Kabelový tunel – Rohan

S výstavbou kabelových tunelů (podzemní liniová stavba pro vedení kabelů vysokého a velmi vysokého napětí) se na území hlavního města Prahy začalo již v 60. a 70. letech 20. století. Hlavním důvodem umístit silové kabely do podzemí, byla hustá zastavěnost a již existující rozsáhlá inženýrská síť.

Státním podnikem Pražských energetických závodů (právní předchůdce PRE, a.s.) bylo přistoupeno k vybudování prvního raženého kabelového tunelu. Jednalo se o kabelový tunel Malešice v délce zhruba 4,2 kilometru, který byl vybudován v roce 1973. Článek se věnuje výstavbě kabelového tunelu Rohan z roku 2024, což je nejnovější přírůstek do rozsáhlé podzemní sítěkabelovodů ve správě PREdistribuce, a.s.

V dnešní době činí délka kabelových tunelů ve vlastnictví akciové společnosti PRE zhruba 26 kilometrů a toto číslo se stále zvětšuje. Právě díky tak rozsáhlé síti kabelových tunelů je dosahována vysokáspolehlivost dodávek elektřiny prohlavní město Prahu a minimalizace nehod, vzniklých na povrchu [1].

Kabelový tunel – Rohan (Obr. 1) navazuje na dříve vybudované kabelové tunely (dále jen KT) – KT Invalidovna a KT Rohanský ostrov, které jsou dílčími částmi KT Karlín. Zájmová stavba KT Rohan je navazujícím krokem pro propojení systému kabelových tunelů ve směru k Libeňskému mostu.Jeho vybudováním dojde k propojení KT Pražačka a celé soustavy Karlín a Žižkov (Obr. 2). Propojením se výrazně zvýší variabilita tras a zdrojů zásobování napojené oblasti a tím i provozní spolehlivost dodávek do okolních oblastí.

Společnost INSET s.r.o. zajišťovala pro investora (PREdistribuce, a.s.) inženýrskogeologický průzkum, geotechnický monitoring a následně monitoring při betonování definitivního ostění.

INŽENÝRSKOGEOLOGICKÝ PRŮZKUM

Podkladem pro veškerouprojektovou dokumentaci (KO-KA s.r.o.) a následné razící práce zhotovitele (Čermák a Hrachovec a.s.) byl inženýrskogeologický průzkum z roku 2016 [3]. Ten vycházel z geologické rešerše vyhotovené akciovou společností PUDIS a.s.[2]v roce 2008. Inženýrskogeologický průzkum sloužilk získání přesnějších poznatků o geomorfologických, geologických, hydrogeologickýcha geotechnickýchpoměrech v zájmové oblasti [3].

Při inženýrskogeologickém průzkumu bylo zjištěno, že ražba bude prováděna v horninách zahořanského souvrství, tvořeným prachovitými břidlicemi. Z hlediska hydrogeologických poměrů měla být stavba dotčena významným kolektorem vltavské terasy, představující vysoce průlinově prostupný kolektor a hladina podzemní vody se měla pohybovat v hloubce 5 – 6 metrů pod terénem[3].

Nově ražené dílo bylo realizováno konvenční metodou – novou rakouskou tunelovací metodou(NRTM) a z inženýrskogeologického a geotechnického hlediska byla trasa štoly zařazena do základních kvazihomogenních celků s příslušnýmigeotechnickýmia technologickými parametry horninového prostředí. Inženýrskogeologický průzkum předpokládal, že štola bude ražena v technologických třídách 3 a 4.

PARAMETRY PODZEMNÍ STAVBY

Ražené dílo představuje štolu prováděnou hornickým způsobem o osové délce 197,65 metrů s podélným sklonem 0,55 %.Příčný profil tunelu je vejčitého tvaru o světlém profilu výrubu 3,45 x 3,55 metrů. Mocnost nadloží se pohybuje v rozsahu cca 17 metrů [4].

Rozpojování horniny bylo realizováno pomocí razicího kombajnu GPK (Obr. 3). Stavba je situována pod střední dělicí pás komunikace Rohanské nábřeží před nově postaveným bytovým domem Fragment a pokračuje směrem k Libeňskému mostu.

