Tramvajový tunel Žabovřeská v Brně

Výstavba Velkého městského okruhu Žabovřeská přináší další část důležité komunikace lemující centrum Brna. Rozšíření přibližně kilometrového úseku silnice podél Svratky zahrnuje také přeložku tramvajové trati a její vedení novým tunelem pod svahem Wilsonova lesa. Celková délka tubusu je 500 metrů, 333 metrů je ražených, portálové úseky jsou přesypané. Ke dvoukolejnému tunelu realizovanému v komplikovaných geologických podmínkách patří rovněž 50metrová úniková štola.

ZÁKLADNÍ INFORMACE

• Stavba: I/42 Brno VMO Žabovřeská I etapa II
• Investor: Ředitelství silnic a dálnic České republiky, Statutární město Brno
• Technický dozor: MORAVIA TDI MID, SHP TS s. r. o., SAFETY PRO s. r. o., Brněnské komunikace a. s.
• Dodavatel: „Společnost Žabovřeská – EUROVIA + HOCHTIEF + SUBTERRA“
• Smluvní podmínky: FIDIC – Red Book
• Zpracovatel RDS: METROPROJEKT Praha a. s.
• Geotechnický monitoring: GEOtest, a. s. a INSET s. r. o.

Další etapa Velkého městského okruhu (VMO) Žabovřeská I představuje rozšíření kilometrového úseku silnice 1/42 podél Svratky, jenž v současnosti představuje úzké hrdlo mezi dříve realizovanými čtyřpruhovými úseky – mimoúrovňovou křižovatkou Hlinky a Žabovřeskou II. Přeložka tramvajové trati uvolňuje prostor pro čtyřpruhovou, směrově rozdělenou komunikaci, která bude v různých délkách vložena do galerie. Součástí stavby, jež byla zvažována ve více než deseti variantách, je také ekodukt spojující Wilsonův les a Žabovřeské louky.

Tunel o délce 500 metrů se dvěma tramvajovými kolejemi tvoří jeden tubus s přesypanými předportálovými úseky. Délka jižní přesypané části je 5 metrů, ražené části 333 metrů a severní přesypané části 162 metrů. Tunel je trasován do několika protisměrných oblouků, výškově je navržen do střechovitého sklonu s vrcholovým obloukem v polovině délky. Příčný průřez má plochu 69,74 metrů čtverečních. Vzhledem k malé délce díla a netradičnímu poměru mezi hloubenou a raženou částí 1:2 musely být obě realizovány zároveň.

Součástí stavby je i deset párů čisticích výklenků tunelových drenáží, které zároveň slouží jako požární a dva velké elektro výklenky v ražené části s příčným průřezem pro rozvodny nízkého napětí. V portálových rámových částech na obou koncích tunelu se nacházejí výklenky k uložení ručních kolejových vozíků pro jednotky hasičského záchranného sboru a případně pro servis a údržbu. Šířka tramvajové trati je sedm metrů, šířka oboustranných nouzových chodníků minimálně 1,43 metru. Světlá výška profilu nad temenem kolejnice činí šest metrů. Úniková štola o průřezu 15,43 metrů čtverečních vede z tubusu kolmo k silniční galerii VMO, má délku přibližně 50 metrů a šířku 2,6 metru.

GEOLOGICKÉ PODMÍNKY

Upravená trasa Žabovřeské ulice je vedena severojižním směrem údolím řeky Svratky, v rovinném terénu v místě stávající komunikace I/42 a tramvajové trati. Silnice probíhá přibližně rovnoběžně s říčním korytem. Niveletu vozovky i okolního terénu ovlivnily předešlé úpravy včetně sanace historické zástavby mlýna a textilních továren, kamenolomů v oblasti obou portálů nebo výstavby kanalizace i samotné tramvajové trati.

Území patří do geomorfologické soustavy Brněnská vrchovina, která sestává ze sníženiny Boskovické brázdy a dvou vrchovin – Bobravské a Drahanské. Z hlediska regionálně-geologického spadá zájmová oblast do dvou základních jednotek – proterozoika Brněnského masívu, které je určující pro samotný tunel, a terciéru karpatského předpolí, jenž ovlivňuje ostatní stavební objekty.

