Prodloužení trasy metra A v Praze – stanice Veleslavín

V rámci prodloužení trasy metra A v Praze dojde v období let 2010 až 2014 k výstavbě čtyř stanic pražského metra. Jedná se o nový provozní úsek V.A, jehož součástí jsou celkem tři ražené a jedna hloubená stanice (Motol). Ražené stanice se dále dělí podle profilu na dvě jednolodní stanice (Petřiny, Červený vrch) a jednu trojlodní stanici (Veleslavín).

Investorem prodloužení trasy metra A je Dopravní podnik hl. m. Prahy, a. s., obstaravatelem stavby je Inženýring dopravních staveb, a. s. Výstavbu zajišťuje Sdružení metro V.A (Dejvická–Motol), jehož členy jsou Metro­stav a. s., a Hochtief CZ a. s. Realizaci stanice Veleslavín provádí pro vedoucího účastníka sdružení (Metrostav a. s.) formou kompletní ucelené dodávky firma Subterra a. s.

Prodloužení trasy metra V.A zajistí výrazně lepší standard provozu veřejné dopravy pro západní část Prahy a v budoucnu umožní pokračování trasy A směrem na Bílou Horu, sídliště Řepy a Zličín nebo alternativně dříve preferovaným směrem k Letišti Václava Havla.

Stanice Veleslavín je první trojlodní stanicí pražského metra, jejíž realizace ve fázích ražby probíhá novou rakouskou tunelovací metodou (NRTM). Na trase se nachází mezi stanicemi Červený vrch a Petřiny, po zprovoznění vytvoří významný dopravní uzel, který umožní návaznost provozu metra na vlaková spojení a autobusovou dopravu, jež bude redukována z prostoru dejvického Vítězného náměstí a přesunuta tak směrem z centrální části metropole do méně exponované lokality.

Geologická situace, předstihové práce před ražbou stanice a zajištění hloubené stavební jámy Veleslavín
Vzhledem k predikci velmi složitých geologických podmínek byl v průběhu přípravných prací proveden dodatečný inženýrskogeologický průzkum, který lépe popsal geologickou situaci složitého zájmového území. Tento průzkum upřesnil průběh povrchu skalního rozhraní a kvartérního pokryvu a poskytl výrazně přesnější informace nutné ke zpracování dokumentace pro provedení stavby. Inženýrskogeologické poměry byly zhodnoceny jako složité a pro ražbu trojlodní stanice velmi nepříznivé, především z důvodu nízkého horninového nadloží, nízké kvality ma­sivu a vysoké úrovně hladiny podzemní vody.

Obr. 1  Situace stavby

Geologické poměry zájmového území jsou reprezentovány různorodými antropogenními navážkami mocnosti 4,0–5,5 m, dále kvartérním pokryvem tvořeným relativně mocnými deluviálními a eolicko-deluviálními sedimenty s celkovou mocností 3,5–6,8 m. Předkvartérní podloží je reprezentováno ordovickými sedimenty šáreckého souvrství – tmavé jílovitoprachovité břidlice různého stupně zvětrání. Celková mocnost nadloží je proměnlivá a postupně klesá od 17 m v portálové části po pouhých 13 m v přechodu ražené části NRTM a TBM (výstavba tunelů s použitím plnoprofilových razicích strojů – Tunnel Boring Machine). Ražená část staničních tunelů realizovaná z hloubené stavební jámy je kompletně umístěna pod úrovní hladiny podzemní vody.

Před zahájením prací na hloubené stavební jámě byly provedeny přeložky inženýrských sítí. V zájmovém prostoru se nacházely ražené kanalizační řady, vodovodní řady až do DN 500 mm včetně hradního vodovodu, plynovody NTL a STL DN 500, hloubený kabelovod, vedení VN a NN, veřejné osvětlení a slaboproudé kabely celkem jedenácti správců.