PROJEKT GEOTECHNICKÉHO MONITORINGU

Před započetím ražby podzemního díla byl vyhotoven projekt geotechnického monitoringu. Projekt geotechnického monitoringu (GTM) obsahoval soubor kontrolních měření, který měl zajistitbezpečné sledování průběhu výstavby a sledování jejího vlivu bezprostřední okolí. Bylo zároveň nezbytné definovat vztah stavby vůči třetím stranám, tedy majitelům dotčených pozemků, pozemních staveb, infrastrukturních staveb a sítí.

V projektu GTM je mimo jiné stanoven rozsah pasportizace okolních objektů. Účelem pasportizace bylo prokazatelné zjištění a zdokumentování technického stavu jednotlivých stávajících objektů, u kterých lze předpokládat možné ovlivnění stavebními postupy, které jsou v dané lokalitě realizovány.

V rámci pasportizace byl důkladně zdokumentován technický stav povrchů komunikací v ulici Rohanské nábřeží, dále část objektu větracího systému stanice metra Invalidovna, která se nachází v těsné blízkosti raženého díla. Dalším objektem pasportizace byly garáže bytového domu Fragment a nově vznikající kancelářská budova ROHAN CITY – A1. V případě inženýrských sítí byla provedena důkladná pasportizace trubních řadů a stok. V případě průlezných stok se jednalo o proplachovací kanál, který slouží i jako chladicísystém pro hotel HILTON, pro kancelářskou budovu Main Point Karlín a další. Veškeré činnosti byly prováděny se souhlasem majitelů dotčených subjektů.V zóně ovlivnění stavbou byly umístěny měřicí body. Konkrétně se jednalo o nivelační měření povrchů, trigonometrické měření objektů a deformometrické měření stávajících poruch. Na špatně přístupná místa (objekt metra) byla použita automatická měřicí linkase snímači s odpruženým hrotem DH-10 pro měření deformací s přesností měření ±0,01 mm a četností odečtu 30 min.

GEOTECHNICKÝ MONITORING

Během ražby štoly byla sledována kvalita horniny a její vlastnosti na jednotlivých čelbách výrubu. Dle kvality hornin a velikosti výrubu se určovala technologická třída (dále jen TT) NRTM. Z vybraných čeleb byly odebírány typické dokumentační vzorky, které sloužily ke studiu změn v petrografickém složení horniny. Na jednotlivých čelbách nebo stěnách bylo možné zaznamenat hlavní údaje o horninovém masivu. Všechny tyto údaje spolu s nákresem čelby tvořily výchozí údaje pro klasifikaci kvality horninového prostředí z hlediska tunelování. Zastižené prostředí bylo částečně odlišné od předpokladů IG průzkumu. Dle předpokladu měla být TT3 zastižena v délce 156,0 m tj. 79 % a TT4 v délce 41,7 m tj. 21 % z celkové délky. Ražba kabelového tunelu probíhala v TT3 v délce 116,8 m tj. 59 % a TT4 v délce 80,9 m tj. 41 %. To mělo za následek snížení délky záběru výrubu a současně nebylo zapotřebí použít doplňující technologická opatření (svorníky apod.).

V rámci dokumentace výrubu byly také odebírány vzorky in-situ. Jednalo se o vzorky podzemní vody pro stanovení agresivity vody na beton a ocel. Významným ukazatelem o změně vlastností horniny byly odebrané vzorky vytěžené horniny, na kterých byl stanoven index pevnosti v bodovém zatížení s přepočtem na pevnost v prostém tlaku. Pevnosti v prostém tlaku se během ražby pohybovaly v rozsahu 5,8 až 34,6 MPa, což odpovídá pevnostní třídě R4 až R3.

V rámci komplexního monitoringu bylo prováděno měření tvarové stálosti primárního ostění (deformací) v  konvergenčních profilech. Ty byly tvořeny pěti bodystabilizovanýmiocelovými kotvami s našroubovanoukulovou hlavou. Konvergenční profily byly instalovány vždy kolmo na osu tunelu se vzájemnou vzdáleností 10 metrů. Tato metoda byladoplněna o nivelační měření stropních bodů pro zaznamenání případného sedání. V neposlední řadě byly v rámci monitoringu provedeny odvrty vyzrálého stříkaného betonu (Obr. 4) a na získaných jádrech byly provedeny standardní laboratorní zkoušky pro stanovení objemové hmotnosti a pevnosti v tlaku, čímž byla ověřena kvalita použitého betonu.