Z litologického pohledu se jedná o leukotonality (typ Jundrov) až kvarcdiority a metabazalty, v horní části Wilsonova lesa, tedy o velmi pevné horniny, jež byly zastiženy v různých hloubkách. Jelikož jde o nejstarší vyvřelý masív na našem území, je velmi výrazně tektonicky porušený a stopy na něm zanechala všechna tří významná vrásnění – Hercynské, Alpinské i Kadomské. Porušenou tektoniku odhalily průzkumné vrty prováděné zejména na severním portálu. Pro stanovení technologických tříd ražeb byl tunel po délce rozdělen do kvazihomogenních celků, s výškou nadloží 10 až 25 metrů.

Hladina podzemní vody se nachází převážně v horizontech fluviálních svrchních náplavů, jedná se o kvartérní svrchní zvodeň v hloubkách 3,5 až 7 metrů. K ustálení vody pak většinou dochází přibližně na úrovni hladiny v řece Svratce, s výjimkou severního portálu, kde byla zastižena voda mělce přípovrchového oběhu infiltrujících srážek.

Důležitou součást realizace představuje průběžný monitoring, jenž ověřuje skutečné podmínky na stavbě, chování v projektu navržených konstrukcí a vliv stavební činnosti na okolí. Dle výsledků monitoringu jsou přijímány různé kroky – ochranná opatření, úprava technologií nebo úprava projektové dokumentace. Prioritami pro monitoring se staly objekty tunelu a únikové štoly ražené NRTM s využitím trhaviny, silniční galerie a rovněž zajištění skalních svahů.

PŘESYPANÁ ČÁST TUNELU

Portálové úseky tunelu jsou navrženy jako zasypané železobetonové monolitické konstrukce navazující na raženou část. Severní sestává z dvaceti tunelových pasů délky 8 metrů, jižní tvoří jeden pas délky 5 metrů. Profil přesypané části se na severní straně po délce tunelu mění. Na raženou část navazuje sedmnáct pasů s klenbou v délce 138 metrů, zbývající tři pasy včetně portálu tvoří uzavřený rám v délce 24 metrů. K severní části přiléhají další objekty, napravo silniční galerie a vlevo technologický objekt, který je galerii a tunelu společný. Severní portál překryje zásyp s vegetací a chodníky.

Po délce severní hloubené části se výrazně mění rovněž základové podmínky. Na začátku se stavební jáma nachází ve skalním zářezu upravené lomové stěny zajištěné horninovými kotvami, který zároveň uvolňuje prostor pro provizorní portál ražené části. Hornina byla těžena po etážích přibližně třímetrové výšky. V těchto místech byly základové pasy založeny na podkladním betonu tloušťky 150 milimetrů, stejně jako na opačné straně tunelu. Dále od portálu, kde předpokládaná mocnost zemin a navážek dosahovala dvou metrů, byla vykopána rýha na plnou šířku základů a vyplněna hutněným štěrkovým zásypem – takto byl založen jeden základový pas. Zbývající čtyři pasy klenby, v místech dvou až šestimetrové mocnosti zemin, byly založeny na pilotách z prostého betonu o průměru 600 milimetrů umístěných přibližně po dvou metrech. Poslední tři pasy mají plošné založení na zhutněném podloží.

Ostění má převážně klenbový tvar, jehož vnitřní líc odpovídá ražené části. Vrcholová tloušťka konstrukce dosahuje 450 milimetrů. Výztuž se skládá ze samonosných příhradových rámů, kari sítí a pruhové výztuže, pro základové pasy jde o armokoše. Rámovou konstrukci posledních tří pasů tvoří stěny a strop tloušťky 600 milimetrů, vetknutí základové a stropní desky zesilují trojúhelníkové náběhy. Stěny portálů jsou lemovány límcem pro ochranu protihlukového obkladu na prvních a posledních 50 metrech tunelu.

Práce na severním portálu byly zahájeny na přelomu letošního roku. Při čištění skalních ploch bylo kvůli odpadům kamenů a dalším poruchám třeba změnit zajištění stěny a použít dočasné i trvalé celoplošné prostředky – geomříže a georohože se sklolaminátovými a pramencovými kotvami. Pod úrovní budoucího zásypu byl aplikován stříkaný beton s kotvami ocelovými. Tato opatření způsobila již na začátku výstavby zpoždění, které částečně zmírnilo nahrazení trhacích prací mechanickým rozpojováním horniny. Základové pasy byly betonovány od března, zároveň byla ověřována a poté upravena a testována receptura pro klenbu tunelu. Pro betonáž byla nasazena plně hydraulická elektricky posuvná forma, jeden pas zabral přibližně pět dní.

