Stavba č. 0079 Špejchar – Pelc Tyrolka, Špelc – ražená část

• Foto

PARAMETRY RAŽENÝCH TUNELŮ 
Ražený tunel ŠPELC tvoří dvě tunelové trouby – severní tunelová trouba (STT) délky 2 230 m a jižní tunelová trouba (JTT) délky 2 223 m. Každá z těchto trub je ražena ve dvou základních profilech, dvoupruhovém a třípruhovém. Tyto základní profily jsou doplněny dalšími profily, které jsou nezbytné pro provoz tunelu – nouzové zálivy ve dvoupruhových částech velikostí cca třípruhu, VZT kanály pro požární vzduchotechniku, navýšené části v třípruhových tunelech pro účely provozní vzduchotechniky, SOS výklenky. Plocha teoretického výrubu dvoupruhového tunelu je cca 119 m², v místě VZT kanálů 138 m², plocha ve výrubu třípruhového tunelu je 168 m², v místě VZT kanálů až 198 m². Obě tunelové trouby jsou propojeny 8 tunelovými propojkami určenými pro bezpečnost a provoz tunelu. Dvě propojky byly raženy jako průjezdné s plochou ve výrubu 78 m² a celkové délce cca 42 m. Zbylých šest propojek bylo raženo jako průchozí o celkové délce 127 m.

Dále stojí za zmínku informace o sekundárním ostění kde STT je tvořen celkem 194 sekcemi, z toho 142 sekcí je ve dvoupruhovém tunelu a 52 sekcí v třípruhovém. JTT je celkem tvořen 193 sekcemi, z toho je 151 sekcí dvoupruhového tunelu a 42 sekcí třípruhového. Na definitivní ostění bylo použito cca 170 000 m³ betonu.

GEOLOGIE A VÝSTAVBA 
Tunel ŠPELC byl ražen v ordovických souvrstvích klasického geologického útvaru Barrandienu. Tyto ordovické horniny jsou tvořeny písčitými a jílovitými břidlicemi, jemnozrnnými křemenci a křemennými pískovci. Během ražeb bylo zastiženo nejprve souvrství dobrotivské, následně libeňské a letenské. Dobrotivské souvrství bylo reprezentováno nejprve písčitými břidlicemi s ojedinělými lavicemi jemnozrnných křemenců a křemenných pískovců (v úseku od portálu Trója po trať ČD Praha – Kralupy ve Stromovce), dále jílovitými až prachovitojílovitými břidlicemi. Toto souvrství bylo dominantní při ražbě z trojského portálu pod Vltavou a plavebním kanálem, dále pak pod Stromovkou až před Šlechtovu restauraci. Ražba probíhala ve zdravých až navětralých polohách s mocností 10 – 15 m (např. pod Vltavou) s minimálním skalním nadložím od několika metrů po extrém cca 1,5 m ve Stromovce. Toto souvrství bylo často postiženo zlomovou tektonikou, která mnohdy zásadním způsoben zhoršovala kvalitu horninového prostředí. Dobrotivské souvrství se v trase tunelu nachází pod vodotečí Vltavy a pod údolní vltavskou terasou. Podzemní voda, která prosakovala do puklinového systému skalního podloží, výrazným způsobem ovlivňovala chování horninového prostředí při ražbě. Celkové přítoky vody z obou tunelových trub v rozsahu dobrotivských vrstev při ražbě v úseku od portálu Trója až ke Šlechtově restauraci dosahovaly kolem 120 l/sec. Libeňské souvrství, tvořené nejprve řevnickými křemenci, a poté jílovitými až jílovitoprachovitými břidlicemi, převážně zdravými až navětralými, bylo pro ražbu vesměs bezproblémové, pouze na přechodu do letenských vrstev v oblasti pod velvyslanectvím Ruské federace se projevila výrazná tektonika výskytem poruchového pásma. V tomto úseku ražeb rovněž nebyla zastižena podzemní voda výraznější vydatnosti. Nejkvalitnějším horninovým prostředím z celé trasy tunelu ŠPELC bylo letenské souvrství tvořené převážně písčitými břidlicemi s místními vložkami jemnozrnných křemenců s minimálními přítoky podzemní vody. Pouze v úvodních metrech ražby z portálu Letná se v některých místech
vyskytla oslabená pásma.

