od Dialniciar » 05. Okt 2006 13:01
Tunel Branisko v záverečnej fáze výstavby
Ing. Miloslav Frankovský
ASB 01/2003
Cestné tunely získali v poslednom období rozporuplnú povesť. Ich jednoznačný prínos z hľadiska dopravnej ekonomiky, dlhodobo sprevádzaný priaznivými štatistickými údajmi o bezpečnosti premávky, bol v očiach verejnosti spochybnený. Zvyšujúce sa dopravné zaťaženie alpských tunelov so značným podielom ťažkej nákladnej dopravy, zastarávanie ich stavebného i technologického vybavenia a pravdepodobne aj zníženie pozornosti venovanej ich prevádzke spôsobili v priebehu krátkeho času rad katastrofických požiarov s veľkým počtom obetí. Čierna séria začala v tuneli Mont Blanc, pokračovala v tuneli Tauern a zatiaľ skončila tunelom St. Gotthard. Tieto katastrofy postihli takmer všetky z európskych tunelárskych veľmocí, v dôsledku čoho sa diskusie o zmenách štandardov bezpečnostného vybavenia posunuli z lokálnych na európsku úroveň.
Začiatkom novej éry slovenského podzemného staviteľstva sa stalo obdobie po roku 1993. Po niekoľkých desaťročiach útlmu sa novou príležitosťou stalo rozšírenie diaľničnej siete. Prvým tunelom, ktorý sa začal v rámci programu výstavby diaľnic budovať, sa stal tunel Branisko. Ten by sa zároveň mal stať prvým diaľničným tunelom uvedeným do prevádzky. Vzhľadom na dĺžku, ktorá ho radí do prvej päťdesiatky európskych cestných tunelov, ide o jedinečné dielo s veľkými nárokmi z hľadiska stavebnej časti, ako aj prevádzkového technologického vybavenia.
Tunel Branisko je súčasťou stavby úseku diaľnice D1 Beharovce – Branisko, nachádzajúceho sa na východnom Slovensku, približne na polceste medzi Levočou a Prešovom. Branisko je viac ako 20 km dlhý horský hrebeň s nadmorskou výškou medzi 950 až 1300 m n. m., situovaný v severo-južnom smere, kolmo na trasu diaľničného ťahu. Súčasný horský prechod štátnej cesty I/18, s veľmi zlými jazdnými podmienkami v zimnom období, bude nahradí tunel dlhý približne 5 km.
Posúdenie kapacity komunikácie v tuneli na prognózovaný vývoj dopravy dovolilo predpokladať, že obdobie, počas ktorého bude pravá tunelová rúra prevádzkovaná obojsmerne, bude dlhé. Vzhľadom na vysokú nákladovú náročnosť sa zvolilo riešenie s výstavbou jednej tunelovej rúry s obojsmernou premávkou. Výstavba druhej tunelovej rúry by mala nasledovať po vyčerpaní kapacity prvej rúry, k čomu by nemalo dôjsť skôr ako v horizonte pätnásť až dvadsať rokov.
Celková dopravná dĺžka tunela je 4975 m, pričom trasa tunela má tvar pretiahnutého písmena “S” s dvoma smerovými oblúkmi v blízkosti portálov. Niveleta diaľnice stúpa v smere od Levoče v sklone 1,2 % a lomí sa až v blízkosti východného portálu. Dopravný priestor v tuneli je určený priechodným prierezom so šírkou vozovky 7,5 m medzi obrubníkmi, prejazdnou výškou 4,5 m a služobnými chodníkmi šírky 1 m po oboch stranách vozovky.
Obojsmerná premávka sa odrazila aj v návrhu stavebno-bezpečnostných úprav. V tuneli je situovaných šesť núdzových zálivov dĺžky 40 m, ktoré slúžia na odstavenie vozidla v prípade poruchy vozidla.
