odvrtání produkčních vrtů, správná konstrukce nálože a zejména časování jednotlivých náložek. I když geologické podmínky umožňují maximální záběr z hlediska technologie vrtání (až 6 m), je nutné ke každé čelbě přistupovat individuálně a v případě potřeby i zkracovat záběry vzhledem k mezní náloži až na 2 m.

Ražby předchází vrtání čtyř protilehle umístěných průzkumných předvrtů délky 25 m, kdy je sledována a zaznamenávána penetrační rychlost vrtného nářadí, technologický výplach, eventuálně poloha a množství zastižené podzemní vody. V každém vrtu je provedena zkouška hltnosti, při které je vrt utěsněn obturátorem a následně začerpán vodou při přetlaku 0,5 MPa. Po 5 minutách je sledován úbytek tlaku vody ve vrtu a vyhodnoceno Lugeonovo číslo. Při hodnotě Lu 0,8 a vyšší je poté odvrtán ochranný injektážní deštník skládající se až z 20 vrtů délky 25 m a zahájena injektáž. Celý proces se pravidelně opakuje každých 20 m ražby, tzn. dodržení vzájemného překryvu jednotlivých deštníků 5 m. Pro injektážní směsi je používán rychle tuhnoucí mikrocement (d₉₅ < 20 μm) v poměrech w/c 1,0 až 0,6. Po základní injektáži je možné zahájit vrtání produkčních vrtů teprve, když injektážní směs vydrží seismické účinky trhacích prací a při vrtání se nevyplavuje spolu s výplachovou vodou z vývrtu. Minimální doba pro zahájení vrtání, měřeno od ukončení injektáže, je 6 hodin a pro zahájení odstřelu 10 hodin. Kritériem úspěšnosti je dodržení tříd těsnosti tunelů předepsaných projektem:

• třída AA průsaky vody < 2 l/min/100 m pro traťové tunely,
• třída A průsaky vody < 5 l/min/100 m,
• třída B průsaky vody < 10 l/min/100 m.

Pokud v daném úseku vniká do tunelu více vody, než ukládá projekt, musí být oblast injektována zpětně – postgrouting. Zejména v případě ražeb traťových tunelů metra jsou skutečné spotřeby injektážních cementů několikanásobně vyšší, než předpokládal projekt.

MATERIÁLY
Svorníky používané jako výstroj výrubu se dělí dle následujících kategorií:

• svorníky osazované před započetím ražeb (zejména před ražbou portálových úseků)
• svorníky dočasné, přerušující cyklus ražby
• svorníky trvalé, které jsou součástí definitivního ostění
• doplňková svorníková výstroj

Svorníky přerušující cyklus ražby jsou osazovány v místech určených projektem, popř. pokud hrozí uvolnění bloků horniny ohrožujících bezpečnost pracoviště. Jedná se zejména o dočasné svorníky s mechanicky rozpínanou hlavou délek 3 – 5 m a možností zpětného zainjektování před nástřikem betonů. Pokud splňují požadavky protikorozní ochrany, lze je přiznat jako součást definitivního ostění.

Svorníky trvalé jsou pruty z betonářské hřebínkové oceli Ø 25 mm, délek 3 – 6 m osazované systematicky do rastru 2 × 2 m. Svorníky nejsou vybaveny roznášecí podložkou a ani žádným jiným způsobem aktivovány. Instalace trvalých svorníků musí sledovat ražbu nejméně ve vzdálenosti 30 m od čelby pro eliminaci účinků trhacích prací na injektážní zálivku.

Doplňková svorníková výstroj zahrnuje zejména samozávrtné kotvy typu TITAN, které tvoří ochranné deštníky délek až 12 m v místech zhoršené geologie.

Materiál použitý pro výrobu svorníků je ocel A 500HW. Veškerá trvalá výztuž musí mít protikorozní povrchovou úpravu skládající se z žárového pozinkování tl. 105 μm a epoxidového nátěru tl. 300 μm. Požadovaná životnost svorníkové výstroje instalované v tunelech metra je 100 let.