PŘEDSTAVENÍ ZVOLENÉ RAZÍCÍ METODY A JEJÍ APLIKACE PŘI RAŽENÍ TUNELU ŠPELC 
Tunel ŠPELC je svým rozsahem, náročností v trase a množstvím použitých profilů velmi komplikované podzemní dílo ražené Novou rakouskou tunelovací metodou (NRTM). Tato metoda je představitelem moderních konvenčních tunelářských metod, tj. metod, které v rámci technologického postupu nevyužívají razicí stroje nebo štíty. NRTM je metoda, která vědomě a cíleně využívá nosných vlastností horninového masivu s cílem optimalizovat proces ražení a zabezpečování výrubu. Stabilita výrubu je zajištěna primárním ostěním a definitivní konstrukce (sekundární ostění) je budována teprve po ustálení napěťově – deformačního stavu v okolí výrubu. Hlavními konstrukčními prvky primárního ostění jsou stříkaný beton a kotevní systém. Nedílnou součástí NRTM je geotechnický monitoring opírající se především o měření deformací tunelového výrubu. NRTM se tak z hlediska geotechnického řadí mezi observační metody, které průběžně sledují průběh výstavby a mohou tak způsob ražby a zajištění výrubu primárním ostěním upravovat podle skutečného chování výrubu a horninového masivu. Během celé realizace ražeb probíhá velmi rozsáhlé sledování, které rozhoduje o dalších postupech ražby (Observační metoda). Na přesnosti a výsledcích měření závisela technická řešení především v místech ražby s geologickými problémy.

Jedním z hlavních principů NRTM je možnost rozčleňovat tunelové profily na dílčí výruby podle zastižených TT (technologických tříd). Ražba tunelů ŠPELC proběhla převážně v horizontálním členění výrubu na kalotu, opěří a dno, pouze na dvoupruhových tunelech STT a JTT  pod parkem Stromovka a při ražbě zálivů za Šlechtovou restaurací bylo použito svislé členění profilu kalot. Vzhledem ke skladbě a kvalitě horninového prostředí bylo používáno rozpojování hornin pomocí trhacích prací, pouze v místech se sníženou kvalitou v poruchových pásmech a s nízkým nadložím bylo nutné přistoupit k strojnímu rozpojování. V některých úsecích došlo ke kombinaci strojního rozpojování s trhacími pracemi. Primární ostění má však pouze dočasnou funkci. Stříkaný beton sám o sobě je vodě propustný a tudíž neslouží jako izolace podzemního díla a neposkytuje ochranu výztuže proti korozi a vlivy agresivní podzemní vody. Z tohoto důvodu se po ustálení konvergencí primárního ostění přistupuje k zhotovení sekundárního (definitivního) ostění, které po degradaci primárního ostění přebírá jeho statickou funkci a zároveň zajišťuje izolaci podzemního díla proti vniku podzemní vody. Definitivní ostění je rozděleno do samostatně působících prstenců – sekcí. Délka sekce je dána délkou bednění – pojízdné formy – horní klenby, která je u dvoupruhových tunelů cca 12 m a u třípruhových cca 10,5 m. Mezi sekcemi jsou příčné pracovní spáry umožňující drobné pohyby mezi sekcemi vlivem zatížení a geologického přetvoření.

Konstrukce definitivního ostění je navržena jako uzavřená s celoplošnou plášťovou membránovou izolací proti tlakové vodě. Před samotnou pokládkou foliové izolace se nejprve upravil povrch primárního ostění, tzv. profilace, a odstranily se nerovnosti povrchu zasahující do profilu tunelu, aby nedošlo k poškození izolace při montáži a betonáži. Na takto upravený povrch se položila ochranná vrstva z geotextilie a na ní izolace a připevnila se pomocí terčů do primérní obezdívky. Pro tunely ŠPELC byla použita folie opatřená žlutou signální vrstvou. Pro hydroizolační systém byla použita jednovrstvá foliová izolace uzavřená po celém obvodu. Na této izolaci jsou navařeny vnější těsnící spárové pásy (fugebandy), které tvoří příčný uzavřený pás a rozdělují izolace na příčné sekce. Po zabetonování tyto pásy zajišťují, že případné porušení izolace a následný průsak vody zůstanou uzavřeny v jedné sekci a následná opatření lze provádět cíleně v jednom místě. Těsnící pásy jsou umístěny v pracovních spárách sekundární obezdívky.

POPIS DVOU PROPADŮ 
Počátkem července 2007 začala z portálu v Tróji ražba dvoupruhového tunelu STT a o měsíc později JTT. Ražba z portálu v Tróji probíhala zpočátku bez větších problémů s délkou záběru 1,2 m – 2,75 m. Úspěšně proběhla i ražba pod korytem Vltavy a plavebního kanálu, a také pod tělesem železniční tratě Praha – Kralupy nad Vltavou.

