Realizace sanačních a rekonstrukčních prací na projektu „Tunel Harrachov na trati Liberec – Harrachov státní hranice“

• Foto

Předmětem rekonstrukce jsou tyto objekty:

• SO 101 Harrachovský tunel
• SO 102 Most v km 36,628
• SO 201.1 Železniční svršek
• SO 201.2 Železniční spodek
• SO 301 Přeložka kabelu SŽDC

HISTORIE TUNELU
Výjimečné postavení mezi ostatními, si Harrachovský tunel zaslouží zejména z důvodu jeho technických parametrů, které jsou v rámci stávajících tunelů, i těch budovaných v rámci někdejších rakouskouherských drah zcela unikátní. Trať mezi Tanvaldem a Harrachovem byla postavena v letech 1899 – 1902 jako důležité spojení průmyslové oblasti Liberecka a Jablonecka se západní oblastí Slezska, jejímž významným střediskem bylo město Hirschberg (Jelenia Góra). Z památkově chráněného kořenovského nádraží (701 m. n. m.) pokračuje železnice táhlým obloukem ve tvaru podkovy skrze skalní zářez a přes most nad řekou Jizerou, kterým přechází z Jizerských hor do Krkonoš. Právě toto místo, tedy tok řeky Jizery tvořil státní hranici mezi Rakousko-Uherskem a Pruskem, později Československým státem a Německem. Po rozhodnutí o propojení těchto dvou oblastí, byly zvoleny dva technicky odlišné způsoby, jak se vypořádat s mimořádnými výškovými poměry tohoto regionu. Pruská strana realizovala převýšení pomocí soustavy ramp, zatímco Rakousko-Uhersko se přiklonilo k výjimečnému 4,43 km dlouhému Abtovu systému dvoupásové ozubnice v ose koleje na sedmikilometrovém úseku Tanvald – Kořenov překonávající výškový rozdíl 235 metrů stoupáním až 58 ‰, které je největší v České republice.

Mimořádný oproti ostatním tunelům v okolí, je zejména vejčitý tvar tunelové trouby, protože v době jeho vzniku, byla trať z Pruska až do hraniční stanice Kořenov elektrifikována v pruské, střídavé jedno fázové soustavě 15 kV 2/3 Hz. Ačkoliv v roce 1945 bylo elektrické vedení kompletně sneseno a mezinárodní provoz ukončen, dodnes jej připomínají např. konzole trakčních stožárů právě na Jizerském mostě.

Nejenom tento fakt, ale i zcela nepopiratelný um kamenických mistrů, jejichž práce přetrvaly do dnešních dnů zejména v portálových částech, vedly v roce 2013 Ministerstvo kultury a Národní památkový ústav k přiznání statutu Národní kulturní památky souboru objektů tunelu a viaduktu.

Navržená rekonstrukce odstraňuje špatný technický stav tunelu. Účelem je zvýšení traťové rychlosti ze stávajících 50 km/h na 55 – 60 km/h a odstranění nutnosti zavádění pomalé jízdy 10 km/h v dotčeném úseku v zimním období z důvodu výskytu zalednění v tunelu a blízkém zářezu.

PŘÍPRAVA PROJEKTU
Příprava realizace tohoto projektu, tedy tunelu a skalního zářezu, byť zahájena v říjnu roku 2014, prošla několika fázemi vývoje a koncepčních přístupů.

Když jsme s projektantem vyřešili provedení po technické stránce, zjistili jsme, že logistická stránka tohoto projektu je vlastně tím, co nám provádění prací v tunelu a zářezu, výrazně komplikuje.

Již samotná lokalita a nutnost koordinace všech kroků s institucemi jako CHKO Jizerské hory, Lesy ČR a pak zejména KRNAP, turistické spolky, památkový ústav, nebo bezprostřední blízkost státní hranice a požadavky na pasportizaci komunikací, byly něčím, co kladlo důraz na domýšlení jednotlivých fází stavby dlouho dopředu.