VYHODNOCENÍ GEOTECHNICKÉHO MONITORINGU

Z pohledu hodnocení kvality horninového masivu se většinou jednalo o zdravou horninu (bez limonitických povlaků). V průběhu ražby byly zaznamenány i oblasti s výraznějším tektonickým postižením, kde se jednalo převážně o více provrásněné polohy. Od staničení 137,5 m do staničení 175,0 m byl, z důvodu výrazného tektonického postižení ve větší části čelby (silné provrásnění, četné ohlazy, tvorba nadvýlomů), zaveden i průzkumem nepředpokládaný geotyp Oz4T, tj. břidlice prachovitá, silně tektonicky porušená.

Tektonické postižení horniny bylo důkladně sledováno, a nakonec nenabylo rozsahu vyžadující implementaci vystrojení náročných TT 5a a 5b. K tomu přispěl fakt, že na čelbách byly většinou zaznamenány pouze minimální přítoky podzemní vody.

Při provádění měření tvarových změn primárního ostění (deformací) metodou konvergenčního měření byly zaznamenány výrazné deformace pouze na prvním rámu, kde došlo k dosažení posunu na pravé straně protiklenby směrem do tunelu. Hodnoty nicméně byly v mezích očekávání a bylo přistoupeno pouze k zvýšený četnosti měření.

V rámci stavby nedošlo k ohrožení stability raženého díla ani objektů nadzemní zástavby v zóně ovlivnění stanovené projektem.

MONITORING PŘI PROVÁDĚNÍ DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ

Společnost INSET s.r.o. se podílela také na měření při realizaci definitivního ostění. Historicky, v kabelovém tunelu Karlín docházelo k výskytu nahodilých všesměrných trhlin v sekundárním ostění. Tyto trhliny se objevovaly s odstupem času po dokončení definitivního ostění. V průběhu ražeb KT Rohan byly provedeny jádrové odvrty, na kterých byly stanoveny možné příčiny poruch, které byly zaznamenány přes celou tloušťku konstrukce definitivního ostění. Na jádrových odvrtech byla zaznamenána frakce kameniva 0-8 mm. Aby konstrukce byla méně náchylná ke vzniku smršťovacích trhlin bylo doporučeno při dalším betonování použití frakce kameniva 8-16 mm. Dále se klade důraz na odbedňování konstrukce až poté, cobetonová konstrukce dosáhne požadované pevnosti v tlaku a potřebné pevnosti v tahu za ohybu.

Nyní probíhá betonáž definitivního ostění na KT Rohan (Obr.5).Společnost INSET s.r.o. zde zaštiťuje kontrolní zkoušky čerstvého a ztvrdlého betonu a to zejména v následujících parametrech:pevnost v tlaku, hloubka průsaku tlakovou vodou a stanovení pevnosti betonu v tahu za ohybu. Dále je zaznamenávána konzistence čerstvého betonu, aby byla zjištěna představa o použitém betonu napříč jednotlivými betonážními úseky. Probíhá také měření hydratačního tepla, resp. zrání betonu v konstrukci a na zkušebních krychlích. Na základě vztahu mezi náběhem hydratačního tepla betonu a zjištěnými pevnostmi v tlaku na zkušebních krychlích je odvozen nárůst pevností v tlaku v konstrukci. Na základěvýsledků těchto  měření se stanovuje doba zrání betonu, která je třeba k tomu, aby betonová konstrukce splňovala veškeré projektem stanovené parametry. Dodržováním stanovené doby zrání betonu je eliminováno riziko výskytuporuch, vznikajících při předčasném odbednění ostění.Veškeré zkoušky čerstvého a ztvrdlého betonu probíhají ve spolupráci s akreditovanou laboratoří Horský s.r.o.

Použité zdroje:

• Kabelové tunely pod městem; PRE Fórum (časopis pro zákazníky společnosti Pražská energetika); prosinec 2019; čís. 23; s. 10, 11; registrace: MK ČR 13944
• PUDIS a. s.; KABELOVÝ TUNEL – KARLÍN – DÚR; Geologická rešerše; Praha 09/2008
• INSET s.r.o.; KT Invalidovna I, úsek J37-38; Inženýrskogeologický průzkum; INSET s.r.o.; Praha 03/2016;
• KO-KA s.r.o.; KT Rohan – provizorní ostění, 1. etapa; DPS; Praha 09/2023

TEXT: Ing. Vít Petržílek (řešitel geotechnického monitoringu zakázky), Ing. Miroslav Mixa (vedoucí střediska podzemních staveb), Ing. Jiří Košťál, Ph.D. (výrobní ředitel společnosti INSET s.r.o.)

FOTO: INSET s. r. o.