Prorážka tunelu Slørdal
Na začátku roku 2018 začal Metrostav a. s. stavbu svého zatím největšího projektu v Norsku. Jedná se o přeložku silnice Fv.714 v oblasti fjordu Åstfjord poblíž Trondheimu, která je součástí zkapacitnění takzvané lososí silnice. Součástí projektu jsou dva tunely a most přes fjord, kterému se věnoval článek v předchozím čísle.
Společnost Metrostav a. s. působí na norském stavebním trhu již šestým rokem. Jejím tamějším projektem byl v roce 2014 1,5 km dlouhý tunel Langaneset. Následoval tunel Joberg (2 km), kde měla firma možnost předvést společně se severskou metodou ražby Drill-and-Blast také vlastní bohaté zkušenosti s Novou Rakouskou Tunelovací Metodou (NRTM). V nadcházejících letech pak realizovala tunely Moane a Vollåsen (300 + 400 m) na obchvatu města Kongsberg a kabelové tunely Breivik a Knarrevik (1,5 + 1,8 km) v Bergenu.
PROJEKT MODERNIZACE A ZKAPACITNĚNÍ FV. 714 LAKSEVEGEN
Ačkoliv je silnice Fv. 714 (Fv. značí zkratku „fylkesvegen“ neboli okresní silnice) jednou z mnoha okresních silnic v Norsku, má z pohledu norského hospodářství velký význam, spojuje totiž oblast ostrovů Hitra a Frøya s hlavní silniční sítí Norska. Moře v okolí těchto ostrovů a zpracovatelské závody na nich produkují přibližně jednu třetinu norského exportu lososího masa, ať už ze sádkových chovů, nebo volně ulovených ryb. Transport rybích výrobků a zásobování oblasti vším potřebným je možné jedině po silnici Fv. 714 nebo po moři.
Původní silnice v mnoha místech procházela po strmých březích fjordů a úzkými údolími, kde byla jednak vystavena lavinám, sesuvům půdy a skalním řícením, a zároveň nebylo možné ji v těchto místech rozšířit. Nepřehledné zatáčky, slepé horizonty a místy prudká stoupání pak dále komplikovala provoz v kombinaci se zásadním nárůstem kamionové dopravy. V oblasti městečka Krokstadøra navíc vytížená komunikace procházela v blízkosti domů a školy.
První stavební práce na modernizaci silnice Fv. 714 byly zahájeny už v roce 2010 (obr. 1). Statens Vegvesen, norská obdoba českého ŘSD, rozdělil celý projekt do sedmi samostatně vypisovaných úseků. V celé délce trasy bylo naplánováno 8 nových tunelů v délkách od 100 m do 2,6 km, 2 velké mostní objekty, několik menších propustků a křížení, několik desítek kilometrů nové silnice s přehlednějším a bezpečnějším uspořádáním a v kritických kopcích i stoupací pruhy pro pomalá vozidla. Zároveň byla silnice se začátkem prací zpoplatněna jak pro osobní automobily, tak pro nákladní dopravu.
Posledními dvěma úseky z celého projektu, které v roce 2017 chyběly k dokončení „nové“ silnice, byly „Ny veg utenom Krokstadøra“ a „Åstfjordkryssinga“. Prvním z úseků je přeložení silnice mimo obec Krokstadøra, kde bylo naplánováno 7 km nové silnice, 100 m dlouhý tunel a 150 m dlouhý most. Druhým úsekem bylo přeložení silnice, které doposud obcházela fjord Åstfjord. Na nové trase byla navržena dvojice tunelů, 750 m dlouhý most a tři křížení s místními komunikacemi.
FV. 714 ÅSTFJORDKRYSSINGA – KŘÍŽENÍ FJORDU ÅSTFJORD
Úsek Åstfjordkryssinga byl jedním z posledních a zároveň největších úseků celé modernizace silnice Fv. 714. Ve výběrovém řízení, které se konalo v roce 2017, uspělo sdružení společnosti Metrostav a. s. a norské společnosti Bertelsen Garpestad AS.
