Stuttgart 21 – tunel Bad Cannstatt

• Foto

POPIS PROJEKTU STUTTGART 21
Za jednu z existujících hlavních tratí vedoucí přes město, která je využívána i pro vysokorychlostní vlaky ICE, lze považovat železniční dráhu rozkládající se podél řeky Neckar vedoucí od severozápadu ze směru Mannheim k jihovýchodu ve směru Ulm. Na tuto trať je napojena řada přípojných železničních tratí v dalších směrech. Ve městě je také poměrně rozšířena síť příměstských železnic tzv. S-Bahn, která je taktéž zapojena do projektu Stuttgart 21. Samozřejmostí města je i podzemní dráha U-Bahn, která se v mnoha místech s železnicemi nového projektu mimoúrovňově kříží. V rámci přestavby železničního uzlu vznikne ve městě jakýsi nový železniční okruh, na který bude napojena velká část existujících železničních tratí a na kterém bude také ležet hlavní podzemní průjezdné nádraží Stuttgart. Tento okruh je z velké části situován do podzemí. Na jihozápadní části okruhu bude ležet nová železniční stanice Stuttgart hlavní nádraží, která se nachází v místě dnešního hlavního nádraží, ale železnice zde bude otočena o 90 °, umístěna do podzemí a z dnešních 17 traťových kolejí konečných, zde bude nově pouze 8 průjezdných. Znamená to tedy celkovou přestavbu provozních částí tohoto nádraží, pouze historický ráz povrchové budovy zůstává zachován. Na tuto část okruhu bude také napojena již zmiňovaná vysokorychlostní železniční trať, která je do tohoto místa přivedena novým tunelovým spojením a z okruhu pokračuje dalším novým tunelem (tunel Filder) dále směrem na železniční zastávku Filder a po nové vysokorychlostní trati ve směru Ulm. Tato trať je součástí transevropské železniční sítě TEN-T (Paříž – Vídeň) a nově se tak výrazně sníží cestování skrz město Stuttgart. Díky této přestavbě se ve městě uvolní řada pozemků jak v místě dnešního existujícího povrchového hlavního nádraží, tak i po existujících železničních tratích, které dále nebudou mít svůj koncepční smysl k využití. Schéma celého projektu je patrné z obrázku č. 1.

Projekt byl oficiálně představen již v roce 1994, nicméně jeho realizace začala až 2. února 2010 a je nutno podotknout, že občany města tento projekt nikdy nebyl příliš vítán. Od doby představení projektu až do současnosti, kdy probíhají největší stavební práce, vznikla řada protestních akcí proti tomuto projektu a své vlivy zde prosazují i různé zájmové organizace. Na druhé straně je nutno podotknout, že i v době největší stavební rozestavěnosti a s ohledem na gigantický rozměr projektu, je dopad na povrchový život ve městě takřka minimální a veškeré práce probíhají zejména v podzemí, případně jsou soustředěny do minimalizovaných zařízení stavenišť na povrchu. K odvozu a dopravě materiálu na jednotlivá staveniště je v maximální míře využívaná železnice a tak v ulicích města prakticky nenajdete zvýšený vliv nákladní automobilové dopravy. Projekt je komplikovaný zejména tím, že velká část stavebních prací probíhá pod povrchem města, pod existující zástavbou, navíc ve složitých geologických podmínkách. Město je navíc situováno do údolí a obklopeno několika kopci.

TUNEL BAD CANNSTATT
Společnost HOCHTIEF realizuje jeden z největších tunelů projektu Stuttgart 21 – tunel Bad Cannstatt. Stavba je realizována v horizontálním sdružení firem BeMo tunnelling GmbH (po krachu Alpine je majitel Metrostav), Wayss und Freytag Ingenieurbau AG a Hochtief Solutions AG. Vedoucí člen sdružení je Hochtief Solutions AG, na realizaci stavby spolupracuje také několik zaměstnanců z lokální pobočky HOCHTIEF. Kontrakt byl udělen v březnu 2012. V únoru 2013 byla oficiálně zahájena výstavba a předpoklad ukončení projektu je v roce 2018. Hodnota kontraktu pro celé sdružení je přibližně 290 mil. EUR.