Vzhledem k absenci jakýchkoliv sítí na stavbě, ať již energetických či inženýrských, museli jsme připravit „autonomní – ostrovní“ systém, který bude schopen zásobovat stavbu i ve fázích snesení kolejí či mostu. Veškerá média jsou na stavbu dopravovaná na značné vzdálenosti (400 m na stranu zářezu a 500 m k tunelu). Na tuto vzdálenost byly také například dopravovány suché směsi pro stříkané betony, což je na hraně kapacity tlakových sil a technologie jako takové. Výroba tlakového vzduchu a elektrické energie proto musela být předimenzovaná, vzhledem ke ztrátám, které na takových vzdálenostech vznikají a i z důvodu souběhu prací na obou stranách stavby.

Je zřejmé, že doprava materiálu není jedinou okolností limitující možnost provádění prací. Dalším omezením je způsob dopravy strojních mechanismů, protože realizace zejména bouracích a vrtacích prací na stavbě vyžaduje nasazení adekvátní techniky, v prostředí libereckých žul, obecně považovaných za nejpevnější v rámci ČR dvojnásob. Ze stavebního povolení vyplývalo váhové omezení na provoz po zpevněné příjezdové cestě 20t, kterou jsme se však zavázali uvést do původního stavu, navíc tato vede ke stavebnímu objektu skalního zářezu, nikoliv k tunelu. Jak jsme v průběhu přípravné fáze projektu zjistili, pod lesní cestou na opačném břehu Jizery, kterou jsme si po dohodě s KRNAPem pronajali, vede přivaděč pro vodní elektrárnu. Po jednání se zástupci majitele elektrárny bylo jasné, že ani tato cesta nebude pro potřeby dopravy strojů a materiálů k tunelu vhodná. Majitel elektrárny se chystal v letních měsících zahájit rekonstrukci přivaděče, takže odmítl i možnost zapanelování celé dvoukilometrové trasy lesní nezpevněné cesty s ocelovou trubkou průměru 1 000 mm a stěnou 10 mm ležící v ose cesty, mnohdy jen 40 cm pod jejím povrchem, Závěrem jednání byla zmíněna hodnota dvoumilionové měsíční odstávky elektrárny v případě poškození přivaděče, které při uložení v poli bludných balvanů hraničila s jistotou. Poslední možností pro dopravu strojů po vlastní ose se do okamžiku zaměření jevila lesní cesta vedoucí na Harrachovskou stranu rekonstruovaného úseku, k mostku v km 37,40506. Podjezdná výška 2,4 m však není dostatečná ani pro pásovou, ani pro kolovou techniku, např. jen pro autodomíchávač nebo nákladní vozidlo s hydraulickou rukou je potřeba alespoň 2,75 m. Takto se tedy změnil způsob dopravy strojní techniky na stavbu a stroje pro práci na tunelu byly přivezeny po kolejích speciálními rampovými vozy KOP a po snesení kolejového svršku, zůstaly na stavbě „odříznuté“ až do okamžiku opětovného položení kolejí. Stejným způsobem bylo vybudováno ZS před Kořenovským portálem, k němuž od Jizery vedlo pouze tesařské schodiště pro pěší. Ze směru proti proudu řeky je stavba omezena státní hranicí s Polskem, doprava tedy tímto směrem také není možná. 

Když bylo vyřešeno jak na stavbu dopravit materiály a stroje, tak abychom mohli i po snesení příhradového pole mostu v pracích bez omezení pokračovat, narazili jsme na další zajímavý problém a tím je podélný sklon kolejí od Tanvaldu ke Kořenovu. Jde o trať s až 58‰ stoupání, což je pro běžné mechanismy, zejména co do jejich brzdných charakteristik neschůdné. V tomto úseku je dodnes „zubačka“, jde o nejprudší stoupání v ČR, a proto jsme naváželi pomocí techniky pronajaté z muzea zubačky.