S problémy se ražba začala potýkat až při podchodu parkem Stromovka. Skalní nadloží začalo klesat pod 10 m, do výrubu se postupně z horních partií nasouvaly polohy tektonicky namožených dobrotivských břidlic, ve výrubu se začaly objevovat na pohled zdánlivě stabilní polohy horninového masivu s blokovitou, často  nekontrolovatelnou odlučností, avšak po rozpojení se bloky rozsypaly na destičky připomínající střešní břidlicovou krytinu. To začalo velmi výrazně ovlivňovat stabilitu ve výrubu kalot tunelových trub. Zkrátila se délka záběru až na 1,0 m, začalo se s jehlováním na ochranu stropu výrubu. Přes všechna opatření došlo v květnu 2008 na kalotě STT k vypadnutí bloku z čelby a následnému vzniku komínu. Vzhledem k nízkému skalnímu nadloží a nasycení vodou došlo k propadu na povrchu a vytvoření kráteru o průměru cca 15 m. Do tunelu tak kromě sedimentů ve formě bahna začala proudit voda vydatnosti několik desítek l/sec. Od místa této mimořádné události byl STT ražen s délkou záběru 0,8 m pod ochrannými deštníky z kotev a se svisle členěnou kalotou.

Stejným způsobem s odstupem 1 měsíce se razil i JTT. Z obou průzkumných štol byly v předstihu provedeny sanační vysokotlaké injektáže pro zvýšení stability výrubu a především pro omezení přítoků podzemní vody. Byla provedena složitá sanační a technologická opatření pro likvidaci této havárie. V tomto místě byly na základě bezpečnostní dokumentace navrženy v STT i JTT nouzové zálivy o velikosti třípruhového tunelu. Ražba kalot byla navržena na tři části. V době, kdy byly vyraženy kalota č. 1 a 2, a přistoupilo se k vyražení části 3 kaloty STT, došlo i přes veškerá možná opatření ke vzniku nadvýlomu a následnému průniku kvartérních sedimentů do výrubu a vytvoření kráteru na povrchu o průměru cca 30 m. Následnými sanačními opatřeními bylo zjištěno, že výška nadloží nad klenbou nouzového zálivu byla místo původních cca 6 m pouze 4 m. Tuto skutečnost neodhalil ani jádrový vrt provedený z povrchu terénu cca 15 m od místa mimořádné události. Veškeré práce na ražbě STT a JTT byly okamžitě zastaveny. Vlastní likvidace mimořádné události proběhla principiálně technologicky stejně jako u první mimořádné události.

OPATŘENÍ A ROZHODNUTÍ PO PROPADECH 
Po zdolání druhé mimořádné události byla přijata zásadní rozhodnutí jak po stránce projekční, realizační, tak i po stránce sanační k zajištění bezpečnosti při provádění razičských prací. V celém úseku extrémních geologických podmínek byla stanovena ražba v TT 5a modifikované (5am) s délkou záběru 0,8 – 1,0 m, se svisle členěnou kalotou a s ochrannými deštníky převážně z IBO kotev R 51 L. Rozsah tryskových injektáží z povrchu byl rozšířen na celou oblast TT 5am, kde byla místa výška nadloží pouhých 1,5 m. Byla aktualizována bezpečnostní dokumentace stavby, na jejímž základě došlo k posunutí nouzových zálivů za Šlechtovu restauraci do míst s nadložím cca 11 – 24 m a TT 4. V místech s většími přítoky podzemní vody do výrubu a s menší stabilitou horninového masivu byly použity chemické injektáže z podzemí. V březnu 2009, po asi 5 měsíční přípravě, byla ražba kaloty STT znovu zahájena.

Po přechodu ražby, na obou tunelových troubách za Šlechtovou restaurací, do zvyšujícího se skalního nadloží, se přešlo na standardní horizontální členění kaloty. V druhé polovině července 2009 byla zahájena protiražba třípruhového tunelu STT z Letné a o měsíc později i JTT.

Oproti projektové dokumentaci, která předpokládala ražbu s vertikálním členěním, byly ražby v obou troubách zahájeny s horizontálním členěním. Protože se s ražbou podcházelo pod obytnou zástavbou v ulici Milady Horákové známé jako Molochov, byly zde striktně nastaveny deformační limity a odezvy trhacích prací a hluku. Byly upraveny délky záběrů na 1,3 – 1,8 m, v nočních hodinách byly vyloučeny trhací práce. K prorážce kalot STT došlo 12. 1. 2010 a JTT 16. 2. 2010.

ZAJÍMAVOST VÝSTAVBY - VZDUCHOTECHNIKA 
Po prorážce kalot ražba tunelů ŠPELC neskončila, ale navazovala ražba vzduchotechnických objektů. Vzduchotechnické centrum složené z největšího raženého objektu strojovna vzduchotechniky, o profilu 286,62 m² a délce 123 m, technologického centra (TGC 4) profilu 119 m² délky 71 m a propojovacích kanálů (pod tunely STT a JTT, v místě napojení na strojovnu VZT, dvěma vzduchotechnickými kanály pro přívod a odvod vzduchu a dvěma vzduchotechnickými šachtami).