Pažená jáma hloubené části stanice Veleslavín, z níž je následně realizována ražená část stanice, je hluboká 27 m. Půdorys jámy je obdélníkový a má rozměry 31,6 × 25,9 m. Součástí stavební jámy je přístupová sjízdná rampa v délce 180 m a o sklonu 15 %, která umožňuje přístup k ražené části díla. Jáma se nachází na místě dočasně kompletně uzavřené křižovatky ulic Evropská–Veleslavínská–Kladenská. Zajištění je rozděleno do několika etap podle postupu výstavby.

První realizovaná etapa umožnila zpřístupnění portálu východní stěny jámy pro zahájení ražeb stanice. Zajištění stavební jámy a rampy v této etapě je navrženo pomocí kombinace pilotového a záporového pažení. V rampě i stavební jámě bylo realizováno celkem šest kotevních úrovní zahrnující železobetonové převázky a celoobvodový hlavový trám. Kotvení obvodových stěn jámy je provedeno lanovými kotvami v kombinaci s rozpíráním rohů masivními ocelovými rozpěrami. Další součástí zajištění stavební jámy jsou mikropilotové deštníky v místě budoucích výrubů ražené části. Celková kubatura vytěženého prostoru v této etapě činí 45 000 m3 horniny (obr. 2).

Druhá etapa vytváří prostor pro budoucí vestibul stanice a je hluboká 14 m. Jedná se o prostorové rozšíření I. etapy jámy západním směrem. Zajištění je tvořeno záporovým pažením. Kotvení je provedeno ve čtyřech kotevních úrovních pomocí lanových kotev a ocelových převázek. S postupem hloubení je nutné v předstihu postupně deaktivovat ocelové rozpěry a lanové kotvy jižní stěny sjízdné rampy a západního portálu. Následně dochází k bourání betonových převázek a pilot včetně stříkaného betonu vždy na výšku aktuálně těžené lávky. Bourací práce jsou omezeny parametry velikosti bouracího impaktoru tak, aby nedocházelo k porušení stěny jámy v nižších (zachovávaných) úrovních. Tyto práce také zásadně ovlivňují přístup do ražené části stanice. Objem II. etapy jámy je zhruba 16 000 m³ rostlé horniny.

Variantní řešení ražené části a přístupu do stanice Veleslavín
V rámci optimalizace postupu výstavby stanice Veleslavín bylo mimo úpravy hloubení stavební jámy nutné prověřit několik alternativních technických návrhů zajištění přístupu k ražené části, případně způsob její samotné realizace a prostorového řešení. Níže popsané varianty reagovaly na změny podmínek výstavby:

• protiražba do prostoru stanice přes přístupové tunely ze stavební jámy E2 (asi 150 m ražby) v profilu traťových tunelů realizovaná v tomto úseku metodou NRTM, oproti původně navrhovanému TBM,
• nahrazení části sjízdné rampy štolou raženou NRTM v délce asi 80 m (v nejhlubší partii rampy); tímto postupem bylo možné zahájit práce ve zpřístupněné stavební jámě ještě před dořešením problematických pře­ložek inženýrských sítí v prostoru rampy,
• nahrazení trojlodního profilu technologické části stanice v délce 72 m samostatným mezilehlým technologickým tunelem (NRTM) v prostoru mezi bočními traťovými tunely raženými tunelovacími stroji (TBM).

Každá z uvedených variant byla posouzena z hlediska pozitivního časového dopadu pro kompletní vybudování nosných konstrukcí stanice a zároveň pro splnění požadovaných termínů pro protažení razicích štítů a pokračování jejich ražeb směrem ke stanicím Červený vrch a Dejvice.

Finální realizovaná varianta zásadně redukuje rozsah ražené části stanice z původních 172 na pouhých 100 m nástupištní části. Technologické centrum v zadní ražené části v délce 72 m nebude realizováno a technologie provozu metra budou umístěny v rámci hloubeného objektu, tedy v prostoru, který vznikne rozšířením přístupové rampy. Tímto postupem byl omezen rozsah ražeb NRTM. Oba razicí štíty byly stanicí protaženy v požadovaných termínech a nosné konstrukce stanice lze provádět v souladu s milníky na kritické cestě celotrasového HMG výstavby.