Ďalšími prvkami sú núdzové výklenky s SOS skriňami, umiestnené vo vzájomnej vzdialenosti 240 m na pravej strane tunela a protipožiarne výklenky s hydrantami na ľavej strane vo vzájomnej vzdialenosti 120 m. Rozhodujúcu úlohu v koncepcií prevádzkovej bezpečnosti majú únikové cesty. Tie tvorí paralelna úniková štôlňa spojená s tunelovou rúrou 13 priečnymi chodbami vo vzájomnej vzdialenosti približne 360 m.
Výstavba tunela začala de fakto razením prieskumnej štôlne v osi severnej tunelovej rúry na jar 1996. Už v tom istom roku pokračovala prípravnými prácami, ktoré umožnili už v nasledujúcom roku začať s razením vlastného tunela, pravej tunelovej rúry.
Práce na razení tunela začali v apríli 1997 od oboch portálov. Tunel Branisko sa projektovo riešil a vzápätí i budovaný podľa princípov tzv. Novej rakúskej tunelárskej metódy (NRTM). Základným princípom tejto metódy je okamžité vystrojovanie výrubu tenkostenným primárnym ostením. Konštrukčnými prvkami primárneho ostenia sú striekaný betón vystužený oceľovou mrežovinou, kotvy a oceľové skruže. Tenkostenné ostenie pod vplyvom horninového tlaku deformuje a umožní i deformáciu časti horninového masívu a zmenu napätostného stavu v okolí výrubu. NRTM ako jednu z hlavných súčastí predpokladá systém permanentných geotechnických meraní, správna interpretácia ktorých je nástrojom operatívneho riadenia postupov razenia a vystrojenia výrubu. Pri razení tunela Branisko sa uplatnil systém geotechnických meraní, ktorý tvoria deformácií výrubu geodetickými metódami, deformácií masívu extenzometrami a merania napätia v primárnom ostení. Projektové riešenie umožnilo operatívnu modifikáciu vystrojovacích prvkov, reagujúcu na skutočné správanie sa horninového masívu a krátkodobú geotechnickú prognózu. Dôsledne uplatňovaný systém geotechnického riadenia stavby spolu so skúsenosťami, snahou a flexibilitou dodávateľských firiem umožnili dosahovať postupy umožňujúce skrátenie pôvodne predpokladaného času razenia, keď sa slávnostná prerážka uskutočnila v máji roku 1999.
Po prerazení tunela bola dočasná nosná konštrukcia tunela doplnená celoplošným izolačným systémom a definitívnym (sekundárnym) ostením. Koncepcia návrhu konštrukcie sekundárneho ostenia vychádza z predpokladov plného prenesenia zaťaženia od horninového masívu, po postupnej degradácií prvkov dočasného vystrojenia, ktoré tvoria primárne ostenie.
Vzhľadom na priaznivé horninové podmienky sa sekundárne ostenie zo železobetónu navrhlo len do priportálových úsekov a núdzových zálivov, čo činí cca 12 % dĺžky tunela. Zostávajúcich 88 % tunela má sekundárne ostenie z jednoduchého betónu.
Sekundárne ostenie sa betónovalo do pojazdného oceľového debnenia, debniaceho voza dĺžky 10 m. Debniaci voz sa pohyboval po koľajovej dráhe umiestnenej na základových pásoch pod oporami sekundárneho ostenia. Po postavení debniaceho voza do požadovanej polohy sa ukotvil do otvorov v základových pásoch, čím sa zabezpečil prenos horizontálnych síl v debnení od čerstvého betónu. Betón sa čerpal potrubím za debnenie a hutnil príložnými vibrátormi, tvoriacimi integrálnu súčasť debniaceho voza.
