Riešenie geotechnických problémov pri návrhu 2. profilu diaľnice D3 Oščadnica – Čadca, Bukov

• Foto

V rámci prípravy projektovej dokumentácie predmetnej stavby bolo celkovo riešených 175 stavebných objektov, z toho 26 geotechnických konštrukcií tvorených demoláciami už existujúcich konštrukcií s ich čiastočným zachovaním, kompletnými demoláciami oporných a zárubných múrov, návrhom nových oporných a zárubných múrov a v neposlednej rade bolo potrebné riešiť návrh sanačných opatrení zosuvných svahov, ako aj návrh monitoringu na sanovaných zosuvoch, ktoré budú stavebnou činnosťou v budúcnosti značne poznačené. Okrem spomenutých geotechnických konštrukcií bol v rámci krátkeho diaľničného úseku dlhého 4,020 km riešený návrh druhého profilu tunela Horelica, ako aj 16 mostných objektov. Prevažné množstvo ostaných objektov tvorili prístupové cesty, protihlukové opatrenia, demolácie budov a v neposlednej rade úpravy a preložky elektrických vedení a kanalizácií.

Z množstva geotechnických konštrukcií budú v príspevku podrobnejšie predstavené štyri vybrané konštrukcie.

GEOLOGICKÁ STAVBA ÚZEMIA
V zmysle regionálneho geomorfologického členenia Slovenska (Mazúr. E. – Lukniš, M., 1980) záujmové územie úseku navrhovanej trasy D3 nachádza v subprovincii vonkajších Západných Karpát. Začiatok trasy (niekoľko desiatok metrov) je v oblasti Stredných Beskýd, celku Kysuckej vrchoviny, oddielu Krásňanskej kotliny, potom prechádza do celku Kysuckých Beskýd, oddielu Rača. Takmer celá trasa je v oblasti Západných Beskýd, celku Turzovská vrchovina a oddielu Hornokysucké podolie. Základné morfologické tvary sú podmienené geologickou stavbou a tektonickými pohybmi pri výraznom uplatňovaní exogénnych procesov. Reliéf je tvorený predovšetkým eróznou činnosťou.

Inžiniersko-geologické pomery a svahové deformácie
V zmysle regionálnej IG rajonizácie Západných Karpát (M. Matula, 1986) patrí územie do regiónu karpatského flyša do IG oblasti flyšových vrchovín. Karpatský flyš je zaradený do vonkajšieho flyšového pásma magurskej skupiny, vo vývoji račianskej jednotky s dominantným výskytom zlínskych vrstiev. Zlínske vrstvy sú charakterizované striedaním ílovcov, vápnitých ílovcov a prevažne glaukonitických pieskovcov.

Kvartérne sedimenty v trase sú zastúpené komplexom fluviálnych, deluviálnych, proluviálnych a antropogénnych sedimentov, a významný je komplex zosuvných delúvií.

Fluviálne sedimenty sú zastúpené najmä štrkom, ílovitým až hlinitým štrkom pleistocén-holocénu. Na ľavom svahu rieky Kysuce sa vyskytujú terasové sedimenty zastúpené pleistocénnym štrkom ílovitým a štrkom piesčitým s piesčitým pokryvom. Na povrchu sú nesúdržné sedimenty prekryté polohou pleistocén‑holocénnych až holocénnych hlín až ílov, lokálne organických zemín.

Deluviálny komplex pleistocén‑holocénu je zastúpený kamenito‑hlinitými a hlinito‑kamenitými suťami. Povrchy svahov sú porušené eróznymi ryhami.

Proluviálny komplex pleistocén‑holocénu je vyvinutý pri vyústení bočných potokov. Antropogénny komplex bol občasne zistený v rôznych častiach projektovanej trasy a súvisel predovšetkým s výstavbou prvého profilu diaľnice.

V ľavostrannom svahu Kysuce sa vyskytujú v miestach tektonických porúch svahové deformácie rôzneho rozsahu, veku a aktivity. V časti medzi tunelom a koncom úseku je lokalizovaný aktívny zosuv. Geofondom sú evidované v km trasy cca 34,9 – 35,9 potenciálne zosuvy s poradovým číslom/sanačnými prvkami a to 601/ s odvodnením, 600/ so stabilizačnými konštrukciami, 1599/ so stabilizačnými konštrukciami, 599/ so stabilizačnými konštrukciami. V oblasti od tunela po mesto Čadca sú evidované zosuvy č. 422/ so stabilizačnými konštrukciami a aktívny zosuv č. 1422/ so stabilizačnými konštrukciami. Ako príčiny vzniku sú uvádzané klimatické faktory.