Obr. 3  Schéma postupu výstavby ražené trojlodní stanice
1 – ražba levého staničního tunelu (LST), 2 – ražba pravého staničního tunelu (PST), 3 – protažení tunelovacího stroje stanicí, 4 – hydroizolace a definitivní ostění LST a PST, 5 – ražba středního staničního tunelu (SST), 6 – hydroizolace a definitivní ostění SST

Ražby NRTM
Ražby bočních staničních tunelů v délce 100 m byly zahájeny v srpnu 2011 a ukončeny v prosinci téhož roku realizací dvojice navazujících speciálních profilů délky 10 m, takzvaných zarážek pro TBM. Tyto zarážky následně umožnily start obou razicích štítů TBM směrem ke stanici Červený vrch. Samotné ražby procházely výše popsanou komplikovanou geologií a zároveň probíhaly pod ulicí Evropská s provozovanou tramvajovou tratí. Tyto skutečnosti byly omezující pro rychlost postupu ražby obou bočních výrubů.

Celková plocha jednotlivého bočního výrubu činí 71 m². Zajištěna je kombinací několika prvků, stříkaným betonem tloušťky 300 mm se dvěma vrstvami ocelových sítí, příhradovými ocelovými oblouky a radiálním kotvením samozávrtnými injektovatelnými ocelovými kotvami (IBO) v délce 4 a 6 m. Do předpolí ražby bylo realizováno obrysové jehlování kaloty kotvami IBO v délce 4 a 6 m a v počtu až 38 ks v jednotlivém záběru. Nestabilita čelby výrubu byla eliminována nástřikem betonu v tloušťce 100 mm a čelbovými sklolaminátovými svorníky o délce 8 m s aktivovanou zálivkou po celé délce tyče. Veškeré kotevní prvky směřující do prostoru středního výrubu byly navrženy jako sklolaminátové pro následné snadnější zmáhání při následné ražbě. Jednotlivě byly aktivovány ve vrtu pomocí chemické injektáže, která v místech se zhoršenými geotechnickými podmínkami nahradila obvykle používanou injektáž na bázi cementových pojiv. Tento postup výrazně přispěl k optimální funkčnosti těchto prvků, především v partiích ražby se zvýšenými přítoky vod.

Jelikož je v dalších fázích výstavby nutné propojit primární ostění bočních výrubů s ostěním výrubu středního, jsou provedeny v první fázi ražeb nestandardní úpravy ostění. V přechodových místech je zapotřebí umožnit co nejlehčí následné odbourání realizovaných konstrukcí. Z tohoto důvodu jsou přerušeny obě vrstvy ocelových sítí, příhradové rámy jsou spojeny pouze volným kloubovým spojením a do konstrukce byly připraveny vylamovací ocelové pruty pro následné napojení obezdívky středního výrubu. Tyto úpravy se týkají jak vrchního, tak spodního propojení ostění.

Definitivní ostění bočních výrubů
Realizace definitivních konstrukcí obou bočních tunelů mohla být zahájena ihned po protažení obou razicích štítů prostorem stanice, po odstranění podpůrných konstrukcí a přepojení technologií štítů do stavební jámy, která se nachází v trase ražby za stanicí Veleslavín.

Vnitřní nosné definitivní konstrukce se skládají ze třech dilatačních celků A, B a C v délkách zhruba 33 m pro každý. Jednotlivé celky jsou rozděleny na pracovní sekce podle jednotlivých pracovních záběrů. V příčném řezu je konstrukce členěna takto (obr. 5):

• dělená základová deska,
• průběžné stěny,
• sloupy a trám,
• klenby,
• přechodová stěna mezi profilem NRTM a TBM (pouze v poslední dilataci).

