Ražené traťové tunely trasy metra V.A v Praze

• Foto

POPIS TRASY METRA V.A
Následující popis trasy metra V.A je zpracován ve směru staničení od stanice Motol až po stanici Dejvická.

Stanice metra Motol je situována proti hlavnímu vstupu do areálu nemocnice Motol, severně od ulice Kukulovy. Je to mělká hloubená stanice s bočními nástupišti. Osová vzdálenost kolejí ve stanici je 4,5 m. Součástí stavebního oddílu je také ražený tunel pro obratové koleje za stanicí. Jedná se vlastně o ražený dvoukolejný tunel, v němž jsou dočasně umístěny dvě koleje délky 410 m pro obrat a odstav vlaků. Na konci tunelu je umístěna stavební jáma, ve které je u portálu navržen hloubený železobetonový objekt strojovny hlavního větrání  s větracím objektem na povrchu. Zde bude dočasně ukončen provozní úsek trasy metra V.A. Tato stavební jáma umožní ražbu dvoukolejného tunelu obratových kolejí podle zásad technologie NRTM a v budoucnu umožní montáž razicích mechanizmů TBM a ražbu dvou jednokolejných tunelů metra na trase metra VI.A.

Od stanice Motol směrem ke stanici Petřiny se trasa levostranným obloukem stáčí k severu, pozvolna stoupá a je přivedena do prostoru stanice Petřiny. Maximální podélný spád v úseku je 16,08 ‰. Nejprve se jedná o ražený dvoukolejný tunel délky cca 770 m prováděný technologií NRTM až do místa kruhové šachty pro montáž razicích mechanizmů TBM v oblasti Vypichu. Dále až do stanice Petřiny pokračují dva jednokolejné tunely délky cca 500 m ražené pomocí technologie TBM. Všechny tunely traťového mezistaničního úseku budou raženy ze staveniště BRE 1 Na Vypichu. Přístup do podzemí je navržen prostřednictvím sjezdové rampy a úpadní přístupové štoly do dvoukolejného tunelu. Mezistaniční úsek obsahuje ještě raženou štolu se strojovnou vzduchotechniky a větrací šachtu, které se budou provádět podle NRTM.

Stanice Petřiny je situována pod ulicí Brunclíkovou. Vlastní stanice je navržena jako jednolodní ražená s ostrovním nástupištěm 37 m pod úrovní terénu. Osová vzdálenost kolejí ve stanici je 14,7 m. Na stanici ve směru ke stanici Motol navazuje jedna obratová kolej, umístěná v jednokolejném tunelu mezi oběma traťovými tunely. Za stanicí se trasa obloukem stáčí k severovýchodu a současně klesá do stanice Veleslavín. Maximální podélný spád v úseku je 38,7 ‰. Ražené jednokolejné tunely mají délku cca 1 070 m a budou ražené razicími mechanizmy. Mezi jednokolejnými tunely jsou navrženy vzduchotechnické propojky.

Stanice Veleslavín se středem přibližně pod ulicí Evropskou je situována v prostoru mezi stávající železniční tratí a východním úsekem ulice K Červenému vrchu. Stanice je navržena jako mělce ražená trojlodní s ostrovním nástupištěm 19 m pod terénem. Osová vzdálenost kolejí je 15,0 m. Západní čelo nástupiště sousedí s hloubeným objektem prováděným v otevřené stavební jámě. Dále pokračuje trasa dvěma raženými jednokolejnými tunely délky cca 800 m do stanice Červený Vrch, prováděnými pomocí razicích mechanizmů. Asi 150 m za stanicí jsou ražené traťové tunely přerušeny cca 50 m dlouhým hloubeným objektem, který obsahuje strojovnu vzduchotechniky s větrací šachtou umístěnou mezi dva jednokolejné traťové tunely. Při ražbách razicími mechanizmy je stavební jáma využívána pro potřeby logistiky. Mezi traťovými tunely jsou opět navrženy vzduchotechnické propojky. Maximální spád v úseku je 35 ‰.

