Hloubené přesýpané tunely 1.

Článek popisuje metodu zhotovení hloubených tunelů z tenkostěnných přesýpaných systémů Matière a uvádí několik příkladů realizace těchto železničních a silničních tunelů v Irsku, Francii, Španělsku a Japonsku.

Irsko, dálnice M1/A1 Dublin – Belfast
Od roku 2000 se průběžně modernizuje stávající nevyhovující komunikace spojující dvě největší irská města na moderní dálniční tah. Firma ABM vyprojektovala a vybudovala již osm různých objektů na této dálnici, které jsou zhotoveny z betonových prefabrikovaných přesýpaných systémů a překonávají vodní toky, místní komunikace a také železnici. Na posledním vybudovaném úseku dálnice měřícím 100 km překonává železnici pouze na dvou místech a v obou případech je objekt vytvořen z patentovaného přesýpaného systému Matière.

Přesýpaný tunel Lagavooren je první z těchto dvou objektů. Zhotovení zadávacího projektu stavby bylo tradiční – projektant navrhl všechny objekty pro tento úsek, a to, logicky, bez ohledu na možnosti potencionálního vítěze tendru. Po získání zakázky si však hlavní dodavatel dal vypracovat analýzu a právě tento objekt, původně navržený komplikovaně jako dva mosty vedle sebe, vytvořené z prefabrikovaných předpjatých nosníků a se složitým založením na pilotách, poskytoval prostor pro ušetření nákladů a zároveň zjednodušení a zkrácení doby výstavby. Dalším rozhodujícím faktorem bylo udržení stávající tratě v provozu a limitace stavebních prací v jejím okolí. Po vyhodnocení několika alternativních návrhů bylo vybráno řešení – objekt vybudovat jako prefabrikovaný obloukový tunel.

Důvody výběru byly tyto:

• prefabrikovaný systém bude rychle smontovaný,
• montáž bude mít minimální efekt na provoz tratě,
• následující práce (hydroizolace, zasýpání) mohou být prováděny za mírného nebo žádného omezení provozu tratě,
• základy obloukové konstrukce budou dále od tratě, čímž založení nebude tak komplikované,
• návrh velkorozponové obloukové konstruk­ce nabídl správci tratě dodatečný prostor pro vybudování druhé koleje v budoucnosti.

Jako vítězný prefabrikovaný obloukový systém byl pak vybrán systém Matière CM4, především díky samostabilizačním bočním dílcům, které nepotřebovaly žádné vzpěry, a klenbě nepotřebující skruž. Montáž bočních dílců probíhala nejprve na jedné straně v celé délce objektu (41 prvků), poté se jeřáb přesunul na druhou stranu tratě a vztyčil boční dílce na druhé straně. To zaručovalo minimální zásah do chodu železniční dopravy, jelikož montáž kleneb proběhla v jednom taktu během dvou dní. Výše popsaný postup byl zjevně nesmírně náročný na vytyčovací práce, a proto byly použity ty nejmodernější geodetické pomůcky, díky nimž všechny klenby dosedly perfektně na boční dílce, takže nebylo třeba jediný boční dílec přemisťovat.

Konstrukce byla navržena na mimořádné zatížení – při vykolejení vlakové soupravy uvnitř tunelu se počítalo se zatížením 1 500 kN v podélném a 3 000 kN v příčném směru. Navrženy byly i dva monolitické trámy, které spojují jednotlivé klenbové dílce. To pro případné selhání bočního dílce při nárazu soupravy, a tím zachycení klenby, kterou zničený boční dílec podepíral. Tunel Lagavooren je tvořen ze systému Matière CM4 kombinace 52 m2 boční díl × 225 m2 klenba, má světlý rozpon 17,5 metru a světlou výšku asi 6 metrů, celková délka tunelu je 102,5 metru. Skládá se ze 41 prstenců širokých 2,5 metru, každý prstenec má 3 prefabrikované dílce. Tyto dílce v počtu 123 kusů byly vyrobeny během 9 týdnů a montáž pak zabrala pouhých 7 pracovních dní.

Přesýpaný tunel ST05-RISHA byl smontován v září roku 2006 jako součást stavby dálnice na hraničním pomezí mezi Irskou republikou a Severním Irskem. Zakázka byla opět stylem design and build, což nechávalo hlavnímu dodavateli volné ruce, takže mohl pečlivě zvážit všechny možné varianty.

