Tunely a Podzemní Konstrukce

5/2009

T UNELY A PODZEMNÍ KONSTRUKCE SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

K RÁLOVOPOLSKÉ TUNELY V BRNĚ /28 D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ 34/ TUNELŮ SOKP 513

T UNELOVÝ KOMPLEX BLANKA NA MĚSTSKÉM OKRUHU V PRAZE /16

S OUČASNÝ STAV NEJDELŠÍCH 10/ SVĚTOVÝCH ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel.: 246 030 153 e-mail: [email protected] www.svb.cz

N EVYZTUŽENÉ BETONOVÉ KLENBY V ÝVOJ A SOUČASNÝ STAV 46/ ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ NOVÉHO SPOJENÍ POUŽITÍ BETONU /51

SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: [email protected] www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ 44/ KABELOVÉHO TUNELU VLTAVA O CELOVÉ BEDNICÍ FORMY PRO REALIZACI TUNELŮ /58

ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbsbeton.eu Ročník: devátý Číslo: 5/2009 (vyšlo dne 13. 10. 2009) Vychází dvouměsíčně

Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: O BSAH Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Ú VODNÍK Českou betonářskou společnost ČSSI Ivan Hrdina /2 Sdružení pro sanace betonových konstrukcí Vydavatelství řídí: Ing. Michal Števula, Ph.D. T ÉMA Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. V ĚDA A VÝZKUM Produkce: Ing. Lucie Šimečková P OSLEDNÍ DESETILETÍ VE VÝVOJI A NALÝZA PŘESYPANÝCH TENKOSTĚNNÝCH KLENEB Redakční rada: PODZEMNÍHO STAVITELSTVÍ V ČR Vladimír Houšť, Jiří Stráský /60 Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří Jiří Barták /3 Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, N UMERICKÉ MODELOVÁNÍ ŽELEZOBETONOVÉHO Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (před seda), S OUČASNÝ STAV NEJDELŠÍCH SVĚTOVÝCH Prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místo- SEGMENTOVÉHO OSTĚNÍ předseda), Ing. Jan Hrozek, Ing. Jan Hutečka, ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ Michal Šejnoha, Jan Pruška /66 Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek, Matouš Hilar /10 CSc., Ing. Milan Kalný, Ing. arch. Patrik Kotas, N ELINEÁRNÍ ANALÝZA NEVYZTUŽENÉHO Ing. Jan Kupeček, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., BETONOVÉHO DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ S TAVEBNÍ KONSTRUKCE Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Michal Sedláček, Radomír Pukl /72 Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing. arch. Jiří T UNELOVÝ KOMPLEX BLANKA Šrámek, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA, XPERIMENTÁLNÍ MĚŘENÍ DEFINITIVNÍCH Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., NA MĚSTSKÉM OKRUHU V PRAZE E TUNELOVÝCH OSTĚNÍ Ing. Michal Števula, Ph.D., Ing. Vladimír Veselý, Ludvík Šajtar, Pavel Šourek, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. Jan L. Vítek /16 Pavel Šourek, Jan L. Vítek, Josef Aldorf, Lukáš Ďuriš /74 Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, H LOUBENÉ TUNELY LETNÁ Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 AVRHOVÁNÍ S POUŽITÍM MODELŮ – ČELNĚ ODTĚŽOVANÉ TUNELY N Sazba: 3P, s. r. o., Radlická 50, 150 00 Praha 5 Petr Jelínek, Josef Richtr /26 NÁHRADNÍ PŘÍHRADOVINY Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka /80 Tisk: Libertas, a. s. K RÁLOVOPOLSKÉ TUNELY V BRNĚ Drtinova 10, 150 00 Praha 5 Josef Bača /28 H ODNOCENÍ MOSTŮ Z HLEDISKA LCC Daniel Macek, Dana Měšťanová /86 Adresa vydavatelství a redakce: D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ TUNELŮ SOKP 513 Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 – OD PROJEKTU K REALIZACI S PEKTRUM www.betontks.cz Radan Bohman, Libor Mařík, Pavel Stibal /34 F RITZ LEONHARDT (1909 – 1999) Redakce, objednávky předplatného Karel Dahinter /89 a inzerce: D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ KABELOVÉHO tel.: 224 812 906, 604 237 681, 602 839 429 e-mail: [email protected] TUNELU VLTAVA G LOBÁLNÍ BANKA ROSTLINNÝCH SEMEN [email protected] Michal Sedláček /44 NA ŠPICBERKÁCH Jana Margoldová /94 Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné N EVYZTUŽENÉ BETONOVÉ KLENBY a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ NOVÉHO SPOJENÍ 21 EUR (+ poštovné a balné 7,20 EUR), A KTUALITY cena bez DPH, studentské 270,- Kč (včetně Miroslav Marek, Radomír Pukl, poštovného, bez DPH) Michal Gramblička, Michal Sedláček /46 S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA /96 Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE F IREMNÍ PREZENTACE ISSN 1213-3116 PERI /9 Podávání novinových zásilek povoleno V ÝVOJ A SOUČASNÝ STAV POUŽITÍ BETONU ITA/AITES /15 Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, NA PODZEMNÍCH STAVBÁCH V ČR Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 SATRA /25 Miroslav Uhlík /51 Mott MacDonald /33 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. B ETONY ŽELEZNIČNÍCH VÍTKOVSKÝCH TUNELŮ Fine /43 Betosan /57 N OVÉHO SPOJENÍ V PRAZE Foto na titulní straně: Michal Gramblička, Michal Beňovič, Červenka Consulting /57 Výztuž definitivního ostění ražené části Václav Braun /54 Ing. Software Dlubal /63 tunelu Blanka v Praze Atlas Copco /85 foto: Jakub Karlíček, Satra, spol s r. o. O CELOVÉ BEDNICÍ FORMY PRO REALIZACI SMP CZ /93 BETON TKS je přímým nástupcem časopisů TUNELŮ VSL SYSTÉMY (CZ) /3. STR. OBÁLKY Beton a zdivo a Sanace. Petr Merta /58 Liapor /4. STR. OBÁLKY

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 1 Ú VODNÍK EDITORIAL

V ÁŽENÍ ČTENÁŘI ČASOPISU BETON TKS, VÁŽENÍ PŘÁTELÉ!

Beton jako stavební materiál, technologie Uplatnění betonu v podzemních stavbách není jediný betonu, pomocí které lze připravovat beton důvod, proč vítám, že číslo 5 časopisu BETON TKS je zaměře- s různými vlastnostmi a specifickým způso- né na tunely a podzemní konstrukce. Obsah tohoto čísla totiž bem jej aplikovat pro nejrůznější konstruk- svědčí o dobrých kontaktech České betonářské společnosti ce, i sanace betonu – to vše nachází uplat- s Českou tunelářskou asociací ITA-AITES i o spolupráci redak- nění v podzemním stavitelství. A někdy je to cí časopisu BETON TKS a časopisu Tunel, který vydává Česká uplatnění skutečně výjimečné až unikátní. tunelářská asociace. Z toho vyplývá i kolegiální odborná spo- Mám na mysli například aplikaci stříka- lupráce betonářů s tuneláři a obráceně. ného betonu v mimořádných podmínkách V závěru bych rád pozval všechny čtenáře tohoto časopi- nízkých teplot za velkých přítoků podzem- su na již 11. mezinárodní konferenci Podzemní stavby Praha ní vody, se kterými jsme se např. potkali při 2010, která se bude konat 14. až 16. června 2010 v kongre- ražbě tunelů na Islandu. Naopak v bázo- sovém hotelu Clarion v Praze–Vysočanech. Těší nás zájem vých alpských tunelech se stříkaný beton nanáší ve výrubu zahraničních odborníků, z nichž někteří skutečně význam- na skalní horniny, jejichž povrchová teplota přesahuje 40 °C. ní jsou členy vědecké rady a přednesou dvě Keynote Lectu- Nebo skutečnost, že složení a vlastnosti čerstvého stříkaného res a úvodní přednášky v sekcích. Termín pro zaslání pří- betonu musí sice umožnit počáteční deformaci výrubu, ale spěvků do sborníku je 15. leden 2010 a registrace účast- posléze urychleně zabránit rozvolnění horninového masivu. níků bude zahájena v listopadu t. r. Součástí konference Obdobně použití betonu v definitivních monolitických ostě- bude také odborná výstava, která je příležitostí pro prezen- ních tunelů má svá specifika, z nich některá jsou v tomto čísle taci českých i zahraničních firem. Více informací lze najít na časopisu BETON TKS zmíněna. I použití samozhutnitelného www.ita-aites.cz pod nabídkou Konference PS2010. betonu zde přichází v úvahu. Jsem opravdu velmi rád, že jsem mohl v úvodu čísla věno- Prefabrikovaný beton má také významné použití v pod- vaného tunelům a podzemním konstrukcím čtenáře časopisu zemních stavbách. Aktuálnost montování tunelového ostění BETON TKS pozdravit. z betonových segmentů nyní roste s tím, jak se – jak doufáme – blíží zahájení stavby prodloužení trasy A pražského metra z Dejvic do Motola a později na letiště Ruzyně. Ražbu budou Ing. Ivan Hrdina provádět zeminové štíty a segmenty, ze kterých se bude předseda České tunelářské asociace ITA-AITES montovat tunelové ostění, musí odpovídat vysokým požadav- a výrobně-technický ředitel Metrostav, a. s. kům z hlediska kvality betonu a rozměrových tolerancí. Traťo- vé tunely metra zde budou mít moderní segmentové ostění v České republice dosud nepoužité. Pokud jde o podzemní stavitelství v České republice, lze konstatovat, že výše zmíněné nasazení moderních tunelova- cích strojů na připravovaném prodloužení metra v Praze sku- tečně otevře jeho novou etapu. Po roce 1990 se postupně plně zvládl přechod na ražbu tunelů moderní sekvenční metodou, kterou v převážné míře byla Nová rakouská tunelovací metoda. S ní byly úspěšně VÁŽENÍ ČTENÁŘI, vyraženy dopravní tunely v různých, mnohdy složitých geo- technických podmínkách. Za všechny můžeme jmenovat vzhledem k tomu, že se na školeních k normě ČSN EN 1992 Navrho- tunely na železničních koridorech, automobilové tunely Mrá- vání betonových konstrukcí vyskytla řada dotazů k této normě a se zovka v Praze a Klimkovice u Ostravy. V současné době se zavedením a používáním normy v příštím roce budou zřejmě vyvstávat touto metodou razí tunelový komplex Blanka a Královopolské ještě další, rozhodla se redakce věnovat se této problematice na strán- tunely v obtížné geologii brněnských jílů. kách časopisu v rubrice DOTAZY A REAKCE ČTENÁŘŮ. Vaše dotazy k ČSN V blízké budoucnosti by se však měl výrazně zvýšit podíl EN 1992 Navrhování betonových konstrukcí můžete zasílat na e-mai- plně mechanizovaného způsobu ražení tunelů. Jak již bylo lovou adresu redakce [email protected] nebo použít vstupu přes zmíněno, na pražském metru budou poprvé u nás nasaze- „Diskuzní fórum“ na našich webových stránkách www.betontks.cz. ny zeminové štíty (Earth Pressure Balance Shields). Tyto štíty Otázky otiskneme v uvedené rubrice spolu s odpovědí připravenou po s celoprofilovou razicí hlavou udržují stabilitu čela výrubu konzultaci se zpracovateli normy, za TNK 36 „Betonové konstrukce“ pomocí natlakované „kaše“ z rozdrcené horniny. Ta je z uza- nám úzkou spolupráci přislíbil Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. vřené komory v čele štítu odtěžována šnekovým dopravníkem Věříme, že touto službou přispějeme k lepšímu porozumění novým v množství, které musí odpovídat postupu štítu. návrhovým postupům odbornou veřejností. Neváhejte a pošlete nám Následovat by měla stavba dosud nejdelšího tunelu v České svůj dotaz. V prosincovém čísle si už na něj můžete přečíst odpověď. republice, kterým bude železniční tunel Praha–Beroun. Pro ražbu se použije klasický razicí stroj určený do skalních hornin redakce časopisu (TBM – Tunnel Boring Machine).

2 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

P OSLEDNÍ DESETILETÍ VE VÝVOJI PODZEMNÍHO STAVITELSTVÍ V ČR DEVELOPMENT OF UNDERGROUND CONSTRUCTION INDUSTRY IN THE CZECH REPUBLIC DURING RECENT DECADES

J IŘÍ BARTÁK

V konvenční ražbě Nová rakouská tunelovací metoda (NRTM) nahradila málo hospodárnou prstencovou (erektorovou) metodu a stala se výhradním a úspěšným postupem při výstavbě nových tunelů všech typů. Po roce 1990 bylo touto metodou realizováno patnáct velkých tunelů – osm železničních a sedm dálničních a silničních. V těžkých geotechnických podmínkách se projevily i jisté limity její bezpečné aplikace. Slibně se rozvíjející plnoprofilová strojní ražba však v období velkého rozmachu NRTM v 90. letech minulého století ztratila u nás kontinuitu se světovým vývojem a prakticky z realizační sféry velkých tunelů zmizela. Připravované významné a rozsáhlé dopravní stavby – metro a železniční tunely – nepochybně povedou k oživení této technologie a k nasazení moderních plnoprofilových tunelovacích strojů. As far as conventional excavation is concerned, the New Austrian Tunnelling Method (NATM) has replaced the rather unecono- mical Ring Method (using erectors), to become the sole and successful technique in constructing new tunnels of all types. 1 After 1990, fifteen large tunnels have been completed using this method – eight rail tunnels and seven motorway and road svá mnohá zdokonalení (např. použití „pilot-štoly“ různého umístě- ones. Certain limits to the safe application of the method were ní i tvaru, využití „metro-plechů“ a Bernold-plechů, stříkaného beto- encountered while working in difficult geotechnical conditions. nu, dlouhých čelbových kotev, řízeného výlomu apod.), vyslouži- On the other hand, the promisingly developing full-face mecha- la přídomek „pražská“ prstencová metoda. Poslední významnou nical excavation lost the continuity with the development in the stavbou, kde byly obě tyto technologie nasazeny, nebyla kupodi- world during the great NATM expansion period in the Czech vu žádná z částí pražského metra, ale Strahovský tunel (Metrostav Republic in the 1990s, virtually disappearing from the sphere of a Vojenské stavby), který byl dokončen ve dvou troubách po dlou- construction of large tunnels. The significant extensive transport- hých deseti letech výstavby až v prosinci roku 1997 (obr. 1). related construction projects being planned – metro and rail Po roce 1989 se však náhle naskytla možnost inspirovat se při tunnels – will undoubtedly lead to a revival of this technique and the application of modern full-face tunnelling machines.

V roce 20. výročí „sametové revoluce“ není od věci si připo- menout, jaký dopad měla tato podstatná politická a hospodář- ská změna do sféry podzemního stavitelství v České republice. Náhlé uvolnění, které se promítlo i do technického myšle- ní, umožnilo odpoutat se v této oblasti od již poněkud strnulých postupů souvisejících zejména s výstavbou metra a dohodou mezi vládami ČSSR a SSSR o spolupráci a technické pomoci při výstavbě podzemních tras MHD v Praze. Objektivně je však nutno konstatovat, že v 70. a 80. letech pou- žívané technologie ražby – nemechanizované štítování a prs- tencová (erektorová) metoda – které nahradily klasické pilířo vé systémy s výdřevou, byly v našich podmínkách velmi vý konné a vesměs úspěšně aplikované. Zejména prstencová metoda si pro

Obr. 1 Strahovský tunel v Praze – schema výstavby horní klenby pomocí erektoru Fig. 1 Strahov tunnel in Prague – construction scheme of the vault with using erektor Obr. 2 Ražený přivaděč odpadních vod v Praze–Troji Fig. 2 Waste water tunnel in Prague – Troja 2

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 3 T ÉMA TOPIC

výstavbě podzemních děl postupy, které v té době byly ve vyspě- stejným postupem železniční tunel Schwaikheim – ve slínovco- lých tunelářských zemích již dokonale propracované a mnohokrá- vém masivu dosáhly konvergence v kalotě k hodnotě 120 mm. te úspěšně vyzkoušené – Novou rakouskou tunelovací metodou Mimořádně náročná, ale současně poučná byla výstavba a ražbou pomocí plnoprofilových tunelovacích strojů. Tauernského a Katchberského tunelu na dálnici Salzburg–Villach v letech 1969 až 1975, kde se tuneláři v silně tlačivém masivu N OVÁ RAKOUSKÁ TUNELOVACÍ METODA fylitických břidlic úspěšně vypořádali pomocí speciálních defor- Pro české tunelářství se stala symbolem dějinné změny Nová mačních elementů s konvergencemi 270 mm v prvém případě, rakouská tunelovací metoda (dále jen NRTM). Od 90. let minu- resp. až 700 mm v případě druhém. lého století až do současnosti nastalo velké a takřka výhradní zau- Za první plnohodnotnou aplikaci NRTM v České republice lze jetí touto metodou. Podstatný atribut metody – observace chová- pokládat výstavbu kanalizační stoky F a raženého přivaděče ní a upravování původního návrhu konstrukce na základě analý- (obr. 2) do nové čistírny odpadních vod v pražské Troji v letech zy vybraných monitorovaných veličin – byl významně podpořen 1991 až 1994 (Vodní stavby). V masivu algonkických drobových ustanoveními nových evropských technických norem. Norma ČSN břidlic měla maximální velikost konvergencí v kalotě hodnotu EN 1997-1:2004 s názvem „Eurokód 7: Navrhování geotechnic- 22 mm. Z větších tunelů pak následovaly přibližně ve stejném kých konstrukcí – část 1: Obecná pravidla“ totiž legalizuje jako jeden z možných přístupů navrhování geotechnických konstruk- cí observační metodu. Tento postup, v ČR v 90. letech zdánlivě nový a progresivní, byl v podzemním stavitelství aplikován již od zveřejnění zásad NRTM v 50. a 60. letech dvacátého století. Princip NRTM přímo vyža- duje, aby se v průběhu ražeb prováděly korekce původního návr- hu vystrojení tunelu na základě prováděných deformačních měře- ní, tzv. konvergencí primárního ostění. Obrovské množství úspěš- ných aplikací v cizině, a po roce 1990 i u nás, potvrzuje správnost geomechanického pojetí této adaptabilní tunelovací metody. Není bez zajímavosti připomenout, že poprvé ve světě byla NRTM aplikována při výstavbě silničního tunelu Massenberg v rakouském Štýrsku (dokončen v roce v roce 1963) – v masivu grafitických jílovitých břidlic dosáhly konvergence v kalotě hodnoty až 200 mm. V roce 1965 byl v Německu realizován 4

4 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

Obr. 3 Tunel Hřebeč – svislé členění kaloty Tab. 1 Železniční tunely realizované v ČR pomocí NRTM po roce 1989 u v opukovém masivu Tab. 1 Railway tunnel built by NATM in Czech Republic after 1989 Fig. 3 Tunnel Hřebeč – vertical face sequencing in the aranaceous marlit Název Rok uvedení Počet Koridor Délka Pořadí tunelu do provozu kolejí tunelu realizace Obr. 4 Královopolský tunel na VMO v Brně [m] – schema kompenzační injektáže Vepřek 2002 2 I, IV 390 1 (148) Fig. 4 Královopolský tunnel on the Large Tatenice 2004 2 II, III 143 2 (149) city ring in Brno – compensation Krasíkovský 2004 2 II, III 1 101 3 (150) grouting scheme Malá Huba 2005 2 II, III 324 4 (152) Obr. 5 Kolektor Vodičkova v Praze Hněvkov I 2006 2 II, III 180 5 (153) – odklonění poklesové zóny Hněvkov II 2006 2 II, III 462 6 (154) od zástavby pomocí clony z tryskové Březno 2007 2 – 1 758 7 (155) injektáže Vítkovské tunely 2008 2 x 2 I, III, IV 1 365 + 1 316 8 (156) Fig. 5 Utility tunnel Vodičkova in Prague – Celková délka 5 894 m deflection of the tunnel deformation zone by jet-grouting screen

Obr. 6 Tunel Prackovice – přes 20 m vysoká Tab. 2 Silniční tunely realizované v ČR pomocí NRTM po roce 1989 jižní portálová stěna Tab. 2 Road tunnel built by NATM in Czech Republic after 1989 Fig. 6 Tunnel Prackovice – the south portal wall over 20 m high Název Kraj Rok uvedení Počet Počet pruhů Délka Pořadí tunelu do provozu tubusů v tubusu tunelu realizace [m] Hřebeč Pardubický 1997 1 3 355 1 (9) 7 Pisárecký Jihomoravský 1997 2 2 513/500 2 (10) Mrázovka Hl. m. Praha 2004 2 2 až 3 1 300 3 (15) Valík Plzeňský 2006 2 2 390/380 4 (16) Panenská Ústecký 2006 2 2 2 168/2 116 5 (17) Libouchec Ústecký 2006 2 2 520/504 6 (18) Klimkovice Severomoravský 2008 2 2 1 088/1 077 7 (20) 58 Celková délka 6 334 m

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 5 T ÉMA TOPIC

období silniční tunely Hřebeč (Metrostav) a Pisárecký (Subterra), které byly uvedeny do provozu na konci roku 1997, a nejdelší mezistaniční úsek na trase IV.B pražského metra Hloubětín–Raj- ská zahrada, uvedený do provozu v roce 1998 (Metrostav). Díky rozšíření NRTM došlo u nás k rozvoji řady postupů a tech- nologií, souvisejících především s vyztužováním výrubu a stabi- lizací nadloží. Patří mezi ně zejména: • výrazné zkvalitnění stříkaných betonů, • zdokonalení typů svorníků a dlouhých předpínaných hornino- vých kotev, • zvládnutí ražby s různým členěním čelby; toto opatření je základní technologickou modifikací, která umožňuje ražbu velkých tunelových profilů v obtížných geologických podmín- kách (obr. 3), • účelné využívání doplňujících stabilizačních opatření před čel- bou (jehlování, mikropiloty, subhorizontální trysková injektáž, vyztužování čelby), • sanační injektáže z podzemí i z povrchu území, 7 • kompenzační injektáže (obr. 4). Kompenzační injektáž je mimořádně technicky náročné, velmi nákladné, ale současně jedinečné opatření, které umožňuje Obr. 7 Tunel Blanka – první propad nadloží v květnu 2008 deformačně zvládnout ražbu pomocí NRTM při nízkém a málo Fig. 7 Tunnel Blanka – first inbreak of the overburdeen in May 2008 kvalitním nadloží tunelu pod zástavbou. Kompenzační injektáž Obr. 8 Přehrada Přísečnice u Chomutova – prorážka Demagu spočívá v řízené redukci deformací nadloží nad raženým tune- ∅ 2,67 v r. 1974 lem. Předem připravená struktura nadloží (vytvoření zpevněné Fig. 8 Dam Přísečnice near of town Chomutov – break-through of zóny v masivu nad horní klenbou ostění a pod základovou spárou the tunnel boring machine Demag in 1974 povrchové zástavby) a předem vybudovaný systém šachet s vějí- Obr. 9 Razicí stroj RS 24 – 27 ři horizontálních vrtů pro tlakovou injektáž umožňují průběžně Fig. 9 Tunnel boring machine RS 24 – 27 vyrovnávat deformace nadloží v podélné i příčné poklesové zóně raženého díla. Výsledky průběžného přesného měření deformací Obr. 10 Mechanizovaný štít Pristley ∅ 3,6 m Fig. 10 Full-face shield machine Priestley ∅ 3,6 m povrchové zástavby jsou bedlivě vyhodnocovány a na jejich zákla- dě probíhá počítačově řízená tlaková injektáž nadloží, která včas- Obr. 11 Mechanizovaný štít TŠčB-3 ∅ 5,8 m nými reaktivními zdvihy kompenzuje „nastartované“ deformace ∅ Fig. 11 Full-face shield machine TŠčB-3 5,8 m zástavby. Tímto postupem lze účinně omezit jak absolutní veli- Obr. 12 Otevřený štít s výložníkovou frézou RŠF-1 kost deformací ve vznikající poklesové kotlině, tak sklony svahů Fig. 12 Part heading shield machine RŠF-1 with a road header poklesové kotliny.

8 9

6 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

Použití kompenzační injektáže je pro svou náročnost i ve světě málo četné, a je proto velmi dobrou vizitkou našeho tunelářství, že byla již dvakrát úspěšně použita. V menším rozsahu při podchodu zástavby v ulici Ostrovského při ražbě tunelu Mrázovka v Praze, v podstatně větším rozsahu při právě probíhající ražbě Královopolského tunelu v Brně. Teoreticko-statické zvládnutí NRTM bylo umožněno mimořád- ně rychlým vývojem numerického matematického modelování a dostupností potřebného kvalitního softwaru. Většinou používa- ná metoda konečných prvků umožňuje i v 2D verzi simulaci pro- storové napjatosti v oblasti čelby tunelu, velmi kvalitní a názorné je stanovení vlivu deformací na povrchovou zástavbu (obr. 5). Vysoké úrovně bylo dosaženo v provádění a organizaci geotech- nického monitoringu. V současnosti je u velkých staveb již pra- vidlem dostupnost údajů pro vybrané účastníky výstavby v on- line režimu, což umožňuje pro zainteresované osoby a orgány nejoperativnější využití monitorovaných veličin pro vyhodnocení a eventuální úpravy postupu tunelování. Pomocí NRTM byla do současné doby v ČR úspěšně dokon- 10 čena celá řada významných staveb – osm železničních tunelů (tab. 1) v celkové délce 5 894 m (včetně 613 m dlouhé části jinak nejdelšího železničního tunelu Březno – 1 657 m) a sedm silnič- ních tunelů (tab. 2) v celkové délce 6 334 m (včetně nejdelšího silničního tunelu v ČR Panenská – 2 168 m). Ve stadiu výstav- by pomocí NRTM je v současnosti železniční tunel Jablunkov- ský na III. koridoru a tři tunely silniční – tunel Prackovice na dálni- ci D8 v Českém Středohoří dlouhý 270 m (obr. 6), Královopolský tunel na Velkém městském okruhu v Brně dlouhý 1 240/1 260 m a rozsáhlý tunelový komplex Blanka na Městském okruhu v Praze dlouhý 5 502/5 489 m. V blízké budoucnosti bude zahájena ražba tunelu Radejčín délky 620 m, který je posledním budova- ným tunelem na dálnici D8. Propojením úseku Lovosice–Řeh- lovice přes chráněnou krajinnou oblast České Středohoří dojde k velmi potřebnému zprovoznění celé dálnice D8 mezi Prahou a hranicemi s Německem ve směru na Drážďany. Přes nesporné úspěchy při mnohočetném nasazení NRTM se 11 ve velmi těžkých geologických podmínkách a nízkém nadloží uká- zaly i jisté limity její použitelnosti, při snaze o současné zachování 12 přiměřené hospodárnosti. Velmi přesvědčivým dokladem toho- to tvrzení je dvojnásobný propad nízkého a zvodnělého nadloží v pražské Stromovce při ražbě tunelu Blanka na městském okruhu (obr. 7). Bezpečné dokončení prací v podzemí si vyžádalo u obou tune- lových trub rozsáhlé sanace nadloží mikropilotami a několika typy injektáže (trysková, tlaková cementová a tlaková chemická), včet- ně průkazného ověření jejich kvality. Vlastní ražba byla prováděna ve zvláštní třídě, v níž byla použita většina známých doplňujících stabilizačních opatření, např. velmi krátké záběry, svisle členěná kalota, vícenásobné mikropilotové „deštníky“ nad výruby a ochrana čeleb stříkaným betonem. V současné době se ražba nejob- tížnějšího úseku dostala do závěrečné fáze pod bývalou Šlechto- vou restaurací.

P LNOPROFILOVÉ TUNELOVACÍ STROJE Pro pokračování velmi dobré úrovně našeho podzemního sta- vitelství je proto bezpodmínečně nutné doplnit cyklickou ražbu NRTM moderní technologií kontinuální ražby pomocí plnopro- filových tunelovacích strojů, které se mohou uplatnit ve formě štítů s tlakovou kontrolou v čelbě především v mnohostranně

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 7 T ÉMA TOPIC

Obr. 13 Pražské metro – prodloužení linky „A“ Fig. 13 Prague Metro – extension of the line „A“ Obr. 14 Ejpovický železniční tunel – schematický podélný řez Fig. 14 Railway Ejpovice tunnel – schematic longitudinal section Obr. 15 Železniční tunel Praha–Beroun Fig. 15 Railway tunnel Prague – Beroun

obtížných podmínkách (mělké tunely, tlačivé zeminy, podzem- ní voda, povrchová zástavba), v nichž použití NRTM představu- je často velmi obtížný „souboj s přírodou“. Nicméně použití urči- 13a tých typů těchto strojů je možné i v pevných skalních horninách (Tunnel Boring Machines – TBM), včetně skalních hornin s poru- chovými pásmy (TBM se štítem).

Historické nasazení v ČR Ve světě nejrozšířenější metoda výstavby tunelů pomocí plno- profilových tunelovacích strojů v pevných skalních horninách ani v tlačivých, případně zvodněných zeminách, nenašla zatím 13b v současnosti v České republice uplatnění. Při tom se i u nás v 60. až 90. letech minulého století tato moderní technologie 14 slibně rozvíjela. Připomeňme nejdůležitější počiny v této oblasti plnoprofilového tunelování v letech 1970 až 1993: Protagonisté: • Výstavba dolů uranového průmyslu (v současnosti Subterra, a. s.) - razicí stroje Demag ∅ 2,67 m (obr. 8) - razicí stroje vlastní konstrukce RS 24 – 27 a RS 37 – 40 ∅ 2,7 až 3,8 m (obr. 9) • Inženýrské a průmyslové stavby (v současnosti Skanska, a. s.) - mechanizované plnoprofilové štíty Pristley ∅ 2,4 a 3,6 m (obr. 10) - mechanizovaný plnoprofilový štít Westfalia Lünen ∅ 1,6 m • Metrostav (v současnosti Metrostav, a. s.) - mechanizovaný plnoprofilový štít TŠčB-3 ∅ 5,8 s ostěním z pressbetonu (obr. 11) - otevřený štít s výložníkovou frézou RŠF-1 ∅ 5,8 m (obr. 12) Přehled nasazení použitých tunelovacích strojů: • Razicí stroje: - DEMAG ∅ 2,67 m: VD Přísečnice v roce 1974 – 1. nasaze- ní tunelovacího stroje v ČR, VD Dřínov, VD Josefův důl, VD Slezská harta, kabelové tunely Praha – celkem 23 041 m - VZUP RS ∅ 2,6 až 3,8 m: kabelové tunely a stoky v Praze, VD Josefův Důl, VD Slezská Harta, Brněnský oblastní vodo- vod (úseky Běleč I a II, Svařec, Bystrc–Bosonohy), důlní otvír- ka Figaredo (Španělsko) – celkem 43 644 m • Mechanizované štíty plnoprofilové (menší): - PRISTLEY ∅ 2,4 a 3,6 m: kabelový tunel Žižkov, kolektor Žiž- kov, tepelný napáječ Malešice - Westfalia Lünen ∅ 1,6 m: kanalizace Chodov, Kyje, Prosek 15a • Mechanizované štíty plnoprofilové (větší): - TŠčB-3 ∅ 5,8 m s ostěním z pressbetonu: trasa „A“ praž- 15b ského metra – oba traťové tunely pod Vltavou Klárov–Sta- roměstská v roce 1973 – 1. nasazení plnoprofilového mechanizovaného štítu v ČR, pravý tunel trasy „A“ v úseku Staroměstská–Můstek, trasa „B“ – levý traťový tunel v úseku Můstek B–Florenc B, celkem cca 3 500 m • Štít s výložníkovou frézou RŠF-1: - trasa „B“ – traťový tunel v úseku Florenc B–Invalidovna, celkem cca 2 000 m.

