Projekt tunelu Hněvkovského II. na traťovém úseku Zábřeh - Krasíkov

1. ÚVOD

V rámci optimalizace traťového úseku Zábřeh na Moravě - Krasíkov zpracovaném v úrovni projektu stavby v srpnu 2002 bude stávající trať ČD o délce 15.644 km po změně parametrů zkrácena o 1008 m na 14.636 km. Podstatná část tohoto zkrácení připadá na úseky s novostavbami tří dvoukolejných tunelů celkové délky 964 m, z nichž nejdelší je tunel Hněvkovský II. o délce 461,85 m (km 34,755.40 - 35,217.25 nově navržené kolejové trasy).

Z celkové délky tunelu 461,85 m bude 433,0 m ražených a 28,85 m připadá na hloubené portálové úseky. Ražba bude probíhat pomocí Nové rakouské tunelovací metody (NRTM) dovrchně směrem od výjezdového k vjezdovému portálu (proti směru staničení).

Projekt tunelu byl vypracován podle zásad nové normy ČSN 73 7508 "Železniční tunely" a podle "TKP ČD - kapitola 20 - Tunely". Projektovou dokumentaci zpracoval SUDOP Praha a.s. Významným faktorem při návrhu tunelu bylo požárně-bezpečnostní řešení.

2. INŽENÝRSKOGEOLOGICKÉ POMĚRY

Trasa tunelu prochází pod vrchem Hejnice. Nadloží tunelu dosahuje až 80 m. Svahy vrchu Hejnice jsou poměrně strmé, upadají pod úhlem více než cca 30° směrem k zá-padu, jihu a východu. Na těchto stranách je vrch obtékán řekou Moravskou Sázavou.

Geologicky je území budováno proterozoickými metamorfovanými horninami zábřežského krystalinika. Z petrografického hlediska se zde mohou vyskytovat pararuly, fylity a lokálně i kvarcity a kvarcitické ruly. Převažujícím horninovým typem jsou však muskovit-biotitické pararuly. Horniny jsou převážně navětralé, pouze při povrchu a v okolí tektonických linií jsou místy mírně zvětralé. Horniny mají zřetelnou foliaci. Směr a sklon foliačních ploch se vzhledem k lokálnímu provrásnění hornin místy výrazně mění. Rovněž vzdálenost foliačních ploch se často mění v rozsahu od 5 do 200 mm. Horniny jsou nepravidelně a všesměrně rozpukané, pukliny jsou převážně sevřené, často vyplněné oxidy Fe. Z hlediska pevnosti převažují v masívu horniny se střední až vysokou pevností třídy R3 a R2, při povrchu a v místech tektonicky oslabených se lokálně vyskytují horniny s nižší pevností třídy R4.

V souvrství kvartérního pokryvu jsou zastoupeny deluviální, fluviální a v omezené míře antropogenní sedimenty. Celková mocnost kvartérního pokryvu se v trase tunelu podstatně mění. Zatímco u paty svahů a v místě křížení trasy tunelu s místní silnicí nad východním portálem dosahuje souvrství kvartérních sedimentů mocnosti až cca 6 m, na strmých svazích je často mocnost pokryvu menší než 1 m.

Výskyt významnějších zlomových linií se v trase nového tunelu nepředpokládá. Zájmové území nepatří do seismických oblastí.

Podzemní voda je vázána na puklinový systém v masivu. Již mělce pod povrchem jsou pukliny sevřené a prakticky nepropustné. Vzhledem k sevřenosti puklin lze v celé trase tunelu očekávat na čelbě pouze lokální výrony podzemní vody malé vydatnosti.

3. SMĚROVÉ A VÝŠKOVÉ VEDENÍ TRASY

Návrh tunelu vychází ze sklonových a směrových poměrů trati. Tunel se nachází v přímé, posledních cca 29 m je v přechodnici oblouku o poloměru 1500 m. Převýšení koleje na výjezdovém portále činí 20 mm. Výškově trať ve směru staničení klesá ve sklonu 9,00‰, od staničení km 35,162.539 klesá ve sklonu 11,50‰. Osová vzdálenost kolejí je 4000 mm.

4. POPIS KONSTRUKCE

Tunelový průjezdní průřez vyhovuje sdruženému tunelovému průjezdnímu průřezu (STPP) dle ČSN 73 7508. Světlý tunelový průřez (STP) o velikosti 70,6 m² zahrnuje pruh pojistného prostoru o velikosti 300 mm. Výška tunelového průjezdního profilu je 6000 mm. V tunelu jsou dodrženy požadované minimální rozměry únikových cest po obou stranách tunelu (1200 x 2200 mm). Pro celý tunel je navržen jednotný STP vyhovující STPP jak v přímé, tak v přechodnici. Koleje jsou uloženy ve štěrkovém loži, jehož rozměr vyhovuje požadavkům na strojní čištění.