SO 101 – TUNEL HARRACHOV
Tunel dlouhý 280 m se skládá z 26 pasů, z nichž deset prošlo kompletní rekonstrukcí v podobě vybourání stávajícího žulového ostění tloušťky 400 – 600 mm a vybudováním nové železobetonové obezdívky ze stříkaného betonu a příhradových BTX nosníků v nové tloušťce 250 mm. Takto provedené definitivní ostění kopíruje tvar původního výrubu, v místech, kde se dochází ke kontaktu s původním žulovým ostěním se provedl buď plynulý přechod, nebo odskok, pokud toto umožňoval profil Z‑GČD.

Izolace proti stékající vodě byla provedena ze svařovaných LDPE desek na rubu ostění, doplněných o systém podélné drenáže za rubem ostění a bentonitový pásek, popřípadě injektážní hadičky v místě, kde nové ostění dosedá na původní chodníkové betony. V místě portálových pasů, které zůstaly zachovány ve své původní podobě, a kde bylo z vnější strany vybouráno ostění až na žulovou obezdívku, byla po dohodě s investorem provedena stříkaná izolační membrána Masterseal 345, protože nebylo možné tyto části propojit s deskovou izolací uvnitř tunelu. Odvod vody byl realizován dvojicí jádrových odvrtů ze dna těchto izolovaných van do čela portálové zdi.

Prostor mezi rostlým masivem a novým ostěním byl pneumaticky vyplněn lehčeným kamenivem – Liaporem (300 kg/m3), což probíhalo v několika fázích, tak jak se stabilizovala ocelová nosná konstrukce s osazenými LDPE deskami torkretem. Ve vrchlíku klenby byly do konečného doplnění provedeny provizorní otvory, které byly po dokončení zafoukávání keramzitu zaslepeny a přestříkány torkretem.

V tunelu je deset párů vstřícných, původně cihlových výklenků, jejichž konstrukce byla obnovena, uvedena do stavu odpovídajícího platným normám a napojena na novou podélnou drenáž v celé délce tunelu.

Dalších osm tunelových pasů bylo odvodněno pomocí odvodňovacích drážek nařezaných diamantovou pilou do žulového ostění s vložením odtokových žlábků a radiálních odvodňovacích vrtů. Toto opatření bylo provedeno v místech, kde nebyly přítoky v takové míře, aby vyžadovaly úplnou obnovu ostění včetně deštníkové izolace. 

Zbývající tunelové pasy byly v místech vykazující znaky statického porušení nebo zatékání agresivních vod sanovány pomocí chemických a cementových injektáží jak
v kalotě, tak v bocích díla. Podobně původní konstrukce portálů byla zainjketována, opatřena odtokovými žlábky, odlehčovacími drenážními vrty a plošně sanována 70 mm torkretu a vyztužena kompozitní KARI sítí 100 × 100 × 8 mm. Současně s rekonstrukcí tunelové trouby byly obnoveny příkopové zídky v plné délce, nadbetonovány a opatřeny pochozími rošty. Dle požadavku investora je v místech, kde konstrukce přichází do kontaktu s povětrnostními vlivy absence jakýchkoliv kovových prvků, betonářské sítě, trny, i rošty včetně nosné konstrukce tak jsou v plném rozsahu kompozitní.

Změny oproti zadávací dokumentaci nebyly vzhledem k rozsahu PD z větší části nutné, pouze například v portálových pasech byly po odtěžení kolejového svršku zjištěny chodníkové betony natolik degradované, že je nebylo možné použít jako podporu pro důlní ohýbané TH profily. Další změnou s výjimkou již popsaného řešení odvodnění portálových čel bylo provedení hydroizolační membrány v místě dvou pasů, které vykazovaly největší průsaky a které se nepodařilo odstranit pomocí chemické injektáže. Šlo o pasy, u nichž došlo v 60. letech při jedné z rekonstrukcí tunelu k přestříkání klenby tunelu torkretem přímo na žulové ostění. Torkret, výztužní síť i spáry v původním zdivu byly zdegradovány, což však bylo zjištěno až po obnažení a proto byla tato část tunelu izolována materiálem shodným s vnější stranou portálových zdí.

