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 pro umístění silových kabelů 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 sítě kabelovodů 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 dosahováno vysoké spolehlivosti dodávek elektřiny pro hlavní 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 veškerou projektovou dokumentaci (KO-KA, s.r.o.) a následné razicí 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 sloužil k získání přesnějších poznatků o geomorfologických, geologických, hydrogeologických a geotechnických poměrech v zájmové oblasti [3].

Při inženýrskogeologickém průzkumu bylo zjištěno, že ražba bude prováděna v horninách zahořanského souvrství, tvořených 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 m 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 příslušnými geotechnickými a 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 m s podélným sklonem 0,55 %. Příčný profil tunelu je vejčitého tvaru o světlém profilu výrubu 3,45 x 3,55 m. Mocnost nadloží se pohybuje v rozsahu cca 17 m. [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 (GTM). Vypracovaný projekt obsahoval soubor kontrolních měření, který měl zajistit bezpečné sledování průběhu výstavby a sledování jejího vlivu na bezprostřední okolí. Zároveň bylo 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, realizovanými v dané lokalitě.

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 chladicí systém pro hotel HILTON, kancelářskou budovu Main Point Karlín a další objekty. 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 linka se 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 (obr. 4). Dle předpokladu měla být TT3 zastižena v délce 156,0 m, tj. na úrovni 79 %, a TT4 v délce 41,7 m, tj. na úrovni 21 % z celkové délky. Ražba kabelového tunelu probíhala v TT3 v délce 116,8 m (59 %) a TT4 v délce 80,9 m (41 %). To mělo za následek snížení délky záběru výrubu a současně nebylo zapotřebí použít doplňující technologická opatření.

V rámci dokumentace výrubu byly odebírány také 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 body stabilizovanými ocelovými kotvami s našroubovanou kulovou hlavou. Konvergenční profily byly instalovány vždy kolmo na osu tunelu se vzájemnou vzdáleností 10 m.

Tato metoda byla doplněna o nivelační měření stropních bodů pro zaznamenání případného sedání. V neposlední řadě byly v rámci monitoringu provedeny odvrty vyzrálého stříkaného betonu (obr. 5) 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 zde nepředpokládaný geotyp Oz4T, tj. břidlice prachovitá, silně tektonicky porušená.

Tektonické postižení horniny bylo důkladně sledováno, a nakonec nenabylo rozsahu vyžadujícího implementaci vystrojení náročných TT 5a a 5b. K tomu přispěl i 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 byly nicméně v mezích očekávání a bylo přistoupeno pouze ke zvýšení 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 docházelo v kabelovém tunelu Karlín k výskytu nahodilých všesměrných trhlin v definitivním ostění. Tyto nahodilé trhliny se objevovaly s odstupem času po dokončení definitivního ostění. V době, kdy probíhala ražba KT Rohan, byla společnost INSET s.r.o. oslovena k analýze vzniklých poruch v místě KT Invalidovna.

Z provedených jádrových odvrtů bylo zjištěno, že trhliny jsou skrze celé definitivní ostění. Byly proto stanoveny možné příčiny vzniku. Na jádrových odvrtech byla zaznamenána projektem nepředpokládaná frakce kameniva 0–8 mm (na požadavek zhotovitele bylo v rámci kontrolního dne odsouhlaseno použití menší frakce kameniva).

Pro snížení rizika vzniku dalších trhlin v rámci KT Rohan bylo společností INSET s.r.o. doporučeno při další betonáži použití projektem stanovené frakce kameniva 8–16 mm. Tím by měla být konstrukce méně náchylná ke vzniku smršťovacích trhlin. Dále, aby zhotovitel kladl důraz na potřebnou dobu odbedňování konstrukce, tedy počkat, až konstrukce dosáhne požadované pevnosti v tlaku a pevnosti v tahu. V neposlední řadě bylo doporučeno dodržování veškerých technologických postupů v rámci betonáže, zejména ošetřování betonu, jelikož jednou z možných příčin by mohla být saturace vody z definitivního ostění do primárního ostění.

Nyní probíhá betonáž definitivního ostění na KT Rohan (obr. 6). Společnost INSET s.r.o. zde zaštiťuje kontrolní zkoušky čerstvého a ztvrdlého betonu, a to zejména odebírání zkušebních krychlí a trámců pro vyhodnocení pevnosti v tlaku, stanovení maximální hloubky průsaku tlakovou vodou a stanovení pevnosti betonu v tahu za ohybu. Dále je zaznamenávána konzistence čerstvého betonu, aby byla získána představa o použitém betonu napříč jednotlivými betonážními takty.

Probíhá také měření hydratačního tepla, resp. zrání betonu v jednotlivých taktech a na zkušebních krychlích. Na základě vztahu mezi náběhem hydratačního tepla v betonu konstrukce a zkušebních krychlí doplněno o zkoušky pevnosti v tlaku je odvozen náběh pevnosti v tlaku v konstrukci. Na základě výsledků těchto měření se stanovuje potřebná doba zrání betonu, která je třeba k tomu, aby betonová konstrukce splňovala veškeré projektem stanovené parametry. Dodržováním stanovené doby zrání betonu je eliminováno riziko výskytu poruch, vznikajících při předčasném odbednění ostění. Veškeré zkoušky čerstvého a ztvrdlého betonu probíhají ve spolupráci s akreditovanou laboratoří
Horský s.r.o.

TEXT: Ing. Vít Petržílek, Ing. Miroslav Mixa, Ing. Jiří Košťál, Ph.D.
FOTO: INSET s.r.o.

Vít Petržílek je řešitel geotechnického monitoringu zakázky. Miroslav Mixa je vedoucí střediska podzemních staveb ve společnosti INSET s.r.o. a Jiří Košťál je výrobní ředitel této společnosti.

Literatura
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.