8 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 Z uvedeného výčtu je patrné, že světový „mainstream“ plno- profilového tunelování zdaleka nezůstal v „předrevoluční“ ČR bez povšimnutí a zdálo by se naprosto logické, že v nových podmín- kách bude tento trend úspěšně pokračovat, opak však byl prav- dou. I když možnost nasazení moderních tunelovacích strojů při výstavbě dlouhých tunelů byla i u nás zvažována (např. u tune- lového komplexu Blanka na Městském okruhu v Praze), k žádné realizaci v „porevolučních“ dvaceti letech nedošlo. Důvody jsou zřejmě z podstatné části ekonomické povahy – velká počáteč- FIRESTA-Fišer, rekonstrukce, stavby a.s., Brno rekonstrukce, FIRESTA-Fišer, ní investice na pořízení tunelovacího stroje je možná poněkud |

demotivující, takže NRTM byla v našich poměrech, charakterizo- kova vaných relativně krátkými tunely, zřejmě oprávněně preferována. Jistou roli může hrát i dlouhodobá ztráta kontaktu s touto techno- logií; zkušenosti se ztratily s odchodem jejich nositelů z oboru.

Výhledy v nasazení v ČR Poněkud asymetrický stav v našem podzemním stavitelství, spo-

čívající ve zcela výhradním zaujetí Novou rakouskou tunelova- Mosty u Jablun tunel, Ražený cí metodou, se v nejbližších letech nepochybně změní a k nasa- zení plnoprofilových tunelovacích strojů dojde. Vážnými adep- ty na jejich první nasazení jsou, díky svým délkám, traťové tunely na prodloužení linky „A“ pražského metra, železniční Ejpovický tunel a podzemní stavba světových parametrů – železniční tunel mezi Prahou a Berounem: • Prodloužení linky „A“ pražského metra v úseku Dejvice– –Motol Přednosti: Z celého 12,7 km dlouhého prodloužení Dejvice–letiště Ruzy- ně se jedná o úsek V. A1 Dejvice–Petřiny, tvořený dvěma jedno- hydraulické ovládání formy včetně pojezdů kolejnými tunely délky 4,54 km (obr. 13). Odtěžování rubaniny ocelová forma pro velké zatížení a velké počty nasazení i doprava železobetonových tubingů do podzemí se předpoklá- samonosná konstrukce bednicího pláště formy dá z obslužné šachty na Petřinách. trojrozměrná konstrukce k přenosu horizontálních sil • Železniční Ejpovický tunel na III. tranzitním koridoru ČD stavěcí ocelové čelní bednění variabilní k tvaru klenby Z celkové délky Ejpovického tunelu 4 170 m se předpokládá bezpečnost v každém ohledu nasazení tunelovacího stroje na úsek pod kopcem Homolka, tvořený dvěma jednokolejnými tunely délky 2 800 m. Navazují- cími úseky jsou hloubená jáma (délky 150 m) a klasicky ražený tunel pod kopcem Chlum délky 1 220 m (obr. 14). Tunelové ocelové • Železniční tunel Praha–Beroun na III. tranzitním koridoru ČD bednění PERI Tunel délky 24,7 km bude v celé délce realizován pomocí plno- profilových tunelovacích strojů, pouze rozpletové úseky na praž- s hydraulickým ovládáním ské straně budou raženy pomocí NRTM. Vybraná severní trasa tunelu (obr. 15) se v maximální možné míře vyhýbá pro tunelo- vání nevhodné oblasti Barrandienu, v níž je velmi pravděpodob- ný výskyt nebezpečných krasových jevů (závrty a kaverny). Uvedené stavby, jejichž zahájení lze očekávat v dohledném časovém horizontu jednoho až pěti let, představují velkou výzvu pro renomované tunelářské firmy naše i zahraniční. Vytváření pra- covních týmu v našich velkých stavebních společnostech, které bednění se věnují přípravě nasazení plnoprofilových tunelovacích strojů lešení v rámci zmíněných i dalších zakázek, je důležitým krokem v zajiš- služby tění naší schopnosti i v této oblasti konkurovat zkušeným zahra- ničním firmám. www.peri.cz

Prof. Ing. Jiří Barták, DrSc. Stavební fakulta ČVUT v Praze Katedra geotechniky Thákurova 6, 166 29 Praha 6

e-mail: [email protected] CZ PERI/9.141

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 9 T ÉMA TOPIC

S OUČASNÝ STAV NEJDELŠÍCH SVĚTOVÝCH ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ ACTUAL STATUS OF THE WORLD’ S LONGEST RAILWAY TUNNELS

M ATOUŠ HILAR Díky probíhající přípravě výstavby tunelu Praha–Beroun o délce 24,7 km je problematika dlouhých železničních tunelů v současné Následující článek popisuje současné nejdelší železniční tunely. době v ČR velmi aktuální. Obdobně je tomu i v zahraničí. Současná Jsou popsány tunely v provozu, tunely ve výstavbě, ale i tunely, společnost žádá rychlejší dopravní spojení, což v případě železnic které jsou zatím pouze ve fázi návrhu. Dané téma je v ČR znamená potřebu výstavby dlouhých železničních tunelů pod hor- vzhledem k přípravě tunelu Praha–Beroun velmi aktuální. skými masivy, mořskými průlivy či zástavbou městských aglomera- The following paper is focused on actual status of the world’s cí. V posledních letech probíhá především v Evropě a Asii výstavba longest railway tunnels. The paper describes tunnels in ope- a příprava nebývalého množství velmi dlouhých železničních tune- ration, tunnels under construction and tunnels in the design lů. V Evropě je tato situace především ovlivněna vznikem Evrop- stage. The topic is very actual in the Czech Republic due to the ské unie, která má zájem na integraci jednotlivých členských států Prague – Beroun tunnel preparation. a vynakládá na modernizaci dopravní infrastruktury značné finanč- ní prostředky. Dalším významným faktorem ovlivňujícím rozhodnu- Tab. 1 Nejdelší železniční tunely, které jsou v provozu Tab. 1 The longest railway tunnels in operation tí o realizaci těchto náročných projektů je vývoj technologií, které již v současné době umožňují realizaci tunelů s velmi vysokým nadlo- Pořadí Název Umístění Délka [km] Otevření žím (často vyšším než 1 km) v opravdu složitých geologických pod- 1. Seikan Japonsko 54 1988 mínkách (tlačivé horniny, tektonicky porušené zóny, krasové oblasti, 2. Eurotunel Velká Británie – Francie 50 1994 vysoký hydrostatický tlak atd.). V následujícím článku jsou uvedeny 3. Lötschberg (bázový) Švýcarsko 34,6 2007 aktuální informace o nejdelších světových železničních tunelech. 4. Guadarrama Španělsko 28,4 2007 5. Iwate – Ichinohe Japonsko 25,8 2002 S OUČASNÉ NEJDELŠÍ ŽELEZNIČNÍ TUNELY 6. Daishimizu Japonsko 22,2 1982 Přehledy nejdelších železničních tunelů jsou uvedeny v tab.1, 7. Wushaoling Čína 22 2006 2 a 3. Uvedené tabulky je třeba brát s jistou rezervou. U tunelů 8. Simplon II Švýcarsko 19,8 1922 ve výstavbě pravděpodobně byly některé tunely opominuty; lze předpokládat, že především v Asii mohou být v současné době 9. Simplon I Švýcarsko 19,7 1906 realizovány tunely s délkou přes 10 km, které nejsou uvedeny Vereina Švýcarsko 19 1999 v dostupné odborné literatuře. U připravovaných tunelů je cel- 10. Channel Tunel Rail Link Velká Británie 19 2007 část pod Londýnem kem pochopitelné, že soupis nemůže být kompletní. Řada tune- lů je spíše ve fázi nápadů či idejí, v tabulce jsou uvedeny pouze Tab. 2 Nejdelší železniční tunely, které jsou ve výstavbě tunely v pokročilejším stadiu přípravy. Z uvedených tabulek je Tab. 2 The longest railway tunnels under construction však dostatečně patrné, že připravovaný tunel Praha–Beroun Pořadí Název Umístění Délka [km] Otevření bude patřit mezi nejdelší světové železniční tunely. 1. Gotthard (bázový) Švýcarsko 57,1 2015 2. Hakkoda Japonsko 26,5 2010 T UNELY V PROVOZU 3. Pajares Španělsko 24,7 2010 4. Iyama Japonsko 22,2 2013 Tunel Seikan (54 km) 5. Vaglia Itálie 18,7 2010 V roce 1954 potopil tajfun v Cugarském průlivu pět trajektů, při 6. Firenzuola Itálie 15,2 2010 události zahynulo 1 430 lidí. Proto bylo rozhodnuto o propoje- 7. Wienerwald Rakousko 13,4 2012 ní japonských ostrovů Honšú a Hokkaidó pomocí dvoukolejného 8. Lainzer Rakousko 10,6 2012 tunelu. Přípravné práce na tunelu začaly v roce 1964. Realizace 9. Katzenberg Německo 9,4 2012 54 km dlouhého tunelu (nejdelší dokončený železniční tunel) 10. Perthus Španělsko 8,3 2012 začala v roce 1971. Tunel leží 84 m pod mořským dnem Cugar- ského průlivu. Vzhledem k velmi proměnlivým a těžko předvída- Tab. 3 Nejdelší železniční tunely, které jsou v přípravě telným geologickým podmínkám na dně průlivu nebylo možné Tab. 3 The longest railway tunnels in the design stage použít plnoprofilových tunelovacích strojů (TBM = Tunnel Boring Pořadí Název Umístění Délka [km] Machine), a tunel musel být ražen konvenčně. 1. Brenner (bázový) Rakousko – Itálie 56 Tunel byl ražen ve třech fázích. Nejprve byla vyražena průzkum- 2. Lyon – Turín (bázový) Francie – Itálie 53,1 ná štola, následně paralelní obslužný tunel a vlastní tunel pro 3. Gibraltar Španělsko – Maroko 37,7 železniční dopravu byl vyražen až po dokončení obou paralel- 4. Koralm Rakousko 32,8 ních tunelů (obr. 1). V tunelu jsou dvě nouzové stanice. Obslužný 5. Praha – Beroun Česká republika 24,7 tunel je s hlavním tunelem propojen pomocí propojek a šachet, 6. Semmering (bázový) Rakousko 22,1 vzdálenost únikových východů je 600 až 1 000 m. Během reali- 7. Zimmerberg (bázový) Švýcarsko 20 zace došlo ke čtyřem záplavám. Vzhledem k problémům během 8. Ceneri (bázový) Švýcarsko 15,4 výstavby byl tunel uveden do provozu až v roce 1988.

10 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

Eurotunel (50 km) Tunel Guadarrama (28,4 km) Ražba tunelu pod kanálem La Manche začala v roce 1987. První Tunel na vysokorychlostní železnici mezi městy Madrid a Sego- propojení anglické a francouzské strany (obslužný tunel) bylo via ve Španělsku má délku 28,4 km a maximální výšku nadlo- dokončeno v roce 1990. Tunel uvedený do provozu v květnu ží 1 200 m. Tunel byl ražen převážně v tvrdých horninách (ruly 1994 byl stavěn, financován a původně i provozován soukro- a žuly), nicméně prochází i sedimentárními horninami a tekto- mým subjektem. V roce 2006 akciová společnost Eurotunnel nickými poruchami. (investor a provozovatel tunelu) zbankrotovala. Ražba začala v roce 2002. Pro ražbu byly použity čtyři Z celkové délky tunelu je 38 km pod mořem (minimum je 45 m dvouplášťové horninové TBM o průměru 9,5 m. Dvouplášťová pod mořským dnem). Návrhová rychlost tunelu je 160 km/h. TBM umožňovala jak souběžnou ražbu a osazování ostění, což Eurotunel se skládá ze dvou jednokolejných tunelů o průměru vedlo k urychlení realizace, tak i vrtný průzkum a injektáž pro- 7,6 m, mezi kterými je veden tunel obslužný o průměru 4,8 m storu před čelbou. Tunel byl uveden do provozu v prosinci 2007. (obr. 2). Servisní tunel je propojen s oběma hlavními tunely pro- Segmentové ostění tunelu má tloušťku 320 mm, délka jednoho pojkami po 375 m, hlavní tunely jsou po každých 250 m pro- prstence je 1,6 m. Návrhová rychlost tunelu je 350 km/h. Tune- pojeny otvory pro snížení tlakové vzduchové vlny. V tunelu jsou dvě komory křížení, které rozdělují tunel na tři přibližně stejně dlouhé celky. Pro odvedení vody z tunelu slouží pět čerpacích stanic, dvě na pevnině (na obou březích) a tři pod mořem. Trasa tunelu vede především vrstvou křídy (měkký a nepropust- ný materiál). K ražbě bylo použito celkem jedenáct TBM (šest na anglické a pět na francouzské straně). Ostění je tvořeno žele- zobetonovými segmenty kromě oblastí s problematickou geolo- gií a propojek, kde bylo použito ostění litinové. Obě komory kříže- ní pod mořem byly realizovány pomocí NRTM s nevyztuženým definitivním ostěním. 1 Lötschbergský bázový tunel (34,6 km) Vysokorychlostní železniční tunel pod Alpami je součástí projektu AlpTransit. Příprava projektu začala v roce 1988. Před vlastní ražbou byla v letech 1994 až 1996 zbudována prů- zkumná štola o délce 9,4 km a průměru 5 m. Realizace tunelu byla odsouhlasena v roce 1998, ražby byly dokončeny v dubnu 2005. Tunel byl uveden do provozu v polovině roku 2007. Dva jednokolejné tunely mají vnitřní profil 8,3 m, jejich vzdále- nost je 40 m a propojky jsou situovány po 333 m. Délka tunelu je 34,6 km, ale celková délka všech ražeb je 91,8 km. V úseku Mitholz–Frutigen má tunel pouze jednu jednokolejnou troubu, průzkumná štola vyražená paralelně s tunelem slouží v této části jako obslužný tunel (obr. 3). Tunel má dvě multifunkční (nouzo- vé a obslužné) stanice (Ferden a Mitholz). Maximální výška nadloží dosahuje 1 500 m. Geologie trasy se 2 skládá v severním úseku z pískovců, mramorů, břidlic a vápen- 1 ců. V této sekci se vyskytovaly termální prameny s vysokým LEGENDA / LEGEND 1. Jižní portál / South portal obsahem síranů. V jižním úseku se vyskytují granity a ruly. 2. Východní tunel / Eastern tunnel 3. Přístupový tunel Mitholz / Mitholz access tunnel Počátečních přibližně 10 km tunelu (asi 20 % objemu) bylo 4. Stanice Ferden / Ferden station 4 5. Západní tunel / Western tunnel raženo z jihu pomocí dvou horninových TBM firmy Herren- 6. Stanice Mitholz / Mitholz station knecht o průměru 9,43 m. Zbytek tunelu (asi 80 %) byl ražen 7. Severní portál Frutigen / Frutigen North portal konvenčně pomocí trhacích prací.

5 2

Obr. 1 Příčný řez tunelem Seikan, 1 – hlavní tunel, 2 – obslužný tunel, 3 – průzkumná štola, 4 – propojka

(www.pref.aomori.lg.jp) 6 Fig. 1 The Seikan tunnel cross-section, 1 – main tunnel, 3 2 – service tunnel, 3 – pilot adit, 4 – cross-passage Obr. 2 Vizualizace Eurotunelu (www.engineering.com) Fig. 2 The Eurotunnel visualisation Obr. 3 Vizualizace bázového tunelu Lotschberg (www.alptransit.ch) Fig. 3 The Lotschberg base tunnel visualisation 3 7

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 11 T ÉMA TOPIC

lové propojky jsou po 250 m, vnitřní průměr tunelu je 8,5 m. železničním tunelem na světě. Realizace přístupových štol začala Přibližně v polovině délky tunelu je umístěna centrální nouzová v roce 1996 a tunel by měl být otevřen v roce 2015. stanice. Jedná se o 500 m dlouhý úsek se středním nouzovým Dva jednokolejné tunely spojují propojky po 325 m. V tunelu tunelem mezi oběma hlavními tunely s propojkami po 50 m. jsou přibližně ve třetinách délky tunelu dvě multifunkční stanice, které slouží pro přejezd vlaků z jedné trouby do druhé, pro pří- Tunel Iwate-Ichinohe (26 km) padné zastavení vlaků a nouzový únik osob. Stanice Sedrun je Vysokorychlostní železniční tunel slouží pro vlaky Shinkansen spojena s povrchem 800 m hlubokou šachtou a stanice Faido mezi japonskými městy Tokio a Aomori. Celková délka tunelu je je spojená s povrchem přístupovým tunelem. Návrhová rych- 25,8 km, návrhová rychlost tunelu je 260 km/h. Tunel je dvou- lost tunelu je 250 km/h pro osobní dopravu a 160 km/h pro kolejný a při uvedení do provozu v roce 2002 se jednalo o nej- nákladní dopravu. Maximální nadloží tunelu je 2 300 m. delší železniční tunel na pevnině. Většina trasy tunelu prochází vyvřelými a metamorfovanými Světlá výška tunelu je 7,7 m, světlá šířka je 9,5 m a klenba horninami, které však jsou v některých místech porušené tekto- tunelu má vnitřní poloměr 4,75 m. Horninový masiv, ve kterém nickými zlomy. Výstavba tunelu byla rozdělena na pět sekcí. Vět- byl tunel ražen, je tvořen granodiority, vulkanickými tufy, jílovci šina tunelu je ražena pomocí horninových TBM s profily od 8,8 a slepenci. Tektonicky rozrušené vulkanické tufy byly náchylné do 9,4 m. Pomocí NRTM jsou raženy přístupové tunely, multi- k bobtnání. Maximální nadloží tunelu je 250 m (obr. 4). Ražba funkční stanice, propojky a část hlavních tunelů v oblasti Sedrun, byla realizována pomocí NRTM. Během ražby byl tunel rozdělen kde je velmi komplikovaná geologie. na sedm nezávislých částí, kromě portálů probíhaly ražby z pěti Na většině tunelu je použito dvouplášťové ostění vzhledem štol nebo šachet. k požadavku investora na nepropustnost ostění. Primární ostě- ní je ze stříkaného betonu (i za TBM), vnitřní ostění z monoli- T UNELY VE VÝSTAVBĚ tického betonu zpravidla není vyztuženo. V některých místech byla naměřena výška vodního sloupce až 415 m, nicméně díky Gotthardský bázový tunel (57 km) drénování nemusel být hydrostatický tlak do výpočtů zaveden. Vysokorychlostní železniční tunel Gotthard pod Alpami je Pouze některé části ventilačních a obslužných tunelů jsou navr- součástí projektu AlpTransit a po dokončení bude nejdelším ženy jako jednoplášťové.

5 Portál Bodio 6 Bodio portal

Multifunkční stanice Faido Faido multifunction station Nouzová stanice Emergency stop station Šachta Sedrun Sedrun shaft Přístupový tunel Faido Šachta II Faido access tunnel Šachta I Shaft II Shaft I Nouzová stanice Multifunkční stanice Sedrun Emergency stop Sedrun multifunction station station

Portál Erstfeld Erstfeld portal Přístupový tunel Amstegl Amsteg access tunnel DETAIL NOUZOVÉ STANICE EMERGENCY STOP STATION DETAIL

12 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

Tunel Hakkoda (26,5 km) P ŘIPRAVOVANÉ TUNELY Tunel délky 26,5 km se nachází na vysokorychlostní trati pro vlaky Shinkansen mezi městy Shichinohe a Aomori v Japonsku. Brennerský bázový tunel (56 km) Jedná se o jeden dvoukolejný tunel šířky 9,5 m o ploše výru- Tunel pod Alpami mezi Rakouskem a Itálií délky 56 km bude bu 70 m2. Návrhová rychlost tunelu bude 260 km/h. Ražba postaven na vysokorychlostním železničním spojení Mnichov– tunelu začala v roce 1998, uvedení do provozu se předpoklá- –Verona. Délka v současné době ražené průzkumné štoly je dá v roce 2010. 54 km (24,5 km na rakouském území a 29,2 km na italském Většina tunelu byla ražena v metamorfovaných horninách, území). Maximální nadloží tunelu bude 1 670 m. maximální nadloží tunelu dosahuje 540 m. Tunel byl ražený Příprava projektu začala předběžnou studií v roce 1986. Roz- konvenčně pomocí NRTM a ražby byly rozděleny na šest částí. hodnutí ministrů dopravy Německa, Rakouska a Itálie o jeho rea- Většina tunelu byla ražena z přístupových štol. lizaci bylo učiněno v roce 1994 a bylo podpořeno Evropskou unií. V roce 1999 byla ustanoveno seskupení, které má přípravu pro- Tunel Pajares (24,7 km) jektu na starosti. Ražba průzkumné štoly začala v roce 2006. Tunel Pajares se nachází na vysokorychlostní železniční trati spo- Tunel se bude skládat ze dvou jednokolejných tunelů o vnitř- jující Madrid a Costa Verde na úseku León-Gijón. Nadloží tunelu ním průměru 8 m, jejich vzdálenost bude 40 až 70 m. Obsluž- přesahuje 1 000 m. Tunel má dva jednokolejné tunely spojené ný tunel (původně průzkumná štola) je situován mezi traťový- propojkami. Vnitřní profil kruhového tunelu je 8,5 m. mi tunely přibližně 10 m pod jejich úrovní. Hlavní tunely budou Výstavba tunelu byla rozdělena na čtyři části. Část sekcí 1, 2 spojeny propojkami po 333 m (obr. 7). V tunelu budou tři mul- a 4 je ražena pomocí TBM (obr. 6) a zbytek by měl být ražen tifunkční stanice vzdálené max 20 km, které budou přístupo- konvenčně. Konvenční ražby začaly v roce 2004, ražby pomocí vými tunely propojeny s povrchem. Stanice budou sloužit pro tří TBM byly zahájeny v roce 2005 a uvedení do provozu je zastavení vlaku, únik cestujících z tunelu v případě mimořád- plánováno na rok 2010. ných událostí a pro údržbu tunelu. Podél multifunkčních stanic budou vybudovány únikové štoly spojené propojkami s traťový- mi tunely. Stanice také umožní přejezd vlaků z jednoho tunelu do druhého.

Obr. 4 Podélný geologický řez tunelu SEVERNÍ PORTÁL INNSBRUCK Iwate-Ichinohe INNSBRUCK NORTH PORTAL Fig. 4 The Iwate-Ichinohe tunnel longitudinal

geological section Stanice Innsbruck Insbruck station Přístupový tunel Obr. 5 Vizualizace Gotthardského bázového tunelu Access tunnel (www.alptransit.ch) Stanice Steinach Fig. 5 The Gotthard base tunnel visualisation Steinach station Přístupový tunel Obr. 6 TBM firmy Robbins před ražbou sekce 4 Access tunnel tunelu Pajares Fig. 6 TBM manufactured by Robbins prior

excavation of the Pajares tunnel lot 4 Stanice Wiesen Wiesen station Přístupový tunel Obr. 7 Vizualizace bázového tunelu Brenner Access tunnel (pohled z jihu) (www.bbt-se.com) Fig. 7 The Brenner base tunnel visualization (South view) Obr. 8 Podélný geologický řez tunelů na trati Lyon–Turín (www.ltf-sas.com) Fig. 8 Longitudinal geological section of tunnels JIŽNÍ PORTÁL FORTEZZA FORTEZZA SOUTH PORTAL on the Lyon – Torino railway link 7

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 13 T ÉMA TOPIC

Bázový tunel na trati Lyon–Turín (53 km) výstavba prvního traťového tunelu. Realizace druhého traťové- 53 km dlouhý bázový železniční tunel bude postaven na želez- ho tunelu bude následovat až několik desetiletí po prvním tune- niční trati Lyon–Turín spojující severní Itálii s údolím řeky Rhone lu v závislosti na nárůstu dopravy. ve Francii. Dva jednokolejné tunely budou spojeny propojkami po 400 m a v tunelu budou čtyři nouzové stanice. Tunel Koralm (32,8 km) Maximální nadloží tunelu je 2 200 m. Horninový masiv je Koralmská dráha je dvoukolejná elektrifikovaná železniční novo- tvořen vyvřelinami na východě a sedimentárními horninami stavba délky okolo 130 km s návrhovou rychlostí 200 km/h. na západě (obr. 8). Ražby bázového tunelu budou realizová- Nejdůležitější částí nové tratě je 32,8 km dlouhý tunel Koralm. ny z portálů a ze tří mezilehlých míst, které všechny leží na Maximální nadloží tunelu je okolo 1 250 m. První průjezd tune- francouzském území. O metodě ražby bude rozhodnuto až lem je předpokládán v roce 2016 a uvedení do provozu celé na základě podrobnějších geologických informací. Pro nejdelší tratě je plánováno na rok 2018. sekci mezi stanicí Modane a portálem Census o délce 24 km se O systému tunelu bylo rozhodnuto na základě multikriteriál- předpokládá nasazení čtyř TBM (po dvou strojích z každé stra- ního hodnocení z hlediska stavebního a provozního a výsled- ny). Ražba tří přístupových tunelů z Francie, které jsou zároveň kem byl výběr varianty dvou jednokolejných tunelů (obr. 9). využity jako průzkumné štoly, již byla zahájena. Předmětem dalšího zkoumání bylo stanovení vzdálenosti tune- lových propojek, potřeba kolejového propojení obou tunelů Tunel pod Gibraltarem (37,7 km) a nouzové zastávky a požadavky na větrání. Propojky byly Průliv Gibraltar mezi Evropou (Španělsko) a Afrikou (Maroko) nakonec navrženy po 500 m. Nouzová zastávka bude zhru- je široký 14 km. Vzhledem k velkému provozu trajektů a časté ba uprostřed tunelu. Všechna kolejová propojení se odehrávají nepřízni počasí je v dané oblasti značné nebezpečí srážky plavi- před nebo za tunelem, přímo v tunelu není žádné propojení del. Možnost realizace tunelu je zkoumána již asi osmdesát let. nebo křížení jednotlivých kolejí. Hlavním problémem projektu byla přílišná hloubka průlivu v nej- V současné době probíhají průzkumné práce. Práce zahrnu- užším místě, a proto musela být trasa tunelu posunuta směrem jí výstavbu průzkumných štol Štýrsko–Leibenfeld délky 2,5 km, k Atlantiku, kde je vzdálenost břehů 28 km. přístup ke štole je pomocí šachty, a Korutany délky 8 km se Tunel bude dlouhý 37,7 km, v nejhlubším místě je nadlo- vstupem pomocí 120 m hluboké šachty. Profil štol je stejný ží tunelu 100 m pod dnem moře a hloubka moře je 300 m. jako kalota budoucího tunelu. Celková délka průzkumných děl Tunel bude složen ze dvou jednokolejných tunelů a jednoho je 11 km. Plánovaný tunel prochází na západní straně Koralps- obslužného tunelu uprostřed. Nejprve bude vzhledem k men- kého masívu terciérními usazeninami Laventálské pánve. Nás- šímu profilu vyražen obslužný tunel. Následně bude provedena leduje strmý přechod mezi Laventálskou pánví a Koraplským masívem ovlivněný poruchovou zónou. V komplexu krystalini- 9 ka je zastoupena zejména pararula. Jednotlivé metody ražby tunelu a délky jejich použití byly určeny na základě geotechnick- ých podmínek. Pomocí TBM bude raženo 45 km, zbývajících 21 km bude raženo NRTM.

Tunel Praha-Beroun (24,7 km) Zpracovaná přípravná dokumentace uvažuje realizaci dvou jed- nokolejných tunelů s kruhovým profilem o vnitřním průměru 8,3 m. Protisměrné tunely budou spojeny propojkami s roze- stupy 400 m. Tunely budou obsahovat dva rozplety v oblasti Prahy (odbočka na Krč) a dva rozplety v oblasti Berouna (pro možnost realizace odbočení v budoucnu). Odbočení jsou řešena

Obr. 9 Vizualizace tunelu Koralm (www.oebb.at) Fig. 9 The Koralm tunnel visualisation Obr. 10 Trasa tunelu Praha– Beroun Fig. 10 The Prague – Beroun tunnel situation

14 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 T ÉMA TOPIC

Literatura: ných požadavků na jejich provoz (např. návrhová rychlost či [1] Amberg F.: Rail rules for the Swiss. Tunnels and Tunnelling, druh dopravy) a požadavků na bezpečnost (např. způsob řešení December 2000 mimořádných událostí či požadovaná úroveň bezpečnosti). [2] Darcy D., Gmür W.: A Swiss tunnelling experience. Tunnels Připravovaný tunel Praha–Beroun svými parametry, tj. způ- and Tunnelling May 2004 sobem a dobou výstavby, délkou a cenou, přesahuje všechny [3] Harer G.: Koralm tunnel closer to tender, Tunnel & Tunnelling zatím realizovné dopravní stavby v ČR. Svou jedinečností zna- International, May 2003 mená velkou výzvu pro české tunelářské stavitelství a zároveň [4] Klepsatel F., Kusý P., Mařík L.: Výstavba tunelů ve skalních také příležitost posunout v následujícím desetiletí tento obor horninách. Bratislava 2003 v ČR na úroveň umožňující podílet se na obdobných budoucích [5] Krása D., Růžička J., Hasík O.: Prague–Beroun, New Railway stavbách v Evropě i ve světě. Connection, Proc. of the World Tunnel Congress in Prague Maximální pozornost a úsilí věnované přípravě projektu je pod- 2007. pp. 307-308 mínkou předpokládaného urychleného zahájení výstavby. Prů- [6] Morocutti G., Schennach G.: Brenner Base Tunnel Project – běh vlastní výstavby bude odpovídat rozsahu a kvalitě přípravy Rails for Europe. FIG XXII International Congress, a kontroly provádění. Zkušenosti z obdobných evropských pro- Washington D.C., USA, 2002 jektů nám přitom mohou být velmi cenným podkladem. [7] Neerhout J.: The Making of the Channel Tunnel, Lecture – Olpin Union Building at the University of Utah, October 5th, Autor děkuje za podporu výzkumných grantů GACR 205/08/0732 1995 a VZ 03 CEZ MSM 6840770003. [8] Nieuwenhuis J. E., Ambrunaz F. Q., Verbesselt E., Boisguerin E., Piepers P., van der Giessen A.: Safety requirements of the Doc. Ing. Matouš Hilar, Ph.D. 53 kilometer railway tunnel through the Alps between Italy D2 Consult Prague, s. r. o. and France, Proc. of the 33rd World Tunnelling Congress in tel.: 241 443 411, 604 862 686 Prague, 2007 e-mail: [email protected], www.d2-consult.cz [9] Nirasawa N.: The Soundness of the Longest Tunnel in the Stavební fakulta ČVUT v Praze, Katedra geotechniky World. Maintenance in the Seikan Undersea Tunnel. Hokkaido University Proc., 1997 [10] Rehbock-Sander M., Gerdes, A.: Gotthard Base Tunnel: Work progress at the Five Construction Sections, Proc. of the Česká tunelářská 33rd World Tunnelling Congress in Prague, 2007 [11] Triclot J., Rettighieri M., Barla G.: Large deformations in asociace ITA-AITES squeezing ground in the Saint-Martin La Porte gallery along pořádá the Lyon-Turin Base Tunnel, Proc. of the 33rd World Tunnelling Congress in Prague, 2007 [12] Yamaji H.: The World’s Longest Terrestrial Railway Tunnel – Iwate-Ichinohe Tunnel on the Tohoku New Trunk Line, 2002 11 [13] Hilar M., Srb M.: Tunel Praha-Beroun a základní parametry . mezinárodní konferenci obdobných projektů. Tunel 2/2008 [14] Hilar M.: Příprava a výstavba dlouhých železničních tunelů, Habilitační práce, FSv ČVUT v Praze, 2008 PODZEMNÍ STAVBY mimoúrovňově, protisměrná jízda vlaků v jednom tunelu je vyloučena. Ražba tunelů bude probíhat pomocí několika TBM, část tunelů bude ražena pomocí NRTM (tunely v oblasti pražských PRAHA 2010 portálů, propojky, rozplety, šachty atd.). Obousměrné ražby pomocí TBM jsou předpokládány ze staveniště u obce Tachlovice přibližně Termín: 14. až 16. 6. 2010 uprostřed tunelu (obr. 10), kde bude zřízen přístupový tunel, Místo: Clarion Congress, Hotel Prague šachta a montážní komory pro TBM. Projekt bude umožňovat Hlavní téma konference: i ražbu směrem od Berouna. Vzhledem k nedostatku prostoru v oblasti pražských portálů je realizace NRTM ražeb mezi rozplety DOPRAVNÍ A MĚSTSKÉ TUNELY a pražskými portály předpokládána z přístupového tunelu. Registrace účastníků přes www.ita-aites.cz od 1. 11. 2009 Z ÁVĚR Termín pro zaslání zpracovaných příspěvků: Z příkladů tunelů uvedených v tomto článku je patrná rozma- do 15. ledna 2010 nitost řešení nejdelších světových železničních tunelů. Prakticky každý z uvedených tunelů je jedinečný, každý tunel představuje individuální řešení dle rozdílných podmínek staveb (např. geo- Více na: www.ita-aites.cz logické a hydrogeologické poměry či mocnost nadloží) a odliš-

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 15 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

T UNELOVÝ KOMPLEX BLANKA NA MĚSTSKÉM OKRUHU V PRAZE BLANKA TUNNEL COMPLEX AT THE CITY CIRCLE ROAD IN PRAGUE

L UDVÍK ŠAJTAR, PAVEL ŠOUREK, ho úseku, který končí před křižovatkou hloubených tunelových trub je 6,56 km. J AN L. VÍTEK Prašný most, kde již pokračují opět tune- Po zprovoznění tak vznikne nejdelší tunel ly hloubené. Celková délka úseku je v České republice, který překoná délku Největší podzemní stavbou budovanou 1,4 km, z toho je 550 m ražených. všech stávajících více než dvakrát. v současné době v České republice • Tunelový úsek Dejvice začíná v mimo- Pro obecnější přehled stojí za zmín- je tunelový komplex Blanka v Praze. úrovňové křižovatce Prašný most ku drobné vysvětlení, jak tato význam- Tato rozsáhlá stavba realizovaná v rámci a pokračuje v celé délce hloubenými ná stavba přišla k názvu Blanka. V prů- výstavby severozápadní části Městského tunely ve stopě třídy Milady Horáko- běhu studijních prací a jejich vyhodno- okruhu má celkovou délku 6,382 km vé až do místa budoucí mimoúrovňo- cování byla navržena řada variant ozna- a délka samotné tunelové části dosahuje vé křižovatky U Vorlíků. Celková délka čených velmi neadresnou kombinací pís- 5,5 km. Po svém zprovoznění doplní již úseku je 1 km. men a číslic. Po snížení počtu posuzova- provozovanou jihozápadní část okruhu délky cca 17 km s tunely Zlíchovským, 1 Mrázovkou a Strahovským. The Blanka tunnel complex, currently under construction, belongs to the lar- gest undergound structures in the Czech Republic. This extensive set of structures represents a northwestern part of the City Circle Road 6,382 km long. After opening, it will sustantially increase the length of already completed, 17 km long part of the City Circle, including the Zlichov, Mrazovka and Strahov tunnels.