SO 201.2 ŽELEZNIČNÍ SPODEK – SKALNÍ ZÁŘEZ
Součástí rekonstrukce trati na trase Kořenov – Harrachov byla také realizace odvodňovacích opatření ve skalním zářezu v km 36,17472 až 36,40749, tedy v délce 232 m. Souborem opatření, jejichž cílem bylo zamezení stékání vody po žulovém skalním masivu v zimních měsících a zejména její namrzání v podobě ledopádů až do průjezdního profilu trati, bylo provedení patnácti svislých žeber ve stěně masivu proměnné výšky, odvodnění nad turistickou cestou a obnova odvodnění na patě masivu.

Žebra byla naprojektována v trojúhelníkovém půdorysném tvaru o straně 2 m, což však byl ideový záměr, realitu určoval systém diskontinuit masivu, zejména kvazihorizontální porucha, která nastoupávala od cca 5 do cca 9 m ve směru staničení trati.

V geologickém prostředí libereckých žul, jejichž pevnost je až 220 MPa bylo nutné provádět odtěžování žeber pomocí trhacích prací. Trhací práce probíhaly v jednotlivých etapách, kdy bylo obvykle v rámci jednoho cyklu provedeno více žeber, vždy na výšku jednoho metru.

Velikost tohoto záběru byla limitována možnostmi provádění vrtů pro trhací práce výškovým způsobem, navíc ručně a také obavou dodavatele o stabilitu již tak dost porušeného masivu a samozřejmě snahou o co možná nejpřesnější provedení žeber bez nadvýlomů.

Po sestupném odtěžení žeber až pod hranu budoucího kolejového svršku, byly osazeny kompozitní kotvy délky 6 m, průměru 32 mm a provedeny odvodňovací vrty z jednotlivých žeber délky 3 m a průměru 50 mm, vždy po odsouhlasení poloh geologem stavby.

V celé délce skalního zářezu byla na straně žeber skalní pláň zabetonovaná, protože původní dno příkopu bylo v různých výškách a tvořily se tedy bazény bez odtoku. Nově zbudované patní zídky, které oddělují těleso železničního svršku od skalního masivu a vodu z něj odvádějí na obě strany zářezu do recipientů.

Požadavek obce Kořenov byl, že nesmí být přerušen provoz na žluté turistické trase nad zářezem a proto byly všechny práce v tomto úseku stavby, nejenom ty trhací, vždy avizovány na zúčastněné organizace. Vzhledem k objemu trhacích prací, přes 1 000 m³, možnosti odtěžovat sestupně na výšku jednoho metru si lze představit, jak často koordinace s orgány státní správy probíhala. S tím také souvisí administrativní opatření k zabezpečení převozu trhavin, pokud bylo nutné skalní bloky „dostřelovat“ na zemi, zejména po incidentu ve Vrběticích.

ZÁVĚR
Komplexnost přístupu k řešení nejenom technických, ale i logistických okolností tunelu a skalního zářezu beze zbytku prověřila možnosti strojní techniky, připravenosti autorského dozoru a investora k realizaci neotřelých řešení, ale i zhotovitele na tato navržená řešení reagovat a s odstupem lze všechna zmíněná řešení označit za úspěšná.

Performance of Maintenance and Reconstruction Works within the Project “Harrachov Tunnel on the Track Liberec – Harrachov, the State Border”
The article deals with a performance method of the maintenance of Harrachov Tunnel that has been taking place over the first half of this year as a part of the reconstruction of the so-called Jizera railway. A whole range of cogway objects has been reconstructed, including the most significant objects such as the Harrachov Tunnel and Jizera Viaduct, the former borderline bridge across the Jizera River, being under the protection of monuments programme. The Harrachov Tunnel is protected especially because of its characteristic slim shape which was constructed due to an electrical traction existing on the route Szklarska Poreba–Kořenov at the time of the railway construction. Its residues can be found on the tunnel mouths and the bridge piers.

Autor

• Ing. Minich Ondřej