Hydrogeologické pomery územia
Podľa hydrogeologickej rajonizácie Slovenska (Šuba a kol., 1984) leží záujmové územie v hydrogeologickom rajóne PQ-028 Paleogén a kvartér povodia Kysuce s rozčlenením na dva čiastkové rajóny VH-10 čiastkový rajón kvartéru a VH-20 čiastkový rajón paleogénu.

Z kvartérnych sedimentov majú z hydrogeologického hľadiska najväčší význam fluviálne sedimenty vyvinuté v údolných nivách rieky

Kysuce a jej prítokov a ich terasové stupne. Priepustnosť fluviálnych sedimentov charakterizuje koeficient filtrácie rádovo kf = 10–4 až 10–8 m.s–1 podľa uľahnutosti a vytriedenia štrkov. Deluviálne sedimenty tvorené prevažne ílovitými sedimentmi nevytvárajú priaznivé podmienky pre akumuláciu vody a tým sa zriedkavo vytvára súvislý horizont vody. Podzemné vody sú v záujmovom území akumulované prevažne do zosuvných území, na ktoré sa viažu staré a recentné šmykové plochy zosuvov, hladina podzemnej vody je v týchto miestach napätá a vyskytuje sa v blízkosti povrchu. Zvyšné polohy flyšového súvrstvia v danej lokalite vytvorené súvrstvím ílovcov a pieskovcov s rôznym stupňom zvetranosti vytvárajú kolektor v horných rozvoľnených polohách podpovrchových puklín.

TECHNICKÁ RIEŠENIA VYBRANÝCH NAVRHNUTÝCH KONŠTRUKCIÍ
SO 230-00 Úprava podložia v mieste močiaru v km 33,375 – 33,700
V predmetnom úseku diaľnice trasa prechádza oblasťou močarín, pričom územie je zaradené do 2. – 3. geotechnickej kategórie. Diaľnica je vedená v miernom násype a pre zaistenie stability násypového telesa, ako aj podložia, je potrebné pristúpiť k návrhu sanačných opatrení na zvýšenie únosnosti podložia. V I. fáze dôjde k odstráneniu orničnej vrstvy s mocnosťou do 0,2 m, ktorá sa na trase následne využije na rekultiváciu územia. Následne bude odstránená vrstva zeminy v hrúbke približne 0,5 až 0,8 m. Násyp sa bude zakladať na povrchu zemín F4 CS až F2 CG, prípadne F6 CI/CL s prímesou organickej zeminy po zhutnení. V II. fáze dôjde k úprave podložia násypu, prefabrikovanými zvislými konsolidačnými drénmi s trojuhoľníkovým rastrom s osovou vzdialenosťou 1,5 m a dĺžkou 3,0 m. Tieto drény budú zasahovať do štrkovitých polôh. Na dno zhutneného násypu sa uloží separačná geotextília a na ňu geomreža s vrstvou priepustného štrku. Na vrstvu štrku sa uloží ďalšia vrstva geomreže a tkanej geotextílie, vrstva priepustného štrku a tkaná geotextília. Touto vrstvou bude ukončená drenážna vrstva. Ďalej sa vytvorí násyp z násypového materiálu.

SO 234-00 Zárubný múr vpravo v km 35,021 – 35,375
V predmetnom mieste sa trasa diaľnice D3 zarezáva do pravostranného svahu, pričom zárez v tomto mieste dosahuje hĺbku až 31,0 m. Inžiniersko-geologickým prieskumom bola overená prítomnosť pevných skalných hornín, tvorených pieskovcami v úrovni cca 11,0 m pod terénom. V súčasnosti je predmetný svah zabezpečený klincovanou stenou a kotevným prahom s lanovými kotvami. V horných polohách je súčasná konštrukcia tvorená drôtokamennými košmi, ktorých úlohou je zabrániť stekaniu suťových materiálov na cestu I.triedy, ktorá bude v budúcnosti tvoriť ľavý profil diaľničného úseku. Celý pravý profil novonavrhovanej diaľnice bol smerovo a výškovo navrhnutý tak, aby v čo najväčšej miere využil už existujúce konštrukcie, ako je to aj v tomto konkrétnom prípade. Časť pôvodnej konštrukcie bude odstránená. Ponechaná bude tá časť, ktorá je toho času umiestnená v päte zárezu a v budúcnosti bude tvoriť podchytenie pravého profilu diaľnice.