Budovaný úsek Městského okruhu (MO) hlavního města Prahy prochází urbani- zovaným prostředím střední části města na hranici historického jádra a rovněž prostorem chráněné přírodní památky Králov- Obr. 1 Situace variant severozápadní části Městského okruhu Fig. 1 Plan of the alternatives of the Northwestern part of the City Circle Road ská obora. Již počátkem 90. let minulého století, kdy probíhaly studijní práce na tra- Obr. 2 Situace tunelového komplexu Blanka sování a následně výběr varianty vedení Fig. 2 Plan of the Tunnel Complex Blanka této části okruhu, bylo jasné, že převáž- Obr. 3 Podélný řez úsekem Královská obora nou část stavby bude třeba vést v tune- Fig. 3 Longitudinal section – part King‘s Deer park lech, budovaných jednak z povrchu, ale z velké části i ražených, aby vliv výstav- by a především pak provozu na vzniklé • Tunelový úsek Královská obora pokra- ných variant na tři bylo pro snazší identi- kapacitní komunikaci způsobil minimální čuje od křižovatky U Vorlíků nejdříve fikaci přistoupeno k jejich pojmenování zásah do svého okolí. Tak vznikl souvislý krátkým hloubeným úsekem na Letné, dívčími jmény s počátečním písmenem tunelový komplex Blanka zahrnující mezi na který navazuje ražený úsek vedou- shodným s počátečním písmenem praž- křižovatkou Malovanka u severního por- cí směrem pod zástavbu, Stromovku ské čtvrti, kterou byla trasa varianty vede- tálu Strahovského tunelu a křižovatkou (Královská obora), plavební kanál, Císař- na. Vznikly tak varianty Hana – Holešovi- Troja u nového trojského mostu přes Vlta- ský ostrov, Vltavu a končí dalším hlou- ce, Dana – Dejvice a Blanka – Bubeneč. vu tři na sebe plynule navazující tunelové beným úsekem až k trojskému portálu. úseky. V pořadí od již provozované západ- Celková délka úseku je 3,07 km, z toho S MĚROVÉ A SKLONOVÉ VEDENÍ ní časti MO jsou to (obr. 2): je 2 231 m ražených. Trasa komunikace je v celé délce vedena • Tunelový úsek Brusnice vede od sever- Délka celého tunelového komplexu jako striktně směrově rozdělená se samo- ního portálu Strahovského tunelu je 5 483 m v severní tunelové trou- statným dvou až tří pruhovým tubusem ve stopě ulice Patočkovy nejdříve hlou- bě a 5 471 m v troubě jižní. Celková v každém směru. Výškově trasa tune- benými tunely. Za křižovatkou s ulicí délka všech ražených tunelových trub lů klesá v celé délce od křižovatky Malo- Myslbekova vstupuje trasa do ražené- dosahuje 5,54 km, celková délka všech vanka až pod Vltavu, odkud stoupá k troj-

16 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

skému portálu. Maximální podélný sklon ců a křemenců ordovického stáří. Hlavní tými břidlicemi souvrství dobrotivského. dosahuje 5 %, na rampě až 8 %. Rozdíl zastoupení mají vrstvy letenských břidlic Mladší geologické útvary jsou zastou- nivelet mezi nejvyšším a nejnižším mís- monotónního i flyšového vývoje. V přípa- peny kvartérními pokryvy. Nejrozšířeněj- tem tunelu je 113,5 m. Nejmenší hod- dě monotónního vývoje se jedná o písčité ší jsou eolické sedimenty, překryté antro- nota poloměru směrového oblouku hlav- a prachovité břidlice jemně až hrubě slíd- pogenními sedimenty jako důsledek his- ní trasy činí 330 m. Šířka jízdních pruhů naté a tlustě deskovitě vrstevnaté s malou torické stavební činnosti. Zastoupeny jsou v celém úseku je 3,5 m, výška průjezdné- odolností proti zvětrávání. V případě flyšo- i sedimenty fluviální a místy i deluviální. ho profilu 4,8 m. Návrhová rychlost je sta- vého vývoje se jedná o písčité a drobové Co do složení převládá písčitá hlína se novena na 70 km/h. břidlice s vložkami křemenců. Břidlice jsou štěrkem, tj. kameny a valouny různé veli- hrubě slídnaté a tlustě deskovitě vrstevna- kosti a stavební suť. Mocnost kvartérních G EOLOGICKÉ POMĚRY té. Křemence a pískovce tvoří cca 30 až sedimentů dosahuje až 38 m, zpravidla Geologické podmínky celé stavby jsou 50 %. Flyšový vývoj letenského souvrst- však do 15 m. poměrně složité a dosti proměnlivé. Trasa ví je proti zvětrání odolný a mocnost zvě- Podzemní voda sleduje převážně povrch tunelů leží v tzv. pražské pánvi, dílčím trání dosahuje většinou menších hodnot skalního podloží a její hladina se pohybuje sedimentačním prostoru rozsáhlého bar- okolo 3 m. Úsek v údolní nivě řeky Vltavy v rozmezí 8 až 20 m pod terénem. V pro- randienského synklinoria, v němž je skal- prochází nekvalitními jílovitoprachovitými storu podchodu Vltavy a přilehlých říč- ní podloží tvořeno zvrásněným komple- břidlicemi a silně rozpukanými křemen- ních teras jsou vrstvy pokryvů nasyceny xem aleuropelitických břidlic, drob, pískov- ci libeňského souvrství a písčitoprachovi- v závislosti na výšce hladiny v řece.

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 17 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Maximální nadloží ražených tunelů je 44 m, minimální 8 m. Nejmenší nadloží pode dnem Vltavy činí 14,5 m. V obtížném úseku ražených tunelů pod zvodnělou říční terasou Vltavy byla v rámci podrobného geotechnického prů- zkumu vyražena průzkumná štola. Celko- vá délka štoly dosáhla 2 150 m, v převáž- né délce je štola vedena v profilu budou- cí jižní tunelové trouby. Pod Vltavou a v závěrečném úseku na úpatí svahu Letné, kde jsou zastiženy velmi kompli- kované geotechnické podmínky, byla prů- zkumná štola vyražena i v profilu budoucí severní tunelové trouby (obr. 9). Jedním z největších problémů při ražbě tunelů je zvodnělost horninového pro- 4 středí. Konečný přítok do celé průzkum- né štoly se pohyboval okolo 65 l/s. Byla 5 zaznamenána závislost mezi protékajícím množstvím vody ve Vltavě a přítokem podzemní vody do průzkumné štoly.

T ECHNICKÉ A KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Celý tunelový komplex Blanka se sklá- dá z několika na sebe těsně navazujících tunelových úseků ražených i hloubených. S ohledem na požadavek sjednocení celé koncepce návrhu jsou veškeré tunely zatříděny do tří základních typů technic- kého řešení – jednoho systému tunelů ražených a dvou systémů tunelů hloube- ných. Při návrhu technického řešení tune- lů a zejména technologie ražeb se vychá- zelo ze zkušeností získaných při výstav- bě tunelu Mrázovka, který byl budován v obdobných podmínkách s obdobnými technickými prostředky a mechanizmy. Veškeré ražené tunely jsou navrženy 6 jako dvouplášťové, realizované pomocí technologie NRTM (Nová rakouská tunelo- vací metoda). Ostění, případně i mezilehlá izolace jsou uzavřené. Primární ostění je ze stříkaného betonu C20/25, vyztužené pří- hradovými rámy z betonářské výztuže, dále svařovanými ocelovými sítěmi a svorníky. Ražba probíhá s horizontálním členěním na kalotu, opěří a spodní klenbu ve dvou- pruhových tunelech a s vertikálním členě- ním čelby u části tunelů třípruhových. Jako doplňující opatření jsou v kritických úsecích prováděny sanační injektáže, mikropilotové deštníky, úprava členění pobírání, případ- ně kombinace uvedených úprav. Tloušť- ka primárního ostění se podle technologic- kých tříd NRTM a velikosti výrubního profilu pohybuje od 200 do 350 mm. Výrubní profil dvoupruhového tunelu je 123,5 m2 a třípruhového 173,5 m2.

18 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Pro zajištění vodotěsnosti ražených tunelů v úseku pod Krá- lovskou oborou, s ohledem na nemožnost jejich gravitačního odvodnění trvalou drenáží, byl navržen hydroizolační systém sestávající z fóliové uzavřené izolace, vnějších spárových pásů a injektážně monitorovacího systému hadic umožňujících injek- táž mezi vnější líc definitivního ostění a izolaci. Definitivní ostění ražených tunelů je navrženo jako uzavřené železobetonové monolitické z betonu třídy C30/37 a C20/25. Tloušťka definitivního ostění se v různých průřezech pohybuje od 450 do 600 mm. Jako výztuže je využito ocelových svařo- vaných sítí doplněných příložkami dle výsledků statických výpo- čtů. Do betonu horní klenby jsou použita polypropylenová (PP) vlákna jako ochrana proti počátečnímu smršťování a především proti vlivu požáru na ztrátu únosnosti, resp. odprýskávání betonu krycí vrstvy výztuže. 7 V raženém úseku tunelu Brusnice, kde doposud nebyly práce započaty, se opět předpokládá využití uzavřeného hydroizolač- 8 ního systému, avšak bez membránové izolace. Jako hydroizolač- ní bariéra je zde oproti DZS uvažována konstrukce definitivního ostění z vodonepropustného betonu. Vodotěsnost zajistí kombinace vyztuženého betonu navrženého na šířku trhlin a prvků pro těsnění pracovních a dilatačních spár. Úseky hloubených tunelů jsou podle jejich technického řešení rozděleny na tunely klasického typu a tunely realizované čelním odtěžováním tzv. modifikovanou milánskou metodou. Hloubené tunely klasické jsou navrženy vždy do otevřené stavební jámy zajištěné buď podzemními, záporovými, štětový- mi nebo mikropilotovými stěnami, případně svahováním nebo kotvenou skalní stěnou. Konstrukce tunelu jsou navrženy z betonu třídy C30/37 a C25/30 a výztuž je volná vázaná. Do kon- strukcí stěn a stropu, případně horní klenby jsou rovněž navrže- na PP vlákna. Tento typ konstrukcí je využíván převážně v místech se složitou prostorovou dispozicí (rozplety, technologická centra, podzemní garáže, dostatek prostoru). Vodotěsná izolace těchto částí je na bázi bentonitových rohoží a kompozitů, vždy s doplňu- jícími prvky pro dotěsnění dilatačních a pracovních spár. Hloubené tunely realizované čelním odtěžováním jsou navrženy v místech s velmi stísněnými prostorovými podmín-

Obr. 4 Vizualizace mimoúrovňové křižovatky Malovanka Fig. 4 Crossing Malovanka – visualization 9 Obr. 5 Vizualizace parku nad tunelovým úsekem Brusnice Fig. 5 Tunnels Brusnice – visualization 10 Obr. 6 Vizualizace křižovatky Prašný most Fig. 6 Crossing Prašný most – visualization Obr. 7 Axonometrie automobilových tunelů a konstrukcí metra ve stanici Hradčanská Fig. 7 Scheme of the automobile tunnels and underground tunnels – station Hradčanská Obr. 8 Vizualizace ramp v křižovatce U Vorlíků na Letné Fig. 8 Crossing „U Vorliku“ – ramps visualization Obr. 9 Příčný řez raženým tunelem Královská obora ve Stromovce Fig. 9 Cross-section of the mined tunnel in King‘s Deer park Obr. 10 Vizualizace interiéru tunelu Fig. 10 Interior of the triple lane tunnel – visualization

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 19 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

kami a v místech s nutností minimaliza- ní vlastního profilu tunelu se provádí až V celé délce tunelového komplexu ce časového omezení provozu na povr- po dokončení celého úseku těchto tune- Blanka je mnoho technicky i stavebně chu. Postup výstavby spočívá ve vytvo- lů čelně z navazující jámy klasických tune- zajímavých a náročných úseků. Ty nej- ření podzemních konstrukčních monoli- lů, nebo od křižovatkových ramp. Ražba zajímavější, případně nejkomplikovanější tických stěn z povrchu, případně ze zajiš- se provádí pod ochranou stropu a stěn. z nich jsou popsány dále. těného předkopu stavební jámy. Na srov- Konstrukce tunelu jsou opět z betonu Prvním složitým úsekem je hned por- naném povrchu dna stavební jámy je třídy C30/37 a C25/30 s přidáním PP tálová část tunelu navazujícího na kři- vybetonována definitivní nosná konstruk- vláken do stropní desky. Hydroizolace žovatku Malovanka. Celý objekt hloube- ce stropu (uložená na hlavy podzemních tunelu je zajištěna vodonepropustným ných tunelů se dvěma přidanými křižo- stěn), která se po zatvrdnutí opět zasy- betonem nosných konstrukcí a ostění vatkovými rampami tvoří železobetono- pe. Na povrchu se tak mohou provést doplněných prvky pro těsnost dilatačních vý monolit. Jeho součástí jsou i techno- finální úpravy a obnovit provoz. Odtěže- a pracovních spár. logické prostory, umístěné mezi tunelo- vé trouby. Základní problematikou návr- 11 hu této části tunelu bylo kromě postupu výstavby ve vztahu na provoz na povrchu v ulici Patočkova, rozčlenění do dila- tačních celků prostorově a dispozičně velmi komplikovaného objektu půdorys- ných rozměrů cca 120 x 100 m. Ztížené podmínky pro návrh a výstav- bu jsou dále v brusnickém úseku raže- ných tunelů. Části profilu třípruhových trub budou raženy ve vrstvách kvartér- ních pokryvů tvořených převážně eolic- kými sedimenty. Jako doplňující opatření jsou zde pro ražbu navrženy radiální slou- py tryskové a tlakové injektáže provádě- né nad horní klenbou tunelu v předstihu z předvýrubu kaloty tunelu. Do rozsáhlé otevřené stavební jámy v křižovatce Prašný most jsou společ- ně umístěny i křižovatkové rampy, tech- nologické centrum a podzemní garáže se 463 stáními. Především koordinace činností na jednotlivých částech objektu spolu se zachováním povrchové dopravy, včetně tramvají a umožnění přístupu do navazujících tunelů ražených, předsta- vuje velmi náročný úkol a přináší speci- ální požadavky na železobetonové konstrukce objektu. Dalším náročným úsekem je průchod hloubených tunelů dejvického tunelo- vého úseku mezi vestibulem stanice metra Hradčanská a kolejištěm nádra- ží ČD Praha-Dejvice. Pro výstavbu hlou- bených tunelů systémem čelního odtě- žování bude severní část vestibulu ubou- rána a po jejich realizaci opět obnove- na, spolu s výstavbou nového podchodu pod dráhou ČD do ulice Dejvická. Problematika koordinace výstavby s provozem je rovněž v úseku celé délky hloubených tunelů úseku Dejvice. Trasa je umístěna převážně v prostoru třídy Milady Horákové, která je v podstatě jedinou propojovací trasou mezi východ- ní a západní částí města v celém jeho severním segmentu. Pro zkrácení povr-

20 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

chových záborů bylo využito technolo- garáže s 863 parkovacími místy. Výstav- zemního zásypu nad stropní konstruk- gie hloubených tunelů čelním odtěžová- ba a technické řešení podzemního objek- cí se pohybuje okolo 6 až 8 m. Na pře- ním pod ochranou trvalých nosných kon- tu o sedmi podlažích bude podřízeno nos vznikajících extrémních ohybových strukcí stropů a stěn. I přesto bylo z pro- potřebě přístupu k raženým tunelům pod momentů je proto navržen monolitický storověčasových důvodů (výluky dopravy Stromovkou. Samostatným problémem dodatečně předpínaný strop tunelu. a přeložky inženýrských sítí) nutné rozčle- této části je zastropení čtyř rozpletových Ve stavební jámě na Letné začína- nit výstavbu nosných konstrukcí v podél- úseků, kde se průběžný třípruhový, resp. jí ražené tunely (úsek Královská obora) ném směru do pracovních úseků bez roz- dvoupruhový tunel rozšiřuje o dvoupru- vedoucí od portálu u stadionu AC Spar- vinutí proudové metody a ještě více tak hové odpojovací, resp. připojovací rampy ta a končící přibližně u Trojského jezu zmenšit plochy dočasných záborů. Výji- mimoúrovňové křižovatky U Vorlíků. Nej- na druhém břehu Vltavy. Největší kompli- mečné je v tomto úseku rovněž nadlo- větší rozpětí, které musí stropní konstruk- kace při výstavbě těchto ražených tune- ží nad stropní konstrukcí dosahující cca ce překonat, dosahuje 26,2 m. Výška lů se očekávaly v úseku o délce cca 7 m. Z důvodů uložení kanalizačního sběrače na strop (vede šikmo přes tune- Obr. 11 Letecký snímek 12 staveniště Letná ly) zde nebylo možné využít klenbových Fig. 11 Aerial view of the konstrukcí zastropení, a tak vodorovná site Letna stropní deska přenáší celou výšku nadlo- ží. Proto bylo pro zpětné zásypy využito Obr. 12 Vizualizace zeminy zlepšené přidáním 3 % vápna. zakrytí Tím je dosaženo jednak snížení sedání povrchového a zároveň i lepšího statického působení úseku na Praze 8 tunelového ostění. Fig. 12 Cover of the Dalším významným prvkem tunelové- tunnels in Prague 8 – ho komplexu je portálová část hlou- visualization bených tunelů na Letné. Do otevřené stavební jámy s hloubkou až cca 25 m Obr. 13 Letecký snímek jsou kromě podzemní křižovatky, vlast- staveniště Troja ních tunelových trub a podzemního tech- Fig. 13 Aerial view of the nologického centra umístěny podzemní site Troja

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 21 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

160 m od úpatí svahu Letné do Stro- cí systému radiálních vějířů pro zlepše- Významný je i podchod řeky Vlta- movky, v blízkosti historické budo- ní pevnostních a přetvárných vlastností vy raženými tunely. V Praze jde v pořa- vy Šlechtovy restaurace. Obě tunelové nadloží. Samotná ražba je v těchto mís- dí již o čtvrtou tunelovou trasu (metro trouby zde procházejí místem s nejnižším tech prováděna pod ochranou mikropi- A, B a C) vyraženou pod korytem řeky. nadložím na rozhraní vrstev nekvalitních lotových deštníků a se členěním výrubu. V tomto případě však je dosaženo nej- libeňských břidlic a řevnických křemenců. I přes tato opatření bohužel došlo v loň- většího výrubního profilu (cca 120 m2), Nejmenší výška skalního nadloží zde činí ském roce k výjimečné události spočívají- při minimálním nadloží pode dnem cca 1 m. Nad tímto nadložím se nacháze- cím v porušení stability sanovaného hor- 14,5 m. jí saturované štěrkopísky s mocností cca ninového masivu a následně v provale- K zajištění požárního a provozního 11 m, proto byla v tomto úseku prove- ní zvodnělých sedimentů vltavské terasy větrání převážné části ražených tune- dena z průzkumné štoly i z povrchu trys- do tunelu. Současně s tím se extrémně lů úseku Královská obora je pod obyt- ková a tlaková horninová injektáž pomo- zvýšil přítok vody a bahna do tunelu. nou zástavbou na Letné navržen složi- tý komplex podzemních technologic- 14 kých objektů. Největším objektem je strojovna vzduchotechniky, která je umís- těna paralelně s trasou tunelů v osové vzdálenosti od severní tunelové trouby cca 85 m. Plocha výrubu činí téměř 300 m2, délka 125 m. Při její ražbě v leten- ských břidlicích s výškou skalního nadlo- ží 25 m bude použito vertikálního čle- nění výrubu. Do objektu strojovny vzduchotechniky jsou zaústěny vzduchotech- nické kanály zajišťující přívod i odvod vzduchu. Na jižním konci strojovny se napojuje tunel přivádějící čerstvý vzduch do severní tunelové trouby a sloužící zároveň jako dopravní cesta pro zaváže- ní i následné výměny technologických zařízení ve strojovně. Na severním konci 15 na strojovnu navazuje tunel přivádějí- cí čerstvý vzduch přes propojku do jižní tunelové trouby. Do středu strojovny je zaústěn tunel odvádějící znečištěný vzduch z obou tunelových trub. Tento složitý podzemní uzel zde bylo možné navrhnout jen díky velmi přízni- vým geologickým podmínkám. Výsled- ky matematického modelování (MKP) potvrdily reálnost navrženého řešení a poskytly informace o předpokládaných velikostech deformací na povrchu, které by neměly překročit 35 mm. Poslední částí tunelového komplexu Blanka je hloubený úsek na troj- 16 ském břehu. Tunely zde budou budo- vány v otevřených stavebních jámách, které jsou paženy do úrovně skalní báze podzemními nebo štětovými stěnami kotvenými v několika úrovních, a níže potom kotvenými skalními stěnami. Jed- ním z kritérií návrhu byl vliv povodňo- vého stavu v řece na možnost vyplavá- ní tunelového tubusu. Po vymodelová- ní propustnosti protipovodňového valu, včetně hydraulického odporu a piezo- metrické výšky, a následném posouze- ní konstrukce tunelu byla tato možnost vyloučena.

22 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

V YBAVENÍ TUNELŮ Obr. 14 Pohled na výstavbu tunelů MMM Tab. 1 Členění budované severozápadní Technologické a bezpečnostní vybavena Hradčanské části Městského okruhu ní tunelového komplexu Blanka splňu- Fig. 14 Construction of cut and cover tunnels Tab. 1 Construction sites of the northwestern je a v mnoha případech překračuje mini- MMM in Hradcanska part of the City Circle Road Označení mální bezpečnostní požadavky stanove- Obr. 15 Pohled na výstavbu hloubených Místo stavby né evropskou směrnicí vydanou v roce tunelů na Letné stavby 2004. Skutečnost, že všechny pražské Fig. 15 Construction of cut and cover tunnels 0065 SAT 2A Strahovský automobilový tunel, stavba 2A automobilové tunely jsou řízeny a ovlá- in Letna 0065 SAT 2B Strahovský automobilový tunel, stavba 2B 9515 MYPRA Městský okruh v úseku Myslbekova-Prašný most dány ze dvou dispečerských pracovišť, Obr. 16 Pohled na výstavbu hloubených jedno pro řízení dopravy a druhé pro sle- tunelů Troja 0080 PRAŠ Městský okruh v úseku Prašný most-Špejchar dování a řízení technologického vybave- Fig. 16 Construction of cut and cover tunnels 0079 ŠPELC Městský okruh v úseku Špejchar-Pelc Tyrolka ní, podmínila vybavení tunelového kom- in Troja 0012 Protipovodňová opatření, etapa 0007 Troja plexu Blanka odpovídajícím monitorova- cím, řídícím a bezpečnostním systémem, 17 kompatibilním s ostatními tunely. Velký význam celého úseku tunelu z hlediska dopravy v Praze a předpokládaná vyso- ká intenzita provozu stanovily požadavky na vysokou spolehlivost navržených tech- nologických systémů s minimálními náro- ky na údržbu, včetně minimalizace pro- vozních nákladů a to zejména nákladů na elektrickou energii. Spotřebu elektrické energie ovlivňuje zejména systém osvět- lení a větrání. Z tohoto důvodu byla věno- vána velká pozornost právě návrhu systé- mu větrání. Provozní systém větrání v tunelovém komplexu Blanka využívá pístového efektu projíždějících vozidel a kombinuje principy polopříčného a podélného větrá- Obr. 17 Pohled na výstavbu definitivního ostění raženého tunelu Královská obora Fig. 17 Construction of final lining in mined tunnels King’s Deer park ní s lokálním odvodem nebo přívo- dem vzduchu v jednosměrném tunelu. Za běžného provozu je vzduch do tune- Tab. 2 Aktuální stav výstavby tunelového komplexu Blanka lu přiváděn převážně vjezdovými por- Tab. 2 Contemporary state of construction of the Blanka Tunnel Complex tály v kombinaci s lokálními přívody Staveniště Stavební objekty Počátek prací Současný stav po délce tunelu. Znečištěný vzduch je Troja ražené tunely ražby od července 2007 vyraženo cca 1265 m severního a 1235 m nuceně odváděn čtyřmi příčně napoje- pod Královskou oborou plného profilu dvoupruhových tunelů, nými strojovnami tak, aby byl v co nej- dokončeno definitivní ostění celého profilu vyšší míře omezen výnos z výjezdových JTT na cca 53 sekcích (633 m), započaty portálů. Pro odvod tepla a kouře při požá- práce na definitivním ostění STT ru je v ražených úsecích navržen nucený hloubené tunely Troja výstavba od září 2007 provedeno cca 310 m plného profilu odvod polopříčného systému uzavíratel- – 7 dilatací rámové dispozice a 138 m klenbového tunelu – 4 dilatace ných otvorů v klenbě tunelu, umístěných po cca 80 m. V hloubených úsecích jsou Letná ražené tunely ražby od července 2009 vyraženo cca 50 m severního třípruhového pod Královskou oborou tunelu kouř a teplo nuceně odváděny lokálními hloubené tunely Letná výstavba od února 2008 dokončeno cca 250 m plného profilu – strojovnami nebo pomocí proudových (klasické) 11 dilatací a 6 dilatací ramp ventilátorů portály. hloubené tunely Letná výstavba od července 2007 dokončeny stěny a strop u 4 dilatací v délce (MMM) cca 125 m, pod stropem vyraženo cca S OUČASNÝ STAV VÝSTAVBY 55 m STT Z hlediska formálního členění je budova- Hradčanská hloubené tunely Dejvice výstavba od října 2008 dokončeny stěny a strop 7 dilatací v délce ná severozápadní část Městského okruhu (MMM) 142 m, odtěžování pod stropem doposud rozdělena na šest staveb (tab. 1). nezačalo Pro celkovou koordinaci při výstav- Prašný most hloubené tunely Prašný most výstavba od června 2009 bě byla projektanty zpracována rozsáh- Myslbekova hloubené tunely Myslbekova výstavba od prosince 2008 lá dokumentace řešící postup realizace hloubené tunely Patočkova výstavba od července 2009 od jednotlivých přeložek inženýrských ražené tunely Brusnice předpoklad počátku ražeb sítí, přes výluky dopravy až po dílčí fáze říjen 2010 výstavby a zkušební provoz. Malovanka hloubené tunely výstavba od dubna 2005 dokončeny cca 3/4