V místech, kde stávající silnice klesala k břehům moře a pak v nepřehledných a úzkých zatáčkách obcházela fjord, bylo navrženo napřímení celé trasy do 2,6 km dlouhého tunelu Slørdal, který ústí k úrovňovému napojení místní komunikace na břehu fjordu a dále přímo na nový most přes Åstfjord. Za mostem pak silnice vchází přímo do tunelu Mjønes s délkou necelých 800 m a dále pokračuje k napojení na již modernizovaný úsek, jehož součástí je tunel Brattstiås, otevřený v roce 2014. Nový úsek má délku 5,6 km a nahrazuje stávající silnici délky 11,5 km, cesta se tak zkrátí o 5,9 km, což v zimních
měsících může znamenat až 15 min jízdy. Zároveň dochází k výraznému zvýšení přehlednosti a bezpečnosti na celém úseku. Současná silnice zůstane dále v provozu jako místní komunikace a objízdná trasa pro případ nutnosti uzavření tunelů nebo mostu (obr. 2).
TUNELY SLØRDAL A MJØNES
Oba tunely mají společné základní charakteristiky. Běžný profil je navržen jako standardizovaný profil T9,5 s velikostí 76 m2, výška v koruně klenby je 7,2 m a šířka v niveletě je 10,5 m (obr. 3 vlevo). Profil se dále zvětšuje až na 110 m2 v místě nouzových zálivů, které jsou přibližně po 500 m.
Profil má na obou stranách navrženy příkopy pro drenáž. Jeden z příkopů je vždy větší a hlubší, aby bylo vedle drenáže možné uložit i vedení pro odvodnění vozovky. V předepsaných vzdálenostech jsou navíc příkopy rozšířeny pro umístění kontrolních a sedimentačních šachet. Umístění hlubšího příkopu je závislé na příčném sklonu vozovky. Na stranách jsou stěny profilu zarovnány, aby se za betonovými svodidly vytvořilo místo pro uložení kabelovodů. V místech kabelových šachet je profil dále rozšířen, aby se vytvořil prostor jak pro samotnou šachtu, tak pro přístup k ní (obr. 3 vpravo).
Tunel Slørdal, s raženou délkou 2 566 m, začíná v oblasti Saghølen u jezera Tjørna na jihu a vede severozápadním směrem k Mjønesaunet. Směrově je tunel veden nejprve v přímé linii, následně v oblouku poloměru 8000 m a na konci pak opět v přímé. Výškově tunel na začátku přechází z klesání –4,00 % do klesání –1,49 %, kterým dále pokračuje až k severnímu portálu. V tunelu je 5 nouzových zálivů a u tří z nich je přidružena technická komora. Technické komory jsou délky 27 m a profilu T8,5 (60 m2). V každém zálivu je také výklenek pro SOS hlásku. Nadloží tunelu u obou portálů velmi rychle narůstá a dosahuje až 300 m.
Tunel Mjønes má raženou délku 698 m, začíná v oblasti Mjønes a vede západně k Stormyra. Směrově je nejdříve levým obloukem poloměru 450 m, který přechodnicí přechází do pravého oblouku poloměru 1 000 m a následně další přechodnicí do přímé u portálu Stormyra. Vzhledem k poloměru prvního oblouku je v tomto úseku tunel rozšířen na vnitřní straně oblouku o 0,5 m z důvodu dodržení dohledné vzdálenosti. Výškově je tunel veden s konstantním stoupáním 5,00 %. V tunelu je jeden nouzový záliv s technickou komorou. Nadloží tunelu se pohybuje od 10 m při portálech do 150 m ve střední části trasy.
GEOLOGIE A TECHNOLOGIE RAŽBY
Většina délky trasy obou tunelů byla předpokládána v kvalitní rule s lokálními poruchovými zónami. Geologický průzkum odhadoval několik méně zásadních poruch o různé mocnosti.
Podzemní voda byla předpokládána výlučně puklinového charakteru s lokálními přítoky a tlakem nepřesahujícím hydrostatický tlak. Pro oblasti s většími přítoky se počítalo s těsnícími injektážemi. Podmínky pro těsnost tunelů byly obecně stanoveny na 30 l/min/100 m, v oblasti tunelu Slørdal pod jezerem Litlbulitjørna pak zpřísněny na 15 l/min/100 m.
Vzhledem k předpokladu o kvalitní hornině v podloží tunelů byla pro ražbu použita pro Norsko typická technologie Drill-and-Blast s využitím trhacích prací pro rozpojení horniny.