Stanice Červený Vrch je situována pod ulicí Evropskou a je navržena jako ražená jednolodní s jedním hloubeným vestibulem. Hloubka ostrovního nástupiště pod terénem ve středu stanice je 27 m. Osová vzdálenost kolejí je 13,0 m. Za stanicí Červený Vrch pokračuje trasa metra pod Evropskou ulicí dvěma jednokolejnými raženými traťovými tunely délky 1 760 m ústícími do prostoru odstavných kolejí stávající koncové stanice Dejvická. Traťové tunely jsou opatřeny vzduchotechnickými propojkami a klesají v maximálním sklonu 39,5 ‰ směrem ke stanici Dejvická. V úseku je navržen společný hloubený objekt pro měnírnu a pro strojovnu vzduchotechniky s větrací šachtou. Objekt je umístěn na okraji parku a s trasou je propojen dvěma raženými štolami. Ke konci úseku je navržena stavební jáma, která umožní demontáž razicích mechanizmů.

VÝBĚR TECHNOLOGIE RAŽBY TRAŤOVÝCH TUNELŮ
V posledních letech byla při výstavbě nových ražených úseků pražského metra používána téměř výhradně Nová rakouská tunelovací metoda (NRTM) s využitím trhacích prací nebo s mechanizovaným rozpojováním horniny.

S ohledem na relativně velkou celkovou délku nového úseku 6,12 km byla v převážném rozsahu provozního úseku V.A navržena ražba pomocí moderních tunelovacích strojů, souhrnně označovaných jako TBM (Tunnel Boring Machine). Staniční tunely, dvoukolejné traťové tunely a ostatní ražené objekty budou realizovány technologií NRTM. Hlavním kritériem pro výběr technologie ražby traťových úseků byla snaha o minimalizaci poklesů terénu nad raženými tunely. Ražba v daných geologických podmínkách pod povrchovou zástavbou, frekventovanými komunikacemi s řadou inženýrských sítí a v některých úsecích i tramvajovými tratěmi by byla technologií NRTM možná jen s obtížemi. Pro omezení deformací nadloží by bylo třeba provádět doplňující opatření, jako je například vertikální členění výrubu, kotvení čelby, sanace horninového masivu apod. Tato opatření výrazně zpomalují stavební postupy, zvyšují náklady, a přesto nelze dosáhnout poklesů dosahovaných při ražbě TBM v obdobných podmínkách. Proto je ražba pomocí NRTM navržena jen v místech, kde je to nezbytně nutné. Jedná se o části traťových úseků u stanice Motol, která má boční nástupiště. Zde budou realizovány dvoukolejné traťové tunely.

GEOLOGICKÉ POMĚRY
Předkvartérní podklad zájmového území budují horniny barrandienského staršího paleozoika (ordovik – silur), zastoupené převážně břidlicemi, pískovci, prachovci a drobami, místy s polohami křemenců. Minoritně jsou také zastoupeny horniny ordovického vulkanizmu, tvořené převážně bazaltovými tufy a tufity a bazaltovými aglomeráty. Paleozoické horniny jsou zvrásněné, s generelním úklonem vrstev mezi 30–60 ° směrem k jihovýchodu. Ordovik je zastoupen souvrstvími charakteristickými pro pražskou geologii – souvrství šárecké, dobrotivské, libeňské, letenské, vinické, záhořanské, bohdalecké, králodvorské a kosovské. V okolí stanice Motol vystupuje zpod křídy liteňské souvrství siluru. Další horniny předkvartérního podkladu jsou mesozoického stáří a náleží k svrchní křídě, konkrétně se jedná o souvrství perucké, korycanské a bělohorské. Tyto horniny jsou zastoupeny jíly a jílovci s uhelným pigmentem, pískovci, slepenci a ve svrchních partiích slínovci. Křídové horniny jsou generelně subhorizontálně uloženy a spočívají diskordantně na podložních paleozoických horninách.

Kvartérní pokryv představují zejména deluviální, deluviofluviální, eolické a fluviální terasové sedimenty. V trase stavby byly zjištěny rovněž uloženiny antropogenního původu. Z hlavních tektonických linií se v horninách ordoviku a siluru uplatňuje okrajový podélný zlom, který patří k pražskému zlomovému pásmu a objevuje se v blízkosti trasy ve svahu v prostoru stanice Motol. Druhou význačnou tektonickou linií je šárecký zlom, který prochází severně od stanice Veleslavín, cca 150 m od trasy.