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 23 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Výstavba celého úseku byla rozdělena odečtů hodnot, ovlivněných objektů, nikační obálky centrální Prahy. V přípravě přibližně do dvaceti základních, navzá- měřících profilů, sledovacích zařízení atd. je ještě zbývající východní část se soubo- jem časově a prostorově provázaných nesrovnatelné s žádnou doposud reali- rem staveb MO v úseku Pelc Tyrolka–Ba- etap. Cílem rozdělení do dílčích etap byla zovanou stavbou v České republice. Cel- labenka, Balabenka–Štěrboholská radiá- především možnost zachování maximál- kem se předpokládá provádění dvace- la a s Libeňskou spojkou. Délka zbývající ního komfortu pro projíždějící dopravu ti šesti druhů základních typů měření části MO je 8,8 km, délka Libeňské spoj- a zachování dostupnosti MHD. Koordi- určených pro bezpečný postup výstavby, ky je 1,4 km. Z této délky je předpoklá- nační dokumentace je neustále aktuali- návazné kroky observační metody a rov- dáno vedení trasy v ražených a hloube- zována na základě vyvstalých skutečnos- něž pro zkušební provoz tunelu. ných tunelech v celkové délce přes 5 km. tí a nových potřeb účastníků výstavby. Stav přípravy se v současné době nachá- Již od počátku výstavby dochází bohužel Z ÁVĚR zí ve fázi procesu posuzování vlivu zámě- k výrazným změnám v časových souvis- Rozsah celé stavby je unikátní a lze ho rů na životní prostředí EIA. lostech mezi jednotlivými dílčími úseky, srovnat snad pouze s výstavbou praž- způsobenými zejména komplikacemi ského metra v 60. až 80. letech minu- Investor Hlavní město Praha s uvolňováním ploch pro výstavbu a se lého století. Tomu odpovídá i délka pří- Satra, spol. s r. o., Projektant tunelového zdržováním vydávání jednotlivých správ- pravy stavby, množství vyvolaných inves- PUDIS, a. s., komplexu ních rozhodnutí povolujících výstavbu. tic, počty přeložek inženýrských sítí, výluky Metroprojekt, a. s. Tato skutečnost je zapříčiněna nedota- a omezení dopravy včetně MHD a vůbec Koordinátor celého žeností české legislativy umožňující rádo- koordinace a organizace celé výstavby. souboru staveb, Satra, spol. s r. o. by ekologům a spekulantům velmi širo- Ukládání betonové směsi v tunelovém projektant technologie Metrostav, a. s., ký prostor pro jejich obecně neprospěš- komplexu Blanka je v podstatě neustálý Zhotovitel v části Eurovia CS, a. s. né jednání. proces zaměstnávající několik pražských Dodavatel technologie ČKD DIZ Praha, a. s. Dalším důvodem změn jsou potom stále betonáren. Z pohledu čistě betonářské- Celkové investiční cca 29 mld. Kč nové požadavky správců sítí, dopravního ho dojde v průběhu výstavby k uložení náklady stavby 3 podniku, TSK, SŽDC a ČD, ale i od jed- více než 1 miliónu m betonu, na který Realizace 2005 až 2011 notlivých městských částí. Všechny tyto jsou kladeny různé nároky. Od stříka- skutečnosti vedou k neustále novým ného betonu primárního ostění, kde je požadavkům na zpracovávané realizační požadován především rychlý nárůst pev- Literatura: dokumentace, mají dopad do časového nosti, přes masivní betonové konstrukce [1] Šourek P. a kol.: Tunelový komplex harmonogramu prací a v neposlední řadě s omezováním vlivu hydratačního tepla, Blanka – mimořádná stavba nového i do celkové ceny za dílo. využití betonů s PP vlákny, samozhutni- století, Tunel 3/2007, ČTuK Vlastní realizace tunelů probíhá ze šesti telné betony, pohledové betony architek- [2] Barták J., Šourek P. a kol.: Podzemní hlavních a několika dílčích stavenišť umís- tonických prvků až po vodonepropustné stavitelství v České republice těných po délce trasy. Hlavní staveniš- betony definitivních nosných konstruk- (ISBN 978-80-239-8568-9), tě jsou: Troja, Letná, Hradčanská, Prašný cí tunelů systému MMM. Jednotlivé dílčí Satra 5/2006 most, Myslbekova a Malovanka. V sou- požadavky s až protichůdnými dopady [3] Sborník semináře Pražské okruhy – časné době probíhá výstavba na převáž- na zpracovatelnost jsou navíc často kom- stavby z betonu, ČBS ČSSI 09/2009 né délce tunelů (tab. 2). binovány, což znamená velmi nelehký V rámci výstavby tunelového komplexu úkol pro technologickou přípravu. jsou budovány i další navazující doprav- Po dokončení celého komplexu tunelů, ní stavby, např. nový most přes želez- plánovaném na konec roku 2011, vč. povr- niční trať ve Svatovítské ulici, nový most chového úseku Troja spolu s novým Troj- Ing. Ludvík Šajtar přes Vltavu v Troji, dočasná zastávka ČD ským mostem dojde ke značnému zlep- tel.: 296 337 110 Gymnazijní, bude zrekonstruován ves- šení životního prostředí nejen v bezpro- e-mail: [email protected] tibul stanice metra Hradčanská spolu středním okolí stavby, v oblasti na hrani- s novým podchodem pod tratí ČD a rov- cích historického centra Prahy zapsané- Ing. Pavel Šourek něž povrchový úsek MO mezi novým ho na seznam kulturního a historického tel.: 296 337 149 Trojským mostem a mostem Barikádní- dědictví UNESCO. Dnes je tento prostor e-mail: [email protected] ků. Zcela nově je navíc uvažováno s čás- neúměrně zatěžován průjezdnou dopra- tečným zakrytím tohoto povrchového vou se všemi ekologickými, ale i kapacit- oba: Satra, spol. s r. o. úseku cca 300 m dlouhým přesypaným ními důsledky. Zároveň dojde k dalšímu Sokolská 32, 120 00 Praha 2 tunelem pro snížení bariérového efektu rozšíření pro život města nezbytně důle- fax: 296 337 100, www.satra.cz nové komunikace a pro vhodnější začle- žitých hlavních automobilových komuni- nění do navazujícího rekreačně sportov- kací, v souladu s předpoklady stanove- Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. ního území (obr. 12). nými v platném územním plánu hlavní- Metrostav, a. s. Nedílnou součástí výstavby ražených ho města Prahy. Koželužská 2246, 180 00 Praha 8 tunelů je geotechnický monitoring. V pří- Severozápadní úsek Městského okru- tel.: 266 709 317, fax: 266 709 193 padě tunelového komplexu Blanka je hu s tunelovým komplexem Blanka není e-mail: [email protected] ovšem množství typů měření a jejich poslední chybějící částí ochranné komu- www.metrostav.cz

24 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

R ECENZE

Tunely – ražba a primární ostění V kapitole 12 jsou vysvětleny principy chování a používání kotvení a hlavní zásady návrhu jednot-

Dvojjazyčná publikace vychází z rukopisů a podkladů, které pro Mladen HUDEC, Davorin KOLIĆ, Svjetlan HUDEC livých typů kotev. Kapitola 13 je věnována stříkané- připravovanou knihu o tunelech a podzemních konstrukcích shro- mu betonu, jeho aplikacím v podzemním stavitel- TUNELI ství a kapitola 14 popisuje principy používání stříka- máždil profesor Hudec. Je zde uveden přehled postupného vývo- Iskop i primarna podgrada je metodologie podzemních konstrukcí, v němž se výklad zasta- ného drátkobetonu. vuje u jednotlivých hlavních postupů používaných při konvenč- TUNNELS V kapitole 15 je zaměřena pozornost na důležité ních metodách ražby. Vysvětluje důležité principy, z nichž vycháze- Excavation and primary support aspekty vlivu vysokých teplot při požárech na beto- jí používané metody, jež jsou detailně popsány spolu s prvky růz- nové ostění a je zdůrazněn význam všech staveb- ných typů primární obezdívky. Po smrti profesora Hudce byl záběr ních bezpečnostních opatření pro snížení pravděpo- knihy ještě rozšířen o nové postupy odpovídající novým přístupům dobnosti vzniku a rozsahu následků požáru v tune- k výstavbě tunelů a dalších podzemních konstrukcí. lu. 16. kapitola popisuje typy a užití ocelových klen- V první, úvodní kapitole jsou vysvětleny rozdíly mezi moderními bových výztuží v ostění tunelů. a starými metodami ražby a vystrojovaní tunelů. Je upozorněno V závěru knihy je uvedena bohatá zdrojová lite- na základní rozdíly mezi konvenčními a mechanizovanými metoda- ratura. Kniha je vydávána v dvojjazyčné podobě – mi tunelovaní, které se zejména v poslední době rychle rozšiřují. chorvatsky a anglicky. Historií tunelování se zabývá druhá kapitola. Jsou zde popsány Pro další vydání knihy její autoři připravují rozšíření a vysvětleny čtyři příklady významných historických podzemních konstrukcí. o kapitoly zabývající se ražbou a vyztužením tunelů v nesoudržných a nesta- V dalších kapitolách je popsán vývoj jednotlivých konvenčních metod ražby, bilních horninách, měřením a dlouhodobým sledováním posunů bodů příč- které vycházejí z postupů a zkušeností získávaných postupným zdokonalová- ného řezu tunelů, zajišťováním vodonepropustnosti tunelového ostění, detai- ním metod užívaných v hornictví. ly vhodné drenáže tunelů, konstrukcí vnitřního tunelového ostění a větráním Vývoj a využití konvenční tunelovací metody, která je v Evropě známá pod v tunelech. názvem Nová rakouská tunelovací metoda, jsou popsány v osmé kapito- Zvonimir Sever, M.Eng. CE, PE le. (Pro tuto metodu se v různých částech světa používají různé názvy, které Záhřeb, květen 2009 jsou zde uvedeny.) Kapitoly 9 a 10 vysvětlují zákony, které určují chování skalního masivu Název publikace: Tuneli – Iskop i primarna podgrada / Tunnels – Excavation a popisují analýzu rozdělení napětí v masivu po otevření ražby. Přístup je and primary support vysvětlen pomocí vztahů vhodných pro rychlou analýzu a definici stavu napě- Autoři: Mladen Hudec, Davorin Količ, Svjetlan Hudec tí v hlavních směrech. Po definici stavu napětí při otevření ražby je v další kapi- Vydalo: HUBITG – Croatian Society for Concrete Engineering and Constructi- tole věnována pozornost předpovědi možných poruchových oblastí v koru- on Technology, Zagreb 2009, www.hubitg.com ně klenby tunelu. Počet stran: 198 + 198 (chorvatsky + anglicky)

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 25 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

H LOUBENÉ TUNELY LETNÁ – ČELNĚ ODTĚŽOVANÉ TUNELY LETNÁ CUT- AND- COVER TUNNELS

P ETR JELÍNEK, JOSEF RICHTR stropní desky je 1 250 mm, s náběhy Realizace první etapy 500 mm na délku 3 m od stěn. Po přeložení veškerých inženýrských sítí Součástí tunelového komplexu Blanka Protože tato metoda neumožňuje z prostoru budoucí stavební jámy bylo na Městském okruhu (MO) v Praze je použití klasické plášťové hydroizolace, provedeno klasické záporové pažení z vál- i stavba 0079 Špejchar–Pelc Tyrolka, hlou- jsou konstrukce ostění tunelu navrženy covaných profilů I 330 a dřevěných pažin. bené tunely Letná, dilatace D1 – D11. z vodonepropustného betonu. Do všech Pažení bylo za současného odtěžování The Blanka tunnel system of the City Ring dilatačních i pracovních spár jsou vkládá- zajištěno dvěma až třemi úrovněmi zem- Roud in Prague includes Project 0079 ny těsnicí prvky, a to vždy dvou až tříná- ních kotev přes ocelové převázky (obr. 2). Špejchar – Pelc Tyrolka, Letná cut-and- sobné jištění do každého typu spáry tak, Ze dna stavební jámy, které je v úrov- cover tunnels, expansion D1 – D11. aby byla zajištěna vícenásobná ochrana. ni spodního líce stropu budoucího tune- Použité těsnicí prvky jsou zejména spáro- lu, byly realizovány podzemní konstrukč- P OPIS STAVBY vé těsnicí pásy z PVC, polymerové bobt- ní stěny – budoucí definitivní stěny tunelu. Jedná se o 350 m dlouhý úsek hloube- navé pásky, těsnicí plechy, bentonitové Protože se v těchto místech vyskytují skalní ných tunelů Letná budovaný metodou rohože, krystalizační nátěry aj. horniny, byla zde pro odtěžování místo kla- čelního odtěžování, tzv. modifikovanou Veškeré železobetonové konstrukce sického drapáku použita hydrofréza. Beto- milánskou metodou. Tato metoda umož- jsou prováděny z vodonepropustného náž podzemních stěn probíhala do vytěže- ňující minimalizovat dobu omezení pro- betonu třídy C30/37 (stěny a strop), né rýhy zapažené bentonitovou suspenzí vozu na povrchu byla v projektu navrže- resp. C25/30 (spodní rozpěrná deska). po lamelách šířky 2,8 až 7,2 m. na, protože celý úsek zasahuje do trasy Maximální povolený průsak do betonu Na stěny navázala realizace stropních důležité pražské dopravní tepny – ulice je 50 mm, max. povolená šířka trhliny je desek, která byla zahájena opracová- Milady Horákové. Začátek úseku navazu- 0,3 mm. Z důvodu zajištění požární odol- ním korun podzemních stěn a provedení je na stavební soubor tunelů budovaných nosti (REI 180) jsou do betonu stropní štěrkopískové podkladní vrstvy. Na ni byl klasickým způsobem ve stavební jámě desky přidávána polypropylenová vlákna položen podkladní beton do tvaru budou- Letná zhruba v úrovni stávající křižovatky v množství 2 kg/m2. cího podhledu tunelu, který vytvořil ztra- U Vorlíků a jeho konec je mezi křižovat- cené bednění. Na podkladní beton byla kou Na Špejcharu a stanicí metra Hrad- R EALIZACE natažena separační folie z PE s nakašíro- čanská, kde pokračuje shodný typ tune- Hlavní dosavadní činností subdodava- vanou geotextilií. Dále byly osazeny těs- lu v návazné stavbě MO 0080 Prašný tele byla výstavba železobetonových nicí prvky do pracovní spáry mezi milán- most-Špejchar. desek, budoucích stropů tunelů. V sou- skou stěnou a horní deskou, proveden ladu s dopravně-inženýrským opatřením krystalizační nátěr a osazen dvojitý bobt- Technické řešení a technickými možnostmi při překládání navý polymerový pásek. Ten se osazu- Obě tunelové trouby, severní a jižní (STT inženýrských sítí je výstavba úseku rozdě- je pomocí expanzního tmelu na předem a JTT), jsou realizovány se společnou lena na tři etapy, přičemž následující etapa vyfrézovanou plochu na koruně podzem- střední stěnou současně. Podélně jsou může být zahájena po dokončení, tedy ní stěny. Poté byla provedena montáž tunely rozděleny na dilatační díly o stan- zasypání stavební jámy úseku předešlé- betonářské výztuže, bednění boků a čela dardní délce 42 m. V příčném řezu ho tak, aby zde bylo možno provést defi- betonážního taktu stropu. je tubus tunelu tvořen spodní rozpěr- nitivní přeložky inženýrských sítí a vozovko- Každá dilatace se skládá ze dvou beto- nou železobetonovou deskou tloušťky vé a tramvajové svršky. V současné době nážních taktů. Vlastní betonáž o typické 650 mm, podzemními stěnami tloušť- jsou dokončeny první dvě etapy, což vytvá- kubatuře cca 900 m3 probíhala ve dvou ky 800 mm vetknutými do podloží (skal- ří předpoklad pro obnovu dopravy od kři- vrstvách s prodlevou 48 h, s ohledem ního, nebo pokryvného) a stropní žele- žovatky U Vorlíků až po křižovatku Na Špej- na eliminaci vzniku smršťovacích trhlin vli- zobetonovou deskou (obr. 1). Tloušťka charu, tedy v úseku délky 290 m. vem hydratačního tepla (obr. 3).

1 2

26 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

V režimu proudové výstavby se jeden Investor Hlavní město Praha, OMI MHMP 3b betonážní takt stropu tunelu (21 m) včetně Projektant SATRA, spol. s r. o. podkladního betonu prováděl za 10 dnů. Zhotovitel Metrostav, a. s. Sdružení SSŽ-SMP-MO Do pracovních spár byly vkládány těsnicí Podzhotovitel pásy z PVC šířky 200 mm (obr. 4), které Eurovia CS, a. s., a SMP CZ, a. s. byly napojovány na svislé těsnicí pásy podzemních stěn. Dalším těsnicím prv- Petr Jelínek kem pracovní spáry je bobtnavý pás, který Josef Richtr byl lepen na vybetonované čelo postupu. Dilatační spára byla kromě spárových oba: SMP CZ, a. s. pásů v horní části ještě dotěsňována vlo- Evropská 1692/37, 160 41 Praha 6 žením bentonitových rohoží. Po dotěsně- ní vnější spáry těsnicím tmelem a vyplnění prostoru mezi stěnou záporového pažení Obr. 1 Příčný řez hloubenými tunely na Letné a hranou stropní desky do výše jejího hor- Fig. 1 Cross-section of the cut-and-cover ního líce výplňovým betonem, byl prove- tunnels at Letná den zpětný zásyp zeminou zlepšenou pří- Obr. 2 Postup výstavby hloubených tunelů měsí 3% vápna. na Letné Fig. 2 Progress of the construction of the Z ÁVĚR cut-and-cover tunnels at Letná Odtěžování vlastních tunelů, tedy všechny Obr. 3 Betonáž stropní desky, a) celkový činnosti související s vytěžením prostoru pohled na oblast křižovatky pod stropem, realizací železobetonových Na Špejcharu, b) detail úpravy konstrukcí spodní rozpěrné desky včetně povrchu betonu stropní desky technických chodeb, betonů pod vozovku Fig. 3 Ceiling slab concreting, a) an overall a další práce v prostoru tunelu, bude pro- view of the Na Špejcharu intersection bíhat nezávisle na stavu na površích, kde area, b) close-up of the finish of the se již může normálně provozovat automo- concrete slab surface bilová i tramvajová doprava. Těžba prvního Obr. 4 Detail těsnění pracovní spáry stropní takového úseku v severní tunelové troubě desky a stěny tunelu o délce 140 metrů právě probíhá a práce Fig. 4 Close-up of the sealing of the na železobetonových konstrukcích spodní construction joint between the ceiling rozpěrné desky budou zahájeny v říjnu. slab and tunnel wall 4

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 27 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

K RÁLOVOPOLSKÉ TUNELY V BRNĚ TUNNELS IN KRÁLOVO POLE, BRNO

J OSEF BAČA ho ostění pomocí kotev a tryskové injek- tubes are laid 5 to 20 m below the táže. Primární ostění je z vyztuženého surface built up by the town develop- Příspěvek se zabývá významným doprav- stříkaného betonu. Sekundární ostění ment. It required a special measure for ně-inženýrským dílem v městě Brně. bude železobetonové a práce na něm stabilization of the primary lining using Na Velkém městském okruhu (VMO) se v čase vydání příspěvku právě zaha- anchors and jet grouting. The lining is vzniká kapacitní komunikace, která je jují. made from reinforced sprayed concrete. pod ulicí Dobrovského svedena do tune- This paper introduces a major transport The secondary lining will be made from lu. Dvě tunelové trouby jsou vedeny 5 až engineering work in the town of Brno. reinforced concrete and the work on it is 20 m pod povrchem, který je zastavěn A busy road, which is led into the tunnel just beginning at the time of publishing městskou zástavbou. To si vyžádalo below Dobrovského Street, is now being of this article. zvláštní opatření pro stabilizaci primární- built in the Large city ring. Two tunnel

1 Od roku 2007 probíhá výstavba jižní tunelové roury (Tunel II) Královopolského tunelu, který tvoří jeden z ražených úseků podzemních objektů stavby Silnice I/42 Brno, VMO Dobrovského B. Silnice I/42 Brno, VMO Dobrovské- ho B a zejména jeho tunelové objekty se po svém dokončení stanou významným prvkem rozsáhlého komplexu staveb Vel- kého městského okruhu Brno (VMO Brno) (obr. 1). Umístění provizorních portálů – západní „Žabovřesky“ a východní „Královo Pole“ – i ze situace (obr. 2) patrná trasa ražených úseků obou tunelů pod městskou zástav- bou přinášejí nebývalé nároky na zhotovitele. K „běžným“ požadavkům na ome- zení hluku, prašnosti a čistotu komunika- cí se přidávají i ohrožení zástavby spoje- ná s poklesovou kotlinou, která při výšce nadloží cca 5 až 20 m zasahuje zejména nadzemní objekty nad či v těsné blízkosti trasy tunelů. Zcela neočekávaným ome- zujícím faktorem se ukázaly hluk a seis- mické otřesy vznikající při bourání dočas- ných betonových konstrukcí, které se šíří 2 horninou do základů budov. Změna technologie bourání betonových konstrukcí a zejména efektivní komunikace zástup- ců investora, TDI i vedení Sdružení s oby- vateli a zástupci státní správy přinášejí oboustranně přijatelná řešení.

T UNEL II Ražená část tunelu II (TII) je ohraničena začátkem staničení v km 0,452 T2 (provizor- ní portál Žabovřesky) a končí v km 1,512 T2 (provizorní portál Královo Pole). Tunel II je dvoupruhový a převádí jednosměr- nou dopravu z městské části Žabovřesky do směru Brno–Královo Pole. Celková délka ražené části tunelu II je 1 060 m. Standard- ní profil raženého tunelu (cca 130 m2)

28 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

3 4 je doplněn o výklenky pro skříně SOS, Obr. 1 Mapa VMO Brno 5 Fig. 1 Map of the Large city ring in Brno rozvodné skříně, požární výklenky a nou- zový záliv (cca 147 m2; rozšíření 1,5 m; Obr. 2 Situace tunelů v městské zástavbě délka 50 bm). Součástí stavby je vzducho- Fig. 2 Situation of tunnels in the town technická šachta (VZT) a jáma napojující development tunel II na technologické centrum II. Obr. 3 Podélný profil Fig. 3 Longitudinal section Směrové vedení Osa tunelu se na začátku tunelu odpo- Obr. 4 Geologický profil jí od osy tunelu I (TI) dvěma protisměrný- Fig. 4 Geological section mi oblouky, po přímé asi ve třetině tune- Obr. 5 Vertikální členění výrubu – celková lu je vložen pravostranný oblouk. Následu- plocha cca 130 m2 je přímá část k poslednímu úseku tune- Fig. 5 Vertical articulation of the worked-out lu, kde se osa opět dvěma protisměrný- space – the total area cca 130 m2 mi oblouky vrací k ose TI. Největší osová vzdálenost obou tunelů je cca 90 m. Tune- vodní kolektor, netvoří však souvislé vrst- dvouplášťová s mezilehlou uzavřenou tla- ly TI a TII jsou propojeny čtyřmi technolo- vy, jsou vyvinuty v proměnných mocnos- kovou hydroizolací ze svařované folie PVC gickými spojkami (třemi přímo, jedna vede tech v izolovaných ostrovech; zvrstvení je (3 mm se signální vrstvou). Sestává z pri- do TC I), které jsou navrženy jako průcho- chaotické, na krátké vzdálenosti se moc- márního pláště – primárního nosného zí pro pěší. nost skokovitě mění z několika decimet- ostění a sekundárního pláště – sekundár- rů na několik metrů) a zejména neogen- ního trvale nosného ostění. Výškové řešení ních jílů. Neogenní jíly jsou charakterizová- Stavba tunelu probíhá observační meto- Osa tunelu II od žabovřeského portá- ny jako jemnozrnné zeminy s velmi vyso- dou s horizontálně i vertikálně členěným lu klesá ve sklonu 4,5 %, v km 0,763 se kou plasticitou, mají většinou tuhou konzis- výrubem. Jde o metodu, jejíž nedílnou nachází vrchol výškového oblouku, nive- tenci, která ve větších hloubkách přechází součástí je monitoring a v případě potře- leta pokračuje v klesání 2,3 % a údolni- do konzistence pevné a v prostoru tunelu by operativní reakce na projevy defor- covým obloukem s vrcholem v km 1,432 jsou překonsolidované. mací úpravou kroku ražby nebo způso- přechází do stoupání 4,5 % až k portálu Podzemní voda se vyskytuje jak v kvar- bu výstroje. Ražba tunelu navazuje na již Královo Pole. Vrchol údolnicového oblou- térním souvrství – zejména v nesoudrž- realizovanou ražbu průzkumných štol IIA ku je nejnižším místem tunelu a je zde ných zeminách, tak i v masivu neogen- a IIB (z let 2002 až 2003). situována jak dočasná, tak trvalá čerpací ních jílů, který lze považovat jen za relativ- Samotný výrub tunelu je členěn vertikál- jímka pro odvodnění tunelu (obr. 3 a 4) ně nepropustný. Hladina podzemní vody ně a horizontálně na šest dílčích výrubů. není obecně souvislá, a to ani v kvartér- Pro ražbu je vytyčován a prováděn výrub Inženýrsko-geologické ním souvrství. Jedinou oblastí, v níž lze teoretický, zvětšený o 60 mm po celém a hydrogeologické poměry vymezit hydrogeologický režim podzem- obvodu horní klenby a o 40 mm na obvo- Aniž bych chtěl snižovat důležitost vrchních ní vody se spojitou hladinou, je oblast du spodní klenby na konvergence a oče- vrstev nadloží (antropogenní sedimenty, fluviálních sedimentů v oblasti královo- kávané deformace. Technologicky nutný spraše a sprašové hlíny a kvartérní fluviál- polského portálu a ulice Veleslavínovy nadvýrub je uvažován 100 mm vně teo- ní hlíny), jsou pro ražení tunelů rozhodují- a Dobrovského (obr. 4). retického obrysu výrubu. Následně platí cí polohy hlinitých štěrků a písků (zahli- zásada, že pro vzájemnou vzdálenost díl- něné nesoudržné zeminy s proměnným Koncepce stavebně technického čích čeleb tunelu v libovolné kombinaci obsahem štěrkových zrn, ulehlé a pod hla- řešení raženého tunelu platí, že nesmí být k sobě půdorysně blíže dinou podzemní vody zvodnělé – tvoří Konstrukce ostění raženého tunelu je než 6 m v kterékoliv fázi ražby (obr. 5).

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 29 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Lícové krytí profilů tuhé výztuže (HEB, gického centra deset vějířů; v oblasti „Tele- ním bretexů mezi rámy tuhé výztu- HBX) stříkaným betonem (SB) po obvo- fónika“ dvanáct vějířů a v oblasti žabovřes- že. Rozhodnutí provádět či neprovádět du výrubu je navrženo konstantní kého portálu čtyři vějíře), tj. tedy téměř tato opatření jsou přijímána zhotovite- 80 mm, v dočasných vnitřních žebrech 40 % trasy tunelu. Jednotlivé MKP vějíře lem a správcem stavby (doporučení Rady je lícové krytí pásnice HBX rovněž kon- jsou zhotovované v kroku 8 m. monitoringu stavby) v rámci observační stantní o hodnotě 40 mm při dodržení Z důvodu vedení trasy tunelu pod měst- metody ražení tunelů. tloušťky SB 350 mm na trvalém primáru skou zástavbou a v kombinaci s geologic- a 300 mm na později bouraném vnitř- kou a hydrogeologickou situací (zejména R AŽENÍ A PRIMÁRNÍ OBEZDÍVKA ním ostění štol. Samozřejmostí je osazo- úsek úvodních cca 80 m při portále Krá- TUNELU vání rubové i lícové vrstvy KARI sítí (napo- lovo Pole, kde se nepravidelně vyskytu- Základním omezením při rozhodování jení mezi dílčími výruby pomocí vylamo- jí lokální přítoky do 0,2 l/s) jsou projek- o organizaci výstavby, nasazení a počtu vacích profilů). tem navržena i Zvláštní opatření pro pracovníků, strojního vybavení a samotné Příruby rámů tuhé výztuže pro následné stabilizaci primárního ostění. Těmi- technologii výstavby byla a je koncepce připojování dalších dílců v dalším kroku to opatřeními jsou horizontální členě- horizontálně a vertikálně děleného výru- ražby (ražba navazujícího dílčího výru- ní čelby kaloty, zkrácení kroku ražby bu tunelu, resp. daného rozestupu jed- bu) jsou chráněny z obou stran v mís- (rozestupu rámů tuhé výztuže na min. notlivých dílčích čeleb v kombinaci s kro- tech šroubů způsobem zaručujícím pou- vzdálenost 0,75 m, menší vzdálenost kem MKP vějíře 8 m. Dalším omezením žitelnost přírub pro napojení dalších částí ocelových rámů není reálná z hlediska organizace výstavby (zejména pro sekun- oblouků tuhé výztuže. Základní osová jejich zastříkávání betonem a nutného dární obezdívky) je přístup pouze z portá- vzdálenost tuhé výztuže je 1 m (v nou- spolupůsobení), kotvení (radiální kotve- lu Královo Pole (portál Žabovřesky bude zovém zálivu 0,75 m). ní počvy výrubu samozávrtnými kotva- uvolněn jen pro realizaci krátké zaráž- Významným prvkem stavebně technic- mi TITAN 30/16 mm délky 8 m s injek- ky v délce 8 m – návaznost na výstav- kého řešení jsou mikropilotové (MKP) tovaným kořenem délky 6 m), zkrácení bu hloubeného úseku tunelu), koncep- ochranné deštníky. MKP deštníky zajišťují délky uzavření profilu (vzdálenost čel- ce tunelových spojek jako neprůjezd- samotné portály (délka 25 m) a dále jsou bového rámu v kalotě a v opěří), zpev- ných a umístění VZT šachty cca 400 m budované ve značné délce trasy tune- ňující a trysková injektáž (zejména štěr- od portálu. Zde je na místě pro orientaci lu z čelby kaloty. Jeden vějíř MKP v pod- kové polohy v profilu kaloty v počátečním připomenout, že ražení probíhá z portálu zemí sestává z devatenácti kusů mikropi- úseku ražby), hutněný zásyp spodní Královo Pole, tedy ze st. km 1,512 proti lot délky 17 m. Projektem uvažované jsou klenby, zesílení ostění (je nutné počí- smyslu staničení. čtyři úseky (v oblasti královopolského por- tat i s případným přehodnocením sekun- Hlavní myšlenkou je organizace výstav- tálu dvacet čtyři vějířů; v oblasti technolo- dárního ostění) a zesílení ostění vlože- by na třech dílčích čelbách. Tyto tři aktiv-

Obr. 6 Schéma postupu ražení Fig. 6 Scheme of the driving Obr. 7 Skladba primárního ostění Fig. 7 Composition of the primary lining Obr. 8 Výztužné prvky Fig. 8 Reinforcement elements Obr. 9 Celkový pohled Fig. 9 General view Obr. 10 Pohled na provizorní portál Fig. 10 View of the temporary portal

7 8

30 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

ní čelby (b, c, e – a, d, f) se vždy v tech- nologickém kroku (8 až 12 m) střídají v časovém cyklu tří dnů, tzn. že během šesti dnů postoupí o technologický krok všechny dílčí čelby. Neaktivní čelby (c, d, e, f) jsou zajištěny proti vyjetí horniny stří- kaným betonem, při delší odstávce pak včetně kari sítě nebo i kotvením po 6 až 8 m laminátovými kotvami (obr. 6). Obecný pracovní cyklus (1 bm) sestá- vá z rozpojování zeminy tunelbagrem (délka otevření cca 1,5 m od posledního rámu výztuže), dočištění výrubu, stabili- zační nástřik čelby i obvodu výrubu pre- fabrikovanou směsí betonu (cca 40 mm), montáž rubové sítě, montáž tuhé výztu- že, nástřik stříkaného betonu mokrou cestou po lícové pásnice výztuže, mon- táž lícové sítě a nástřik krycí vrstvy betonu cca 40 mm. Zbývající 40 mm betonu se nanášejí až jako reprofilační vrstva pod mezilehlou izolaci. Na čelbách c-f platí, že 9 je nutné propojit rámovou výztuž (napo- jovací patky) i betonářské sítě (dle pro- než 16 tis. m3 železobetonu). Optimál- tunelbagr Liebherr R 900 (pracovní výška jektu vylamovaní profily nebo překrytí). ní uvádím v uvozovkách, protože se spíš vyhovuje čelbám c, d) v úpravě s rotací Každá aktivní čelba je obsazena v základ- jedná o kompromis mezi velikostí a výko- výložníku 360° pro lepší kopírování teore- ní sestavě pěti pracovníky. nem zejména tunelbagrů. Vedle běžných tického výrubu, dále pak stroje pro práci Hledání „optimální“ strojní sestavy rov- strojů používaných na jiných tunelových v prostoru průzkumných štol, např. bagr něž vycházelo z prostorového uspořá- stavbách (pracovní plošiny, stroje na stří- Takeuchi TB 153 s natočitelnou hlavou dání a velikosti jednotlivých dílčích štol kání betonu, traktorbagry, malé naklada- (bourání obezdívky štol a dočištění výru- a zejména nároku na bourací práce (více če, nákladní automobily) bych chtěl uvést bu). Ve stísněném prostoru průzkumných

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 31 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