Obdobně jako svorníky se i konstrukční betony dělí do základních kategorií:

• bezprostřední nástřik betonu v průběhu prací, jež znamená přerušení ražby
• nástřik definitivního ostění

Bezprostřední nástřik je aplikován při zhoršených geologických podmínkách pro zvýšení úrovně bezpečnosti na pracovišti. Pro nástřik je používán beton s rozptýlenou výztuží (60 kg ocelových drátků na m³).

Definitivní ostění se skládá ze dvou vrstev betonů. První vrstva je konstrukční v tl. 30 – 100 mm opět s rozptýlenou výztuží. Druhá vrstva z prostého betonu tl. 30 mm je uvažována jako ochranná. V případě traťových tunelů jsou místo ocelových vláken používána vlákna polypropylénová (cca 7,5 kg/m³). Stejně jako v případě definitivních svorníků musí i stříkané ostění sledovat ražbu alespoň 30 m od čelby. Pro případy lokálních úkapů vody jsou instalovány organizované drenážní svody.

Materiálové požadavky na kvalitu stříkaných betonů vychází z norem SFS-EN 14487-1 a SFS-EN 14487-2. Kamenivo v betonech smí mít maximální velikost zrna 8 mm. Jako pojivo jsou používány portlandské cementy. Při aplikaci nástřiku mokrým způsobem smí být poměr w/c maximálně 0,5. Množství vody v betonové směsi nesmí být vyšší než 200 kg/m³ (sednutí kužele 100 – 150 mm). Hustota čerstvého betonu musí být větší než 2 200 kg/m³. Dávkování urychlovače tuhnutí nesmí být vyšší než 5 % hmotnosti cementu. Ošetřující přísady pro zrání betonu nejsou povoleny. Povrch je nutné skrápět vodní mlhou po dobu min. 14 dní od aplikace, nebo do dosažení 80 % jmenovité pevnosti. Kvalitativní požadavek na výsledný beton je třída C30/37 a C35/45, XC3, XF1. Energetická pohltivost drátkobetonů při deskové zkoušce (při průhybu 25 mm) musí být min. 1 000 J. Čerstvá betonová směs je na staveniště dopravována v autodomíchávačích a nanášena manipulátorem Meyco Potenza.

SHRNUTÍ
Od roku 2010 společnost Metrostav realizovala následující stavby:

• Přístupové tunely LU7-8A
• Myllykallio, 283 m, 9/2010 – 12/2010
• Koivusaari, 567 m, 1/2011 – 6/2011
• Lauttasaari, 405 m, 3/2011 – 12/2011
• Kalasataman keskus
• Service tunel, 220 m, 2/2012 – 6/2012
• Metro working tunel, 246 m 4/2012 – 7/2012

Dosud realizuje:

• Traťové tunely LU6E
• Karhusaari, 2 × 1 300 m, 6/2011 – I.Q. 2013

Celkový objem ražeb je cca 200 000 m³.

Na stavbách se pracovníci střídají v šestitýdenních turnusech a poté mají 3 týdny volna. Raziči pracují ve dvousměnném provozu šest dní v týdnu s průměrným postupem 3,5 metru/čelbu/den. Celkem na projektech v současnosti pracuje 45 zaměstnanců divize 5.

Společnost Metrostav ve Finsku aplikuje své zkušenosti s podzemními stavbami. Vzhledem k realizaci 3 zakázek za poslední 2 roky a navázání efektivního partnerství s místní stavební společností se jeví finské angažmá české firmy jako velice perspektivní.

Metrostav Has Been Successfully Penetrating Finland
Metrostav and its division 5 has won recognition on the Finnish market in the field of civil engineering. After launching the cooperation on the subway construction, Metrostav took also part in a construction of the biggest administrative-residential complex in Helsinki. Thus, team of tunnellers and technicians continues with their successfully finished tunnels in Iceland. The first contracts in Finland were obtained Metrostav already 2 years ago during the city construction.

Autoři

• Ing. Pavlovský Václav
• Ing. Soukup Václav

Metrostav úspěšně proniká do Finska