Izolace proti vodě je navržena jako mezilehlá, umístěná mezi primárním ostěním ze stříkaného betonu a definitivním ostěním z monolitického železobetonu. V rámci stanice se jedná o uzavřený hydroizolační systém umístěný v prostředí kompletně pod HPV. Zásadní změna hydroizolačního systému z fóliové izolace na stříkanou izolaci si vyžádala úpravu parametrů, respektive nároků kladených na definitivní ostění. Jako pojistný systém stříkané hydroizolace je využita samotná konstrukce definitivní obezdívky. Této funkce je docíleno zejména úpravou z hlediska vodonepropustnosti betonu v ploše (limitní šířka trhlin v ostění 0,25 mm) a dále vybavením všech pracovních spár v příčném i podélném směru propojeným systémem kolmo na spáru uložených těsnicích spárových plechů, opatřených krystalizační vrstvou.

Obr. 4  Tvar trojlodní stanice je jednoznačně patrný.

Obr. 5  Definitivní ostění – stěna, sloup, trám, klenba

V celém rozsahu stanice je použita stříkaná hydroizolační membrána Masterseal® 345 dodavatele BASF, aplikovaná ve více krocích s finální tloušťkou minimálně 3 mm. Vyznačuje se dobrou přídržností k podkladu i k následně prováděným definitivním konstrukcím (minimálně 1 MPa) a rovněž průtažností více než 100 %. Izolace vytváří z primárního a definitivního ostění sendvičovou konstrukci. Výsledný kompozitní systém zaručuje dobré vodotěsné vlastnosti a zabraňuje migraci vody v prostoru hydroizolačního souvrství, čímž se zásadně liší od konvenčních povlakových izolací. Například odpadá potřeba sektorování izolace, svařování, sanace celých sektorů a podobně. Mezilehlá stříkaná hydroizolační membrána je zároveň navržena jako pasivní ochrana armatury proti bludným proudům.

Sekundární ostění je železobetonové s použitím několika typů betonových směsí.

Beton základových desek, stěn a kleneb je navržen v třídě C 30/37 XC1 – Dmax 16, s maximálním průsakem do 30 mm, beton sloupů a trámu je navržen v třídě C 45/55 – XC1 – Dmax 16 jako samozhutnitelný s totožným maximálním průsakem. Ocel betonářské výztuže a svařovaných sítí je navržena z třídy oceli B500B (R 10505), zámečnické výrobky z ocele S 235. Definitivní ostění je realizováno v těchto základních krocích:

• podkladní beton dna s vloženou průběžnou drenáží,
• hydroizolační systém dna s dostatečným přesahem pro napojení na klenbu,
• spodní klenby definitivního ostění (včetně osazení injektážního a pojistného systému a systému pro měření bludných proudů); realizace je rozdělena na dvě betonážní fáze, tj. spodní a vrchní deska,
• hydroizolační systém trámu,
• stěny včetně osazení armokošů sloupů,
• sloupy a trámy (včetně osazení vylamovací výztuže, injektážního a pojistného
• systému),
• hydroizolační systém klenby,
• klenby definitivního ostění (včetně osazení, injektážního a pojistného systému).

Výstavba definitivního ostění bočních výrubů
V rámci projekční přípravy bylo jednoznačně patrné, že konstrukce definitivní obezdívky budou pro realizaci značně komplikované a pro podzemní stavby nestandardní. Nejvíce pozornosti bylo věnováno přechodovým detailům napojení primárních obezdívek bočních výrubů na výrub střední, napojení a ochraně hydroizolace v daných místech a v neposlední řadě i konečnému propojení definitivních obezdívek do finálního trojlodního tvaru.

Zhotovitel dále vyhodnotil jako rizikové provádění a dovazování armatury, bednění a následnou betonáž průběžných trámů sekundárního ostění bočních lodí. Ty byly vyprojektovány jako velmi silně vyztužené svařovanými armokoši se zavlékanou výztuží s vysokým počtem ohýbaných prutů o dimenzi 25 a 32 mm a s minimální vzdáleností jednotlivých prutů. Projektant požadoval provádění betonáže trámu v celé délce dilatace (33 m) a díky propojení armatury sloupů a trámu i včetně jednotlivých nosných sloupů. Dalším omezujícím faktorem je i provádění ve stísněných podmínkách tunelu. Vyhodnocená rizika bylo nutné eliminovat před zahájením první betonáže provedením betonážního pokusu v měřítku 1 : 1 na omezené délce vzorku (6 m) (obr. 6).