štol se osvědčil manipulátor pro stříkání šení prostoru pro očekávané konvergen- na flexibilitu a vysoce profesionální pří- betonu Mayco ORUGA. Pro bourání vnitř- ční deformace). Další důležitou změnou, stup realizačních týmů zhotovitele. Důka- ních betonových žeber je zejména využí- která byla přijata všemi účastníky výstav- zem, že projektový tým i kolektiv dělnic- ván tunelbagr Terex T210 osazen boura- by, bylo nahrazení prvků tuhé výztuže kých profesí zhotovitele se s tímto dosud cími nůžkami (1 700 kg). HEB (mimo počvové prvky HEB 240) beze zbytku vyrovnává, je kvalita reali- Jak je uvedeno, ražení tunelu navazu- prvky s pracovním názvem HEBREX 200 zovaných prací a omezení všech nega- je na průzkumné štoly IIA a IIB (délky (HBX). Tyto svařence s prolamovanou tivních projevů výstavby tunelu na povr- 831 m), které tvoří dílčí čelby IIa, IIb výru- stojinou byly akceptovány z důvodu lep- chovou zástavbu pod projektem očeká- bu tunelu (zbývajících cca 230 m bude šího kontaktu (prostříkání stojiny) se stří- vané hodnoty. Za to patří poděkování doraženo). Při realizaci se ukázalo a uka- kaným betonem. i všem obchodním partnerům podílejí- zuje, že technologické vyřešení postupu Za datum zahájení ražby tunelu II lze cích se na realizaci výstavby tunelu II. zesilování či plného nahrazování ostě- tak považovat i datum 14. ledna 2008, ní průzkumných štol je omezujícím fak- kdy byl realizován první záběr na čelbě Z ÁVĚR torem v rychlosti postupu celého tune- IId. Postupně byly otvírány (v souladu Dá se říci, že rok 2007 byl hledáním kon- lu. Rovněž přesnost montáže počvového s požadavky na odstupy jednotlivých cepce výstavby tunelu. O roku 2008 se prvku tuhé výztuže (HEB 240) předurču- čeleb) další dílčí čelby tunelu II a uzavře- dá hovořit jako o roku, kdy tato koncep- je postupnou dokompletaci celého prs- ní prvních metrů celého tunelu – čelbou ce byla přenesena do projekční podo- tence tuhé výztuže, tedy směrové a výš- f – bylo uskutečněno 1. března 2008. by a s úspěchem realizována (do konce kové vedení celého díla. Původní koncep- V tomto období bylo rozhodnuto roku 2008 bylo vyraženo cca 400 bm). ce počítala se zesilováním stávající obe- i o preventivním zesílení primárního Rok 2009 přinese nutnost organizač- zdívky průzkumných štol (tuhá výztuž, ostění v úseku st. 1,405-1,352 (úsek ně skloubit realizaci ražení a primární- 100 mm stříkaného betonu, jedna vrst- pod ulicí Palackého) vložením brete- ho ostění tunelu se zahájením vestav- va kari sítě) vložením rámu HEB (počva xových rámů mezi rámy HBX. Dalším by sekundárního ostění. Rok 2010 bude dílec HEB 240, boky HEB 140). V přípa- významným omezením rychlosti postu- rokem dokončení primárních i sekun- dě prostorové kolize rámu tuhé výztu- pu tunelu byly příprava a zahájení rea- dárních konstrukcí tunelu II (prosinec že s obezdívkou průzkumných štol bylo lizace kompenzační injektáže (KI) pod 2010). potřeba obezdívku částečně odstranit objekty v ulici Palackého a Pešinova (cca Ke konci srpna 2009 bylo vyraženo (zářez). Do původní obezdívky průzkum- st. km 1,360-1,190). Připravenost KI byla a plně uzavřeno 750 m tunelu II a zabe- ných štol byly osazovány kotevní trny pro plánována na červen 2008, a proto bylo tonováno 200 bm sekundárního ostění dokonalejší spolupůsobení s nově naná- tempo výstavby tunelu koordinováno protiklenby. Betonáž protiklenby probí- šenou vrstvou stříkaného betonu vyztu- tak, aby řídící čelba e – kalota k tomu- há bez přerušení ražení s využitím pře- ženou kari sítí (obr. 7 a 8). to datu dospěla do st. cca km 1,350. Při- jezdového mostu. Betonáž sekundár- pomínám, že až do staničení km 1,313 ního ostění kleneb tunelu a mezistro- Shrnutí postupu výstavby byly v kalotě vrtány vějíře MKP v kroku pu byla zahájena v září resp. říjnu 2009 Práce na zesilování obezdívky průzkum- 8 m (obr. 9). (obr. 10). ných štol byly zahájeny v polovině září S postupem čeleb c-f a s ohledem a ukončeny začátkem prosince 2007. na dodržení rozestupu byl další postup Ředitelství silnic a dálnic ČR, Investor Podle původní koncepce zadávací doku- na čelbách a, b zahájen v dubnu 2008 Správa Brno mentace byl takto zesílen úsek 101 bm (od st. km 1,411). Ostění stávajících Generální IS VMO Dobrovského v obou štolách IIA a IIB. V tomto obdo- průzkumných štol je v celém rozsahu projektant bí byla z důvodu zvýšených přítoků vody odstraněno a nahrazeno ostěním „stan- Projektant Amberg Engineering Brno, a. s. (zejména z průzkumné štoly IIA) postup- dardním“ (350 mm SB, HEB 240, HBX Zhotovitel Sdružení VMO Dobrovského B ně v úseku st. cca km 1,512 až 1,450 200, 2 vrstvy kari sítí) v nové geometrii Účastníci OHL ŽS, a. s., Metrostav, a. s., v obou štolách prováděna chemická těs- výrubu. Z důvodů omezení hluku a seis- Sdružení Subterra, a. s., Divize 1 nící a zpevňující injektáž. Zpevňující injek- mických projevů na povrchovou zástav- táž byla vedena do prostoru budou- bu je ostění průzkumných štol příčně cí kaloty tunelu a měla zejména zpevnit řezáno po 0,5 m diamantovými pila- Literatura: nesoudržné štěrkové polohy [1]. mi. Předřezávání ostění je organizováno [1] Využití chemických injektáží pro ražbu Rok 2007 byl i rokem horečných dis- v době, kdy je čelba neaktivní na délku tunelu Dobrovského, Tunel č. 3/2008 kuzí nad koncepcí ražení a zhotovování technologického kroku (cca 12 m). primárního ostění celého výrubu tunelu. Poslední významnou změnou, kterou I z tohoto důvodu byly práce na zesilo- si opět vyžádal požadavek na omezení vání průzkumných štol zastaveny. Nako- hluku a seismických projevů na povrcho- nec byla všemi účastníky výstavby při- vou zástavbu bylo nahrazení tuhé výztu- Ing. Josef Bača jata koncepce plného nahrazení ostění že HBX vnitřního bouraného žebra čel- Subterra, a. s. bývalých průzkumných štol a optimaliza- by a, b bretexovým prvkem (cca od st. Elišky Přemyslovny 380, 156 00 Praha 5 ce geometrického tvaru výrubu (výztuže) km 1,350). tel.: 602 227 391 celého tunelu (prohloubení protiklenby, Všechny změny v koncepci výstav- e-mail: [email protected] zvětšení výrubu tunelu z důvodu zvět- by tunelu kladly a kladou vysoké nároky www.subterra.cz

32 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 R ECENZE Príručka popolček v betóne – Základy výroby a použitia 2. prepracované vydanie síla Publikácia vznikla v Nemecku, v kraji- ne s vyspelým stavebným priemyslom a zároveň významnou produkciou a tiež spotrebou elektrárenského popolčeka (ďalej len popolček) pri výrobe staveb- zkušenosti ných materiálov. Určená je pre odbor- nú verejnosť, najmä pracovníkov pria- mo zainteresovaných do výroby betó- nu s popolčekom. Prednostne sa venu- je problematike a skúsenostiam s použí- vaním nemeckých popolčekov v betóne podľa príslušných technických no riem DIN a národných predpisov. Norma EN 450-1 „Popolček do betónu“ dáva však používaniu popolčekov pri výrobe Mott MacDonald Ltd. betónu celoeurópsky rámec, a preto je je jedna z nejvĚtších svĚtových možné uvedené informácie a poznatky využiť alebo prispôsobiť podmienkam slovenského resp. českého stavebníctva. multi-disciplinárních projektovĚ Kniha pozostáva z piatich kapitol. V prvej kapitole je priblížená história pou- žívania popolčekov vo výrobe stavebných hmôt v Nemecku, spôsob vzniku inženýrských konzultaþních popolčeka, jeho získanie a kontrola kvality. Prehľadne sú uvedené vlastnosti spoleþností popolčeka, ktorý sa využíva pre výrobu betónu podľa DIN EN 450-1. Druhá kapitola „Pôsobenie popolčeka v betóne“ ozrejmuje vzájomné pôso- benie popolčeka a ostatných vstupných materiálov pri výrobe betónu pričom Mott MacDonald Praha, s.r.o. je þeská poboþka uvádza aj kladné vplyvy popolčeka na vlastnosti betónu. mezinárodní spoleþnosti Mott MacDonald Ltd. Kapitola 3 bude prínosom najmä pre používateľov popolčeka. Na ich stra- Naše organizace poskytuje služby v mnoha nách sú uvedené hodnotné informácie o spôsobe využitia popolčeka v tech- oblastech inženýrského poradenství a projektového nológii betónu aj údaje o výrobe betónu s popolčekom z pohľadu prevádzky managementu. Jedná se o poradenské služby, betonárne. zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování Kapitoly 4 a 5 sú zamerané na priblíženie kladného vplyvu popolčeka a posuzování všech stupŁŢ projektové dokumentace, na vlastnosti betónu v čerstvom a zatvrdnutom stave. Autori nevynechali ani Őízení a supervize projektŢ. citlivé informácie o vplyve používania popolčeka na životné prostredie a zdra- Tyto þinnosti zajišŘujeme v tĚchto oblastech: vie. Objasňujú akým spôsobom je možné pri výrobe rôznych druhov betónu využiť popolček na zlepšenie vlastnosti betónu. Autori uviedli až 21 špecific- Silnice a dálnice kých betónov (technológii), kde je možné popolček úspešne využiť. Železnice V publikácii sa uvádzajú informácie dobre využiteľné pri výrobe betónu s pou- žitím popolčeka. Obsahuje teoretický rozbor problematiky, normatívne požiadav- Mosty a inženýrské konstrukce ky a praktické skúsenosti s aplikáciou popolčeka. Aj v danej problematike nezo- Tunely a podzemní stavby rientovaný čitateľ môže získať základný prehľad o využití popolčekov v technoló- Vodní hospodáŐství gii betónu. Odborne zdatného čitateľa publikácia vyzýva porovnať svoje skúse- Životní prostŐedí nosti s publikovanými poznatkami. Predloženú publikáciu hodnotím ako prínosnú Geodetické práce a podnetnú pre odbornú verejnosť, najmä pre výrobcov a spracovateľov betónu, GraӾ cké aplikace ktorí už používajú alebo plánujú využívať popolček pri výrobe betónu. Inženýring a konzultaþní þinnost Na záver by som rád uviedol tri dôležité fakty, ktoré súvisia s používaním popolčeka pri výrobe stavebných materiálov: • stavebníctvo, vrátane výroby betónu, dokáže zúžitkovať množstvo nepríjem- Kontakt: ného odpadu – popolčeka, ktorý v prípade jeho skladovania zaťažuje životné Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. prostredie, Ing. JiŐí Petrák • používanie popolčeka šetrí prírodné zdroje a znižuje náklady na výrobu sta- Národní 15, 110 00 Praha 1 vebných materiálov, • používanie popolčeka pri výrobe betónu zlepšuje niektoré jeho vlastnosti. tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 Využívanie popolčekov v stavebníctve je žiadúce a verím, že k tomu prispe- www.mottmac.com, e-mail: [email protected] je aj táto publikácia. Doc. Ing. Stanislav Unčík, PhD. e-mail: [email protected] tel.: +421 259 274 686

Názov publikácie: Príručka popolček v betóne. Základy výroby a použitia. 2. prepracované vydanie Autori: Lutze; vom Berg Vydavateľstvo: Düsseldorf Verlag Bau+Technik GmbH, 2008 Slovenské vydanie: Edícia BetónRacio, s. r. o., Trnava; www.betonracio.sk Počet strán: 105

McDonald_inzerce1/2A4_new logo.indd 1 6.10.2009 14:07:21 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ TUNELŮ SOKP 513 – OD PROJEKTU K REALIZACI FINAL LINING OF TUNNELS ON PRAGUE CITY RING ROAD, CONSTRUCTION LOT 513 – FROM THE DESIGN TO THE CONSTRUCTION

R ADAN BOHMAN, LIBOR MAŘÍK, construction lot #513 of the Prague livin v tunelu a zejména v oblasti cholu- P AVEL STIBAL City Ring Road as an example. Many pického portálu přesáhla povolené meze. changes which positively influenced V takovém případě by došlo k odsává- Betonáž definitivního ostění tunelů má the technical solution and construction ní znečištěného vzduchu z obou tunelů specifika, která je nutno při zpracování procedure were made during the con- a k přívodu čerstvého vzduchu do stou- realizačního projektu i při vlastní realizaci struction. They may provide inspiration pacího třípruhového tunelu. Tím se sníží akceptovat. Možných postupů výstavby for readers when constructing and/or koncentrace škodlivin ve vzduchu hna- i řešení technických detailů je zpravid- designing new tunnels. Much as in case ném jednak komínovým efektem, jednak la celá řada. Nalezení a propracování of any tunnel construction project, the pístovým efektem dopravního proudu jediného správného postupu pro daný consultant and contractor had to cope směrem k cholupickému portálu. tunel je společným úkolem projektan- with numerous problems. This experi- V dalším textu se budeme podrob- ta realizační dokumentace i zhotovitele ence is also presented in the text below, něji zabývat betonovými konstrukcemi díla. Přístup projektanta k problematice together with the solutions used and části podzemního díla prováděného spo- nemusí vždy úplně korespondovat s pří- verified during the construction, which lečností Subterra, tj. hloubenými tune- stupem zhotovitele. Cílem úzké týmo- are put at readers’ disposal. ly Cholupice, raženým dvoupruhovým vé spolupráce mezi oběma partnery severním tunelem a vzduchotechnickým je nalezení přijatelného kompromisu. Stavba 513 jako součást Silničního okru- objektem Nouzov. Článek popisuje technické detaily, které hu kolem Prahy (SOKP) představuje se zásadně ovlivňují způsob provádění souběžně realizovanými stavbami 512 P ROJEKTOVÉ ŘEŠENÍ TUNELŮ tunelového ostění na příkladu dvoupru- a 514 významnou část okruhu. Po pláno- V ÚROVNI REALIZAČNÍ hového silničního tunelu stavby SOKP vaném uvedení do provozu v první polo- DOKUMENTACE 513. Během výstavby došlo k řadě vině roku 2010 dojde díky propojení dál- Projektant realizační dokumentace stavby změn, které pozitivním způsobem ovliv- nic D1 a D5 k Pražany tolik očekávanému (RDS) stojí při zahájení prací před obtíž- nily technické řešení i postup výstavby odlehčení středu města od osobní a pře- ným úkolem. Zadávací dokumentace a mohou být čtenáři inspirací při výstav- devším nákladní dopravy. zpravidla není rozpracována do potřeb- bě či projektování dalších tunelů. Jako K stavebně náročným objektům stavby ných detailů, a proto je nutné koncepci při každé stavbě tunelu se projektant 513 patří kromě mostu přes Vltavu i smě- ražených i hloubených úseků tunelů roz- i zhotovitel potýkali s řadou problémů. rově rozdělené téměř 2 km dlouhé tune- myslet od fáze ražby a primárního ostění I tyto zkušenosti následující text uvádí ly, které stoupají od Komořan směrem přes provádění izolací a drenáží až k vlast- a dává čtenáři k dispozici použitá a při k Cholupicím ve 4% sklonu. Na 170 m ní betonáži definitivního ostění. výstavbě ověřená řešení. dlouhý hloubený úsek tunelů na komo- Koncepční řešení však sahá ještě mno- The casting of final liners of tunnels has řanské straně navazuje ražená část tune- hem dál, neboť ve stísněném prostoru its own specifics which must be accep- lů délky 1 678 m v jižní třípruhové, resp. tunelu vše souvisí se vším a všechny kon- ted while working on the detailed design 1 680 m v severní dvoupruhové tunelo- strukce v něm umístěné se více či méně and during the construction itself. There vé troubě. Na cholupické straně přechází vzájemně ovlivňují. Před zahájením prací are usually many possible construction ražené tunely opět do hloubeného úseku na realizační dokumentaci ražeb a pri- procedures and solutions to technical délky 85 m v jižní třípruhové a 72 m márního ostění je proto nutné domýšlet details available. Finding and elabora- v severní dvoupruhové troubě. technické řešení až do úrovně provádění ting the only procedure which is correct Hloubené tunely jsou prováděny v ote- kabelovodů, požárního vodovodu, chod- for the particular tunnel is a common vřené stavební jámě a po dokončení žele- níků, výklenků, propojek a vlastní vozov- task for the detailed design consul- zobetonové klenbové konstrukce a fólio- ky. Jediné opomenutí souvislostí může tant and the construction contractor. vé izolace jsou oba tunelové tubusy mít v budoucnu fatální následky a sanace Consultant’s attitude toward particular zpětně zasypány. Na rozdíl od hloube- chyb zpravidla představuje velké kompli- problems does not have always to ných tunelů komořanského úseku, jejichž kace s dopadem do doby výstavby i výše correspond to contractor’s approach. základové poměry tvoří písky vltavské investičních nákladů. The aim of team collaboration between terasy, jsou hloubené tunely cholupické- the two parties is to find an acceptable ho portálu založeny na poměrně kvalitní Blokové schéma betonáže ostění compromise. The paper describes tech- skalní hornině. Původní návrh dle zadávací dokumentace nical details significantly influencing the Součástí podzemního díla je i vzdu- předpokládal betonáž definitivního ostění method for casting of a tunnel lining, chotechnický objekt Nouzov, který slou- tunelů stavby 513 po pasech délky 10 m. using the double-lane road tunnel on ží pro případ, kdy by koncentrace škod- Po zvážení všech pozitiv a negativ rozhodl

34 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

zhotovitel po projednání s investorem o pro- • blok s výklenkem kabiny SOS a ústím • blok s výklenkem kabiny SOS a požární- dloužení bloku betonáže na 12 m, což má tunelové propojky, ho hydrantu; pozitivní dopad na rychlost provádění. • blok s výklenky šachet na čištění boční • blok s výklenkem kabiny SOS a ústím K prestiži projektanta RDS patří takový tunelové drenáže. tunelové propojky; návrh technického řešení, který zhotovite- V severní tunelové troubě takováto • blok s výklenky šachet na čištění boční li maximálně usnadní provádění při zacho- optimalizace nebyla z čistě geometric- tunelové drenáže; vání investorem požadovaných parametrů kých důvodů možná. Při dodržení uvede- • blok v profilu nouzového zálivu; díla. V případě návrhu blokového schéma ných okrajových podmínek se sice všech- • blok v profilu nouzového zálivu se zaús- se jedná o maximální snížení počtu typů ny krčky tunelových propojek i výklenky těním propojky; bloků betonáže. Atypické bloky znamena- nacházely v ose bloku betonáže, před prů- • bloky atypických délek < 12 m. jí úpravy technologického postupu výstav- nikem tunelu s tunelovou propojkou však Unifikace bloků betonáže usnadnila by, přípravu atypické výztuže, komplikace vycházely bloky atypické délky kratší než provádění a snížila počet typů bednění při bednění, a s tím spojené zvýšené rizi- 12 m. I když se tunel nachází v protisměr- výklenků, které se nasazuje na bednící ko vzniku chyb při provádění. Vzhledem ných obloucích a osu tunelu tvoří exaktně vůz a vyžaduje jeho zvláštní úpravu. k tomu, že délka tunelových trub není stej- definované křivky, půdorysný tvar tune- ná, tunelové trouby neprobíhají paralelně lu je polygonální, neboť bednící vůz má Natáčení profilu tunelu podle a kromě výklenků čištění boční tunelové obdélníkový půdorys a bloky betonáže příčného klopení vozovky drenáže, požárních hydrantů a kabin SOS jsou na osu tunelu navlečeny jako obdél- Optimalizace technického řešení bylo obsahují i tunelové propojky, byl návrh níkové korálky. Pokud zhotovitel chtěl pro možné dosáhnout speciálním opatře- blokového schéma velmi obtížný. bednění bloků atypické délky použít stej- ním, které je v České republice používá- Pro vytvoření blokového schématu si né bednění jako na standardní bloky betono jen zřídka. Jedná se o příčné natáčení projektant stanovil následující okrajové náže, musely atypické bloky osově ležet profilu tunelu v závislosti na příčném klo- podmínky: na jedné přímce se sousedním standard- pení vozovky. • maximální počet bloků má jednotnou ním blokem. Jinak by nebylo možné díky Z hlediska směrového řešení se trasa délku 12 m; vedení trasy ve směrovém oblouku pro- komunikace v tunelovém úseku nachá- • sjednocení rozměrů výklenků požární- vést odbednění a posun bednícího vozu. zí v protisměrných obloucích a vozovka ho hydrantu a čištění drenáže; Na základě požadavku investora se o standardním jednostranném příčném • osa všech výklenků je v ose bloku beto- v severním tunelu nacházely kromě nou- sklonu 2,5 % se v trase tunelu překlápí. náže; zového pruhu šířky 1,5 m i dva nouzové To sebou přináší řadu komplikací, které je • osa propojky je v ose bloku betonáže; zálivy. Díky tomuto požadavku se počet nutno řešit. Jedná se zejména o: • krčky zaústění tunelových propojek jsou typů bloků betonáže zvětšil ještě o blok • odvodnění vozovky; kolmé na blok betonáže; standardního nouzového zálivu (zvětšený • využitelnost prostoru pod chodníky pro • prostor pod chodníkem na obou stra- profil) a blok nouzového zálivu se zaústě- vedení inženýrských sítí; nách tunelu má stejné rozměry. ním průjezdné tunelové propojky. Všech- • proměnnou šířku chodníku; Návrh blokového schématu (obr. 1) ny průjezdné i průchozí tunelové propoj- • proměnnou výšku upevnění bednění vyšel z jižní třípruhové tunelové trouby, ky mají v případě tunelů SOKP 513 stejný výklenků na bednícím voze. která byla v ražené části beze zbytku roz- tvar, neboť část prostoru průchozích pro- Zadávací dokumentace obsahovala dělena na bloky betonáže délky 12 m. pojek se využívá pro technologické vyba- pouze osu komunikace, osy tunelů neby- Následně došlo k rozmístění tunelových vení tunelu. ly v dokumentaci exaktně definovány. Pro- propojek tak, aby jejich vzdálenost nepře- V severním tunelu se podařilo dosáh- jektant proto v rámci zpracování realizač- kročila maximální přípustnou mez (dopo- nout optimalizace počtu typů bloků beto- ní dokumentace provedl i podrobné tra- ručeno 250 m, max. 300 m). Napro- náže na: sování obou tunelů. Norma umožňuje při ti zaústění tunelové propojky se nachá- • standardní blok; požadované návrhové rychlosti a vhodné zí výklenek kabiny SOS, další výklenek kabiny SOS je umístěn zhruba do polo- viny vzdálenosti mezi tunelovými propojkami. Výklenky požárního hydrantu se pak nacházejí proti výklenku kabiny SOS nebo v ústí tunelové propojky. Díky navrženému uspořádání se v již- ním tunelu podařilo dosáhnout minimál- ního počtu typů bloků betonáže: • standardní blok, • blok s výklenkem kabiny SOS a požární- ho hydrantu,

Obr. 1 Blokové schéma tunelu Fig. 1 Block diagram of the tunnel 1

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 35 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

odbednění i ustavení formy a vlastním pojezdem. V případě bednění výklen- ků a krčků propojek je nutné na ocelo- vý plášť bednícího vozu připevnit speciál- ní nástavec. Při překlápění profilu tunelu podle sklonu vozovky lze nástavec umís- tit vždy do stejného místa, což eliminuje vznik chyb při osazení bednění a je šetrnější k plášti bednícího vozu. Speciál- ním nástavcem byla bedněna i nika pro umístění nouzového osvětlení, jejíž poloha je vázána na úroveň chodníku. Příč- ným překlápěním se sice výrazně omezí šířkové disproporce chodníku, nelze však úplně zajistit konstantní výšku průsečíku roviny chodníku s ostěním tunelu, neboť při příčném naklápění se rovina chodní- ku překlápí podle jiného bodu do sklonu 2 % směrem k vozovce. Následkem toho 2 dochází k chybě v umístění niky nouzo- vého osvětlení v řádu centimetrů, která 3 je pro investora nepřijatelná, a niky musely být následně převrtány. Pro další tunely lze proto doporučit vrtání nik pro nouzové osvětlení až po betonáži chodníku a spe- ciální nástavec do bednění neosazovat. Překlápěním profilu došlo ke snížení hloubky šachet na čištění boční tunelo- vé drenáže. Díky pozitivnímu přístupu zástupce investora byl původně požado- vaný profil šachty 800 mm zmenšen při snížené hloubce šachty na 600 mm, což vedlo ke zmenšení výklenku na čištění drenáže, sjednocení jeho tvaru s výklen- kem požárního hydrantu, a tím ke sníže- ní počtu typů bloků betonáže. Navržená úprava se pozitivně projevila i v konstrukci hloubených tunelů, kde podle původ- volbě směrového oblouku vozovku i v pří- potrubí požárního vodovodu pod chodní- ního řešení zadní strana výklenku čiště- padě protisměrných oblouků nepřeklá- kem, jak je běžné u zahraničních tunelů. ní drenáže vyčnívala z konstrukce ostě- pět, což eliminuje výše uvedené nevýho- I přes odpor ze strany autorského dozoru ní, po úpravě v rámci RDS se celý výkle- dy. Návrh projektanta však nebyl ze strany se nakonec podařilo požární potrubí pod nek zasunul do ostění. To je příznivější jak autorského dozoru akceptován. Po doho- chodníkem umístit a vyloučit tak riziko nut- z hlediska statického působení a případ- dě se zhotovitelem a investorem navrhl nosti uzavření tunelu v případě poškození ného vzniku trhlin, tak z hlediska prová- proto projektant RDS technické řešení potrubí, jak tomu bylo u dálničního tune- dění, protože bednění rubu ostění nemu- využívající příčné překlápění profilu tunelu Panenská. sí být v místě výklenku upraveno. lu podle příčného sklonu vozovky (obr. 2), Překlápěním profilu tunelu podle prů- Podle normy je délka vzestupnice, které je náročnější na projekční práce sečíku osy tunelu s úrovní vozovky se na kterou se provádí překlopení vozov- a vytyčování na stavbě, z hlediska prová- šířka chodníků po délce tunelu prakticky, závislá na podélném i příčném sklo- dění však přináší celou řadu nesporných ky nemění, což má mimo jiného i pozi- nu komunikace. Výpočet délky vzestupni- výhod. Kromě problému s odvodněním tivní dopad na umístění obrubníků, štěr- ce vychází z požadavku, aby se v případě vozovky řeší všechny další výše uvedené binových žlabů a samozhášecích kusů deště nedržela voda na povrchu vozovky komplikace. na odvodnění vozovky. Konstantní zůstá- a nebyla ohrožena bezpečnost provozu. Při překlápění profilu tunelu je plocha vá i poměr desek spárořezu chodníku. Pro konkrétní případ sklonových pomě- banketu pod chodníky v celé délce tunelu Pro bednění definitivního ostění tunelů rů severního tunelu vycházela délka vze- stejná, což umožňuje plné využití prostoru se používá bednící vůz. Jedná se o sofis- stupnice kolem 70 m. Jak již bylo uve- na umístění kabelovodů a potrubí požár- tikované zařízení osazené čerpadly beto- deno, betonáž tunelu probíhá po blo- ního vodovodu. To se ukázalo jako zásad- nové směsi, příložnými vibrátory, otvo- cích délky 12 m a osu tunelu tvoří poly- ní při dodatečném prosazování umístění ry pro ukládání betonu, hydraulikou pro gon. Stejně tak nelze klopení profilu tune-

36 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 2 Natáčený příčný řez lu provádět plynule, ale ve skocích odpo- severního tunelu vídajících délce bloku betonáže. Převýše- Fig. 2 Northern tunnel tube – ní, které je nutno překlopením překonat, a rotated cross section závisí na šířce komunikace mezi obrubní- Obr. 3 Vytvoření spáry pro ky. Aby byl skok ve spáře mezi bloky beto- ukončení hydroizolační náže co nejmenší, provádí se v tunelu pře- fólie Fig. 3 Creation of a groove klopení nikoli na délku vzestupnice vypoč- for the waterproofing tenou podle normy, ale na délku přechod- membrane stop end nice. K překlopení vozovky dochází hlubo- Obr. 4 Detail patky s ukončením ko v tunelu, kde nehrozí, že by na povrchu hydroizolace vozovky mohla stát voda, neboť jediný pří- Fig. 4 Detail of the footing pad, kdy může být na povrchu vozovky and the waterproofing voda, nastává při mytí tunelu, které se pro- membrane stop end vádí při přerušení provozu. Obr. 5 Samonosná výztuž horní klenby Fig. 5 Self-supporting Úprava detailu v místě patky ostění reinforcement of the a ukončení izolace upper vault 4 Vodonepropustnost ostění zajišťuje hyd- roizolační fólie umístěná mezi primárním 5 a definitivním ostěním. U tunelů SOKP 513 je použit deštníkový systém izolace s příčným svedením podzemní vody k podélným tunelovým drenážím a dále do prostoru komořanského portálu. Sna- hou projektanta bylo umístit boční dre- náže co nejníže k úrovni základové spáry patky definitivního ostění a zároveň co nej- dále od spáry mezi horní klenbou a patkou ostění. Použití standardního a v zahra- ničí úspěšně používaného detailu umožni- lo odstranit obtížně kontrolovatelné vodo- rovné svary a zejména T-svary. Pro boční tunelovou drenáž bylo použito drenáž- ní potrubí podkovovitého tvaru od firmy Rehau, které je určeno pro použití v tunelech. Potrubí bylo osazeno až po úro- veň příčných drenážních spár na trub- kách do spádového betonu vytvarované- ho do příčného sklonu směrem k potru- ho masivu během ražby. V celé trase raže- bou v delším úseku tunelu. Po betoná- bí (obr. 3). Použití mezerovitého betonu ného tunelu se nacházela hornina, jejíž ži patek ostění následovala pokládka dre- jako obsypu drenážního potrubí umožnilo rozpojování si vyžádalo nasazení trhacích nážního potrubí a tvarování mezerovitého vytvořit mezi patkou a mezerovitým beto- prací. Proto docházelo k lokálnímu přebrá- betonu obsypu drenáže. Spára pro zata- nem spáru, do které se následně zatáhla ní počvy tunelu a vzniklý prostor musel žení hydroizolační fólie vznikla vyklínová- hydroizolační fólie. Před betonáží definitiv- být vyplněn pod patkou výplňovým beto- ním prkna umístěného mezi patku ostě- ního ostění se spára zalila betonem kašo- nem ukládaným na očištěnou spáru. ní a mezerovitý beton. Na patky ostění vité konzistence, čímž byla fólie zafixována Pro výztuž patek ostění bylo původně byly položeny a pevně zafixovány kolejni- a utěsněna ve spáře (obr. 4). uvažováno s použitím armokošů. Vzhle- ce pro pojezd profilovacího vozu, vozu pro dem k potížím zejména s jejich výrobou instalaci hydroizolační fólie, vozu pro mon- P ROVÁDĚNÍ DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ a dopravou byl původní záměr nahrazen táž samonosné výztuže a pro pojezd bed- RAŽENÝCH TUNELŮ klasickým armováním in situ, které se nícího vozu. Zejména při pojezdu bed- ukázalo být výhodnějším jak ekonomic- nícího vozu je nutné zabránit vodorov- Betonáž patek ostění a přípravné ky, tak i rychlostí postupů. nému posunu kolejnice při zatížení pláš- práce betonáže klenby V portálových blocích na rozhraní hloube- tě bednění betonovou směsí. Profilova- Před popisem provádění definitivního né a ražené části tunelu byl použit profil se cí vůz slouží k případné úpravě primární- ostění ražených částí tunelu je nutno zmí- spodní klenbou, v ostatních úsecích spočí- ho ostění po profilování, pokud primární nit, jaké práce s prováděním definitivního vala horní klenba na patkách. Oproti zadá- ostění zasahuje do prostoru definitivního ostění bezprostředně souvisí. ní tak došlo díky příznivým geotechnickým ostění. Jako podklad pro hydroizolační fólii S kvalitou spáry patky definitivního ostě- poměrům ke změně, neboť zadání před- slouží nástřik betonu jemné frakce a geo- ní souvisí způsob rozpojování horninové- pokládalo nasazení profilu se spodní klen- textilie 500 g/m2. Hydroizolační PE fólie

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 37 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