Tunel Bad Cannstatt je v tzv. sekci 1.5 projektu Stuttgart 21, která se dále člení na několik stavenišť:

• LOT 2 – propojení novým tunelem Feuerbach na hlavní železniční stanici Stuttgart
• LOT 3 – propojení novým tunelem Bad Cannstatt na hlavní železniční stanici a křížení S-Bahn v oblasti Bad Cannstatt (kontrakt zmiňovaného JV)
• LOT 4 – vlakové spojení S-Bahn na hlavní železniční stanici ve směru Stuttgart – Nord a Feuerbach
• LOT 5 – nový železniční most přes řeku Neckar

Tunel Bad Cannstatt je označován jako LOT 3. Jedná se o 3,8 km dlouhý železniční tunel, který leží v severozápadní části nového zmiňovaného okruhu a bude připojovat přestavěnou železniční podzemní stanici Stuttgart hlavní nádraží s existující železniční tratí vedoucí ze směru Bad Cannstatt. Tunel vyústí v místě nového železničního mostu přes řeku Neckar (LOT 5).

Bezprostředně na most přes řeku Neckar v oblasti Bad Cannstatt navazuje portálová oblast dvou tunelů zaústěná pod Rosenstein park. Pravý dvoukolejný tunel, široký přibližně 11 m, slouží pro příměstskou železniční dopravu „S-Bahn“ a levý dvoukolejný tunel, široký přibližně 14 m, je již částí nově budovaného okruhu vedoucí směrem na podzemní stanici Stuttgart hlavní nádraží. Hloubená předportálová část je v délce přibližně 60m budovaná v otevřené stavební jámě, ve které budou později betonovány hloubené tunelové bloky.

Oba dva tunely jsou z počátku ražené jako dvoukolejné, zejména v oblasti pod Rosenstein park a v oblasti pod Ehmannstrasse dochází k vzájemnému překřížení obou železničních tratí. Toto místo je ze stavebního hlediska velice komplikované, protože tratě se kříží s velmi malým vzájemným rozstupem. Z tohoto důvodu je tato oblast navržena opět v hloubené stavební kotvené jámě a na tuto oblast již navazují dva samostatné jednokolejné tunely pro každou trať (hlavní trať a S‑Bahn). Do oblasti Ehmannstrasse také vyúsťuje úniková šachta, na kterou jsou v podzemí napojeny úniky z obou dvou železničních tratí.

Jednokolejné tunely na hlavní trati jsou dlouhé každý přibližně 2 440 m, jejich vnitřní poloměr je 4,05 m a primární i sekundární ostění je různé tloušťky (místy až 70 cm). Tunely jsou raženy Novou Rakouskou Tunelovací Metodou ve velmi složitém geologickém prostředí převažujících bobtnavých anhydridů různého stupně zvětrání. Toto prostředí je zejména komplikované z důvodu velkých bobtnavých tlaků, které na podzemní stavby působí. Z tohoto důvodu se často tunely v primárním ostění razí zvětšené v oblasti spodní klenby, ta se poté vyplňuje stlačitelným materiálem, skrz který se omezí výsledný tlak na sekundární ostění v oblasti spodní klenby. Samotná ražba je dělena na dvě části, ražba kaloty se vždy v předstihu razí po 1 m, max. na odstup čelby 4 m a ihned poté se dobírá spodní klenba a primární ostění se uzavírá. Jedině tento postup minimalizuje konvergence tunelů pod přijatelné meze. Součástí tohoto tunelu je celkem šest příčných propojení a další úniková šachta, která v době realizace slouží jako hlavní těžní šachta, skrze kterou dochází k veškeré dopravě materiálu do podzemí a odvážení vytěženého výrubu ven z podzemí.

Těžní šachta je navržená z převrtávaných železobetonových pilot, je elipsovitého tvaru a stěna je rozepřena železobetonovými převázkami v celkem třech výškových úrovních. Dole je masivní železobetonové dno. Šachta je umístěna doprostřed mezi jednokolejné tunelové trouby. Zajímavostí zde je, že nad touto šachtou dochází k předávání vytěženého materiálu z podzemí vůči zadavateli (Deutsche Bahn) a ten si ve vlastní režii řeší odvoz materiálu na finální skládku. K tomu využívá železnici a nad šachtu pouze přistavuje předem určený počet prázdných vagónů. Zadavatel si na této stavbě kromě nakládání s odpady řeší i veškeré zařízení staveniště, inženýrskou činnost a zhotovitelské sdružení se tak věnuje pouze samotné ražbě tunelů. Skrze tuto hlavní těžní šachtu se dopravuje i veškerý beton ukládaný do podzemí a další materiál. Vše je obstaráváno dvojicí portálových jeřábů.