Z hydrogeologického hlediska je proterozoikum a paleozoikum prostředím s omezenou puklinovou propustností a v rozloženém skalním masivu i omezenou průlinovou propustností, v obou případech s velmi nízkou vydatností podzemních vod. Ve svrchní křídě je nutné počítat s oddělenými zvodněmi jednotlivých souvrství s převážně puklinovou až průlino-puklinovou propustností. Zvodnění kvartérních pokryvů je vázáno především na údolní fluviální sedimenty, kde hladina podzemní vody komunikuje s vodami ve vodotečích. Periodické zvodnění lze očekávat i v deluviofluviálních sedimentech.

TECHNICKÉ ŘEŠENÍ TRAŤOVÝCH TUNELŮ
Převážná část ražených mezistaničních úseků je navržena jako jednokolejné tunely ražené pomocí TBM. Pro tento projekt je uvažováno nasazení zeminových štítů EPB (Earth Pressure Balance), které jsou schopny razit ve zcela porušených horninách a v měkkých horninách charakteru zemin v modu s plnou podporou čela. Současně lze stroje během krátkého času upravit pro ražbu v modu s částečnou podporou čela nebo ražbu bez podpory čela, které jsou vhodnější pro pevné skalní horniny, a umožňuje rychlejší postupy ražby.

Jednokolejný tunel je navržen jako kruhový s vnitřním průměrem 5,3 m. Ostění je jednoplášťové, montované z prefabrikovaných železobetonových dílců tloušťky 250 mm. Je navržen jednotný typ prstenců o šířce 1 500 mm se zkosenými čely. Skladba prstence byla navržena z pěti dílců a jednoho malého klenáku. Skutečné řešení je ale závislé také na konkrétním uspořádání razicího stroje a je možné také řešení ze šesti dílců. U staveb metra je požadována pasivní ochrana proti bludným proudům, tj. oddělení rubu konstrukce od okolního prostředí fóliovou izolací (hydroizolací). Protože při navržené technologií ražeb nelze tento požadavek splnit, je ochrana proti bludným proudům řešena zvýšeným krytím výztuže a zvýšenou požadovanou kvalitou betonu. Dle předběžného statického výpočtu je navržena minimální třída betonu bude C 50/60 při dodržení maximálního průsaku do 30 mm. Jednotlivé segmenty budou po obvodu opatřeny těsněním, které zajistí vodonepropustnost spár. Montáž prstenců ostění se provádí pod ochranou štítu a při posunu se štít opírá o čelo předchozího již smontovaného prstence ostění tunelu. Pro minimalizaci deformací v nadloží tunelu je nutné provádět okamžitě výplň prostoru mezi rubem nově smontovaného prstence ostění a lícem výrubu. Vhodně zvolená technologie výplňové injektáže je zárukou minimalizace poklesů zástavby.

Jednokolejné traťové tunely budou po celé trase, v intervalech max. 200 m, propojeny vzduchotechnickými propojkami podkovovitého profilu šířky 4,7 m a výšky 5,4 m s délkou cca 12 m, které snižují pístový účinek projíždějících souprav metra. Současně slouží pro možnou evakuaci osob a zásah záchranných jednotek. V případě detekce požáru budou propojky automaticky uzavřeny pomocí protipožárních vrat, ve kterých je dvojice protipožárních dveří pro únik osob oběma směry. Konstrukčně je ostění propojek navrženo jako dvouplášťové s mezilehlou foliovou hydroizolací.