7 Tím došlo k optimálnímu využití průřezu a minimalizaci výztuže. Ukazatel vyztuže- ní průřezu klesl ze 167 kg/m3 uvažova- ných v zadání na 72 kg/m3. Nosnou výztuž montovanou pouze ze sítí KARI Q513 podpíraly speciálně při- pravené armokoše stykované pomocí lanových spojek. Navržený způsob sty- kování armokošů zajišťuje flexibilitu spoje a oproti použití tuhých šroubovaných spojů a styčníkových plechů snižuje riziko poškození izolace při osazování bed- nícího vozu, kdy může dojít k dotlače- SIKAPLAN WT 2200 tloušťky 2,5 mm se dostaly až k hranici 30 mm. I tato hodno- ní výztuže. Samonosnost výztuže děla- signální vrstvou mohla být podle poža- ta však při velikosti výrubu svědčí o přízni- la problémy v místě prostupů do tunelo- davku investora instalována s maximál- vých geotechnických poměrech. vých propojek. I když realizační dokumen- ním předstihem 50 m před betonáží ostě- V první fázi proto projektant provedl tace v tomto případě nahrazovala styko- ní. Omezení délky úseku prováděného výpočet ve snaze prokázat dostateč- vání nosných rámů šroubovanými spoji v předstihu snižuje riziko poškození fólie nou únosnost ostění bez použití výztu- a nad prostupem byl vytvořen z výztu- a zvyšuje bezpečnost práce v případě, že že. Výhodou ostění z prostého betonu je že prostorový rám, docházelo k defor- by v tunelu došlo k požáru. minimalizace rizika poškození hydroizo- maci výztuže a zhotovitel použil k jejímu lační fólie a zmírnění požadavků na vznik uchycení do horninového masivu speciál- Výztuž a betonáž horní klenby trhlin. Díky nepříznivému tvaru příčného ní prvky k tomu určené, neboť bylo nutné Geotechnické poměry zjištěné během řezu tunelu se však nepodařilo dostateč- projít přes hydroizolační fólii. výstavby nasvědčovaly tomu, že se nou únosnost ostění prokázat a ostění Montáž výztuže jednoho bloku betoná- v okolí výrubu nachází velmi kvalitní hor- bylo navrženo ze železobetonu. že trvala zpočátku podle typu bloku beto- ninový masiv. Při ploše výrubu 107 m2 Pro výpočet použil projektant speciál- náže a složitosti čtyři až pět dní. Po zacvi- se deformace primárního ostění pohy- ní postup s využitím plastického cho- čení osádky byla zkrácena na dva až tři bovaly v řádu milimetrů, pouze v přípor- vání železobetonového průřezu a úpra- dny v nepřetržitém provozu. Vyztužová- tálových úsecích se na cholupické straně vou tuhosti ostění v místě vzniku trhlin. ní probíhalo v předstihu před betoná-

38 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

ží (obr. 5). Doba betonáže se pohybova- du stavebních tolerancí a pro deforma- bylo z důvodu jeho komplikovaného tvaru la od 7 do 12 h a odbednění probíhalo ce primárního ostění, které byly zpravidla jako doplňkové navíc použito bednění v závislosti na teplotě prostředí v tunelu menší, než se předpokládalo. speciálně vyvinuté pro tento účel firmou do 11 až 15 h po ukončení betonáže. Nestservis. Pro ostění byl použit beton C30/37 XF4 Vlastní postup při realizaci Druhá sestava byla nasazena od komo- XD3. V době odbednění dosahovala pev- Vzhledem k tomu, že ze strany investo- řanského raženého portálu. Původně slou- nost betonu 10 až 15 MPa, což zaruču- ra vznikl požadavek na urychlení výstav- žila firmě Skanska BS pro betonáž třípru- je samonosnost ostění zatíženého pouze by a zkrácení termínu uvedení stavby hového hloubeného tunelu ve stavební vlastní vahou a teplotou, neboť zatíže- do provozu, rozhodl se zhotovitel nasa- jámě Komořany a před nasazením muse- ní horninovým tlakem v té době plně dit na betonáž raženého úseku severního la být uzpůsobena tvaru severního dvou- přenáší primární ostění a zatížení hyd- tunelu i navazujícího hloubeného tune- pruhového tunelu. Sestava měla s první rostatickým tlakem vylučuje navržený lu na portálu Cholupice dvě kompletní sestavou identické složení, s výjimkou deštníkový systém hydroizolace. Výsled- sestavy. Každá z nich se skládala z izola- armovacího vozu (výrobce Ostu Stettin), ky geotechnického monitoringu ukazo- térského vozu (výrobek Renesco), armo- který pocházel původně ze stavby Tunelu valy, že deformace primárního ostění se vacího vozu (výrobek CIFA) a bednící Klimkovice a pro nasazení na stavbě 513 ve všech měřených profilech před zahá- formy (výrobek CIFA). musel být patřičně uzpůsoben. Pomo- jením betonáže ustálily. První sestava byla nasazena přibližně cí této sestavy bylo provedeno definitiv- Porovnání předpokladů DZS a výsled- v polovině raženého úseku tunelu. Pomo- ní ostění až do bloku S 89 (začátek úseku ků dosažených v RDS ukazuje tabulka 1. cí této sestavy byl vybetonován úsek první sestavy) opět s vynecháním zálivu. V případě spotřeby betonu se však jedná od bloku S 89 do S 8 (poslední blok Následně celá sestava couvla zpět pouze o teoretické hodnoty. K navýše- raženého úseku tunelu) a dále pokra- k nouzovému zálivu blíže portálu Komo- ní objemu betonu horní klenby v RDS čovala navazujícím hloubeným tunelem řany, kde došlo k náročné přestavbě bed- o 1 746 m3 došlo vlivem dodatečného od bloku S 7 do S 1. Celkem bylo touto nění na zálivový profil (obr. 7). Ačko- rozšíření tunelu a zvětšení jeho příčné- sestavou vybetonováno 993,1 m tuneli výrobce předpokládal pro přestavbu ho řezu. lu s průměrným postupem 5,24 m/den. a přemístění formy do zálivu 40 dní, zho- Reálně použité množství betonu se V hloubeném úseku bylo navíc použito toviteli se podařilo celou operaci zvlád- od realizační dokumentace rovněž lišilo, kontrabednění rubu ostění (obr. 6). Vzhle- nout za 17 dní. neboť kromě teoretického objemu beto- dem k tomu, že bednící forma CIFA z této Po betonáži prvního zálivu bylo nutno nu ostění bylo nutné betonem vyplnit sestavy nebyla uzpůsobena pro snadnou formu opět přestrojit do typického profi- i objem geotechnických a technologicky přestavbu na profil nouzového zálivu, byl lu tunelu, přemístit do druhého nouzové- podmíněných nadvýrubů a objem nad- záliv při betonáži vynechán. Na závěr se ho zálivu a celý postup opakovat. Díky více výšení primárního ostění tunelu z důvo- provedla betonáž portálového bloku, kde než dvojnásobné transportní vzdálenos-

Obr. 6 Bednění hloubených tunelů Cholupice Tab. 1 Hlavní výměry definitivního ostění severního tunelu Fig. 6 Formwork for the Cholupice cut-and-cover tunnels Tab. 1 Major volumes of the north tunnel final lining Obr. 7 Bednící vůz v nouzovém zálivu Položka DZS RDS DZS-RDS Fig. 7 Tunnel form traveller at the lay-by Beton horní klenby [m3] 16 448 18 194 - 1 746 3 Obr. 8 Meniskus ve vrcholu klenby Beton patek a spodní klenby [m ] 3 770 3 555 215 Fig. 8 A meniscus at the top of the arch Výztuž horní klenby [t] 2 739 1 303 1 436 3

SO 602 SO Ukazatel – výztuž klenby [kg/ m ] 167 72 95 Obr. 9 Graf závislosti objemu injektáže na výšce vrchlíku Výztuž patek a spodní klenby [t] 578 187 391 Fig. 9 Grout injection volume plotted against the top of 3 the arch height Ukazatel – výztuž patek [kg/ m ] 153 53 100

8 9

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 39 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

ti se tentokrát proces protáhl na 21 dní. injektážní směs vytékat z výše položené- I tak se jednalo o velmi dobrý výkon, který ho otvoru, je injektáž přerušena, injektážní urychlil celkovou dobu betonáže tunelu. otvor zaslepen a práce pokračují na výše Na závěr byla forma přemístěna na cho- položeném otvoru. Postupně je prostor lupický portál, kde byla stejně jako první vrchlíku kontinuálně vyplněn. Pokud by forma rovněž demontována. Celkem k tomu nedošlo, byl by oslaben průřez sestava vybetonovala 757,59 m definitiv- ve vrcholu klenby, a vlivem horninového ního ostění, z toho 120 m v nouzovém tlaku by mohlo dojít k dotlačení izolační zálivu s průměrným postupem 6,1 m/den fólie na obnaženou výztuž a k jejímu poru- 10 – nepočítáme-li dobu přestavby formy. šení. Sanace protržené hydroizolační fólie Veškeré betonáže na raženém i hloube- je velmi obtížná, neboť k průsakům vody 11 ném úseku tunelu realizovaném firmou ostěním nedochází zpravidla v místě poru- Subterra byly zahájeny 14. října 2008 šené fólie, ale v místě oslabeného beto- a ukončeny 5. července 2009. nu ostění. Množství injektážní směsi závisí Doinjektování vrchlíku klenby na tvaru tunelu a při očekávané výšce Při betonáži definitivního ostění tvoří menisku 100 až 150 mm se pohybu- rubové bednění primární ostění. I když je od 300 do 500 m3 na celou délku betonáž postupuje zpravidla dovrch- raženého úseku tunelu. Za předpokladu ně, konzistence betonové směsi neu- vodorovného rozlití betonové směsi a při možňuje úplné vyplnění bloku betonáže zanedbání sklonu tunelu ukazuje závis- a ve vrcholu klenby vznikají po zhutně- lost množství injektážní směsi na výšce ní a dosednutí směsi nevyplněné menis- menisku graf na obr. 9. Výpočet je pro- ky (obr. 8). Nejedná se o technologickou veden pro celý ražený úsek severního nekázeň zhotovitele, ale o známý a v lite- dvoupruhového tunelu. ratuře popsaný jev. Ve vrcholu klenby jsou proto při beto- Problém zaplnění bočních drenáží náži osazovány chráničky, které slouží pro injektážní směsí dodatečné doinjektování vzniklých menis- S problematikou doinjektování menis- ků. Při délce bloku betonáže 12 m se ku ve vrcholu klenby zřejmě úzce souvi- počet otvorů pohybuje od čtyř do osmi. sí závažný problém, který se při výstavbě Doinjektování vrchlíku klenby je provádě- objevil při kontrole průchodnosti bočních no s odstupem cca dvou měsíců a tlak tunelových drenáží. injektážní směsi nesmí překročit 3 bary. V obou tunelových troubách kamero- 12 Práce postupují dovrchně a pokud začne vé zkoušky lokálně zjistily buď částečnou

13 Obr. 10 Drenážní potrubí částečně vyplněné injektážní směsí Fig. 10 Drainage pipe partially filled with grout Obr. 11 Vysokotlaké čištění zainjektovaných drenáží Fig. 11 High-pressure clearing of drains filled with grout Obr 12 Mírně poškozený povrch drenáže po vysokotlakém čištění Fig. 12 Slightly damaged surface of drains after high-pressure clearing Obr. 13 Výztuž krčku tunelové propojky VZT objektu Fig. 13 Reinforcement of the collar of the cross passage between the tunnel and the ventilation structure Obr. 14 Původně navrhovaný VZT rozplet Fig. 14 Original design for the ventilation junction Obr. 15 3D model zjednodušeného podzemního rozpletu Fig. 15 3D model of the simplified underground junction

40 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

nebo úplnou neprůchodnost drenážního drenáží by proto bylo přínosem pro další nejnižší hmotnosti z důvodu rychlos- potrubí vlivem zatečení injektážní směsi projektování a zejména realizaci tune- ti montáže. Tvar lamel byl optimalizo- do potrubí (obr. 10). Situace se opakovala lů u nás. ván ve vztahu k hodnotám rozvinutých na několika úsecích tunelu. Způsob, jakým tvarů všech šestnácti tunelových propo- k zainjektování drenáží došlo, nebyl dosud Bednění krčků propojek jek. Maximální odchylka od ideální průni- objasněn. Aby injektážní směs zatekla Krčkem propojky se nazývá většinou kolmý kové křivky byla 12 mm. Výsledkem byla do drenáže, musela by proniknout mezi přechod definitivního ostění v místě průni- forma teoreticky splňující veškeré klade- izolační fólií a rubem definitivního ostě- ku dvou tunelových trub. Jedná se o prů- né požadavky. Praktické nasazení proká- ní až k patce tunelu, prorazit zálivku, kte- nik tunelových nouzových propojek s hlav- zalo vhodnost daného řešení po strán- rou je izolační fólie zafixována mezi meze- ními tunelovými troubami (obr. 13). ce technické, prováděcí i ekonomické. rovitým betonem a patkou ostění, násled- Tvar krčku je vymezen ocelovou for- Dané řešení znamenalo úsporu nákladů ně prorazit spádový beton, do kterého je mou připevňovanou na tunelový bednící na nákup patnácti bednících forem. drenážní trubka osazena a přes mezero- vůz. Zpravidla se jedná o jeden ocelový vitý beton protéct do drenáží. I když se komponent opakovaně používaný podle V ZDUCHOTECHNICKÝ OBJEKT tato varianta jeví jako méně pravděpodob- počtu tunelových propojek. Většina silnič- NOUZOV ná, skutečnou příčinu se zatím nepodaři- ních tunelů má profil horní klenby slože- lo zjistit. V každém případě se jedná o sku- ný ze dvou i více poloměrů. Tzn. že jaká- Původní návrh tečnost, která je z hlediska provádění velmi koli změna výšky či směru napojení zna- Součástí zadávací dokumentace tune- nepříjemná, neboť čištění zainjektovaných mená rozdílný tvar tunelového zárodku. lů SOKP 513 byl i požadavek na výstav-

14 15 drenáží je obtížné, zdlouhavé a finančně Ražené tunely SOKP 513 mají nejen roz- bu vzduchotechnického objektu Nou- nesmírně náročné (obr. 11). dílnou velikost průjezdného profilu (sever- zov, který při vysokých dopravních zátě- Zatvrdlá injektážní směs byla rozrušo- ní tunel je dvoupruhový, jižní třípruho- žích zajišťuje, aby koncentrace škodlivin vána vysokotlakým vodním paprskem, vý) ale navíc se příčně celý profil naklápí při provozu nepřekračovaly hygienickými kdy tlak na trysce dosahoval 180 atmo- do oblouků navržené trasy tunelu. Řeše- předpisy povolené meze. sfér. Limitujícím faktorem byl požadavek ní je technicky výhodné z hlediska budo- Objekt se skládá z nadzemní části, kde na nepoškození drenážního potrubí. Rych- vání tunelu a jeho vystrojení, avšak každý je umístěna strojovna vzduchotechni- lost postupu při čištění lze jen těžko spe- tunelový zárodek je jiného tvaru a vyžadu- ky, technologické zázemí a výdechový cifikovat, protože závisí na stupni zanesení je použití vždy nové formy. Mezi oběma komín, vzduchotechnické šachty a pod- potrubí. V našem případě se pohybovala tunely se nachází osm tunelových propo- zemního vzduchotechnického rozpletu v rozmezí 0,5 až 20 m/h (obr. 12). jek, a tedy šestnáct různých zárodků. napojeného na oba hlavní tunely. Sou- Protože se při realizaci nepodařilo objas- Standardním řešením by byla výroba částí podzemního rozpletu byla v úrov- nit příčinu zatékání injektážní směsi do dre- šestnácti tunelových zárodků, každý pro ni DZS kromě poměrně složitého systé- nážního potrubí, byl po zjištění tohoto pro- jedno nasazení. Dodavatel bednění krčků mu chodeb a kanálů i úprava konstruk- blému neprodleně zahájen nepřetržitý propojek firma Nestservice, s. r. o., navrh- ce ostění obou tunelů v místě napojení monitorig a zároveň byl do drenážního la konstrukční řešení ve formě univerzál- na vzduchotechnický objekt. Profil tune- potrubí pouštěn proud vody, aby se pří- ní formy zárodku pokrývající všech šest- lu byl oproti standardnímu tvaru nad- padné průniky injektáže okamžitě vyplách- náct přechodových tvarů. Byla navržena výšen, na bocích tunelu byly navrženy ly a nedocházelo k zatvrdnutí směsi. a vyrobena ocelová forma tvořená pláš- sestupné šachty se žaluziemi pro odsává- Obdobný jev byl v menším měřítku zjiš- těm ze vzájemně posuvných ocelových ní znečištěného vzduchu (obr. 14). Čerst- těn při kamerových zkouškách i na již pro- lamel na příhradové konstrukci. Bedně- vý vzduch byl přiváděn do prostoru nad vozovaných tunelech Panenská a Libou- ní musí splňovat přísné nároky na tuhost mezistropem třípruhového tunelu a vyfu- chec. Objasnění příčiny zainjektovávání a pevnost konstrukce při zachování co kován do tunelu v dostatečné vzdálenos-

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 41 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

16 17

Obr. 16 Betonáž mezistropu vzduchotechnického rozpletu Fig. 16 Casting of the intermediate deck for the ventilation junction Obr. 17 Napojení obchozí VZT štoly na větrací šachtu a propojku Fig. 17 Connection of the by-pass ventilation adit to the ventilation shaft and the cross passage Obr. 18 Lezné oddělení ve výdechové části šachty Fig. 18 A manway compartment in the exhaust part of the shaft 18

ti od nasávacích žaluzií, aby nedocházelo chotechnickou šachtu. Vyústění obchozí na vzduchotechnickou šachtu a obcho- k jeho opětovnému nasávání. štoly do třípruhového tunelu bylo navrže- zí vzduchotechnickou štolu. Podzem- Navržené technické řešení nebylo opti- no v takové vzdálenosti, aby čerstvý vzduch ní objekt byl sdružen s tunelovou pro- mální z několika důvodů: přiváděný štolou nebyl nasáván se znečiš- pojkou, čímž došlo ke snížení prac- • degradace horninového masivu při pou- těným vzduchem do výfukové části objek- nosti, i když ostění propojky doznalo žití trhacích prací v místě rozpletu; tu (obr. 15). Do prostoru vzduchotechnic- změn vytvořením mezistropu (obr. 16) • náročná údržba a zvýšené riziko vzniku kého rozpletu byla posunuta tunelová pro- a v oblasti průniku se vzduchotechnickou chyb při realizaci; pojka č. 5, standardně navržená pro únik šachtou. Tvar tunelů a propojky i dimen- • použití speciálního typu bednění osob v případě nehody v tunelu. Přidáním ze ostění zůstaly zachovány. Nadzemní na velmi krátkém úseku tunelu; mezistropu do propojky vznikl nad ním část objektu zůstala po stavební stránce • zmenšení světlé plochy tunelu v místě prostor pro odsávání znečištěného vzdu- bez výraznějších změn. mezistropu o 25 %. chu z obou tunelů. Prostor pod mezistro- Zhotovitel tunelů mohl při výstav- Projektant RDS po dohodě se zástup- pem byl využit pro únik osob a pro umístě- bě postupovat stejným technologic- ci zhotovitele i investora přistoupil k opti- ní technologického vybavení tunelu. Vzhle- kým postupem, pouze v místě napoje- malizaci technického řešení. dem k tomu, že šachta ústí přímo do tune- ní obchozí vzduchotechnické štoly na tří- lové propojky, navrhl projektant na roz- pruhový tunel bylo nutné zajistit bednění Optimalizace technického řešení díl od ostatních propojek v místě průniku průniku obou děl. Napojení propojky č. 5 Ve spolupráci s projektantem vzducho- šachty v propojce spodní klenbu, která lépe bylo standardní jako v případě ostatních techniky tunelu byly prověřeny nutné plo- přenáší zatížení do podloží. Další opatření průniků tunelů s propojkami, pouze osa chy nasávacích a výfukových kanálů. Prio- k omezení přenosu zatížení ze vzducho- propojky byla posunuta o 1 m od osy ritou bylo zejména odstranění atypických technické šachty do ostění propojky před- bloků v tunelu tak, aby procházela pod konstrukcí v hlavních tunelech, neboť ty stavovalo zazubení ostění šachty tvořené vrtem sloužícím pro odvětrávání prů- představovaly zásadní problém při splně- vyztuženým límcem výšky 1,4 m situova- zkumné štoly. ní požadavku investora na zkrácení termí- ným nad zaústěním obchozí štoly do vzdu- nu uvedení stavby do provozu. Konstrukce chotechnické šachty. Výstavba podzemního mezistropů, zajišťujících přívod čerstvého Novým návrhem technického řeše- vzduchotechnického rozpletu vzduchu do stoupacího třípruhového tune- ní vzduchotechnického rozpletu došlo Realizace vzduchotechnického objektu lu, byla nahrazena obchozí vzduchotech- k výraznému zjednodušení díla. Původ- byla zahájena hloubením šachty, prů- nickou štolou napojenou přímo na vzdu- ní podzemní komplex byl redukován měru 7,9 m a hloubky 43 m, z povrchu

42 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 /PWÁQSPHSBNZ &/ QPEMF&VSPLËEÑ

území se zajištěním stability výrubu pri- Literatura: márním ostěním ze stříkaného betonu [1] Ředitelství silnic a dálnic ČR.: SOKP WFS[F tloušťky 200 mm se sítěmi KARI a výztuž- Stavba 513 Vestec–Lahovice, Tunel nými ocelovými rámy. Hornina byla odtě- Komořany, DZS žována do tunelu vrtem ∅ 800 mm. Hor- [2] Pragoprojekt, a. s.: SOKP 513, ninový masiv byl po obvodě prokotven Změna DSP 06/2007 krátkými kotvami délky 2 m. Po vyhlou- [3] IKP Consulting Engineers: RDS bení šachty a vyražení tunelové propojky SO 602 Ražený tunel dvoupruhový č. 5 mohla začít instalace mezilehlé fóli- [4] IKP Consulting Engineers: RDS ové izolace tloušťky 2,5 mm se signál- SO 609 Výdechový a nasávací objekt ní vrstvou a betonáž definitivního ostě- Nouzov ní propojky. [5] IKP Consulting Engineers: RDS Jedním z nejnáročnějších úseků stavby SO 607 Hloubený tunel dvoupruhový v popisované části byla realizace průniku propojky, obchozí vzduchotechnické štoly &/ &/ &/ a vzduchotechnické šachty, a to po všech nodušení provádění a následné údržby pWÕQPÀUZ[EÅ QBxFOÅ [¹LMBEÑBTUBCJMJUZ stránkách: izolatérských prácí, montáže i ke snížení rizika vzniku chyb při realizaci TWBIVQPEMFBLUV¹MOÅDI&VSPLËEÑ armatury, sestavení bednění z kompo- díla. Zkušenosti z již provozovaných tune- pBVUPNBUJDLÁTUBOPWFOÅ nentů PERI a v neposlední řadě i vlast- lů i požadavky tunelářské normy hovo- OFKOFQÐÅ[OJWÄKtÅDITPVÀJOJUFMÑ ní betonáže (obr. 17). Po vybetonování ří o minimální životnosti tunelu 100 let. pWÕQPÀFUQPEMFWtFDIUÐÅO¹WSIPWÕDI ostění v místě průniku již probíhala beto- I když optimalizace technického řeše- QÐÅTUVQÑ náž definitivního ostění šachty po blocích ní v průběhu výstavby naráží na časové pVWBxPW¹OÅLPNCJOBDÅWFTNZTMVOPSNZ délky 4 m a tloušťky 300 mm do posuv- i legislativní problémy, určitě stojí za to QSP[BUÅxFOÅ ného bednění PERI posunovaného jeřá- se, vzhledem k předpokládané životnos- pNPxOPTU[BEBUTPVÀJOJUFMFQPEMF bem umístěným nad ohlubní šachty. ti díla, vylepšováním technického řešení MJCPWPMOÁ/¹SPEOÅQÐÅMPIZ Výztuž definitivního ostění byla upra- zabývat i v této etapě „života“ tunelu. vena tak, aby na vylamovací trny mohla XXXGJOFD[ být stykována výztuž dělící stěny, která Název Silniční okruh kolem Prahy, byla betonována s odstupem za betoná- projektu stavba 513 Vestec – Lahovice ží ostění šachty a při provozu bude oddě- Investor Ředitelství silnic a dálnic ČR lovat nasávací a výfukovou část vzdu- Sdružení Vestec – Lahovice chotechnického objektu (obr. 18). Stan- Zhotovitel Skanska DS, a. s., Skanska BS, a. s., dardní výztuž definitivního ostění tvořily Alpine Mayreder, a. s. sítě KARI kladené na oba povrchy ostě- Podzhotovitel Subterra, a. s. Hlavní inženýr ní, pouze v místě průniků šachty s pro- Ing. Libor Mařík, projektu pojkou a obchozí štolou byla použita pru- IKP Consulting Engineers, s. r. o. (HIP) tová výztuž. Realizace 2006 až 2010 Z hlediska stavby byla náročným úko- lem i příprava bednění obchozí vzducho- technické štoly. Trasa podkovovitého pro- Ing. Radan Bohman filu štoly ležela ve směrovém i výškovém Subterra, a. s. oblouku, což kladlo zvýšené nároky na Elišky Přemyslovny 380, 156 00 Praha 5 výrobu i montáž bednění. tel.: 602 645 612, fax: 283 850 995 e-mail: [email protected] &/ &/ &/ &/ &/ Z ÁVĚR www.subterra.cz pEJNFO[PW¹OÅCFUPOV PDFMJ EÐFWBQPEMF V době publikování článku již byly beto- BLUV¹MOÅDI&VSPLËEÑ náže ostění ukončeny, a lze rekapitulo- Ing. Libor Mařík pBVUPNBUJDL¹HFOFSBDFLPNCJOBDÅQPEMF vat. V průběhu realizace musel projek- IKP Consulting Engineers, s. r. o. [BUÄxPWBDÅOPSNZ tant i zhotovitel řešit celou řadu neoče- Jirsíkova 5, 186 00 Praha 8 pNPxOPTU[BEBUTPVÀJOJUFMFQPEMF kávaných situací. Návrhy na provádění tel.: 605 707 767, fax: 255 733 622 MJCPWPMOÁ/¹SPEOÅQÐÅMPIZ změn během výstavby padaly od investo- e-mail: [email protected] pQPTPV[FOÅMJCPWPMOÁIPUWBSV ra, zhotovitele i projektanta. Reakce part- www.ikpce.com CFUPOPWÕDIBPDFMPWÕDIQSÑÐF[Ñ nerů ve výstavbě na navrhované změny pQPTPV[FOÅQPx¹SOÅPEPMOPTUJ nebyly zpočátku vždy pozitivní a k pro- Ing. Pavel Stibal pQPTPV[FOÅ.4²J.41 sazení nového technického řešení bylo Nestservice, s. r. o. NF[OÅTUBWOBQÄUÅ WCFUPOFDI nutné najít pádné argumenty. Košinova 13, 612 00 Brno p#FUPO%QPTPV[FOÅWtFDIWOJUÐOÅDI Díky pozitivnímu přístupu všech účast- tel.: 602 447 809, fax: 543 236 686 TJM WÀFUOÄLSPVDFOÅBtJLNÁIPTNZLV níků výstavby se téměř vždy podařilo e-mail: [email protected] dospět ke konsenzu, který vedl ke zjed- www.nestservece.cz

civil engineering software UFM GBY &NBJMIPUMJOF!GJOFD[ S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ KABELOVÉHO TUNELU VLTAVA FINAL LINING OF THE VLTAVA TUNNEL

M ICHAL SEDLÁČEK Hlavním důvodem byla především roz- vodního sloupce (šachta K35). Světlý pro- sáhlá výstavba v oblasti Smíchova a s tím fil kabelového tunelu je podkovitý, široký Článek popisuje systém opatření slouží- spojená nutnost zajistit potřebnou ener- 2,4 m a vysoký 2,6 m v klenbě. Na smí- cích k zajištění vodonepropustnosti defi- getickou kapacitu. chovském břehu se nachází kruhová šach- nitivního ostění při výstavbě kabelového ta K35 o světlém průměru 3,9 m a hloub- tunelu pod řekou Vltavou. Z ÁKLADNÍ ÚDAJE ce 40 m. Na novoměstském břehu se The article deals a design of the water- Kabelový tunel Vltava (KT) je situován mezi nachází kruhová šachta K36 o světlém prů- proof final lining in the Vltava tunnel. botelem Admirál a Trojickou ulicí. Výstavba měru 3,2 m a hloubce 26,8 m. byla zahájena v březnu roku 2007. Tunel je Z energetických analýz, které vypracova- dlouhý 280 m a je veden 24 m pod hla- Z AJIŠTĚNÍ VODOTĚSNOSTI la Pražská energetika, a. s., vyplynula nut- dinou Vltavy (uvažována provozní hladina DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ nost realizace kapacitního energetického 187,60 m n. m). Pro statický výpočet byla Pro celkovou koncepci hydroizolačního sys- propojení obou břehů Vltavy mezi měst- uvažována hladina Q2002 + 300 mm, což tému kabelového tunelu byl zvolen uza- skými částmi Smíchov a Nové Město. představovalo v nejhlubším místě 43 m vřený systém hydroizolace. Tento systém

Obr. 1 Situace Fig. 1 Site plan

Obr. 2 Podélný profil Fig. 2 Longitudinal section

Obr. 3 Schéma aktivace těsnícího plechu Fig. 3 Principle of sealing plate

Obr. 4 Těsnění pracovních spár, a) b) Fig. 4 Sealing of daywork joint, a) b)

Obr. 5 Provizorní uzavření jímky 1 Fig. 5 Temporary closing of sump 4a

2 4b

44 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

výrazně snižuje provozní náklady (odpadá Postup při uzavírání čerpací jímky byl čištění drenáží) a po dostavbě kabelového následující: po dokončení definitivního tunelu nenarušuje režim podzemních vod. ostění tunelu a šachet byl otvor ve dně Definitivní ostění se v nejhlubším místě šachty provizorně uzavřen ocelovým poklo- nachází 43 m pod hladinou Vltavy, to pem. Tím došlo k postupnému vyrovnání odpovídá tlaku 430 kPa (= 4,3 bary = hladiny podzemní vody na původní hladi- 4,244 atm). Na tento vodní sloupec bylo nu. Následně byla uskutečněna prohlíd- navrženo jak definitivní ostění, tak i pra- ka definitivního ostění za účelem zjištění covní a dilatační spáry. možných průsaků. V případě zjištění lokál- 6 Vodotěsnosti betonu zde bylo docíle- ních průsaků mohl být ocelový poklop no použitím lité, snadno zhutnitelné beto- odstraněn a sanační práce prováděny při Obr. 6 Napojení výztuže Fig. 6 Bar to bar connection nové směsi C25/30 – XA2 SVC – XC2 sníženém vodním tlaku za definitivním Obr. 7 Stav KT Vltava po 12 měsících – Dmax 16 – S5 v kombinaci s použitím ostěním. Po úspěšném dokončení sanač- prostředků sekundární krystalizace. Podle ních prací se mohlo přistoupit k napojení provozu, a) b) Fig. 7 Vltava tunnel after 12 months of TKP ČD (Kapitola 20 – Tunely) je beton výztuže a zabetonování dna šachty. using, a) b) považován za vodotěsný pokud maximál- ní hloubka průsaku nepřekročí 25 mm. Z ÁVĚR Fotografie: archívy firem KO-KA, s. r. o., Na zkušebních vzorcích byla naměřena Při prohlídce KT Vltava uskutečněné v září a Metrostav, a. s. maximální hloubka průsaku 23 mm. 2009 (tzn. po dvanácti měsících provo- Vodotěsnost pracovních spár byla zajiš- zu) nebyly zjištěny žádné průsaky do díla. těna použitím těsnících plechů oboustran- Systém opatření sloužících k zajištění ně pokrytých speciální minerální vrstvou. vodonepropustnosti definitivního ostění Dostane-li se do blízkosti této vrstvy voda, je tedy možné považovat za zcela funkč- rozběhne se chemická reakce, během níž ní a účinný. Závěrem je třeba poděkovat se vytváří krystalické jehličky postupně investorovi, který na své stavbě umožnil prorůstající do pórové struktury betonu – aplikovat popsanou technologii. tím z něho vytlačují vodu. Dokonalé spo- jení těsnícího plechu s betonovou směsí je zajištěno zdrsněným povrchem plechu Ing. Michal Sedláček a omezením velikosti maximálního zrna KO-KA, s. r. o., Thákurova 7, 166 29 Praha 6 kameniva použitého pro betonovou směs. tel.: 731 412 556, e-mail: [email protected] 7b Pro bezpečné zaručení vodotěsnosti pra- covních spár byly těsnící plechy doplněny 7a pojistným systémem injektážních hadiček s vyústěním po 10 m. Vodotěsnost dilatačních spár byla zajištěna použitím vnitřního PVC-P pásu do dilatačních spár v kombinaci s pojist- ným systémem injektážních hadiček.