V lednu 2010 začala od portálu Letná ražba propojovacího kanálu zajišťujícího přívod čerstvého vzduchu do STT a dopravní napojení do strojovny vzduchotechniky. Ve stejném měsíci začala od portálu Trója ražba technologického centra TGC4 spojujícího STT a strojovnu VZD. Z úrovně počvy kaloty TGC4 pokračovala ražba největšího objektu celého vzduchotechnického komplexu strojovny VZD. Při přechodu z TGC 4 do strojovny VZD se procházelo tektonickou poruchou, kde se střídaly deskovitě odlučné vrstvy křemenců s polohami písčitoprachvitých a jílovitoprachovitých břidlic s drobami a pískovci. Ražba kaloty strojovny VZD probíhala pod ochrannými deštníky. V srpnu 2010 pak byla ze strojovny VZD zahájena ražba posledního a zároveň technicky nejsložitějšího vzduchotechnického kanálu, který bude sloužit jako odvodní kanál požárního a provozního větrání STT a JTT. Začátkem ledna 2011 došlo k propojení kanálu s tunely STT a JTT a 10. 1. 2011 byl slavnostně odvezen poslední vyražený kubík horniny z podzemí.

VZTAHY S OKOLÍM 
Vliv takto rozsáhlého inženýrsko dopravního díla na bezprostřední okolí nevyvolal pouze kladné reakce. Dvě v článku popsané mimořádné události, které vyústily v částečné omezení provozu v parku Stromovka, obtěžování obyvatel Letné nepříjemnými projevy prací v podzemí na kvalitu života v podcházených obytných domech, další zátěž veřejných komunikací staveništní dopravou v okolí zařízení stavenišť atd. Tedy v konečném pohledu ražba úseku dlouhého cca 4,45 km (dvě tunelové trouby každá v délce cca 2,23 km) včetně 8 propojek, čerpací stanice, technologického centra a vzduchotechnických objektů, při celkové délce vyražených objektů tak činí cca 5 210 m, bylo vyvezeno 755 130 m³ rubaniny, použito 115 938 m³ stříkaného betonu pro primární ostění, zabudováno 4 188 t armatury (rámy + sítě), 248 648 m hydraulických kotev (HUS), 115 513 m IBO kotev a 105 521 m ostatních kotev. Při maximálním měsíčním výkonu ve dvoupruhovém tunelu bylo 149,63 m a v třípruhovém 113,5 m, ve strojovně VZD 50,7 m.

Těmto nepříznivým vlivům u staveb tohoto typu a v takto hustě osídleném prostoru se stavba neumí vyhnout. Musí být však snahou všech, kdo se na výstavbě podílejí je co nejvíce eliminovat. Až se bude v budoucnu projíždět tímto tunelovým komplexem, zapomene se na nepříjemné pocity z doby výstavby a lze tak říci, že ražby tunelů byly zvládnuty dobře a vyražení vzduchotechnických objektů patří mezi excelentní výkony českého tunelářství a budou plně doceněny nesporné přednosti tohoto dopravního díla.

LITERATURA: 
[1] Realizační dokumentace stavby – Městský okruh, Stavba č.0079 Špejchar – Pelc-Tyrolka, Ražené tunely, Satra spol. s r. o. Technické zprávy
[2] Hasíková, A., Bürgel, P. MO Špejchar – Pelc-Tyrolka, Stavba č. 0079 Špejchar – Pelc-Tyrolka, Ražené tunely. Technologické postupy
[3] Kvaš, J., Zelenka, M., Salač, M. Ražené tunely jako součást tunelového komplexu Blanka. Tunel, č. 2/2010
[4] Kvaš, J., Salač, M. Městský okruh v Praze – Tunelový komplex Blanka, Ražený tunel Královaská obora, zhodnocení průběhu ražeb. Tunel, č. 3/2011

Construction no. 0079 Špejchar – Pelc‑Tyrolka, Špelc – Bored Section
Bored tunnels Špejchar – Pelc‑Tyrolka (ŠPELC), which are part of the traffic construction Blanka tunnel complex of Prague city circle, connect an area between portals in Letná and Troja, and with their distance amounting to 2.2 km represent one of the longest bored constructions in the Czech Republic. They pass under urban buildings in Letná, Stromovka park, navigation canal, Císařský island and under riverbed of Vltava river. This section includes also a bored underground complex of air-conditioning and technological buildings located under urban buildings in Letná with shafts leading above the area of Královská obora.

Autoři

• Ing. Padevět Miroslav
• Ing. Hasíková Alena
• Ing. Kvaš Jan MBA