Tunel je stavebně rozdělen po délce na tunelové pasy délky 12,0. Pouze pasy portálových úseků mají atypické rozměry.

Tunel je vybaven:

• kabelovými multikanály s šachtami umístěnými v chodnících po obou stranách tunelu
• záchrannými tunelovými výklenky po 24 m
• osvětlením po obou stranách tunelu ve vzdálenostech 12 m
• zásuvkovými rozvody
• madly
• požárním suchovodem
• deskami pro měření bludných proudů
• závěsy trakčního vedení
• evidenčními a měřičskými značkami
• podélným (centrální tunelová stoka a drenáž ze rubem ostění) a příčným odvodněním (příčné svody v místech výklenků)
• bezpečnostním značením

4.1. RAŽENÝ TUNEL
Primární ostění je navrženo podle jednotlivých tříd NRTM. Je tvořeno stříkaným betonem tloušťky 150 - 250 mm s výztuží z ocelových sítí a příhradových ocelovými nosníků o výšce 100 - 150 mm. Celý systém je doplněn radiálními tyčovými SN kotvami délky 4,0 m. V místě zahájení ražby bude použit dvojitý mikropilotový deštník.

V následující tabulce jsou uvedeny základní návrhové parametry primárního ostění pro jednotlivé třídy výrubu NRTM.

Třída výrubu NRTM		III.	IV.	Va.
KALOTA	plocha teoretického výrubu	46,35 m2	47,22 m2	26,82 + 21,27 = 48,09 m2
	délka záběru	max. 2,5 m	max. 1,5 m	0,7 -1,0 m
	tloušťka stříkaného betonu primárního ostění	150 mm	200 mm	250 mm
	ocelové sítě	1x 150/150/8 mm (u  výrubu)	2x 150/150/6 mm	2x 150/150/6 mm
	příhradové ocelové nosníky	nejsou navrženy	H = 100 mm (1ks/záběr)	H = 150 mm (1ks/záběr)
	radiální SN kotvy	6 ks / záběr	8 ks / záběr	10 ks / záběr
JADRO	plocha teoretického výrubu	46,61 m2	41,34 mm2	41,71 m2
	délka záběru	max. 4,5 m	max. 3,0 m	max. 2,0 m
	tloušťka stříkaného betonu primárního ostění	150 mm	200 mm	250 mm
	ocelové sítě	1x 150/150/8 mm (u  výrubu)	2x 150/150/6 mm	2x 150/150/6 mm
	příhradové ocelové nosníky	nejsou navrženy	H = 100 mm	H = 150 mm
	radiální SN kotvy	2 ks / záběr	4 ks / záběr	6 ks / záběr
POČVA	plocha teoretického výrubu	-	13,31 m2	13,95 m2
	tloušťka stříkaného betonu primárního ostění	-	200 mm	200 mm
	ocelové sítě	-	2x 150/150/6 mm	2x 150/150/6 mm
PLOCHA TEORETICKÉHO VÝRUBU		92,96 m2	101,87 m2	103,75 m2
DÉLKA ÚSEKŮ RAŽENÝCH V PŘÍSLUŠNÉ TŘÍDĚ VÝRUBU		280 m	123 m	30 m

Tunel bude izolován mezilehlou foliovou izolací tloušťky 2 mm.

Definitivní ostění pro třídu výrubu III (NRTM) je navrženo bez spodní klenby, pro třídy výrubu IV a Va (NRTM) je navrženo ostění se spodní klenbou. Minimální tloušťka ostění je 300 mm ve vrcholu klenby. Spodní klenba má tloušťku 400 mm, v patě opěří je ostění o tloušťce cca 500 mm. Betonáž bude probíhat po úsecích dlouhých 12 m. Beton definitivního ostění je C25/30, výztuž z oceli 10505 (R), jeho parametry odpovídají kapitole 17 TKP ČD.

4.2. HLOUBENÉ ÚSEKY TUNELŮ
Vjezdový portál
Vjezdový portál bude budován v otevřené stavební jámě na západním úbočí vrchu Hejnice v těsné blízkosti stávající silniční komunikace III/31535 ze Zábřehu do Hněvkova.