U ZAVŘENÍ ČERPACÍ JÍMKY Zajímavým problémem bylo uzavření čer- pací jímky ve dně šachy K35. Jímka měla pouze dočasnou funkci a v konečném stadiu mělo dojít k jejímu zabetonování tak, aby dno šachty vydrželo tlak 43 m vod- ního sloupce. Silné přítoky vody do díla neumožňovaly zastavit čerpání na dobu nutnou ke stykování nosné výztuže svary či chemickými kotvami. Nosné napojení výztuže bylo tedy realizováno šroubovaný- mi spojkami LENTON (P13+P15). U toho- to systému stykování nedochází ke snížení únosnosti výztužných prutů vlivem spojek a lze uvažovat jejich plné využití.

Literatura: [1] Firemní materiály firmy Schomburg

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 45 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

N EVYZTUŽENÉ BETONOVÉ KLENBY ŽELEZNIČNÍCH TUNELŮ N OVÉHO SPOJENÍ UNREINFORCED CONCRETE VAULTS IN RAILWAY TUNNELS OF NEW CONNECTION IN PRAGUE

M IROSLAV MAREK, RADOMÍR podílet na návrhu a realizaci tzv. Nového hou čtyřkolejnou estakádou, která přivá- P UKL, MICHAL GRAMBLIČKA, spojení, které propojuje železniční stanice dí železnici od hlavního pražského nádra- M ICHAL SEDLÁČEK Praha hlavní nádraží a Masarykovo nádra- ží k úpatí masivu Vítkova, v jehož podélné ží s Libní, Vysočany a Holešovicemi. Stavba ose byly v letech 2004 až 2008 realizo- Příspěvek popisuje návrh a posouzení svým významem přesahuje pražskou aglo- vány dva dvoukolejné tunely délek 1 365 definitivních ostění kleneb železničních meraci, protože umožňuje průjezd vlako- a 1 316 m. Ražby tunelů dle principů tunelů, realizovaných prvně na českém vých souprav z východu a severu republiky Nové rakouské tunelovací metody probí- území z nevyztuženého betonu. na jih a západ. Současně doplňuje měst- haly v ordovických horninách pomocí trha- Design of final lining in vaults of railway skou dopravu o prvek, který je velice dobře cích prací. Podrobnější informace najdou tunnels, which has been made from znám z měst na západ od našich hranic, zájemci v dalším článku tohoto časopisu plain concrete for the first time in the a to městskou železnici (tzv. S-Bahn). Že o Vítkovských tunelech. Tento příspěvek Czech Republic, is presented. tato koncepce může dobře sloužit, ukáza- představuje návrh a statické posouzení ly i katastrofální záplavy v roce 2002, kdy tunelové klenby z prostého betonu. Plány na propojení pražských železničních po zatopení pražského metra byla želez- nádraží mají dlouhou historii, sahající hlu- nice spolehlivým dopravním prostředkem V ÍTKOVSKÉ TUNELY boko do minulého století. Teprve naše pro velké množství cestujících. Oba Vítkovské tunely, severní a jižní, jsou generace však měla to štěstí, že se mohla Stavba je výjimečná také 450 m dlou- navrženy v celé své délce jako dvou- kolejné. V portálech (obr. 1), v úsecích s nepříznivými geologickými podmínka- mi a v místech křížení s jinými podzem- ními objekty byla navržena spodní klenba, jinak mají tunely patky. Po dokonče- ní ražeb byla na vyztužený stříkaný beton upevněna hydroizolační fólie, která byla napojena na drenážní systém tak, aby se v masivu zabránilo vzniku hydrostatické- ho tlaku podzemních vod. Poté probíhala betonáž kleneb pomocí posuvného oce- lového bednění délky 12,3 m.

D EFINITIVNÍ OSTĚNÍ RAŽENÝCH TUNELŮ Definitivní ostění ražených tunelů (obr. 2) bylo navrženo jako monolitická betonová konstrukce. Vzhledem k proměnlivým geo- 1 logickým podmínkám a podzemním objek-

Obr. 1 Pohled na západní portály tunelů 2 Fig. 1 West tunnel portals Obr. 2 Pohled do hotového tunelu Fig. 2 View into the tunnel tube Obr. 3 Vzorový příčný řez dvoukolejným tunelem Fig. 3 Tunnel cross section Obr. 4 Schéma nelineárního materiálového chování modelu betonu Fig. 4 Scheme of the nonlinear material model response for concrete Obr. 5 Výpočetní model ostění s pružným uložením Fig. 5 Structural model with spring supports Obr. 6 Gaussova křivka rozdělení pevnosti betonu Fig. 6 Gaussian distribution of concrete strength

46 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

tům byla definitivní konstrukce v ražených i v tahu (obr. 4). Vznik trhlin je kontro- čením tahového působení. Výpočtové částech realizována z nevyztuženého (cca. lován tahovou pevností betonu, otevírá- hodnoty vlastností horninového prostředí 60 % celkového množství) i z vyztužené- ní a šířka trhlin závisí na lomové ener- byly odvozeny z materiálových vlastnos- ho betonu (cca. 40 %). Základním tvarem gii materiálu. Pro beton v tlaku byl použit tí použitých v pravděpodobnostním řeše- ostění je kruhová horní klenba o vnitřním plasticitní model, který je schopen realis- ní primárního ostění, při němž byl uvá- poloměru 5,7 m. Světlá výška tunelu je ticky postihnout drcení betonu při více- žen vliv proměnlivosti prostředí na hod- 8,37 m a minimální šířka 11,4 m. Minimál- osé napjatosti a zvýšení tlakové pevnosti noty zatížení ostění a na tvorbu poruše- ní tloušťka horní betonové klenby tunelu je v důsledku příčného sevření. ných oblastí v okolí tunelu. Tuhost pružin 0,35 m. V opěří se směrem dolů tloušťka Výpočty byly provedeny ve stavu rovin- v radiálním i tangenciálním směru byla ostění zesiluje na 0,48 m (obr. 3). né deformace, která dobře vystihuje cho- stanovena na základě postupů a vzta- vání ostění ve střední části tunelu. Model hů uvedených ČSN 73 7501 pro modul Návrh a posouzení ostění z prostého konstrukce (příčný výsek ostění tloušťky reakce horninového prostředí. betonu 1 m, obr. 5) byl v řezu rozdělen na plošné Definitivní ostění tunelu v ražené části Návrh nevyztuženého ostění byl prove- konečné prvky o směrné velikosti 0,05 m. bylo navrženo z prostého betonu třídy den pomocí nelineární analýzy metodou Celý model byl tvořen zhruba čtyřmi tisíci C25/30. Pro posouzení mezního stavu konečných prvků v programu ATENA 2D. izoparametrických konečných prvků. použitelnosti (MSP) byly ve výpočtech Program umožňuje modelovat chování Důležitým aspektem chování ostění použity charakteristické hodnoty mate- a odezvu konstrukce včetně vzniku a šíře- tunelu je interakce vlastní konstrukce riálu, pro posouzení mezního stavu únos- ní trhlin v taženém betonu až do případ- s okolním horninovým prostředím. Hor- nosti (MSU) byly použity návrhové hod- ného porušení konstrukce. ninové prostředí bylo modelováno jed- noty materiálu. Pro účely posouzení glo- Pro realistický výpočet odezvy beto- nak konečnými prvky s vlastnostmi hor- bální spolehlivosti konstrukce se uvažo- nových konstrukcí byly použity nelineár- niny (plasticitní materiálový model Druc- valo rovněž se středními materiálovými γ ní materiálové modely uvažující všechny ker-Prager), a jednak uložením modelu hodnotami. Dílčí součinitel materiálu c se důležité aspekty chování betonu v tlaku ostění na nelineárních pružinách s vylou- v mezních stavech únosnosti podle dopo-

3 4

5 6

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 47 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

7 9

Obr. 7 Schéma zatížení klenby horninovým tlakem 0,120 MPa Fig. 7 Scheme of the vault loading by ground pressure of 0,120 MPa

Obr. 8 Znázornění výsledků pro MSP – trhliny, deformace Fig. 8 Representation of results for SLS – cracks, deformations

ručení uvedeného v ČSN EN 1992-1-1 ho i nerovnoměrného oteplení a ochla- více než pětinásobném přetížení ostění pro konstrukce z prostého betonu uvažo- zení, jehož intenzita je závislá na vzdá- zemním tlakem. γ val hodnotou c = 1,8 (obr. 6). Základová lenosti sledovaného úseku od portálu patka definitivního ostění byla vyztužena a ročním období, ve výpočtu byly pou- Posouzení definitivní konstrukce pruty ∅16 mm z oceli R 10 505 s doko- žity hodnoty odpovídající vzdálenosti z hlediska mezního stavu nalou soudržností. od 200 do 1000 m od portálu; použitelnosti (MSP) • horninovým tlakem – zatížení bylo sta- Posouzením mezních stavů použitelnos- Zatížení definitivní konstrukce noveno na základě výsledků mate- ti (MSP) se prokazují vlastnosti betono- Definitivní ostění ražených tunelů bylo matického modelovaní ražeb tunelu vé konstrukce z hlediska potřeb uživate- ve výpočtu zatěžováno kombinacemi metodou konečných prvků. Ve výpo- le objektu. Cílem posudku betonové kon- stálých, krátkodobých a dlouhodobých čtu bylo uvažováno zatížení jako spojité, strukce dle mezních stavů použitelnos- samostatných zatížení. Konstrukce byla po celém obvodu definitivního ostění ti je zabránění takovým stavům konstruk- postupně ve výpočtových krocích zatě- kolmo k jeho povrchu, při plném zatížení ce, při kterých by bylo omezeno užívá- žována: konstrukce horninovým tlakem dosáh- ní objektu. • vlastní tíhou konstrukce – pro výpočet ne plošné zatížení hodnoty 120 kPa Konstrukce definitivního ostění tunelů zatížení od vlastní váhy konstrukce byly (obr. 7). Toto zatížení bylo dosaženo jsou posuzovány na mezní stav šířky trhlin a použity vstupní parametry objemové ve výpočtovém kroku 26, jehož výsled- mezní stav přetvoření dle ČSN EN 1992-1-1 γ 3 hmotnosti betonu d = 24 kN/m ; ky byly použity pro posouzení použitel- (obr. 8). Limitní hodnoty přípustných Δ • smrštěním a dotvarováním – veli- nosti a únosnosti konstrukce z hledis- posunů ostění jsou dány velikostí lim = kost poměrného přetvoření betonu ka mezních stavů. Ve výpočtech bylo 50 mm. Maximální průhyb klenby ve výpo- ε od smrštění cs byla stanovena dle ČSN ostění dále zatěžováno horninovým tla- čtech dosáhl 15 mm (obr. 9). Norma ČSN ε EN 1991-1 hodnotou cs = 0,000112; kem až do porušení. Výsledná únosnost EN 1992-1-1 nestanovuje žádné omezení • teplotními změnami, oteplením a ochla- (odolnost) konstrukce byla vyhodnoce- šířky trhlin pro konstrukce z prostého beto- zením – v kombinacích zatěžovacích na – při výpočtu s návrhovými hodno- nu. Proto byl při jednání zúčastněných stavů byl zohledněn stav rovnoměrné- tami došlo k porušení konstrukce při firem dohodnut mechanismus posouzení

48 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

11 12

Obr. 9 Průběh monitorované deformace m1 – svislý průhyb vrcholu klenby [m] Fig. 9 Monitored value m1 – vertical deflection of vault top [m]

Obr. 10 Detail otevření trhlin [m], svislé napětí [MPa] Fig. 10 Detail of cracks opening [m], vertical stresses [MPa]

Obr. 11 Průběh vnitřních sil M, N [MNm, MN] Fig. 11 Internal forces M, N [MNm, MN]

Obr. 12 Interakční diagram pro prostý beton Fig. 12 Interaction diagram for plain concrete

Obr. 13 Limitní kombinace návrhových hodnot normálového a smykového napětí Fig. 13 Limit combination of design values of normal and shear stresses 13 konstrukce na mezní stav šířky trhlin a sta- při kombinaci namáhání prvku z prosté- odolnosti k odolnosti spočtené s návrho- novena maximální šířka trhliny hodnotou ho betonu smykem za mimostředného vými hodnotami materiálu. Střední hod- 1 mm. Ve výpočtu byla dosažena maxi- tlaku je průřez schopen přenést smyko- nota odolnosti konstrukce je u běžných mální šířka trhliny 0,14 mm (obr. 10). vé napětí pouze v závislosti na současně stavebních konstrukcí obvykle blízká odol- působícím tlakovém normálovém napě- nosti spočtené se středními hodnotami Posouzení definitivní konstrukce tí v tomto průřezu. Do takto sestrojených materiálu. Za tohoto předpokladu vychází z hlediska mezního stavu únosnosti grafů byly zakresleny všechny návrhové globální součinitel bezpečnosti pro odol- (MSU) kombinace vnitřních sil. Na základě pro- nost analyzovaného ostění vůči hornino- Po ukončení výpočtů s návrhovými hod- vedených vyhodnocení lze konstatovat, vému tlaku v rozmezí 1,34 až 1,49 podle notami materiálu (beton C25/30) byly že definitivní ostění je plně spolehlivé. předpokládaného průběhu nerovnoměr- graficky (obr. 11) i tabulkově zpracovány Pro mezní stav únosnosti byly rovněž ného teplotního pole, jehož účinky se průběhy vnitřních sil na konstrukci (ohy- posouzeny interakce momentu a normá- kombinují s horninovým tlakem. bové momenty M [MNm], normálové lové síly vyztužené základové patky, návr- síly N [MN] a posouvající síly Q [MN]) hová únosnost jejího průřezu a schop- Ošetřování čerstvého betonu pro veškeré zatěžovací stavy a jejich kom- nost přenosu smykové síly. Základová Betonáž kleneb probíhala pomocí posuv- binace. Následně bylo možno zobra- spára patek byla posouzena na únos- ného ocelového bednění délky 12,3 m zit a vyčíslit veškeré potřebné informa- nost a na usmýknutí. Z hlediska možné- s ošetřováním betonu v prvních dnech ce o konstrukci v kterékoli fázi jejího zatě- ho usmýknutí byly prověřeny i kontaktní po odbednění. K běžně používanému žování. spáry mezi ostěním a patkou. ochrannému nástřiku sloužícímu k zabrá- Jednotlivé tloušťky ostění nevyztuže- nění rychlého odpaření vody z konstrukce, ného profilu byly posouzeny na zatíže- Globální součinitel bezpečnosti nanášeného neprodleně po odbednění, ní kombinací ohybu a normálové síly odolnosti ostění přibyly dva ošetřovací vozy (obr. 14). Vozy (obr. 12). Dále bylo provedeno posou- Globální součinitel bezpečnosti konstruk- byly umístěny bezprostředně za bednícím zení limitních kombinací normálového ce z hlediska její odolnosti (únosnosti) lze vozem a poskytly betonům nových kleneb a smykového napětí (obr. 13), neboť vyhodnotit jako poměr střední hodnoty ochranu tři až čtyři dny v závislosti na délce

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 49 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 14 Ošetřování mladého betonu Fig. 14 Curing of young concrete Obr. 15 Pohled na dokončený dvoukolejný tunel Fig. 15 Finished final lining of the double-track railway tunnel Obr. 16 Čestné uznání ČKAIT za projekt nevyztuženého ostění Fig. 16 Czech Chamber of Chartered Engineers and Technicians (ČKAIT) Award of the 14 project 16

ce, a v konečném důsledku vede k vše- stranným a výrazným úsporám při realizaci stavebního díla. Použitím uvede- ného postupu byly prokázány potřebné vlastnosti nosné konstrukce, a současně byl vytvořen prostor pro úspory materiálu (výztuže) při výstavbě díla a pro zkrácení doby výstavby snížením pracnosti oproti vyztuženému profilu.

V článku byly úspěšně využity výsledky výzkumného projektu GAČR 103/08/1527 „Globální formát posuzování bezpečnosti železobetonových konstrukcí“.

Ing. Miroslav Marek tel.: 267 094 134 e-mail: [email protected]

15 Ing. Michal Gramblička tel.: 267 094 323 trvání betonážního záběru. Použitím ošet- Z ÁVĚR e-mail: [email protected] řovacích vozů byla zajištěna ochrana proti Nevyztužené ostění tunelů Nového proudění vzduchu při líci ostění. Tím došlo železničního spojení v Praze (obr. 15) oba: SUDOP Praha, a. s. ke zvýšení vlhkosti vzduchu u čerstvé klen- bylo navrženo s podporou materiálo- Olšanská 1a, 130 80 Praha 3 by a bylo zabráněno rychlému vysychá- vě neli neární analýzy metodou koneč- www.sudop.cz ní betonu konstrukce, což omezilo vznik ných prvků. Realizace trvalého tunelové- smršťovacích trhlin. ho ostění železničního tunelu z prostého Ing. Radomír Pukl, CSc. V závěrečné fázi betonáže horních kle- betonu je v rámci České republiky ojedi- Červenka Consulting, s. r. o. neb proběhlo ve spolupráci s Kated- nělá. Metodika návrhu nevyztužené tune- Na Hřebenkách 55, 150 00 Praha 5 rou experimentální geotechniky Staveb- lové konstrukce pomocí nelineární nume- tel.: 220 610 018, fax: 220 612 227 ní fakulty ČVUT měření sloužící k porov- rické analýzy je originální v celosvětovém e-mail: [email protected] nání průběhu hydratace betonu s ochra- měřítku. Kombinace obou postupů při- www.cervenka.cz nou ošetřovacích vozů a bez ní. Celkem nesla úspěšné rozšíření a doplnění postu- bylo osazeno šestnáct čidel ve dvou pro- pů běžně používaných ve stavební praxi. Ing. Michal Sedláček filech a měření probíhalo až do ustále- Proto byl projekt oceněn čestným uzná- KO-KA, s. r. o. ní teplot betonu. Výsledky budou využi- ním ČKAIT (obr. 16). Thákurova 7, 166 29 Praha 6 ty pro zlepšení efektivity technologických Zkušenost z tohoto projektu ukáza- tel.: 224 355 4684, fax: 233 320 329 postupů při betonáži kleneb tunelů z pro- la, že využití progresivních metod návr- e-mail: [email protected] stého betonu. hu podporuje optimální návrh konstruk- www.ko-ka.cz

50 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

V ÝVOJ A SOUČASNÝ STAV POUŽITÍ BETONU NA PODZEMNÍCH STAVBÁCH V ČR DEVELOPMENT AND CURRENT STATE OF USE OF CONCRETE IN UNDERGROUND STRUCTURES IN THE CZECH REPUBLIC

M IROSLAV UHLÍK specialist cooperation among them with B ETON NA PODZEMNÍCH LINIOVÝCH the participation of the Czech Republic STAVBÁCH Příspěvek se zabývá přehledem podzem- had a principal influence on this trend. Podzemní liniové stavby se člení na dvě ních liniových staveb v ČR, na kterých základní kategorie: štoly a tunely. Krité- bylo použito betonu. Mapuje jejich vývoj Páté letošní číslo časopisu BETON TKS riem je velikost plochy raženého výru- za posledních 45 let, kdy se podzemní nese podtitul „Tunely a podzemní kon- bu. Plocha výrubu štol se udává do 16 stavitelství v ČR výrazně rozvinulo hlavně strukce“. Za uplynulých 45 let se obor pod- m2, nad tuto velikost jde o tunely. Další zásluhou zkušeností ze stavby 50 km zemní stavitelství u nás výrazně rozvinul. rozlišení podle účelu, technologie prová- dlouhé tlakové štoly pro zásobování Vše začalo na Podzemním přivaděči pitné dění atd. není pro tento příspěvek pod- Prahy pitnou vodou ze Želivky (1964 až vody ze Želivky do Prahy. Vlastní stavbě statné. 1972). Zásadní vliv na tento vývoj měl předcházela pokusná štola na Štěpánov- Nejbohatší historii mají u nás želez- mohutný rozkvět tohoto oboru v tech- ském potoce, kde v roce 1964 zkoušela niční tunely, a to již od roku 1842. nicky vyspělých státech světa a odborná pověřená firma (dnes Subterra, a. s.) opti- Do třicátých let 20. století jich u nás spolupráce mezi nimi i za naší účasti. mální technologie ražby a v té době u nás vzniklo cca 140 o celkové délce kolem This article lists underground linear nepoužívanou technologii vyztužování 30 km. U těchto staveb platily tzv. nor- constructions in the Czech Republic in výrubu pomocí stříkaného betonu. Zkouš- málie – vzorové listy pro výstavbu tune- which concrete was used. It maps their ky dopadly přesvědčivě, a tak na jejich lů na železnicích bývalého Rakouska- development during the last 45 years, základě byl dokončen projekt, plán organi- Uherska. Obezdívka těchto tunelů je when underground building in the Czech zace výstavby i výběr mechanizmů, které z kamenného zdiva. Republic developed significantly thanks bylo nutno pořídit pro toto ojedinělé dílo – Až v poválečném období se začal to the experience gained during the con- 50 km dlouhý tlakový přivaděč pitné vody. struction of a 50 km long pressure tunnel Začala nová éra českého podzemního sta- for supplying Prague with drinking water vitelství. Od té doby provedly české nově Obr. 1 Dvoukolejný železniční tunel Nové from the Želivka River (1964 to 1972). vznikající firmy desítky podzemních staveb spojení Praha The flowering of the branch in technologi- u nás i v cizině, ve většině z nich hrál beton Fig. 1 Two-rail railway tunnel Nové spojení, cally advanced countries of the world and základní roli. Prague

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 51 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

na železničních tunelech používat beton. Klíčová stavba pražského železničního ropských koridorů. To vyvolalo nutnost Nejprve na tzv. Novosedelském tune- uzlu Vítkovské tunely – Nové spojení přestavby stávajících tratí, jejichž parame- lu (1974 až 1980), který byl vybudo- (2004 až 2008) představuje dosavadní try nevyhovují potřebám vyšší rychlos- ván v otevřené rýze a vyztužen železo- technický vrchol mezi železničními tune- ti (až 160 km/h). Nové návrhové para- betonovými prefabrikáty z betonu B330 ly u nás (obr. 1). Dva dvoukolejné tune- metry si vynucují řadu nových objek- s ocelovou výztuží. Ty byly vyráběny ly jsou vedeny v podélné ose masivu tů, především mostů a tunelů. Dosud v ocelových formách. vrchu Vítkov v osové vzdálenosti 32 m bylo vybudováno osm tunelů a řada Následoval Vinohradský tunel III v délce 1 365 m (jižní tunel) a 1 316 m dalších se projektuje nebo již realizuje. (1983 až 1989), který byl ražen tzv. (severní tunel). Ostění ražených částí Každá z tunelových staveb má svá spe- pražskou prstencovou metodou, jež vyu- je dvouplášťové, primární a sekundár- cifika, nicméně některé parametry jsou žívala k okamžitému vyztužování výru- ní s mezilehlou polyethylenovou fólií jim společné. Světlý průřez dvoukolej- bu železobetonového prefabrikovaného tloušťky 3 mm. Spodní klenba tunelu ných tunelů je cca 75 m2, ražba se pro- ostění ∅7,8/8,8 m. Šířka prstenců toho- izolována není. Dočasné ostění je tvo- vádí podle zásad Nové rakouské tunelo- to trvalého ostění byla 0,75 m, tloušťka řeno stříkaným betonem SB20 v tloušť- vací metody (NRTM) s primárním ostě- 0,25, resp. 0,5 m. kách 200 až 300 mm. Výztuž tvoří oce- ním ze stříkaného betonu C16/20 tloušť- Březenský tunel (2000 až 2007) byl lové sítě a ocelové příhradové ramenáty, ky 150 až 350 mm s ocelovými příhra- navržen za použití metody obvodového doplněné hydraulicky upínanými svorní- dovými výztužnými oblouky, svařovaný- vrubu, kde je výztužným prvkem stříkaný ky délky 3 až 6 m. Trvalé ostění tloušťky mi sítěmi a horninovými svorníky. Defi- beton třídy C20/25 a tloušťky 200 mm 300 mm je tvořeno vyztuženým nebo nitivní ostění je obvykle z monolitického vytvářející konické předklenby. Na tento nevyztuženým monolitickým betonem železobetonu C25/30 tloušťky 350 mm. stříkaný beton byly kladeny zvýšené náro- C25/30. Ostění hloubených částí tune- Vodotěsná izolace je mezilehlá tvořená ky pokud jde o rychlost nárůstu pev- lů, kterých je u portálů celkem 280 m, fólií tloušťky 2,5 mm. nosti v počátečním stadiu po nanesení je tvořeno uzavřenými železobetonový- Automobilové tunely na silnicích do vrubu (za 24 h min. 17 MPa, po 28 mi prstenci tloušťky 600 mm. Oba por- a dálnicích nemají u nás zdaleka tako- dnech 28 MPa). Po mimořádné událos- tály jsou s ohledem na svou dominant- vou tradici jako tunely železniční. Dosud ti v roce 2000 bylo toto ostění předkle- ní polohu důkladně architektonicky proje na našem území v provozu celkem neb posíleno vrstvou stříkaného betonu pracovány. osmnáct automobilových tunelů, z čehož s celoobvodovými příhradovými skružemi. Od roku 2000 se u nás realizují želez- deset je na území měst. Jejich celková Definitivní ostění je z betonu třídy C20/25 niční tunely na koridorových tratích. délka je 9,64 km, tj, cca 0,008 % délky s příhradovou výztuží doplněnou volnými Pro Českou republiku byly Mezinárod- silniční sítě. příložkami a svařovanými sítěmi. Betonáž ní železniční unií definovány čtyři tran- Městské tunely jsou reprezentovány stav- opěří a klenby tunelu se prováděla pomo- zitní železniční koridory o celkové délce bami Strahovský tunel a tunel Mrázovka cí bednicího vozu délky 10 m. 1 962 km. Jsou zařazeny do tzv. panev- v Praze, Pisáreckým tunelem a Královo-

52 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

3 4 polským tunelem (ve výstavbě) v Brně. né hmoty na bázi syntetické pryskyřice Obr. 2 Dálniční tunel Klimkovice Fig. 2 Motorway tunnel Klimkovice Ve stadiu výstavby je tunelový komplex zvané berol. U menších projektů se pou- Blanka na Městském okruhu v Praze. žilo ztraceného bednění vejčitého tvaru Obr. 3 Sdružený kolektor v Brně – ostění ze Dálniční tunely, jako je tunel Panenská ze sklolaminátu (obr. 4). V případech stříkaného betonu na D8, Klimkovice na D47 (obr. 2), tunel stok s volnou hladinou se volí ochrana Fig. 3 Combined collector in Brno – lining Lochkov a Komořany (oba ve výstavbě) kynety keramickými obklady. U jiných from sprayed concrete na Pražském silničním okruhu mají stejně typů staveb se často používá montované Obr 4 Kanalizace Brno – příklad použití jako městské tunely společnou vlastnost ostění ze železobetonových dílců. Vysky- ztraceného bednění z plastické a tou je široké uplatnění betonu při ražbě tují se i stavby s definitivní obezdívkou ze hmoty i definitivním vyztužování. Převládá NRTM stříkaného betonu. Fig. 4 Pipeline Brno – an example of a monolitická železobetonová obezdívka Speciální užití betonu nacházíme exploitation of permanent shuttering s mezilehlou izolací. u podzemního zásobníku plynu Háje, from plastic Významným zástupcem podzemních který využívá chodeb v hloubce 1 100 m liniových staveb je pražské metro. Začát- ve vytěženém masivu bývalého urano- Literatura: ky jeho výstavby byly poznamenány pře- vého dolu. Tyto chodby jsou v abso- [1] Podzemní stavitelství bíráním sovětských zkušeností, konstrukč- lutní většině nevyztuženy. Beton přišel v České republice, vydavatel ních prvků i mechanizmů do našich pro- ke slovu při realizaci tlakových uzávěrů, Satra 2007 jektů (trasa C). Za všechny uveďme litino- které oddělují rošt zásobníku od původ- [2] Časopis Tunel, ročníky 1992 až 2009, vé montované ostění traťových i stanič- ního důlního pole. Jde o čtyři zátky vydává Český tunelářský komitét ních tunelů, u kterých se nebrala do úvahy o délce 10 m zhotovené nástřikem drát- ITA/AITES jejich materiálová dostupnost a cena. Tepr- kobetonu na osazený pancíř. Zkoušky ve později přišel na řadu beton, který dnes technologie zhotovení zátek a komplexní ve všech projektech nových tras pražské- zkoušky systému beton – kontaktní zóna podzemní a betonové stavitelství, se vzá- ho metra dominuje. – hornina proběhly v podzemní laborato- jemně ovlivňují a odborná spolupráce Podzemní objekty městské infra- ři na zkušebních zátkách. Pro jejich reali- na tomto poli může přinést prospěch struktury, jako jsou kolektory (obr. 3), zaci bylo využito stříkaného drátkobeto- všem zúčastněným. kanalizační řady, vodovodní štoly, kabe- nu (B40/3,8V12) mokrou cestou s vyso- lové tunely, jsou u nás většinou budová- kým obsahem drátků (až 90 kg/m3). Fotografie: archív Subterra, a. s. ny s betonovým ostěním pomocí tele- skopického bednění. Základní problém Z ÁVĚR Ing. Miroslav Uhlík u tohoto typu staveb, zejména kanalizací, Z tohoto rámcového přehledu plyne, že Subterra, a. s. je ochrana betonového ostění proti koro- beton ve své mnohotvárné podobě je Bezová 1658, 147 14 Praha 4 zi. V případě Kmenové stoky K v Praze nedílnou součástí většiny podzemních mob.: 602 244 508 bylo použito ztraceného bednění z odol- staveb současnosti. Oba technické obory, e-mail: [email protected]

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 53 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

B ETONY ŽELEZNIČNÍCH VÍTKOVSKÝCH TUNELŮ N OVÉHO SPOJENÍ V PRAZE CONCRETES RAILWAYS TUNNELS IN PRAGUE NEW CONNECTION

M ICHAL GRAMBLIČKA, ky se datují do sedmdesátých let minu- ničního uzlu je možno počítat od roku M ICHAL BEŇOVIČ, lého století. 1910, kdy vznikla „Pražská nádražní V ÁCLAV BRAUN Vítkovské tunely Nového spojení komise”, která měla najít cestu ke kom- řeší napojení centrálního železničního plexnímu řešení pražské železniční sítě Příspěvek stručně popisuje stavbu, kon- nádraží na budoucí průchod vysoko- s úvahou o oddělení nákladní a osobní strukce a technologické postupy při rychlostních tratí z východu a severu dopravy a jejím soustředění do ústřed- realizaci extrémně členitých hloubených České republiky a umožňují napojení ního osobního nádraží. Realizace prvých tunelů. tratí příměstské a meziměstské dopra- počinů v tomto směru přerušila nebo The contribution describes briefly the vy napříč hlavním městem a doplňu- oddálila I. světová válka. Všechny dopl- construction, design and technology jí tak tento segment dopravy, který prů- ňující stavby zlepšovaly funkci dopra- procedures for implementing extremely jezd od východu na západ, nebo i ze vy, nemohly ale odstranit nekoncepč- rugged excavated tunnels. severu na jih přes centrum města zatím nost historické výstavby. Kromě toho neumožňoval. se dostávala zastaralá železniční zaří- Přesně před rokem byla do zkušebního Pražská nádraží a železniční síť zení do kolize s funkcemi a požadavky provozu spuštěna největší stavba slou- na území Prahy vznikaly zapojováním na rozvoj města. žící železniční dopravě v Praze. Stavba, tratí z různých směrů, kdy každá z tratí Protože účastnící výstavby již publi- tak viditelná, že není možné ji ve městě, si budovala své pražské nádraží, aniž kovali svoje příspěvky převážně v pub- např. při pohledu z Pražského hradu, by se kdokoliv staral o jejich vhodná likacích a časopisech zaměřených více přehlédnout, nese jméno Nové spoje- propojení. Tak vzniklo roku 1830 první na podzemní stavby, dovolujeme si Vás ní a navzájem propojuje pražské želez- pražské nádraží před Bruskou, bránou v tomto speciálním čísle časopisu sezná- niční stanice. Otevření Nového spojena druhé koněspřežné dráze pražsko- mit s některými zajímavostmi, kterými ní ukončilo celkovou přestavbu centrál- plzeňské, o patnáct let později byl zahá- se může tato stavba pochlubit. ního železničního uzlu, když její začát- jen provoz na větvi c. k. Severní stát- Trasa nové železniční tratě spojuje ní dráhy z Olomouce do Prahy a spolu železniční stanici Praha hlavní nádra- s již tehdy plánovanou tratí do Dráž- ží (Wilsonovo nádraží) přes nadjezd ďan byl pro její pražské nádraží vybrán „U Bulhara“ (rekonstruovaný v letech prostor dnešního Masarykova nádra- 2003 až 2004) čtyřkolejnou estakádou ží (obr. 1). Další pražské nádraží vznik- dlouhou 450 m přes dva dvoukolejné lo v roce 1862 při stavbě České západ- Vítkovské tunely s východními a severní- ní dráhy z Prahy do Plzně na Smíchově, mi pražskými nádražími. Směrové vede- pod názvem Nádraží Praha. V roce 1871 ní tunelů určuje skalní hřbet vrchu Vít- vznikla Dráha císaře Františka Josefa kova – trasa tunelů je vedena v jeho z Českých Budějovic do Prahy s nádra- podélné ose a pod objektem Národního žím Františka Josefa na úpatí Vinohrad památníku procházejí tunely v hloubce (dnešním Hlavním nádražím). 42 m. Osová vzdálenost paralelně vede- 1a Novodobou historii pražského želez- ných tunelů je průměrně 30 m. Mini-