Dálnice se v tomto úseku kříží s hlavním železničním koridorem Belfast–Dublin a výstavba jakéhokoliv objektu mohla probíhat pouze v nočních hodinách mezi 23.00 až 05.00 hod. S ohledem na stejné podmínky jako u předchozího objektu, a navíc faktor omezené pracovní doby bylo opět zvoleno řešení od firmy ABM.

Tentokrát byl navržen objekt rámového tvaru s rozponem 14,5 metru z důvodu malého krytí nad tunelem pro umístění obloukové konstrukce. Pro takto masivní prvky bylo nutno zmenšit modulový rozměr ze standardních 2 490 mm na 1 750 mm, a i přesto stropní dílec vážil úcty­hodných 60 tun.

Stupeň šikmosti železnice k dálnici byl 38 stupňů. To představovalo komplikovaný statický návrh na koncích tunelu z důvodu nerovnoměrného zatížení od zásypu. Horní dílce musely být vyztuženy pro ukotvení monolitických svodidel. Ty však byly také šikmo k objektu, což vyžadovalo přesné osazení této výztuže na jednotlivé armovací koše. Tunel je tedy tvořen systémem Matière Opti-Cadre. Celková délka tunelu je 77 metrů a je tvořen 44 prstenci, tj. celkem 132 dílci. Montáž celého tunelu proběhla během jedenácti šestihodinových nočních směn a po­užitý jeřáb měl nosnost 500 tun. Konstrukce byla následně zaizolována a zasypána, zatímco trať byla v plném provozu.

Francie, železniční velmoc vyžaduje železniční tunely
Francie je země původu patentovaných systémů Matière. Nedávno zde byl vybudován hloubený tunel pro vysokorychlostní trať TGV Est européenne, což je nově budovaná vysokorychlostní trať spojující Paříž a Štrasburk. LGV Est je pozoruhodný projekt s rozpočtem 4 mld. eur (přes 100 mld. korun českých). Celková délka tohoto koridoru je 406 km s provozní rychlostí 320 km/h, maximální pak 350 km/h. Cesta mezi oběma městy zabere pouze jednu hodinu a padesát minut. Výstavba byla rozdělena do dvou fází.

První fází je úsek z Paříže směrem na východ k hranicím s Lucemburskem v délce 300 km a byl uveden do provozu během léta 2006, výstavba druhého úseku se pak rozeběhne v létě tohoto roku (2010). Na prvním úseku je celkem 5 přesýpaných objektů. Jedním z nich je právě i 70 metrů dlouhý přesýpaný tunel O. A. 13.120. Tento objekt severovýchodně od Paříže poblíž města Ocquerre je zhotovený ze systému Matière Modularch CM4^® 91 m² × 120 m².

Kompletně dokončený tunel na trati TGV Est

Jako zajímavost zmiňme aerodynamiku vysokorychlostní vlakové soupravy řítící se rychlostí 350 km/h a výsledný efekt na objekt – tlak vzduchu na vnitřní stranu ostění tunelu před soupravou a naopak podtlak vzduchu tvořící se za soupravou. Pro oba stavy se při statických výpočtech uvažovalo normové zatížení o velikosti 5 kN/m². Větší problém představuje první případ, jelikož tlak zevnitř má tendenci klenbu (která je volně uložena v jamkovém kloubu) nadzvedávat, což je potřeba řešit hlavně v oblasti portálů, kde většinou není dostatečné přitížení nadnásypem nad konstrukcí. Technický detail spojení klenby a bočního dílce je jednoduchý a zabraňuje nadzvednutí klenby. Tunel slouží jako objekt převádějící místní bio­koridor, tedy převádí divokou zvěř přes novou liniovou stavbu v místech přirozených migračních tras této zvěře.

Ing. Pavel Bulejko, Ing. Rastislav Schreiber
FOTO: ABM Mosty a archiv Matière SA

Pavel Bulejko je vedoucí divize pro ČR a SR společnosti ABM Mosty, s. r. o.
Rastislav Schreiber je vedoucím projektantem ve společnosti ABM Mosty, s. r. o.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.