Technologie ražby Drill-and-Blast je v zásadě velice jednoduchá. Horninový masiv se navrtá vrtným vozem, vrty se nabijí trhavinami (obr. 4) a odstřelí. Rozvolněná hornina se pak naloží a odveze na meziskládku, případně k trvalému uložení. Po vytěžení se výrub začistí nejprve strojně a pak ručně. Dále se zajistí svorníky a stříkaným betonem (obr. 5). Vzhledem k aktuálně zastiženým geologickým podmínkám se používají různé délky a počty svorníků a různé typy a tloušťky stříkaného betonu. Ve velmi nepříznivých geologických podmínkách se může přistoupit k použití těžšího zajištění, kterým je jehlování, výztužné oblouky ze stříkaného betonu a ohýbané žebírkové oceli nebo ostění z litého betonu.
Výzvy a zkušenosti z průběhu výstavby
Ražba tunelu Mjønes začala z portálu Stormyra v dubnu 2018 a byla dokončena v září téhož roku prorážkou do portálu Mjønes. Tunel Slørdal byl zaražen z portálu Mjønesaunet v červenci 2018 a z portálu Saghølen v říjnu 2018. Prorážka pak proběhla v dubnu 2019.
Ještě před samotným začátkem ražeb tunelu Mjønes musel projektový tým překonat první úskalí. Zima 2017/2018 byla jednou z nejtvrdších, které Norsko zažilo od 70. let. Balení, stěhování a příprava zařízení staveniště sice probíhaly v průběhu března 2018, ale teploty kolem –15 °C a silný vítr práce komplikovaly. Při tahání potrubí pro přívod vody se pracovníci brodili po pas ve sněhu a pro transport čerpadla k jezeru bylo nutné vyrobit provizorní saně. Usazení pontonu a pohyb po jezeře byl ale díky silnému ledu naprosto bezproblémový, což už se pak nedalo říci o sekání díry do ledu (obr. 6).
Příkrý severozápadní svah nad portálem Stormyra v kombinaci se střídajícím se počasím a odpoledním osluněním pak přinášel další komplikace v začátcích ražby. Investor sice nechal nad portál osadit těžký protilavinový plot, ale na první pohled bylo vidět, že je plot ve špatné pozici a nechrání pracovníky na portále dostatečně (obr. 7). I přes veškerou snahu zahájit práce co nejdřív, riziko bylo tak vysoké, že práce musely být zastaveny až do rozšíření plotu o další dvě pole. Vzhledem ke špatné přístupnosti probíhalo toto rozšíření pomocí vrtulníku a týmu specializovaných pracovníků na lanech. V kombinaci s Velikonočními svátky trvala odstávka skoro 2 týdny.
Samotná ražba tunelu Mjønes v úpadu se sklonem 5 % přinášela další menší i větší komplikace. Velice citelné byly požadavky na stroje zvláště ve smyslu zajištění bezpečnosti a výkonu. Z pohledu bezpečnosti byla nutná kontrola a správné fungování brzd hlavně u větších vozidel jako jsou dampry a domíchávače betonu. Velkou pozornost jsme také museli věnovat místu a způsobu parkování v tunelu, následky případného selhání parkovací brzdy musely být minimalizovány parkováním blízko u stěny tunelu a koly natočenými tak, aby vozidlo v případě selhání brzd co nejdříve narazilo do přilehlé stěny tunelu.
Z pohledu výkonu přinášel úpad tunelu zvýšené požadavky na odtěžbu, zvláště dampry, které naloženy rubaninou musely překonávat převýšení od čelby k portálu. Zvláštní požadavky přinášel sklon tunelu i pro provádění trhacích prací. Energie nutná pro vyhození materiálu ze zálomu a vytvoření prostoru pro další postup trhací práce se se sklonem tunelu zvyšuje. Velikosti náloží a vrtná schémata musela proto být optimalizována, aby se dosáhlo požadovaného výsledku.
Z pohledu zastižené geologie a průběhu prací probíhala ražba tunelu Mjønes bez větších problémů. V místech se zhoršenou geologií bylo použito těžší zajištění stříkaným betonem a větší množství svorníků.