Všechny průřezy dvoukolejného tunelu mají tvar oválu, jehož rozměry respektují průjezdné průřezy metra a rozmístění a technického vybavení traťových tunelů. Základní profil je navržen pro osovou vzdálenost kolejí (o.v.) 3,7 m a má šířku 10,3 m a výšku 7,6 m. Pro úseky, kde dochází k postupnému zvětšování osové vzdálenosti kolejí (přechod na dva jednokolejné tunely), byly navrženy další zvětšené profily dvoukolejného tunelu: o.v. 3,9 m, o.v. 4,5 m, o.v. 5,0 m o.v. 5,8 m a o.v. 6,5 m. V těchto úsecích potom dochází vždy ke zvětšení profilu tunelu skokem. Ostění tunelu je navrženo jako dvouplášťové s uzavřenou mezilehlou foliovou hydroizolací. Vnější primární ostění je ze stříkaného betonu, vnitřní ostění je z monolitického železobetonu. Navržená třída betonu definitivního ostění je C 25/30.

Ražba dvoukolejných tunelů bude probíhat ve velmi komplikovaných a proměnlivých inženýrsko-geologických a geotechnických podmínkách, s proměnlivou výškou nadloží a s častým střídáním horninových typů o rozdílných mechanicko-fyzikálních vlastnostech. Razit se bude podle zásad technologie NRTM, při rozpojování horniny pomocí strojů i při použití trhacích prací. Předpokládá se horizontální členění výrubu, při zhoršených geologických poměrech se přejde na členění vertikální. Podle geologických podkladů se očekává ražba v technologických třídách 3, 4, 5a, 5b a 5c. Těmto jednotlivým třídám odpovídají vystrojovací prostředky a tloušťky primárního ostění. Lze očekávat i ražbu v úsecích s nutností sanace okolního horninového případně zeminového prostředí.

Ostatní ražené části traťových úseků, jako jsou větrací šachty a štoly, strojovny větrání, odvodňovací štola a šachta, přístupové štoly a demontážní komory stroje TBM s přístupovým tunelem u stanice Dejvická, budou raženy rovněž podle zásad NRTM s případným členěním výrubu a použitím dalších zajišťovacích prostředků. V místě zahájení ražeb bude přístropí zajišťováno mikropilotovými deštníky, při ražbě v zeminách pod hladinou podzemní vody se předpokládá zajištění pomocí překrývajících se vějířů tryskové injektáže. Ostění trvalých konstrukcí bude opět dvouplášťové s primárním ostěním ze stříkaného betonu, mezilehlou hydroizolací a železobetonovým sekundárním ostěním. U všech dočasných konstrukcí, jako jsou přístupové štoly, bude vybudováno pouze primární ostění a zbylý prostor bude po ukončení funkce díla zaplněn popílkobetonem.

POSTUPY PROVÁDĚNÍ TRAŤOVÝCH TUNELŮ
Výstavba dvoukolejných traťových tunelů v okolí stanice Motol, prováděných technologií NRTM, bude probíhat ze dvou rozsáhlých stavenišť směrem ke stanici. První staveniště poblíž ulice Kukulovy je na konci tunelu pro obratové koleje a bude později využito pro ražbu navazujících provozních úseků trasy metra A. Druhé staveniště se nachází poblíž ulice Na Vypichu a bude sloužit pro ražbu dvoukolejného tunelu směrem ke stanici Motol a také dvou jednokolejných tunelů ražených pomocí TBM směrem ke stanici Petřiny. Ražba dvoukolejného tunelu začne ještě před nasazením strojů TBM a část hotových dvoukolejných tunelů bude využita jako montážní komora.

Postup výstavby jednokolejných traťových tunelů technologií TBM předpokládá nasazení dvou razicích strojů v traťovém úseku mezi stanicemi Motol a Petřiny v blízkosti křižovatky Vypich. Zařízení staveniště zde umožňuje kapacitní zásobování materiálem pro ražbu obou tunelů a současně odtěžování vyrubané horniny. Odtěžování rubaniny bude prováděno pomocí pásových dopravníků. Oba stroje TBM budou postupně spouštěny v hloubené kruhové stavební jámě průměru 21,6 m a hloubky 33,1 m, s možností zasunutí zadní části strojů do předem vyražené montážní komory v místech dvoukolejného tunelu. Komora je spojená s povrchem přístupovou štolou (šířka 7,1 m a výška 6,6 m) s navazující sjezdovou rampou. Ražba pomocí TBM bude prováděna ve směru ke stávající stanici metra Dejvická. Po vyražení tunelů v délce cca 500 m budou razicí mechanizmy protaženy bočními dílčími výruby stanice Petřiny a po protažení bude dále pokračovat úpadní ražba traťových tunelů směrem ke stanici Veleslavín. V třílodní stanici Veleslavín je nutné v předstihu vyrazit oba boční výruby v primárním ostění tak, aby mohly být stroje stanicí protaženy a dále pokračovala ražba až ke stanici Červený Vrch.