Novonavrhovaná konštrukcia, ktorá bude slúžiť na zaistenie zárezu bude vytvorená v postupnom odkope v jednotlivých etážach, zabezpečená bude následne klincovaním, striekaným betónom, sústavou železobetónových rebier, kotevných vencov a lanových kotiev. Takto zabezpečený svah sa obloží antikoróznou bunkovou mrežovinou vyplnenou kamenivom vhodnej frakcie a humusovým siltom, následne bude na takto pripravenú konštrukciu aplikovaný hydroosev. Pred poslednou etážou (smerom k pravému diaľničnému pásu) sa z dôvodu zvýšenia stability svahu zrealizuje pilótová stena. Pilótová stena bude následne obnažovaná po spodnú konštrukciu vozovky na výšku cca 4,0 m. Definitívna úprava pilótovej steny bude riešená obložením kamenným obkladom.

SO 251-00 Oporný múr v strednom deliacom páse vľavo v km 34,513 – 34,934
SO 252-00 Oporný múr v strednom deliacom páse vľavo v km 35,361 – 35,457
Osobitnú pozornosť bolo potrebné venovať návrhu geotechnických konštrukcií umiestnených v strednom deliacom páse diaľničného úseku. V trase sa nachádza množstvo takýchto konštrukcií, ktorých prvoradou úlohou je zaistiť stabilitu násypového telesa pravého profilu diaľnice D3, ako aj zaistiť plynulosť dopravy na ľavom už existujúcom profile diaľnice. S funkčného hľadiska bol pri návrhu kladený dôraz na rýchlosť výstavby, nakoľko súčasná cesta I/11 je toho času hlavnou tepnou dopravy do lokality Kysúc na Slovensku. Tento fakt viedol k voľbe prefabrikovaných systémov na vytvorenie podchytenia pravého profilu diaľnice. Boli volené konštrukcie s vystužených zemín, ktorých čelá sú tvorené drôtokamennými košmi, prípadne betónovými tvarovkami, a to v závislosti od priľahlej konštrukcie.

ZÁVER
V rámci komplexného riešenia projektovej dokumentácie na územné rozhodnutie vzniká potreba riešiť jednotlivé stavebné objekty vo vzájomnej súčinnosti. Už vymedzenie priestoru pre budúcu realizáciu stavby si vyžaduje vysoko odborný pohľad na riešenie jednotlivých problémov. Skúsenosti s realizovaných stavieb poukazujú jednoznačne na to, že už v počiatočných stupňoch projektovej prípravy, akou je DÚR, je potrebné venovať náležitú pozornosť riešeniu geotechnikých konštrukcií s prihliadnutím na postup výstavby a ich celoživotnú funkčnosť, ako aj monitoringu stavby, aby pri vypracovávaní ďalších stupňov projektovej dokumentácie nedochádzalo k častým nepredvídateľným situáciám a neprimeranému nárastu investičných nákladov stavby.

Solving the geotechnical probelms during the 2. profile of motorway D3 Oščadnica – Čadca, Bukov
In the preparation for construction of the motorway section D3 Oščadnica – Čadca, Bukov the 2. profile it was necessary in difficult terrain to prepare project documentation for zone permission subject to already existing left section of the motorway section. In the preparation of the documentation it was necessary to take into account the difficulty of geological structure of environment as well as topography of the relief of the area. Since the right profile of the future highway cuts into the territory of landslide slopes, on which were in the past provided extensive remediation and geotechnical measures, a high emphasis was put in the project on the conservation and the use of these structures, as high as possible, what subsequently led into minimizing of future investment costs of the construction. The experience of previous already executed work indicate the need to pay more attention and emphasis to solving of geotechnical structures, as well as to the design of construction monitoring already at the level of Zoning Permit Documents to avoid frequent unpredictable situations and disproportionate increase of investment costs of the construction while performing other stages of project documentation.

Autoři

• Ing. Horáčeková Soňa
• Ing. Kantorová Ivana
• Ing. Bakoš Martin PhD.