RAŽENÁ ČÁST TUNELU

Konstrukce raženého úseku je dvouplášťová s mezilehlou deštníkovou hydroizolací ze svařované fólie. Primární ostění tvoří stříkaný beton s výztužnými sítěmi a svorníky, sekundární ostění železobeton a prostý beton. Ražba probíhala observační metodou s výrubem horizontálně členěným výrubem na kalotu a lávku, která zahrnuje monitoring a případné úpravy kroku nebo vystrojování a zajištění výrubu. Na obou koncích chrání tubus mikropilotový deštník a železobetonový límec. Ve vzdálenosti 271 metrů od jižního provizorního portálu se z tunelu kolmo odpojuje úniková štola ústící do silniční galerie VMO.

Na základě inženýrsko-geologického průzkumu byly navrženy tři technologické třídy výrubu – lehká, střední a těžká – které se liší maximální délkou záběru a způsobem zajištění, například typem, délkou a hustotou rastru radiálních kotev. Všechny třídy se v různých délkách měly pravidelně střídat mezi předpokládanými poruchovými pásmy, téměř dvě pětiny tunelu měly mít ostění ze stříkaného betonu s jednou vrstvou kari sítě bez příhradových rámů. Dodavatel proto investorovi navrhl nahrazení kari sítí rozptýlenou výztuží, které přineslo urychlení prací. Po nezbytných zkouškách byla tato úprava přijata, což vedlo také ke změnám v postupu ražby včetně pozice a směru vrtů.

Po zahájení ražby v kalotě o průřezu 54 metrů čtverečních bylo v prvním úseku pod mikropilotovým deštníkem zastiženo prostředí pro nejtěžší třídu. Dále se však geologické podmínky vyvíjely jinak, vlastnosti masivu se z pohledu diskontinuit a chování zásadně nezlepšovaly. Až do jedné třetiny ražby tedy výrazně převažovala nejtěžší třída výrubu. Přetřídění díla ovšem přineslo některé komplikace. Jednak docházel materiál původně připravený pro zajištění výrubu, jednak nebylo snadné naplánovat a operativně upravovat jeho další dodávky – i vzhledem k přerušeným dodavatelským řetězcům. Pro zbývající dvě třetiny ražby bylo třeba změnit postup, aby se zabránilo zastavení prací. Opatření spočívala v kombinaci zajištění mezi jednotlivými technologickými třídami, například zkrácení kotvení v nejtěžší třídě nebo nahrazení kari sítě rozptýlenou výztuží z polypropylenových vláken v celé tloušťce primárního ostění. Od poloviny délky tunelu již byla zastižena pouze nejtěžší třída.

Sekundární ostění tvoří betonová klenba sestávající z jednačtyřiceti tunelových pasů osazená na základové pasy, s deštníkovou hydroizolací z fólie tloušťky 3 milimetry. Tunel je veden ve čtyřech protisměrných obloucích, standardní tunelový pas tedy má pouze 8 metrů, oproti obvyklým 10 až 12 metrům. Vyztužení sekundárního ostění je obdobné jako v přesypané části, železobetonové jsou ovšem pouze čtyři pasy – oba portálové a dva s výklenky elektrorozvoden. Vznik trhlin má omezit jak složení směsi, tak ošetřování betonu po odbednění a omezení vysychání prostřednictvím klima vozů nasazených alespoň na 72 hodin.

Ražba byla zahájena letos v květnu, slavnostní prorážka se konala v druhé polovině srpna. Po betonáži sekundárního ostění je stavba již v druhé polovině doby realizace. Následují práce na vybavení a zprovoznění tunelu, které zahrnují pevnou jízdní dráhu, služební chodníky, provozní soubory, požární suchovod, trolejové vedení i bezpečnostní a dopravní značení. Tramvajový tunel Žabovřeská má být dokončen v únoru příštího roku.

Ing. Dalibor Stromček
Ing. Andrej Korba
Subterra a. s.