Stavba nového dálničního tunelu Spitzenberg v Německu

Článek popisuje stavbu nového dálničního tunelu Spitzenberg v Německu, ve spolkové zemi Hesensko. Tunel leží na nově budované dálnici A44, která spojí města Kassel a Eisenach. Dotčený úsek dálnice v délce přibližně 60 km je s ohledem na morfologii terénu a na směrové vedení trasy mimo obce de facto soustavou tunelových a mostních staveb s celkovými náklady cca 1 800 mil. €.

Samotná stavba tunelu Spitzenberg zahrnuje dvě dvoupruhové tunelové trouby o délce téměř 600 m (včetně hloubených částí) a přilehlý úsek dálnice délky cca 500 m včetně hlubokého zářezu do kopce Lerchenberg. Tunely jsou budovány metodou NRTM, počítá se s použitím trhacích prací na cca 70–80 % délky tunelů.

Geologické poměry

Obě tunelové trouby procházejí kopcem Spitzenberg s maximálním nadložím 40 m. Oblast dotčená stavbou tunelu patří z hlediska regionálněgeologického do střední části Hesenské úžlabiny a nachází se v její jihozápadní části, v dolním toku řeky Werry. Blízko k povrchu tvoří Hesenskou úžlabinu permské a mezozoické sedimentární horniny.

Tektonická činnost na konci mezozoika a v období terciéru vedla ke vzniku jak paralelních, tak vzájemně se křížících poruchových zón. Geologické vrstvy v dotčené lokalitě odpovídají globálnímu geologickému uspořádání v celé oblasti a jsou lokálně narušeny tektonickou činností. Poruchy jsou vyplněny nesoudržnými horninami, v některých oblastech v mocnostech až 10 m.

Nejmladší vrstvy soudržných hornin tvoří jílovce, prachovce a slínovce, v horních polohách navětralé až zvětralé. Dominující soudržné horniny v oblasti ražených tunelů jsou jemno- až hrubozrnné pískovce, které se střídají s prachovci a jílovci. Nejsou očekávány žádné výrazné přítoky podzemní vody.

Koncept technického řešení

Tunel Spitzenberg je ražen NRTM, a to od severního portálu. Zajištění výrubu je navrženo systémem jehel, radiálních kotev a vyztuženým stříkaným betonem. Definitivní ostění bude železobetonové, s mezilehlou izolací. Hloubené části budou zhotoveny z tzv. vodostavebního betonu. Rozpojování horniny probíhá strojně, podle výsledků IG průzkumu by po vyražení 100–150 m mělo být zahájeno rozpojování pomocí trhacích prací.

Zařízení staveniště

Před zahájením samotných stavebních prací bylo vybudováno zařízení staveniště. Na severním portálu byla instalována mimo jiné mobilní betonárna a montážní hala (obr. 2), stavba byla kompletně napojena na inženýrské sítě. Odpadní voda ze stavby je upravována přes vodní hospodářství s neutralizační stanicí na konci, poté je vypouštěna do odvodňovacího příkopu u přilehlé veřejné komunikace.

Na jižním portálu bylo zařízení staveniště pouze dočasné (dieselová elektrocentrála, cisterna na technologickou vodu atd.), po dokončení prací na předzářezu bylo staveniště předáno sdružení provádějícímu navazující mostní stavbu.

Provizorní portály (předzářezy)

Stavební práce byly zahájeny severním a jižním provizorním portálem (předzářezy). Hloubení a zajištění svahů probíhalo po etážích. Zajištění bylo provedeno samozávrtnými IBO svorníky a SN svorníky délek 4–10 m, injektovanými cementovou suspenzí a poté stříkaným betonem tloušťky 15–20 cm, vyztuženým svařovanými sítěmi (obr. 3 – jižní portál, obr. 4 – severní portál).

V koruně portálových stěn byly zřízeny odvodňovací žlaby pro odvedení srážkových vod. V pravidelném rastru byly v portálových stěnách zřízeny odlehčovací vrty DN50 pro odvedení případných vsaků za portálovou stěnu. V portálových stěnách byly zesílením vrstvy stříkaného betonu a přídavnou výztuží vytvořeny výztužné límce. Do nich byly potom vrtány úvodní ochranné deštníky v oblasti vrchlíku tunelu.