Obr. 6  Bednění sestavené pro zkušební betonáž trámu

V současné době, tj. na konci září roku 2012, je provedeno téměř kompletní sekundární ostění levého staničního tunelu, výstavba ostění v pravém tunelu byla zahájena se zhruba měsíčním plánovaným odstupem. Byly realizovány v celém rozsahu konstrukce spodních desek dna v obou tunelech, průběžné stěny a pět z šesti trámů v jednotlivých dilatacích. Klenby definitivního ostění byly zhotoveny v počtu 15 z celkových 38 kusů. Realizací všech typů konstrukcí byly prokázány správně nastavené postupy prací a naplněny předpoklady z výrobní přípravy díla (obr. 7).

Svébytnou kapitolou pak jsou pro zhotovitele zkušenosti z provádění stříkaných izolací, kterým by bylo možné věnovat samostatný článek.

Obr. 7  Konstrukce stěn, trámu, přechodové stěny do profilu TBM, realizovaný nástřik izolace v klenbě

Další postup výstavby ve zkratce
Po zhotovení klenby sekundárního ostění v rozsahu dilatace A pravého tunelu bude provedeno bourání pilotové stěny mezi bočními výruby a zahájena ražba středního staničního tunelu. Střední dílčí výrub má tvar tvořený oblouky horní a spodní klenby, které navazují na ostění levého a pravého dílčího výrubu. Teoretická plocha středního dílčího výrubu činí 42,92 m2. Způsob zajištění středního dílčího výrubu je obdobný jako u bočních výrubů. Následně bude proveden nástřik hydroizolace a realizace sekundárního ostění. Tyto konstrukce musejí být funkčně a staticky propojeny do obou bočních výrubů.

Závěr
Realizace trojlodní stanice metra postupným budováním jednotlivých profilů je skutečnou výzvou všem zúčastněným subjektům výstavby. V přípravných fázích muselo být řešeno množství nových nevyzkoušených postupů a detailů na straně projektanta, ve fázi realizace je nutné ze strany zhotovitele věnovat extrémní úsilí výrobní přípravě a navrhování optimálních a proveditelných stavebních postupů.

TEXT: Ing. Jan Panuška,
Ing. Václav Dohnálek, Ing. Petr Bican
FOTO: Ing. Jiří Junek, CSc., archiv Subterra

Jan Panuška je vedoucí projektu ve společnosti Subterra a. s., divize 1, který zajišťuje ražby a provádění definitivních obezdívek stanice Veleslavín v rámci prodloužení metra V.A v Praze.

Václav Dohnálek je prípravář projektu ve společnosti Subterra a. s., divize 1, který zajišťuje ražby a provádění definitivních obezdívek stanice Veleslavín v rámci prodloužení metra V.A v Praze.

Petr Bican vedoucí projektu ve společnosti Subterra a. s., divize 2, který koordinuje komplexní realizaci celé stanice Veleslavín v rámci prodloužení metra V.A v Praze.

Literatura
1.    Chamra, P., Vydrová, L., Bican, P., Panuška, J., Dohnálek, V.: Prodloužení trasy metra V.A v Praze,
Stanice Veleslavín – první trojlodní stanice
pražského metra navržená metodou NRTM.
In: TUNEL, 2012, č. 1 str. 3 – 8.
2.    Kochánek, M.: Prodloužení trasy A metra v Praze ze stanice Dejvická, Provozní úsek V.A – Dejvická (mimo) – Motol, SO 05-20/01,02 Stanice Veleslavín (Ražba + primární ostění dílčí výrub pravý/levý) včetně platných změn. Praha: Metroprojekt, a. s., 4/2011.
3.    Rout, J., Bohátková, L.: Závěrečná zpráva doplňujícího inženýrskogeologického průzkumu pro SOD O5 – Stanice Veleslavín na trase metra V.A. Praha: ARCADIS Geotechnika a. s., 2011.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.