V istom časovom odstupe za hornou klenbou sa betónovala doska medzistropu z vystuženého monolitického betónu, uložená na konzolách na sekundárnom ostení. Funkciou medzistropu je vytvorenie vzduchotechnického kanála s požadovanou plochou, ktorým sa po dĺžke tunela distribuje čistý vzduch, resp. v prípade požiaru odsávaný dym a splodiny požiaru. Na zabezpečenie uvedených funkcií sú v medzistrope v pravidelných vzdialenostiach vynechané otvory, do ktorých sú zabudované žalúziové klapky.
Po vybudovaní definitívnych nosných konštrukciách tunela nasledovali chodníky s káblovými trasami a vozovka. Požiadavka dlhodobej trvanlivosti spolu s vlastnosťami výhodnými z požiarneho hľadiska boli dôvodom návrhu konštrukcie vozovky s cementobetónovým krytom. Išlo o prvé použitie tejto technológie na diaľničnej stavbe v Slovenskej republike, navyše v náročných a stiesnených podmienkach tunelovej rúry.
Prevádzkové objekty tunela
Rozhodujúcou pre celkové stavebné riešenie tunela Branisko je koncepcia prevádzkového vetrania. Navrhol sa a realizoval polopriečny systém vetrania s prívodom čistého vzduchu cez portálové objekty a odsávaním znečisteného vzduchu približne v strede tunela. Na tento účel sa vybudovala vetracia šachta s hĺbkou približne 120 m svetlého priemeru 7 m, spojená s tunelom kavernou dopravno-vetracieho prepojenia. V prieniku šachty a povrchu územia je vybudovaný výdušný objekt, v ktorom sú umiestnené dva odsávacie ventilátory a energetické zariadenia. Jeho súčasťou je komín s výškou 26 m, zabezpečujúci dostatočný rozptyl škodlivín.
Na oboch vjazdoch do tunela sú vybudované prevádzkové portálové objekty. Ich dispozičné a konštrukčné riešenie plne vychádzalo z potrieb prevádzkovej technológie, ktorá sa v nich nainštaluje. Objekty slúžia umiestneniu ventilátorov pre prívod vzduchu, rozvodní vysokého a nízkeho napätia, trafostaníc a záložného dispečingu. Architektonické riešenie portálových objektov reflektuje aj ich ďalšie funkcie, a to najmä nasávanie čistého vzduchu pre potreby prevádzkového vetrania a tiež zabezpečenie bezpečného vjazdu a výjazdu z tunela. Vzhľadom na špecifické geologické podmienky a etapizáciu výstavby je na východnom portáli vybudovaná aj časť budúcej severnej tunelovej rúry. Zasypaním časti objektu je zabezpečené stabilitné riešenie svahov nad portálovým objektom, ktoré sa stavebnými prácami narušili.
Veľký význam z hľadiska požiarnej bezpečnosti má zabezpečenie požiarnej vody pre zásah hasičskej jednotky. Hlavný zdroj požiarnej vody, vodojem pri výdušnom objekte, dopĺňa vodojem pri západnom portáli ako záložný zdroj. Potrubie požiarneho vodovodu je uložené v severnom chodníku tunela a vo výklenkoch je situovaných 41 tunelových hydrantov.
Technologické vybavenie
S istou nadsádzkou by sme mohli moderný cestný tunel označiť za priemyselnú stavbu, úlohou ktorej je bezpečné a rýchle prenesenie vozidla z jednej strany horského masívu na druhú. Technická i ekonomická náročnosť technologického vybavenia vysoko prevyšuje mieru obvyklú pre diaľničné úseky vo voľnej trase a odlišuje cestný tunel od ostatných dopravných stavieb.
Prevádzkové technologické vybavenie tunela Branisko zahŕňa súbor funkcií, ktoré zabezpečujú bezpečnú a ekonomickú prevádzku tunela. Patria k nemu vetranie, osvetlenie, riadenie dopravy, bezpečnostné a komunikačné vybavenie, napájanie elektrickou energiou a protipožiarne vybavenie. Koordinované riadenie všetkých zariadení vo väzbe na dopravu v tuneli bude zabezpečovať centrálny riadiaci systém.