Ražba tunelu

Ražba tunelu byla zahájena 28. 5. 2017 v západní troubě, která byla původně navržena v technologických třídách 7A a 6A s dělením na kalotu, opěří a dno, vždy pod ochranným deštníkem z jehel. Po vyražení prvních 30 m západní trouby byla na základě výsledků konvergenčních měření provedena zásadní změna technologie ražby – ochranný deštník je prováděn z mikropilot délky 15 m (ocelové trubky 139,7/8, perforace po 50 cm, injektáž cementovou suspenzí) a ražba je pod tímto deštníkem prováděna s vertikálním i horizontálním členěním čelby po dílčích záběrech délky 80 cm.

Vždy je vyražena první boční štola na délku 10 m, včetně rozšíření ve vnější patě kaloty, následně je ražena druhá boční štola a poté jádro. Čelba je vždy rozdělena na dvě až tři dílčí plochy a je zajištěna samozávrtnými kotvami délky 12 m a stříkaným betonem tloušťky 15 cm. Následně po uzavření kaloty provizorní protiklenbou je provedeno opěří a definitivní dno primárního ostění (výřez z realizační projektové dokumentace na obr. 5, 6). Zajištění výrubu je dále tvořeno radiálními samozávrtnými kotvami.

Primární ostění ze stříkaného betonu je prováděno v tloušťce 35 cm (současná ražba na obr. 7). Tímto způsobem bude probíhat ražba i ve východní tunelové troubě. Podle zastižených geologických podmínek a po vyhodnocení konvergenčních měření v každém kroku (10 m) bude rozhodnuto o dalším postupu. Rubanina bude ukládána na meziskládce a její velká část bude používána jako materiál do násypu pro navazující stavbu v rámci A44 (Koppelhude).

Definitivní ostění tunelu

Definitivní ostění bude ze železobetonu C30/37. V závislosti na geologických poměrech jsou tunely rozděleny na úseky s protiklenbou a bez protiklenby (základové pasy). Izolace je navržena fóliová – v úsecích s protiklenbou uzavřená, v úsecích bez protiklenby deštníková s rubovou drenáží. Ukončení izolace bude provedeno v ražené části tunelů.

Hloubené části budou provedeny z tzv. vodostavebního betonu, s těsnicími spárovými pásy v dilatačních a pracovních spárách. V tunelu jsou navrženy dvě tunelové propojky po vzdálenosti 200 m. V době ražeb budou sloužit jako dopravní cesta pro odvoz rubaniny a současně jako úniková cesta.

Zářez Lerchenberg

Součástí popisované stavby je také zářez v kopci Lerchenberg, kterým bude dálnice přivedena od nového mostu přes údolí Wehretal k tunelu Spitzenberg. Z důvodu nestabilních povrchových vrstev je navrženo zajištění svahů hřebíkováním.

Vzhledem k těsné blízkosti přilehlé chráněné oblasti FFH (Fauna-Flora-Habitat) bude svah proveden se sklonem 60° od horizontály. Tím bude minimalizována šířka odřezu, a tedy zajištěna šetrnost zásahu do chráněné oblasti. Maximální výška odřezu bude cca 35 m.

Závěr

Ražba je prováděna paralelně v obou tunelových troubách, přičemž musí být dodržen minimální odstup čeleb v západní a východní troubě 30 m. Ke dni 31. 1. 2018 bylo v západní troubě vyra­ženo v kalotě 79 m a ve východní troubě 38 m. Ukončení ražeb je plánováno v první polovině roku 2018 (západní trouba), resp. koncem roku 2018 (východní trouba). Dokončení betonáží je plánováno v první polovině roku 2019.

Jiří Patzák působí ve společnosti Subterra, a. s. – ZNL Deutschland, Martin Fischer ve společnosti ARGE Tunnel Spitzenberg, Jiří Matějíček ve společnosti Subterra, a. s., Praha a Wojciech Kedzierski ve společnosti DEGES.

Literatura

1. Zpráva z inženýrsko-geologického průzkumu. Dr.-Ing. Habil. Bernd Müller, Geotechnisches Sachverständigenbüro, září 2016

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinýrské stavby 5/2018.