Nové Krasíkovské tunely

Dva nové dvoukolejné tunely Krasíkov 1 a Krasíkov 2 jsou součástí 3 železničního koridoru v úseku Přerov – Česká Třebová. Předmětem příspěvku je stručná informace o technickém řešení tunelů, jejichž ražba byla úspěšně dokončena v říjnu roku 2003 a nyní se provádí definitivní ostění tunelů.

1. ÚVOD

V rámci optimalizace traťového úseku Krasíkov – Česká Třebová je navržena úprava trasy dvoukolejné železniční tratě tak, aby trať vyhovovala rychlostem železniční dopravy až do 160 km/hod (pro vozy s naklápěcí technikou). Od stanice Kasíkov směrem na Zábřeh prochází trať úzkým údolím řeky Moravská Sázava, které obtížně sleduje i při obloucích s poloměry menšími než 500m a při procházení stávajícím krátkým Tatenickým tunelem, který nevyhovuje novým požadavkům dopravy ani prostorově ani svým špatným stavem.
V daném území s úzkým údolím Moravské Sázavy, které zde tvoří dva oblouky ve tvaru S se středovými úhly více než 180°, bylo požadované řešení napřímení trasy možné pouze tunelovým řešením, a to novým dvoukolejným tunelem Krasíkov 1 pod širokým ostrohem plošiny proti Tatenicím vymezeným prvým obloukem řeky, a novým dvoukolejným tunelem Krasíkov 2 pod úzkým hřbetem mezi stávajícím železničním zářezem a údolní nivou řeky. V tomto krátkém úseku překračuje nová trať řeku Moravskou Sázavu třemi mosty. Na prostředním z nich je umístěna železniční zastávka, na kterou téměř bezprostředně z obou stran navazují oba nové tunely. Tunel Krasíkov 1 má celkovou délku 1 098,30m, z čehož je 1 035,0m ražených. Západní hloubený úsek včetně portálu má délku 41,15m, východní hloubený úsek je dlouhý 22,15m. Tunel Krasíkov 2 je dlouhý 140,65m, z čehož pouze 85,0m je raženo. Západní hloubený portálový pas má délku 12,50m, východní hloubený úsek je dlouhý 43,15m. Za východním hloubeným úsekem pokračuje na jižní straně tratě vysoký odřez zajištěný zárubní betonovou zdí v délce 93,35.

2. SMĚROVÉ A SKLONOVÉ POMĚRY

Tunel Krasíkov 1 od západního (vjezdového) portálu v km 24,687 je veden v levém oblouku o poloměru 945,0 m a přechodnicemi s inflexním bodem v km 25,229 přechází do pravého oblouku o poloměru 941,0 m až do portálu východního(výjezdového), kde přechodnicí na mostě se zastávkou končí v přímé, vedoucí přes celý tunel Krasíkov 2 až do jeho východního (výjezdového) portálu. Trať ve směru staničení klesá v tunelu Krasíkov 1 cca 5 ‰ a v tunelu Krasíkov 2 cca 6 ‰.

3. GEOLOGICKÉ POMĚRY

Tunely byly raženy v masivu křídových hornin, který je velmi nehomogenní co do horninových typů i úložných poměrů. V masivu jsou zastoupeny převážně jemnozrnné pískovce, prachovce a jílovce, které přecházejí až do slínovců. V masivu dochází k častému střídání vrstev hornin s různým stupněm pevnosti dle ČSN 73 1001 od R2 až do R6. Desky a lavice při velmi nepravidelném střídání dosahují mocnosti od 0,25m do 1,0m. Pokryvy o mocnosti 2,0až 4,0m se projeví pouze v úsecích portálů a hloubených tunelů.
Tunel Krasíkov 1 prochází při max. nadloží 42,0m horninami řazenými převážně do tř. NRTM 3a, 3 a 4, pouze prní a poslední ražené pasy s nízkým nadložím bylo nutno řadit do tř. 5a, respektive u východního výjezdového portálu 5b. V trase tohoto tunelu byla indikována inženýrsko-geologickým průzkumem zvodeň puklinové podzemní vody v poruchové zóně v km 25,060 až 25,100 s očekávanými přítoky do čelby 1 až 3 l/s; nebyl vyloučen ani přítok nad 10 l/s. Ve skutečnosti byly přítoky podstatně menší, protože pukliny v horninovém masivu byli uzavřeny jílovitou výplní.
Tunel Krasíkov 2 při maximálním nadloží 18,0m prochází v převážné délce horninami řazenými do tř. NRTM 5a a 4. U východního (výjezdového) portálu byla navržena opatření pro ražbu tunelu v úbočí svahu hlubokého zářezu stávající tratě. Ražba potvrdila, že tunel bude realizován nad hladinou spodní vody.