Velkou zajímavostí z pohledu geologie bylo zastižení velkých poloh růžového thulitu na úplném konci ražby (obr. 8). Růžový thulit je druhem minerálu ziosit obsahující mangan a je poměrně vzácný. Na světě je pouze několik míst, kde se dá najít, zároveň je thulit norským národním kamenem. Po publikaci fotografií z prorážky se pak skládka stala cílem nájezdů zvědavců a sběračů. Pro zachování bezpečnosti stavby a zároveň umožnění sběru se investor po nějaké době rozhodl uspořádat den otevřených dveří, odkud si každý mohl odnést vlastní vzorek. Investorovi se ve finále podařilo prodat několik desítek tun rakouské společnosti zabývající se prodejem minerálů.
Prorážka tunelu Mjønes nebyla ani tak složitá z pohledu technického, ale spíše z pohledu logistiky. Vzhledem k tomu, že se tunel prorážel do portálu, bylo nutné obrys tunelu zajistit z vnější strany, aby nedošlo k nadměrnému nadvýlomu. Jedinou vhodnou technikou pro toto zajištění byl vrtací vůz, který se používal na ražbu tunelu. Pro jeho použití z vnější strany však bylo třeba zajistit jeho připojení na elektřinu a vodu, které na portále nebylo. Nejjednodušším řešením tak bylo prorazit pilotní otvor (obr. 9), kterým se následně protáhla voda a elektřina zevnitř tunelu. S vrtným vozem se následně přejelo po silnici. Po zajištění portálu pak vrtný vůz přejel zpět do tunelu a zbytek profilu byl proražen z vnitřku tunelu.
Současně s druhou polovinou ražby tunelu Mjønes se začala připravovat ražba tunelu Slørdal z portálu Mjønesaunet. Většina prací probíhala v letním období a počasí se tedy nezdálo být zásadním problémem. K našemu překvapení nás však příroda zaskočila hned dvakrát. Poprvé se tak stalo, když došlo k nečekanému sesuvu půdy z oblasti plánované deponie na jedinou příjezdovou komunikaci ke stavbě (obr. 10). Zprůjezdnění silnice trvalo tři dny a zajištění svahu dalších několik týdnů. Podruhé pak když se při vydatných deštích začal sesouvat materiál z portálu Mjønesaunet a hrozilo nebezpečí pádu kamenů na pracovníky. Portálová jáma byla vyhloubena v morénovém sedimentu, který ze skály nad portálem nebyl úplně odklizen a voda valící se ze svahu ho začala vymílat (obr. 11). Práce byly proto na několik dní zastaveny a stěna nad portálem byla začištěna a opatřena ochrannými zídkami.
Zajímavostí portálu Mjønesaunet bylo i řešení odklonu dopravy ze staveniště. Niveleta nové silnice byla v tomto místě hluboko pod stávajícím terénem a v místě portálu tak vznikla až 20 m hluboká svahovaná stavební jáma. Aby se minimalizovalo riziko kolize mezi staveništní dopravou a dopravou na místní komunikaci, která byla jedinou cestou do levobřežní části Åstfjordu a dále do osady Tannvikvågen, byl po dobu výstavby zřízen dočasný most přes oblast portálu (obr. 12).
Ražba tunelu Slørdal z portálu Mjønesaunet probíhala ve velmi kvalitní hornině s použitím nejnižší třídy vystrojení a s velmi malými přítoky vody. V průběhu ražby zástupci investora po konzultaci s geology dokonce snížili minimální počet požadovaných svorníků. Bylo tak běžnou praxí do jednoho 5 m dlouhého záběru instalovat pouze 7 – 8 svorníků. I v takto příznivé geologii ale investor z důvodu dlouhodobé bezpečnosti tunelu neupustil od zajištění stříkaným betonem.
Portál Saghølen nebyl na rozdíl od ostatních náchylný na sesuvy ani podobná nebezpečí, měl však také svá specifika. Novou silnici zde měl k tunelu přivádět 350 m dlouhý násyp s výškou až 12 m, na jehož nasypání se plánovalo použít rubaninu z tunelu. Pro stavbu zařízení staveniště tak byla zvolena celkem minimalistická varianta, kdy byla ve svahu nad budoucí silnicí vybudována přístupová cesta se sklonem 20 % a v úbočí svahu vystřílena plocha pro halu a malé zařízení staveniště (obr. 13).