S ohledem na realizaci tunelů bylo třeba provést řadu kompenzačních injektáží s ohledem na minimalizaci sedání zastavěného povrchu, přesto, že ražené tunely jsou v tomto místě prováděny s masivní ochranou mikropilotvých deštníků v oblasti nad klenbou tunelu. Z důvodu blízkosti nadzemní zástavby (nadloží nad tunelem je v mocnosti pouze 2 – 16 m) však neexistovalo jiné efektivní řešení zamezující poškození objektů na povrchu. Významné kompenzační injektáže byly použity zejména v oblasti Ehmannstrasse při započetí ražby a dále v oblasti Heilbronnstrasse.

V koncové části před stanicí Stuttgart hlavní nádraží se jednokolejné tunelové roury napojují skrz ražené rozpletové části dlouhé cca 250 m na jednokolejné tunelové roury tunelu Feuerbach a vyúsťují do železniční stanice.

Výstavba jednokolejných tunelů probíhá celkem ze tří míst. Ve směru od nového mostu přes řeku Neckar, ve směru od železniční stanice a ze středové těžní elipsovité šachty v oblasti Zwischenangriff Nord. Samotné tunelové roury jsou tedy raženy celkem ze dvou čeleb v oblasti železniční stanice, z dvou čeleb od nového mostu pod Rosenshein park a ze čtyř čeleb v oblasti těžní šachty Zwischenangriff Nord. K tomu je potřeba přičíst další dvě čelby ražby jednokolejných železničních tunelů „S-Bahn“ ve směru od Mittnachtstrasse do oblasti Ehmannstrasse.

ZÁVĚR
Závěrem lze říci, že celkově projekt Stuttgart 21 je velice komplikovaným projektem a ani výstavba tunelu Bad Cannstatt není rozhodně jednoduchou záležitostí. Po technické stránce jde zejména o sekvenční ražbu tunelu Bad Cannstatt s velmi nízkým nadložím pod hustě zastavěnou oblastí v prostředí bobtnajících anhydridů, kříží se zde tratě ve velmi malém vzájemném rozestupu a navíc celá stavba je pod drobnohledem všech zájmových skupin čekajících na chybu zhotovitelů. Po organizační stránce se pak jedná o stavbu relativně velkého rozsahu, v omezeném časovém intervalu a navíc z několika čeleb zároveň. Přesto se zatím ukazuje, že stavba je velmi dobře připravena a organizována, je vyražena podstatná část podzemních konstrukcí, začínají se optimalizovat řešení pro výstavbu sekundárních ostění a i kooperace zhotovitelského sdružení a investora je na velmi vysoké úrovni. Společnost Liebherr zde navíc ve vzájemné spolupráci se společností Hochtief úspěšně ozkoušela zcela novou koncepci tunelového bagru Liebherr 950, který se zde poprvé objevil v plném nasazení. Výsledkem je pořízení několika těchto strojů do strojní výbavy společnosti Hochtief jeden z nich se bude také pravidelně objevovat na sekvenčně ražených tunelech v České Republice a na Slovensku.

Pokud se podaří realizační trend všech tří zhotovitelů udržet až do konce, tak se stavba tunelu Bad Cannstatt zapíše do jedné z nejkomplikovanějších částí projektu Stuttgart 21 a možná i do jedné z nejsložitějších konvenčně ražených tunelových částí na světě. Projekt bude možné navštívit v rámci exkurze pořádané Českou Tunelářskou Asociací v říjnu 2016.

V článku jsou použity informace a podklady z vnitřních zdrojů společnosti Hochtief.

Stuttgart 21 – Bad Cannstatt Tunnel
Stuttgart, the capital city of Baden-Württemberg, lies in the south-west of Germany on river Neckar which is a tributary of Rhine. There are approximately 600 thousand inhabitants living in the city, however, the whole metropolitan area has about 5.5 million inhabitants and it constitutes the fourth most populous area in Germany. The term Stuttgart 21 signifies an overall global redevelopment of Stuttgart railway junction and related railway network situated in the city and in its close surroundings. The project also encompasses new urbanistic concept related to the redevelopment of the junction and preparation of the current site belonging to the railways for developing activities. Altogether, the project includes 57 km of new railway tracks out of which 30 km is led through tunnels and 25 km meet the specifications of high-speed railway
tracks. Overall reconstruction of the main station situated in the centre of the city is part of the project as well. The station will change from an above-ground terminal main station into an underground drive-through station.

Autor

• Ing. Růžička Pavel Ph.D.