Obr. 1 – Převýšený podélný profil trasou tunelů

4. PRŮJEZDNÝ PRŮŘEZ TRATĚ A SVĚTLÝ PRŮŘEZ TUNELU

Sdružený průjezdný průřez pro trať v oblouku pro poloměr R=945 m, který se v trase tunelu Krasíkov 1 vyskytuje byl odvozen podle ČSN 737508 z tunelového průjezdného průřezu na jednokolejné trati v oblouku s převýšením, rozšířeném o 4000 mm, což je vzdálenost os kolejí dvoukolejného průřezu, požadovaných pro výstavbu tunelů na nových železničních tratích. Světlý průřez tunelu Krasíkov 1 byl sestrojen podle požadavků ČSN 73 7508 tak, aby sdružený průjezdný průřez včetně únikových cest po obou stranách sdruženého průřezu nezasahoval v přímé, ani v oblouku o poloměru 945,0 m do pruhu pojistného prostoru stanoveného dle ČSN 73 7508 pro tunely jednotně 300mm. S ohledem na optimální využití světlého tunelového průřezu odsunuje se v oblouku osa tunelu od osy dráhy směrem ke středu oblouku o hodnotu C=1,5 p. Maximální odsun osy tunelu je Cmax=1,5 x 119mm= 178,5mm. Tato hodnota C byla odvozena individuálním výpočtem podle čl. 3.38 d) ČSN 73 7508 platným pro kruhové tunelové průřezy.
Světlý průřez tunelu Krasíkov 2 byl navržen stejný jako u tunelu Krasíkov 1, i když je tento tunel v přímé. Při velmi malé délce tohoto tunelu (140,65m) je ekonomičtější použít stejný profil bednícího vozu než navrhovat nepatrně zmenšený profil tunelu, který by vyžadoval nový bednící vůz.

5. KONSTRUKCE DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ

Tunely Krasíkov 1 a Krasíkov 2 mají světlý průřez (tj. vnitřní líc ostění) jednotný v celé své délce. Konstrukce jednotlivých úseků je však různá v závislosti na technologii výstavby příslušných pasů tunelu (hloubením nebo ražením) a také na velikosti a rozložení zatěžujících sil na ostění. Těmto závislostem odpovídají i navržené základní typy ostění, a to tři typy ostění raženého tunelu a tři typy konstrukcí ostění hloubeného tunelu.