Stavební jáma je navržená jako trvale kotvený skalní svah se svahy ve sklonu 10:1. V nejvyšším místě dosahuje výška skalní stěny cca 45 m. Vlastní kotvení bude probíhat průběžně s odtěžováním jednotlivých etáží stavební jámy. Kotvení bude probíhat pomocí tyčových kotev CPS. Většina kotev je navržena jako trvalá. Ochrana železničního a silničního provozu pod skalní stěnou proti opadávání menších kamenů bude provedena ukotvením ochranné geomříže.

Konstrukce vjezdového portálu je tvořena opěrnými zdmi z prostého betonu C20/25. Zdi jsou navrženy ve sklonu líce 10:1. Z hlediska půdorysného umístění lze konstrukci rozčlenit na 3 úseky - boční portálovou zeď umístěnou souběžně s kolejí, čelní portálovou zeď kolmou na koleje a zeď vedoucí souběžně s přístupovou komunikací k portálu. V koruně zdí je zábradelní zídka s římsou. Z čelní zdi vychází klenba hloubeného tunelu, která je předsazena před zeď o 600 mm.

Architektonické řešení portálu bylo navrženo v souladu s návrhem konstrukce přilehlé novostavby železničního mostu.

Výjezdový portál
Stavební jáma je situována ve strmém svahu mezi silnicí III/31535 a řekou Moravskou Sázavou. Půdorysně dochází k přerušení silniční komunikace, provoz bude zajištěn pomocí mostního provizoria. Přístup do stavební jámy bude umožněn přes provizorní most umístěný nad Moravskou Sázavou. Z této jámy začne ražba tunelu a přes ni bude probíhat veškerá stavení činnost související s výstavbou ražené části.

Stavební jáma je navržená jako dočasně kotvené skalní svahy se svahy ve sklonu 10:1. Čelní stěna je svislá, v horní etáži zajištěná mikropilotovou stěnou z mikropilot Ć108/16 mm délky 5,5 m. Vrtání mikropilot bude probíhat ze stávající silnice s omezením provozu vždy na jedné polovině vozovky. Odtěžování bude probíhat shora dolů ze silnice III/31535 a zároveň odspodu staveništní rampou od mostního provizoria přes Moravskou Sázavu.

Kotvení stěn stavební jámy bude probíhat pomocí tyčových kotev CPS 32. Kořeny kotev budou vytvořeny injektáží cementovou směsí.

Kotvení mikropilotové stěny bude provedeno tyčovými kotvami R38. Vrtání se provádí přímo kotevní tyčí s nasazenou korunkou. Kořeny kotev budou vytvořeny chemickou injektáží okamžitě reagující dvousložkovou polyuretanovou pryskyřicí. Doba na zhotovení jedné takové kotvy se pohybuje okolo 30 minut. Tento způsob zakotvení mikropilotové stěny byl zvolen z důvodu požadavku na okamžitou funkci kotev. Mikropilotová stěna musí přenést přitížení od mostního provizoria. Silničního provoz do Hněvkova smí být přerušen maximálně na 3 dny, přičemž je nutno tuto výluku směřovat na víkend.

Konstrukce výjezdového portálu je navržena jako šikmo seříznutý tubus s portálovým věncem. Šikmost seříznutí v podélném směru je cca 37° od nivelety trati, v půdoryse pak cca 52° od osy tunelu (přičemž 90° je směr kolmý k ose tunelu).

Beton hloubeného tunelu musí vyhovět na mrazuvzdornost a působení rozmrazovacích prostředků (možný průsak ze silniční komunikace). Proto je navrženo vodotěsné ostění z betonu C25/30 (SVP - XF4). Konstrukce výjezdového portálu nebude izolovaná foliovou izolací. V rozsahu staničení km 35,192 - 35,203 bude na rubu ostění umístěna drenážní folie, v km 35,203 - 35,217.25 bude konstrukce opatřena izolačním nátěrem.

Plocha svahu po stranách a nad výjezdovým portálem bude až k hraně silniční komunikace zajištěna gabionovou zdí. Souběžně s budováním gabionové zdi bude probíhat zásyp konstrukce tunelu.

5. POSTUP VÝSTAVBY

Výstavba tunelu bude probíhat od výjezdového k vjezdovému portálu. Rozpojování horniny bude probíhat pomocí trhacích prací. Nedílnou součástí projektu je návrh monitoringu výstavby tunelu. Významně omezujícími prvky pro výstavbu je těsná blízkost silnice III/31535 do Hněvkova u obou portálů, která musí být průjezdná po celou dobu výstavby, dále pak těžce přístupný terén u obou portálů, řeka Moravská Sázava a novostavby železničních mostů u obou portálů.

zpět na seznam