Přibližně 150 m za stanicí Veleslavín vjedou stroje do předem vyhloubené stavební jámy půdorysných rozměrů 51 × 31 m. Po projetí obou razicích mechanizmů touto jámou bude celý komplex obsluhy stroje (odtěžování rubaniny, skládka železobetonových dílců, napojení na média atd.) přenesen k této stavební jámě a další ražba traťových tunelů bude zajištěna z tohoto místa. To umožní v průběhu další ražby traťových tunelů zároveň pokračovat v ražbě stanic Petřiny a Veleslavín. Po protažení razicích strojů stanicí Červený Vrch, která bude budována v předstihu z raženého přístupového tunelu s portálem u ulice Kladenské, bude pokračovat ražba traťových tunelů až k provozované stanici metra Dejvická.

Oba stroje TBM budou postupně rozebrány v ražených demontážních komorách kruhového profilu o průměru 9,4 m, které budou předem vyraženy v prostoru traťových tunelů před stanicí Dejvickou. Jednotlivé díly strojů budou přemístěny přístupovým tunelem do 23 m hluboké demontážní šachty půdorysných rozměrů 10 × 15 m, odkud budou vytaženy na povrch. Navržený profil přístupového tunel o šířce 12,2 m a výšce 11,3 m umožní přesunutí celého štítu bez závěsu do šachty. Po ukončení ražeb se předpokládá další nasazení razících mechanizmů na provozním úseku trasy VI.A ze stavební jámy za stanicí Motol.

Zbývající úseky jednokolejných traťových tunelů až ke stanici Dejvická budou raženy technologií NRTM s nutností sanace okolního prostředí.

ZÁVĚR
Prodloužení trasy A metra je rozsáhlá komplexní liniová stavba v hustě obydlené části hlavního města Prahy, při jejíž výstavbě bude použita celá řada různých technologií. Razit se bude jak NRTM, tak pomocí TBM, což představuje první použití tohoto typu tunelovacích strojů pro dopravní tunely v České republice. Ražby budou probíhat často v obtížných geologických podmínkách, pod povrchovou zástavbou, frekventovanými komunikacemi s řadou inženýrských sítí a v některých úsecích i přímo pod tramvajovými tratěmi. Stavba zahrnuje prostorné stanice, dlouhé traťové tunely i na ně napojené provozní podzemní objekty.

Hlavním kritériem při návrhu tunelů byla snaha o minimalizaci poklesů terénu nad raženými tunely a zároveň snaha o co nejkratší dobu výstavby. Z tohoto důvodu byla pro převážnou část traťových tunelů zvolena technologie ražby pomocí TBM. Celková koncepce ražeb byla dále ovlivněna nutnou koordinací výstavby traťových úseků s výstavbou jednotlivých stanic a v neposlední řadě též polohami volných ploch pro zařízení staveniště, jejichž výběr byl značně omezený.

Výstavba úseku V.A bude jistě velkou výzvou pro všechny, kteří se na realizaci této stavby budou podílet. Věříme, že všechny problémy, které nastanou, budou úspěšně vyřešeny a v roce 2014 bude nový úsek předán do užívání všem obyvatelům i návštěvníkům Prahy.

Driven Track Tunnels of the Underground V.A Route in Prague
Extension of the route A of the underground is an extensive complete line construction in a densely populated part of the capital Prague, and a whole range of technologies will be used for its construction. Driving will be done using NRTM as well as TBM, representing the first use of this type tunnelling machines for transport tunnels in the Czech Republic. The driving will be often made in difficult geological conditions under the surface built-up area, frequent roads with a lot of utilities and in some sections directly under the tram tracks. The construction includes spacious stations, long track tunnels and connected operational underground objects.

Autor

• Ing. Kochánek Miroslav