Obr.2 – Charakteristické příčné řezy tunelů

Ražené typy ostění jsou typ lehký R1 (pro pasy ražené ve tř. výrubu 2, 3 a 4), a typy těžké R2 a R3 (pro pasy ostění ražené ve tř. výrubu 5a nebo 5b). Základní typ ostění hloubených úseků tunelů je typ souměrný H1, použitý pro hloubené úseky u západního i východního portálu tunelu Krasíkov 1 včetně obou portálových pasy (P1, P2) i západního portálového pasu P1 tunelu Krasíkov 2. Typ H2 je použit pouze v příportálovém úseku u P1 před raženým portálem tunelu Krasíkov 1 a typ H3 pouze ve východním hloubeném úseku tunelu Krasíkov 2. Protože typy ražených ostění svým rozsahem použití výrazně převládají, jsou navržené způsoby a konstrukce vyztužování zaměřeny především na ražené typy, a ty jsou pak přiměřeně aplikovány i pro typy ostění hloubených úseků tunelů. Všechny typy mají kruhovou klenbu a opěry se svislým rubem a mírně zakřiveným lícem. Tloušťka klenby typu R1 je 350mm, typů R2 a R3 550mm a u typů hloubených H1 až H3 pak 600mm. Definitivní ostění ražených úseků i ostění hloubených úseků je z vyztuženého betonu C 25/30 (B 30) vodostavebního V8 a mrazuvzdorného T 100. Aby bylo využito v maximálním rozsahu posuvné bednění připravené pro betonáž pasů v ražených částech tunelů, byla v průběhu realizace stavby na návrh zhotovilele stavby upravena technologie betonáže pasů definitivního ostění v hloubených úsecích. Vlastní portálové pasy se šikmými čely jsou budovány do oboustranného bednění tak, jak to bylo uvažováno v projektu. Ostatní pasy v hloubených částech tunelů jsou prováděny jako ražené pasy do posuvného bednění. Původní vnější bednění pasů je nahrazeno „pseudoprimárním“ ostěním, tj. klenbou ze stříkaného vyztuženého betonu.
Výztuž definitivního ostění je navržena z prvků umožňujících v maximálním rozsahu rychlou montáž v dostatečném odstupu před betonáží klenby tunelu. Protože výstavba definitivního (sekundárního) ostění bezprostředně navazuje na práce izolatérů a vlastní betonáž pasů je časově náročná proudová činnost zpravidla na kritické cestě celého harmonogramu výstavby, je navržena co největší příprava dílů výztuže mimo prostor realizovaného tunelu tak, aby se před bednícím vozem prováděla pouze montáž doplňující výztuže minimálního rozsahu. U obou typů ostění ražených úseků tvoří základ výztužné kostry příhradové rámy sekundárního ostění, které jsou na vnější (rubové) straně opatřeny přivařenými montážními „křídly“ z pásů výztužné sítě o šíři 0,9m. Tyto výztužné rámy se v pasech dlouhých 10m kladou ve vzdálenostech po 1,60m. Osa prvního rámu je od čela posuvného bednění vzdálena 0,3 m. Na konci, tj.směrem k předchozímu, již vybetonovanému pasu je osa posledního rámu od pracovní spáry 1,2 m. Tím je vytvořen dostatečný manipulační prostor pro montáž a demontáž čela bednění pro předchozí pas. Také v ostění hloubených tunelů je navržena montáž výztuže s použitím výztužných rámů jako v typech raženého ostění, avšak s ohledem na přístupnost k osazování výztuže z obou stran, není nutno přivařovat na obloukové segmenty „rubová křídla“ z pásu výztužné sítě.
Vodotěsnou izolaci klenby tunelů folie PE tloušťky 2,5mm se signální vrstvou, která se do účinné tloušťky izolace nezapočítává. Požadované parametry izolačních materiálů stanovují TKP staveb ČD kap. 20 Tunely (odst. 20.2.8…). Izolační plášť razených tunelů je ukládán mezi primární a definitivní ostění a je chráněn se strany primárního ostění ochrannou textilií. Izolační plášť portálových pasů je kladen na rub ostění a je chráněn ochrannou textilií na obou stranách folie. Izolace se provede v rozsahu stropní klenby a opěr a je ukončena v patě opěr, kde navazuje na pateční podélné drenáže po obou stranách tunelu.