Rozhodujúcou súčasťou prevádzkového systému tunela je polopriečne vetranie, determinujúce stavebné riešenie a zároveň tvoriace hlavnú časť energetickej spotreby stavby. Okrem ventilátorov na oboch portáloch, ktoré vháňajú vzduch do vetracieho kanálu nad dopravným priestorom sú vo výdušnom objekte nad šachtou umiestnené dva ventilátory na odsávanie znečisteného vzduchu. Pre bežnú prevádzku vetracieho systému sú určujúce jednak povolené koncentrácie škodlivín a priezračnosť v tunelovej rúre, jednak predikcia dopravného prúdu. V prípade požiaru v tuneli sa horúci vzduch, dym a spaliny koncentrujú odsávajú niekoľkými žaluziovými klapkami v medzistrope.
Na identifikáciu nehody, požiaru alebo inej mimoriadnej udalosti v tuneli bude slúžiť celý rad zariadení. Systém elektrickej požiarnej signalizácie umožní s vysokou presnosťou identifikovať miesto požiaru. Kamerový dohľad uzatvoreného televízneho okruhu bude snímať každý meter dĺžky tunela a zobrazí ho na obrazovkách vo velíne. Skrine SOS v tuneli každých 240 m, budú slúžiť na hlasovú komunikáciu s dispečermi. Zároveň bude celá dĺžka tunela pokrytá signálom oboch mobilných komunikátorov.
Na riadenie dopravy sú v tuneli umiestnené premenlivé dopravné značky a svetelné návestidlá. Možnosti komunikácie s pasažiermi vozidiel v tuneli bude vylepšovať kontinuálny anténny kábel, ktorý zabezpečuje okrem mobilného signálu aj príjem dvoch rozhlasových staníc.
Ak som začal tento príspevok v mierne negatívnom tóne, je načase zopakovať starú múdrosť, že všetko zlé je na niečo dobré. Katastrofické požiare v alpských tuneloch prinútili inštitúcie zodpovedné za výstavbu a prevádzku tunelov prehodnotiť existujúce štandardy bezpečnosti. Ustanovila sa medzinárodná expertná komisia, ktorá po viacmesačnej práci vydala katalóg odporúčaní. Väčšina krajín zmenila svoje národné smernice a sprísnila najmä časti týkajúce sa požiarnej bezpečnosti. Dôsledkom je síce zvýšenie nákladovej náročnosti, ale zároveň zvýšenie aktívnej i pasívnej bezpečnosti premávky v tuneloch.
Stavba tunela Branisko, projektovo pripravovaná v období pred požiarmi, musela na tieto udalosti reagovať. Zmeny týkajúce sa najmä technologického vybavenia sa zapracovali do projektového riešenia vo vysokom štádiu rozostavanosti stavby, čoho negatívnym dôsledkom čoho je nárast nákladov, ako aj časový sklz v uvedení tunela do prevádzky. Jednoznačne pozitívnym je však fakt, že celkové riešenie prevádzkovej bezpečnosti tunela Branisko sa posunulo na kvalitatívne vyššiu úroveň, aká sa požadovala v čase začiatku výstavby.
Pretože veľmi častou príčinou nehôd je nekorektné správanie sa užívateľov komunikácie v tuneli, zostáva prioritnou úlohou štátnych orgánov, polície ako aj budúceho prevádzkovateľa, aby spolu s odborníkmi pripravili širokú verejnosť na všetky aspekty premávky v tuneli. Informačná kampaň, vzdelávanie a výcvik vodičov, preskúšavanie vodičov ťažkých nákladných vozidiel môžu tvoriť časť opatrení na posilnenie bezpečnosti premávky nielen v tuneli Branisko, ale aj ďalších slovenských diaľničných tuneloch.
ASB 01/2003