Ražba tunelu Slørdal z portálu Saghølen mohla začít až po sbalení a přestěhování vybavení z ražby tunelu Mjønes. Díky dobré přípravě a organizaci se celé stěhování a přípravu zařízení staveniště podařilo dokončit ve velmi krátkém čase. Ražební práce se podařilo znovu zahájit během dvou týdnů.
Z pohledu zastižených geologických podmínek byla ražba ze Saghølenu opakem ražby z Mjønesaunet. Při ražbě bylo zastiženo několik menších a několik větších poruch s velkými přítoky vody. Ve dvou poruchách bylo dokonce nad rámec jehlování použito zajištění výztužnými oblouky ze stříkaného betonu. Přítoky vody do tunelu byly výrazně nad předpokládaným limitem, ale zástupci investora se rozhodli nepřistoupit k injektážím. Toto rozhodnutí při úpadní ražbě znamenalo zvýšené nároky na čerpání.
Naopak na portále Mjønesaunet, kde ražba probíhala dovrchně a voda by tak samospádem vytékala z tunelu, byl paradoxně vody nedostatek i pro samotnou ražbu. V okolí stavby se nenacházel žádný povrchový zdroj vody a ani pokus navrtat studnu a z ní zásobovat ražbu se nevydařil. Voda se tak musela dovážet cisternami. Toto kladlo velmi vysoké nároky na systém čištění a recirkulaci technologické vody. Po jeho několika úpravách a správném utěsnění všech míst se po několika týdnech ražby podařilo systém ustálit na nutnosti dovážet jen 1 – 2 cisterny denně. Stoprocentní autonomie se pak dosáhlo až po vyražení 800 m tunelu a přestěhování systému čištění dovnitř tunelu (obr. 14).
V souvislosti s pracemi v tunelu je třeba zmínit i komunikaci se zástupci investora. Po prvotní nedůvěře hlavně směrem od investora k zahraničnímu zhotoviteli se vztahy na stavbě proměnily ve velmi přátelské a profesionální. Zvlášť důležité byly předchozí zkušenosti kontrolních inženýrů v pozici razičů, které jim dávaly potřebný nadhled. Zároveň komunikace a důvěra byly na takové úrovni, že nebylo nutné čekat na písemná vyjádření. Vše, co se dohodlo na čelbě, platilo i později na papíře. To celé dávalo hlavně směnovým stavbyvedoucím velkou flexibilitu, která se projevila i na zvýšené produktivitě prací.
AKTUÁLNÍ STAV NA STAVBĚ
Po prorážce tunelu Slørdal, která proběhla v dubnu 2018 (obr. 15), se velká část týmu přestěhovala na projekt kabelových tunelů do Bergenu. Tunel převzal norský partner ve sdružení a za pomoci vlastních kapacit a subdodavatelů začal pracovat na drenážích, konstrukčních vrstvách vozovky, izolacích a svodidlech. V této chvíli jsou všechny stavební práce dokončeny a probíhá instalace kabelů a technického vybavení tunelů. Montují se komunikační a sledovací systémy, systémy pro řízení dopravy, osvětlení, ventilátory, vybavení pro mimořádné situace a další. Součástí dodávky je i zprovoznění a testování tohoto vybavení včetně napojení na centrální dispečink řízení dopravy. Termín dokončení stavby je na podzim tohoto roku a aktuálně by neměl být ohrožen.
ZÁVĚR
Metrostav a. s. se ve Skandinávii pevně usadil a ukázal, že je firmou, která v ražbě tunelů dosahuje kvalit očekávaných i v tak konkurenčním prostředí jako je Norsko. Na projektu Fv. 714 Åstfjordkryssinga čeští raziči ukázali, že umí odvádět dobrou a kvalitní práci a přizpůsobit se novým a nečekaným výzvám. Společně s mostařským týmem a norským partnerem se tak podíleli na dalším velkém infrastrukturálním projektu, který přinese výrazné zvýšení bezpečnosti dopravy v průmyslově a turisticky exponovaném regionu ostrovů Hitra a Frøya.
Ing. Jiří Šach, Ing. Jiří Horčička, Ing. Aleš Gothard
Metrostav a. s., divize 5