6. RAŽENÍ A PRIMÁRNÍ VYSTROJENÍ

Ražba, tj. rubání a primární vystrojování tunelu bylo realizovano podle zásad Nové rakouské tunelovací metody (NRTM), která je pro dané heterogenní horninové poměry a současný stav tunelování v ČR optimální.
Rozpojování hornin v čelbách ražených tunelů se provádí s používáním trhacích prací s dočišťováním líce výrubu mechanizovaně. S ohledem na velikost raženého průřezu s výraznou nehomogenitou a očekávanou střídavostí horninových poměrů je navrženo razit dvoukolejný železniční tunel v celé délce po dílčích výrubech s vodorovným členěním na přístropí, opěří a dobírku dna, resp. spodní klenby. Toto členění splňuje jak potřeby pro zajišťování stability čela výrubu, tak dostupnost i potřebnou prostornost pro obvykle nasazované mechanizmy.
Dvoukolejný železniční tunel Krasíkov 1 byl ražen z obou portálů, tj. od východního portálu dovrchně a od západního portálu úpadně. I při úpadní ražbě se sklonem cca 0,5% jsou případné přítoky vody zvládnutelné bez větších problémů.
Krátký tunel Krasíkov 2, jehož ražený úsek je dlouhý pouze 85,0m byl vyražen úpadně od západního portálu při sklonu pouze 0,6%.
Technologické třídy výrubu NRTM jsou definovány vztahem kvality skalního a poloskalního horninového prostředí, vyjádřeného například počtem klasifikačních bodů QTS, velikosti výrubu (průřezu i délky záběru) a reakcí horninového prostředí na otevření výrubu a z toho vyplývajících technických a bezpečnostních opatření.
Zatřídění a rozčlenění ražených úseků tunelů do technologických tříd ražnosti, uvedené v projektu, sloužilo jako prognóza pro předpokládané podmínky ražby. Ražba byla soustavně sledována geomonitoringem a geotechnickým dozorem, který v rámci ražeb zastupuje stavební dozor investora. Geotechnický dozor dokumentuje zastižené geotechnické podmínky, jejich změny a na straně investora rozhoduje o zařazení do technologických tříd NRTM.
Pro cyklické ražení dvoukolejného tunelu byly v projektu navrženy technologické třídy výrubu NRTM TT3 až TT 5b, které jsou charakterizovány především délkou záběru a druhy i množstvím zpravidla nasazených vystrojovacích prostředků.
TT 3: délka záběru max. 2,0m, tloušťka ostění z SB 20 min 250 mm, výztuž příhradovým obloukem a 2polohami sítí 150x150/8x8 mm, systematické kotvy dl 3m 1ks/3,0m2
TT 4: délka záběru max. 1,5m, tloušťka ostění z SB 20 min 300 mm, výztuž příhradovým obloukem a 2polohami sítí 150x150/8x8 mm, systematické kotvy SN dl 4,0m 1ks/2,25m2, zajištění čelby SB 20 tl. 50mm na cca 33% čela
TT 5a: délka záběru max. 1,2m, tloušťka ostění SB 20 min. 350 mm, výztuž příhradovým obloukem a dvěmi polohami sítí 150x150/8x8 mm, systematické kotvy SN nebo samozávrtné dl. 6,0 a 4,0m 1ks/1,5m2, zajištění čelby SB 20 tl. 50 - 70mm na cca 66% čela a vzpěrným klínem, předhánění jehel (48 ks) dl.4,0m v každém druhém záběru.
TT 5b: délka záběru max. 1,0m, tloušťka ostění SB 20 min 350 mm, výztuž příhradovým obloukem a 2polohami sítí 150x150/8x8 mm, systematické kotvy SN nebo samozávrtné dl 6,0 m 1ks/1,25m2, zajištění čelby SB 20 tl. 70 – 100 mm na téměř 100 % čela a vzpěrným klínem, zpevnění jádra před čelem injektovanými jehlami dl 6,0m v každém třetím záběru.
Pro případ velmi dobrých horninových poměrů byla navržena i třída TT 2: délka záběru max. 3,0m, tloušťka ostění z SB 20 v klenbě 150mm, v opěrách 100mm, výztuž obloukem nesystematicky pouze v klenbě, systematicky jednou polohou sítí 150x150/8x8 mm, nesystematické ojedinělé kotvy dl. 3,0m.
V průběhu realizace stavby se ukázala potřeba vytvořit s ohledem na skutečné geologické poměry pro tunel Krasíkov 1 novou technologickou třídu. Ražba tunelu probíhá v prostředí, které vykazuje minimální deformace výrubu, ale rozpukání horniny neumožňuje prodloužit délku záběru a je třeba klenbu výrubu chránit před vyjížděním uvolněných bloků horniny jehlováním. Proto důvodů byla vytvořena nová technologická třída.
TT3a: délka záběru maximálně 2,0 m, tloušťka ostění z SB 200 mm, výztuž příhradovým obloukem, s 1 sítí (směrem k líci horniny) 150x150/8x8 mm a 1 sítí v líci primárního ostění 150x150/6x6 mm, systematické kotvy dl. 4,0 m, 1 ks/3,8 m2, dle potřeby předháněné jehly.
Prakticky v celé délce obou tunelů bylo pevné podloží, které umožňuje dobírání dna a betonáž základových pasů nezávisle na postupu ražby. Pouze u východního vjezdového portálu tunelu Krasíkov 1 byl prováděn v délce 10 m výrub se spodní klenbou, realizovanou ihned po výrubu opěří.

Ražené portály
Hloubení stavební jámy (zářezu) před raženým portálem a zajištění čelní stěny v rozsahu budoucí tunelové trouby je úzce svázáno se zahájením ražby a zejména s budováním prvých záběrů primárního ostění a proto při jejím hloubení je třeba respektovat potřebné úrovně dna a dopravní cesty k čelbám ražených úseků. Všechny ražené portály byly zajištěny ochrannými deštníky nad výrubem kaloty ze 48 ks mikropilot ze silnostěnných ocelových trubek o80 mm délky 10 m, zainjektovaných do vrtů aktivovanou cementovou maltou. Hlavy mikropilot se zavázaly do zesíleného věnce z vyztuženého stříkaného betonu v líci raženého portálu nad klenbou tunelu.

7. ÚNIKOVÁ CESTA A OSTATNÍ VYBAVENÍ TUNELŮ

Úniková cesta
Při návrhu koncepce požárního zabezpečení tunelu Krasíkov 1, který má délku 1098,3 m, byly aplikovány zásady obsažené ve směrnicích Německých drah. Ze středu tunelu Krasíkov 1 vede úniková cesta štolou, dlouhou cca 240m s podélným sklonem 10% (maximální stoupání doporučované v německých směrnicích), na kterou navazuje úniková šachta s pevným schodištěm, překonávajícím výškový rozdíl 12,5m. Světlá šířka únikové štoly je 3,34 m a světlá výška ve vrcholu klenby této štoly je 2,63 m. Štola je u vstupu do tunelu vybavena přepouštěcí komorou dlouhou 16,0 m, která má stejný profil jako vlastní úniková štola a je vybavena přetlakovým větráním, které brání vnikání případného kouře z tunelu do únikové štoly.

Ostatní vybavení tunelů
Záchranné výklenky jsou navrženy vstřícné po obou stranách tunelů ve vzdálenostech po 25,0m. Výklenky jsou mírně kónické a mají rozměry: hloubku ve vrcholu 0,75m, výšku při zadní stěně 2,20m a šířku min 2,0m. Mezi záchrannými výklenky jsou na ostění tunelu umístěna ve výšce 1,10m nad pochozí úrovní madla z ocelových trubek, upevněná elektricky odizolovanými konzolkami.
Osvětlení je navrženo pouze orientační a nouzové vedle každého záchranného výklenku po obou stranách tunelu ve výšce cca 2,5m nad TK. Orientační a nouzové osvětlení je i na únikové cestě. V obou tunelech na silnoproudé straně bude zabudován zásuvkový okruh(rozvod) s napětím 230 V, a to v každém 4tém záchranném výklenku.
Požární suchovod je navržen v tunelu Krasíkov 1. Potrubí DN 100mm (ČSN 73 7508 čl. 6.3.11.3.1) z ocelových pozinkovaných trub je umístěno do chodníkového ústupku na slaboproudé straně. V každém druhém záchranném výklenku (tj. ve vzdálenosti po 50 m) budou výtokové rychlouzavírací ventily DN 52 s tlakovými hrdlovými spojkami, opatřenými tlakovými víčky, vyvedeny do revizních šachet pateční drenáže pro připojení požárních hadic Jako zdroj požární vody je uvažována Moravská Sázava, protékající mezi oběma Krasíkovskými tunely.
Nástupní a záchranné plochy dostupné pro lehká záchranná vozidla jsou navrženy u portálů tunelu Krasíkov 2 a u východu z únikové šachty. Před západním (vjezdovým) portálem krátkého tunelu Krasíkov 2 je navržena hlavní nástupní a záchranná plocha, dostupná dvoupruhovou příjezdní komunikací pro těžkou záchrannou techniku. Na tuto plochu bude také vyveden požární suchovod tunelu Krasíkov 1 po mostním objektu.

zpět na seznam