1b Obr. 1 Masarykovo nádraží, a) dobový obrázek, b) situace Fig. 1 Masaryk’s railway station, a) period picture, b) layout Obr. 2 Situace západního portálu Fig. 2 Situation of the west portal Obr. 3 Hloubená stavební jáma západního portálu Fig. 3 Excavated opencut of the west portal Obr. 4 Zasouvání formy pod „primér“ Fig. 4 Letting of the form in the primary lining Obr. 5 Manipulace s vnitřním bedněním Fig. 5 Handling with the internal formwork Obr. 6 Betonáž bloku trakčního výklenku Fig. 6 Casting of the block of a tractive bay

54 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

mální horninový pilíř silný 3 m je na jich Jižní vítkovský tunel, realizovaný Met- Severní vítkovský tunel, vyražený Sub- západním portále. Trasy tunelů jsou rostavem, a. s., je dlouhý 1 365 m. terrou, a. s., je dlouhý 1 316 m, z toho vedeny v přímých a v obloucích a tune- Z toho je 1 250 m ražených, portálové ražených je 1 150 m. Portálové úseky ly ve směru od východu na západ klesa- úseky jsou na západě 45 m a na výcho- hloubených tunelů jsou na západě 58 m jí v minimálním sklonu 0,3 %. dě 70 m dlouhé. a na východě 107 m dlouhé. Maximální

7 8

Obr. 7 Definitivní tvar výklenků Fig. 7 The final shape of bays Obr. 8 Definitivní tvar západních portálů pod Vítkovem Fig. 8 The final shape of west portals bellow Vitkov

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 55 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

výška jejich svislých stěn byla až 27 m. jako v podzemním masivu byla pomocí omezujících podmínek s použitím tech- K portálovým úsekům se přimykají dvě přesuvného bednění konstrukce „pode- nologických přestávek. zárubní zdi délek 300 m na východě přena“ a vybetonována. V případě základního profilu bylo uva- a 65 m na západě. Bednící, samohybný vůz tuhé konstruk- žováno s ukládáním jednotlivých vrs- Základním tvarem ostění je kruho- ce byl montován na portále a byl vyba- tev do úrovně spodních hran nejvyšších vá horní klenba o vnitřním poloměru ven pohyblivým manipulátorem k rozdě- uzavíratelných oken v bednění formy 5,7 m. Světlá výška tunelu je 8,45 m lení betonu do jednotlivých betonážních rovnoměrně s použitím technologických a min. šířka v ose 11,4 m. Minimál- oken. K dopravě betonu bylo nasaze- přestávek délky 60 (45) min. pro vrstvy ní tloušťka horní betonové klenby je no čerpadlo betonové směsi Putzmeis- 1. až 9. Jednotlivé vrstvy reprezentovaly 0,35 m. V opěří se směrem k bočním ter 1405 napojené na systém dopravy na každé straně dávku 7,5 m3 betonu. drenážím tloušťka ostění zesiluje. betonu bednícího vozu. Pro případ jeho Vrchlík (10. vrstva) byl dále betonován Protože velkých podzemních prostor poruchy měli technici k dispozici náhrad- plynulým ukládáním čerstvého betonu. v pražském raženém podzemí je poměr- ní čerpadlo betonové směsi. Forma byla Nevyplněný prostor vrchlíku byl doda- ně dost (namátkou rozplety tunelu Mrá- osazena osmdesáti vzduchovými vibrá- tečně injektován cementovou suspenzí. zovka, jednolodní stanice metra Koby- tory tak, aby se účinnost sousedních vib- Vnější pomocné ostění vyhovovalo lisy atd.), nejsou výklenky pro napínání rátorů překrývala. Pro využití posuvného zatěžovacím stavům během ukládání trakčního vedení v železničních tune- bednění byla na rubu jeho konstrukce čerstvého betonu, kromě polohy hla- lech pod Vítkovem s plochou kolem 160 připravena forma, zvětšující základní pro- diny ve výšce cca 5 m (běžný profil m2 ničím výjimečným. Zajímavější situ- fil na požadovaný „výklenkový“. i profil TV). Z tohoto důvodu bylo před ace však nastala v hloubených úsecích Zásadním problémem tohoto postu- betonáží ostění dále zajištěno rozepře- tunelů na západní straně stavby. Tyto pu však byl návrh všech pevných sou- ním pomocí stojek systémového bed- železniční klenby musely být, vzhledem částí bednění tak, aby se na rubu klen- nění. Konstrukce vnitřní formy neby- k povinnosti vrátit terén po výstavbě by vytvořil dostatečný odpor čerstvé- la přizpůsobena potřebám betonáže do původní podoby, aby se svahy Vítko- mu betonu, který je v podzemí zaručen s takto omezovaným plněním čerstvým va mohly opět zazelenat, přesypány. horninovým masivem společně s bední- betonem, a proto nebylo možné kaž- Ve stavební jámě byla postavena sou- cím vozem. Vzhledem k tomu, že objem dou uloženou vrstvu zhutňovat přílož- stava tří kleneb o délce 12 m, s tloušť- betonu tunelových pasů byl přes 300 m3 nými vibrátory (úroveň vibrátorů byla kou stěn od 0,6 do 1,2 m. Definitivní oproti 187 m3 v typickém pasu, museli mimo potřebné rozmezí) a bylo nutné konstrukce byla požadována vodonepro- všichni stavaři promyslet každý detail při- použít kombinovaného způsobu zhut- pustná. Následný zásyp maximální výšky pravovaného postupu výstavby. ňování za pomoci ponorných vibrátorů až 12 m ve sklonu 30° vytvořil výrazně Po teoretické přípravě, ve které projek- z uzavíratelných oken. Pro spínání pří- asymetrické zatížení kleneb. tant modeloval postupné vyplňování pro- ložných vibrátorů platila obecná pravi- Na západním portálu bylo nutné umís- storu mezi oběma pažícími konstrukcemi dla uvedená pouze v rozsahu uložené- tit vedle sebe dva tunelové pasy, pro a kdy hledal odpověď na otázku maximál- ho betonu v čase jeho zpracovatelnosti jižní i severní hloubený tunel, sloužící ní výšky čerstvého betonu zaručující sta- (do stáří 3,5 h). pro napínání konstrukce trakčního vede- bilitu stěn bednění, navrhli technologové Základní nosný prvek rubového bed- ní. Vzhledem k tomu, že v jednom řezu recepturu splňující podmínku zamezení nění/ostění tvořily svařované příhradové to nebylo možné, musejí být obě komo- vzniku pracovních spár. Byl určen postup ramenáty, na které byly upevněny vrstvy ry navzájem posunuty. Na obr. 4 je zřej- betonáže, který vycházel z vlastností čer- kari sítí. Vnější vrstva byla opatřena geo- mé extrémní prostorové omezení při stvého betonu, jeho křivek náběhu pev- textilií umožňující nanášení mokré směsi výstavbě. Nebylo možné postavit tune- nosti a z konstrukce bednění (rozmístě- stříkaného betonu. Tvar bednění a oce- lové pasy „klasicky“ – s rubovým, kont- ní příložných vibrátorů na plášti vnitřního lových ramenátů byl pravidelně geode- ra bedněním. Proto se tuneláři rozhod- bednění). Důležité charakteristické body ticky kontrolován. li realizovat tyto části s využitím zkuše- křivky byly dosažení pevnosti (pene- Velice důležitou součástí přípravy beto- ností z podzemí s tzv. „falešným primé- tračního odporu) 0,5 MPa po 190 min náže bylo zpracování časového har- rem“, pod který byla umístěna hydroizo- a dosažení pevnosti 3,5 MPa po 290 min. monogramu dopravy čerstvého beto- lační folie a ocelová výztuž a podobně Betonáže byly navrženy dle uvedených nu z betonárny na, naštěstí, nedale- kém „ostrově hraběte Rohana“. Automi- xy se nesměly ani opozdit ani přijet pří- Tab. 1 Základní objemy stavebních prací liš předčasně. Tab. 1 Essential volumes of building works Ani realizace zásypů nebyla jednodu- Investor SŽDC, s. o. chá operace. Vzhledem k velmi obtížné Činnost Objem Projektant SUDOP Praha, a. s. dostupnosti k místu zásypů ve strmém vyrubaný prostor ražených svahu s nemožností realizace přístupo- 244 800 Sdružení Nové spojení Praha: dvoukolejných tunelů [m3] Zhotovitel Skanska, a. s, Metrostav, a. s., vých ramp, stísněným podmínkám pra- obestavěný prostor v hloubených Subterra, a. s., SSŽ, a. s. 26 750 covní plochy vymezené zásypem, tva- stavebních jamách [m3] Subterra, a. s., Podzhotovitel rem a sklonem konečné nasypané plo- plocha stříkaného betonu [m2] 62 380 divize podzemních staveb chy, byly zásypy v nejužších místech uložený monolitický beton [m3] 39 750 Realizace stavby 2004 až 2008 realizovány pomocí zaplavování popíl-

56 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

kem, který dokonale vyplnil všechny, i ty Ing. Michal Gramblička Ing. Michal Beňovič nejmenší prostory. SUDOP Praha, a. s. AGN, Gotthard Basistunnel Nord Olšanská 1a, 130 80 Praha 3 Los 151 Erstfeld, STRABAG (CH)/STRABAG (A) Z ÁVĚR tel.: 267 094 323, fax: 267 094 212 Postfach 43, CH-6474 Amsteg, Realizace hloubených úseků Vítkovských e-mail: [email protected], www.sudop.cz Švýcarsko tunelů se zpětným zásypem ve strmém tel.: +41 418 847 229 svahu nad západním portálem potvrdi- Ing. Václav Braun e-mail: [email protected] la vysokou profesionalitu všech zúčastně- Subterra, a. s. ných, kteří si poradili v omezeném pro- Bezová 1658, 147 14 Praha 4 storu s mimořádně komplikovanými tvary tel.: 244 063 040 železobetonových kleneb. e-mail: [email protected], www.subterra.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 57 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

O CELOVÉ BEDNICÍ FORMY PRO REALIZACI TUNELŮ STEEL TUNNEL FORMWORK FOR REALIZATION OF TUNNELS

P ETR MERTA ho pláště každého panelu přenášeno přes podélné profily IPN se stanovenou roztečí do ocelových žeber. Podélná vzdálenost Článek popisuje nový vývoj v oblasti bednění monolitického mezi žebry je určena statickým výpočtem. betonového tunelového ostění. Pro umožnění kontroly procesu betonáže a pro usnadnění This article describes a new trend in the formwork of monoli- čerpání betonu jsou v ocelovém plášti podél celého povrchu thic concrete tunnel lining. bednění rovnoměrně rozmístěna revizní okna. Součástí jsou rovněž řady příložných vzduchových vibrátorů, které usnad- Přínosem rychlého rozvoje dopravní infrastruktury je stálé zdoko- ňují hutnění betonové směsi. V plášti horního segmentu jsou nalování stavebních technologií. Se vzrůstajícími nároky na staveb- navíc osazeny uzavíratelné kontrolní otvory a napouštěcí ven- ní díla se zvětšují i požadavky na technická řešení. Dlouholeté zna- tily, které v konečné fázi betonování umožňují připojení potru- losti a zkušenosti nasbírané při výstavbě tunelů po celém světě bí pro tlakování betonu do této poslední části klenby. vedly k postupnému vývoji bezpečnějších, ekonomicky výhodněj- Při odbedňování se nejprve hydraulicky sklopí křídla bednění ších, a tím i konkurenceschopnějších ocelových bednicích forem. bočních částí tunelu a po té se dají do pohybu příslušné hydrau- Technický návrh posledního typu bednicí formy vychází z nej- lické válce, které celou konstrukci bednění odsadí. Tím je forma novějších norem a předpisů a maximálně se přizpůsobuje všem zcela uvolněna a může se bez problémů přesunout do místa požadavkům dnešních realizátorů tunelových staveb. dalšího záběru. Hydraulicky ovládaný pojízdný ocelový bednicí vůz je určen pro Bednicí vůz je projektován tak, že nepřebírá zátěž vzni- výstavbu ražených a hloubených tunelů s jednou pracovní spá- kající během betonáže tunelu. Jeho funkcí je pouhý přesun rou o klenbovém průřezu s vnitřními poloměry 4 až 8 m. Bednicí bednění z jednoho úseku do druhého a zároveň slouží jako vůz přesně kopíruje tvar tunelu s požadovaným poloměrem zakři- základna pro přesné umístění bednicí formy před zahájením vení a umožňuje přemístění systémového bednění a manipulaci betonáže. s ním. Délka vozu se upravuje podle aktuálních potřeb stavby. Pro přemísťování vozu je ovšem zapotřebí dokonale polo- žit koleje, po kterých se forma mezi záběry posunuje. Vůz musí Konstrukce pláště bednění je sestavena ze tří segmentů vždy pojíždět po normované kolejnici, která je umístěna a přísluš- (obr. 1): horní klenby, bočních a spodních křídel. Jednotlivé ně upevněna v souladu se zatížením, které bednicí forma přená- panely, které tyto segmenty tvoří, jsou navzájem spojovány šrou- ší. Kola s dvojitým nákolkem zaručují bezpečný přesun. Dodávka by. Aby bylo možné křídla při odbedňování sklopit, jsou spoje a montáž kolejí je standardně zcela v režii dodavatele stavby. mezi jednotlivými segmenty kloubové. Zatížení způsobené tlakem čerstvého betonu je z ocelové- Nosnou konstrukci vozu tvoří dva ocelové portály krabicové-

Obr. 1 Příčný řez pojízdnou ocelovou bednicí formou Fig. 1 Steel tunnel formwork – cross section Obr. 2 Nosná konstrukce bednicího vozu Fig. 2 Formwork carriage – supporting framework Obr. 3 Nasazení tunelového bednění ve Španělsku Fig. 3 Tunnel formwork is used in Spain Obr. 4 Bednicí forma na stavbě tunelu Jablunkov Fig. 4 Tunnel formwork on jobsite tunnel Jablunkov

1 2

58 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGY

ho průřezu (standardně s volným průjezdným profilem pro sta- veništní dopravu), které jsou podélně spojeny nosníky z vyztu- žených obdélníkových dutých profilů (obr. 2). Samotné ocelové bednění pláště je připojeno k těmto podélným nosníkům pro- střednictvím čtyř kotvicích bodů. Většina činností spojených s obedňováním, odbedňováním a přemísťováním je prováděna pomocí hydraulického zaříze- ní. Patří k nim: • pojezd vpřed a vzad – pro uvedení celé soupravy do pohybu jsou současně aktivovány čtyři hydraulické motory na kolových podvozcích, které se nacházejí na každé noze vozíku; • zdvih a pokles systémového bednění a bednicího vozu pomo- cí hydraulických válců umístěných v dutých nohách podvoz- ku, umožňují nastavení přesné polohy bednění a následné odbednění formy; • příčný posun systémového bednění na voze, ve čtyřech kot- vicích bodech na podélném nosníku je možné měnit relativní polohu bednění vzhledem k ose vozíku; 3 • pohyby nutné pro zabednění a odbednění bočních a spod- ních křídel bednění. Bednicí forma je určena pro běžné používání na venkovních Po přesném usazení bednění a po nastavení mechanických stavbách, proto je její konstrukce chráněna povrchovým nátě- rozpěr se tlak hydraulických válců vozíku uvolní, aby se zabráni- rem proti korozi. Je plně vybavena dle platných bezpečnost- lo jejich zatížení během betonáže. ních předpisů. Dodává se standardně s rozdělovačem betonu Při realizaci tunelového bednění je standardně dodáván tech- a v přední části se stavěcím ocelovým čelním bedněním, které nický projekt se statickým výpočtem, ve kterém jsou pro lepší lze přesně přizpůsobit tvaru klenby. pochopení a snadnější práci řešeny jednotlivé části systémové- ho tunelového bednění zvlášť. Bednění klenby a bednicí vůz jsou provozně nezávislé. V každé části je uveden krátký popis Petr Merta funkčního principu, pro který byla daná část navržena, i dílů, PERI, spol. s r. o. které ji tvoří. Součástí statického výpočtu s uvažovanými koefici- Průmyslová 392, 252 42 Jesenice enty dle platných norem jsou výsledky pro jednotlivé zatěžova- tel.: 222 359 368, fax: 222 359 314 cí stavy, které byly brány v úvahu ve fázi navrhování, a nakonec e-mail: [email protected] seznam stavů včetně výsledků s nejnepříznivějšími účinky. www.peri.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 59 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

A NALÝZA PŘESYPANÝCH TENKOSTĚNNÝCH KLENEB ANALYSIS OF THIN- WALLED REINFORCED CONCRETE VAULTS

V LADIMÍR HOUŠŤ, JIŘÍ STRÁSKÝ S TATICKÉ PŮSOBENÍ ní po vrchol klenby – deformace nejsou Základním předpokladem návrhu tenko- dostatečné pro vznik smykové plochy. Přesypané klenby patří k nejstarším stěnné přesypané klenby je vystihnout Při zasypávání nad vrcholem klenby je mostním konstrukcím. V současnosti působení zemního zásypu a započítání ostění vlivem přitížení vrcholu zatlačo- jsou převážně stavěny jako ekologic- interakce konstrukce s bočním zásypem váno zpět do bočního zásypu, v zemině ké konstrukce sloužící jako biokoridory při přenosu zatížení. Zatížení tíhou nad- dochází ke kompresi, na konstrukci půso- k převedení zvěře, a nebo jako klasické násypu a přitížení povrchu proměnným bí vzhledem k deformacím nedostateč- dopravní tunely budované z povrchu. zatížením vede k příčné deformaci klen- ným pro vznik plné hodnoty pasivního V obou případech je možné a z ekono- by, proti které působí reakce zeminy, která tlaku snížený pasivní zemní tlak. Výsled- mického hlediska výhodné navrhnout je uvažována přímo úměrná deformaci. ný boční zemní tlak je superpozicí zvýše- konstrukci jako tenkostěnnou železobe- Pro zvyšující se zatížení se odpor zeminy ného aktivního tlaku a doplňkového tlaku tonovou klenbu. Dalším aspektem je v závislosti na horizontálním modulu pod- pasivního [9]. přirozené estetické působení v krajině. loží zvyšuje, což příznivě ovlivňuje napja- Při výstavbě přesypaného objektu je Cílem prezentovaného článku je tost v průřezu klenby, reakce podloží však velikost zemního tlaku podstatně ovliv- popsat chování tenkostěnné přesypané musí odpovídat reálnému zemnímu tlaku. něna hutněním, které působí jako přitíže- konstrukce v průběhu výstavby a charak- Dále je ve výpočtech důležité zahrnout ní jednotlivých vrstev a vyvolává zvětše- terizovat pokročilé konstitutivní modely vliv postupné výstavby a přitížení hut- ní zemních tlaků. Tyto zvýšené horizon- pro analyzování interakčních úloh. něním. tální zemní tlaky mohou být řádově větší Buried vaults belong to the oldest bridge K dimenzi průřezu přesypané klenby je než teoretické klidové hodnoty a mohou structures; at present they are mainly rozhodující zatížení vyvolané tíhou zemi- se blížit velikostem pasivního tlaku [10]. built as environmental structures serving ny, z kterého se stanoví zemní tlaky svis- Určení velikosti bočních tlaků na poddaj- σ σ as animal crossings or tunnels built cut lé y a vodorovné x. Svislé geostatické nou konstrukci při hutnění je poměrně and cover method. In both cases it is napětí je dáno vlastní tíhou zeminy a výš- složitá úloha, kterou lze s využitím analy- σ γ . possible and economically advantage- kou y = h, vodorovné (boční) zemní tických postupů (Broms, Seed, Duncan) σ σ . σ ous to design the structures as a thin- tlaky x = y K se určí ze y v závislosti řešit jen přibližně. walled reinforced concrete arch. Buried na velikosti posunu, pootočení a přetvo- S uvážením výše popsaného je evi- structures require minimal maintenance. ření konstrukce. Rozlišují se tři typy boč- dentní, že při analytickém řešení inter- Moreover, such slim structures smoothly ních zemních tlaků (obr. 1). akční úlohy tenkostěnné klenby s vli- fit into the landscape. V průběhu výstavby se typy zemních vem postupného zasypávání a hutně- The aim of presented article is to tlaků mění podle stupně zasypání klen- ní se jedná s ohledem na složitost pro- describe the behavior of thin-walled by a jejich praktické určení pro analytický blému působení zemních tlaků o velmi structures during construction and to výpočet může být komplikované. Obec- komplikovanou úlohu vyžadující složité specify advanced constitutive models for ně se předpokládá působení zvýšené- iterační řešení, a proto je nejvýhodnější analysis of the interactive problem. ho aktivního zemního tlaku při zasypává- vyžití numerického modelování metodou konečných prvků (MKP).

ATEMATICKÝ MODEL PŘESYPANÉ ⎛ ϕʹ ⎞ M aktivní 9O = bU ⎜"#° − ⎟ KONSTRUKCE ⎝ ⎠ Pro výpočet přesypaných tunelů je vhod- né využít předpokladu, že třírozměrnou v klidu 9 = − aW\ϕ ʹ skutečnou stavbu lze popsat dvouroz- měrným výpočtovým modelem s rovin- ⎛ ϕʹ ⎞ pasivní 9^ = bU ⎜"#°+ ⎟ ným stavem deformace, protože se neu- ⎝ ⎠ važuje s posuny v podélném směru tune- 1 lu. Výpočtové modely pro analýzu přesy- paných konstrukcí s materiálovými modely vystihujícími chování zásypu řeší odezvu systému zemina – konstrukce pomo- • Původní podloží (1) cí MKP. • Klenba (2) Konstrukce přesypané klenby sestává • Boční zásyp (3) ze čtyř prvků (obr. 2). • Zásyp nad vrcholem klenby (4) Porovnání numerické analýzy s výsled- ky měření ukázalo opodstatnění využití kontaktních elementů mezi prvky zemi- 2 ny a klenby, které definují interakční cho-

60 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

vání spáry mezi klenbou a zeminou jako jednostrannou tlakovou vazbu s mož- $aW\ϕ ; = ností nastavení tření a smykové soudrž- !− aW\ϕ nosti [7]. $Q Q]aϕ Materiálové modely Y = Ke správnému vystižení mechanické- !− aW\ϕ ho chování zemin by měl být vybrán adekvátní konstitutivní vztah, který doká- 3 že zohlednit nelineární závislost tuhosti zeminy na napětí a přetvoření, defor- ký model s izotropním smykovým a tla- mační historii a hysterezní chování zemi- kovým zpevněním pro simulace chování ny při opakovaném zatěžování a odleh- zemin, který umožní predikovat závislost čování (např. hutnění) a také vliv dilatan- tuhosti zeminy na přetvoření. HS model ce a pórovitosti. Konstitutivní vztah vyja- vychází z experimentu triaxiální odvodně- dřuje matematickou závislost mezi defor- né zkoušky, závislost axiálního přetvoření mací materiálu a jeho stavovými veličina- na deviátorovém napětí je aproximována mi (Cauchyho napětí, teplota, pórovitost) hyperbolou. [3, 4, 7, 8]. Základními charakteristikami modelu V článku jsou prezentovány výsledky jsou: ref modelu Drucker-Prager vyhodnoceného • E 50 – sečná tuhost z triaxiální dréno- v programu Ansys a modelu Hardening vané zkoušky 4 ref Soil z programu Plaxis. Pro oba mode- • E oed – tečná tuhost při primárním ε ly byla použita stejná geometrie i okrajo- edometrickém zatížení mezi vertikálním přetvořením 1 a devia- ref vé podmínky. • E ur – charakteristiky pro přitěžování / torickým napětím q při primárním triaxiál- odlehčování ním zatěžování. Model Drucker-Prager • m – vyjadřuje tuhost v závislosti _ Elasto-plastický model Drucker-Prager je na napětí dle mocninné závislosti −ε = pro: q < qf , vhodný pro materiály s vnitřním třením • c, φ, ψ – charakteristiky plochy plasti- 3 W − _ _O k určení elasto-plastické odezvy materiá- city v souladu s Mohr-Coulombovým lu. Drucker-Pragerova podmínka plastici- modelem kde qa je asymptota smykové pevnosti a Ei ty je získána aproximací Mohr-Coulom- Základní myšlenkou pro formulaci Har- je počáteční tuhost, určená ze vztahu: bovy plochy plasticity. Je definována kon- dening Soil modelu je hyperbolický vztah stantním poměrem deviátorového napě- Obr. 1 Vztah mezi bočním tí q a hydrostatického napětí p [3]. V přípa- přetvořením a koeficientem dě ideální plasticity je podmínka plasticity zemního tlaku závislá pouze na jedné stavové proměnné Fig 1. Relation between lateral napětí – f({σ}). strain and lateral pressure coefficient σ f({ }) = q – Mp – k = 0 . Obr. 2 Konstrukční systém Tato plocha plasticity je v prostoru hlav- přesypané klenby Fig. 2 Structural system of buried ních napětí zobrazena jako hladká rotač- vault ní kuželová plocha. Ve srovnání s MC plo- Obr. 3 Drucker-Pragerova podmínka chou tak odpadají singulární oblasti hran, plasticity (meridiánový řez) což usnadňuje implementaci do nume- Fig. 3 Drucker-Prager yield criterion rických aplikací. (p – q plane) 5 K základním mechanickým parametrům Obr. 4 D-P podmínka plasticity materiálu, modulu pružnosti E a součini- v prostoru hlavních napětí 6 teli příčné roztažnosti ν, přibývají parame- Fig. 4 D-P yield surface in principal stress space try plochy plasticity M a k, které lze spočí- tat jako goniometrické funkce úhlu vnitř- Obr. 5 Hardening Soil model – φ závislost napětí a přetvoření ního tření a koheze zeminy c. V někte- [8] rých softwarech je dále definován para- Fig. 5 Hardening Soil model – metr ψ – úhel dilatance, který ovlivňu- stress strain relation [8] je zákon plastického tečení (sdruženou, Obr. 6 Plochy plasticity modelu nesdruženou plasticitu). Hardening Soil (meridiánový řez) [8] Fig. 6 Yield surfaces of HS model Model Hardening Soil in p — q~ plane HS model je pokročilý pružno-plastic-

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 61 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

3# 3W = . − @T

Rf je poměr qf/qa (obr. 5) a E50 je tuhost omezeného napětí při primárním zatěžo- vání daná vztahem: [ ⎛ Q Q]aϕ − σ aW\ϕ ⎞ 3 = 3 `ST ⎜ ! ⎟ . # # ⎜ `ST ⎟ ⎝ Q Q]aϕ + ^ aW\ ϕ⎠ ref E 50 je referenční sečná tuhost odpoví- dající referenčnímu napětí pref. Pro dráhy napětí při přitížení a odtížení a další změny tuhosti závislé na napětí je definován modul Eur: [ ⎛ Q Q]aϕ − σ aW\ϕ ⎞ 3 = 3 `ST ⎜ ! ⎟ . c` c` ⎜ `ST ⎟ ⎝ Q Q]aϕ + ^ aW\ϕ ⎠

Výhodou HS modelu je využití 2. plochy 7 plasticity pro ukončení elastické oblasti – tzv. „Cap“ pro tlakové dráhy napětí (tla- kové zpevnění) regulované edometric- kým modulem. Podmínka plasticity se smykovým zpevněním modelu Harde- ning Soil [8]: – f = f – γ P , – kde f je funkcí napětí a γ P je funkcí plastického přetvoření. Podrobný popis modelu HS je uveden v [8].

Verifikace matematického modelu K ověření výpočtového modelu byla provedena analýza realizované stavby stá- vajícího přesypaného tunelu. Podrobný popis konstrukce tenkostěnného tunelu a výsledky měření z výstavby byly publi- kovány v [2]. Přesypaný dvoukolejný tunel s průmě- 8 rem 19,6 m celkové délky 173 m byl postaven blízko Obed ve státě Alberta 9 v Kanadě. Tento tunel převádí směrově rozdělenou silniční komunikaci přes trať CNR. Oblouková klenba ze železobeto- nových prefabrikátů má tloušťku stěny 300 mm (ve vrcholu 500 mm). Na obr. 7 je příčný řez klenbou a znázornění řešení spojení segmentů ve vrcholu a patě klenby pomocí předpínacích tyčí Dywidag 414 MPa. Segmenty jsou 2,44 m dlou- hé, ve vrcholu jsou v podélném směru tunelu vedeny čtyři lana dodatečného předpětí. Pro prefabrikované segmenty byl použit beton s minimální pevností v tlaku po 28 dnech 35 MPa a betonář- ská výztuž s mezí kluzu 400 MPa. Geotechnické průzkumy na místě indi-

62 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Těžený štěrk Hutněný Parametr Pískovec Jílový till Zásyp patek Beton Standard Proctor Drcený štěrk jílový till 100+ 95 90 Objemová hmotnost [kN/m3] 21,4 21,4 22,4 22,4 24 23,2 22,4 21,6 21,6

Poměr qf/qa 0,6 0,75 0,7 0,7 0 0,6 0,7 0,7 0,7 Koheze [kN/m2] 25,500021400000 Úhel vnitřního tření [°] 50 37 32 32 15 51 41 42 35 Koeficient zemního tlaku 0,48 0,48 0,5 0,7 0 1,5 0,75 0,5 0,75 Tab. 1 Parametry pro zeminy, beton a štěrk Tab. 1 Properties of soils, concrete and gravel

Hutněný Těžený štěrk Obr. 7 Příčný řez přesypaným tunelem Parametr Pískovec Jílový till jílový till (95 %) Fig. 7 Arch cross section Tečný modul pružnosti [MPa] 413 84,7 46,5 87,8 Tečný obnjemový modul [MPa] 248 46,5 18,1 46,5 Obr. 8 Schéma složení zásypu Úhel vnitřního tření [°] 50 37 32 41 Fig. 8 Backfill types Tab. 2 Reprezentativní hodnoty modulů a úhlu vnitřního tření Obr. 9 Výpočtový model přesypaného Fig. 2 Representative values of moduli and angle of internal friction tunelu Fig. 9 Mathematical model of buried structure kovaly v zemní stratigrafii pod tratí při- ním podloží. Till je štěrkovitý, pískovitý bližně 9 m mocnou vrstvu velmi tuhé- a prachovitý šedohnědé barvy, podíl bal- Obr. 10 Svislé posuny uy [m] (model ho jílového tillu (sediment ledovcového vanů byl ověřen při vrtání. Drucker-Prager), a) vrstva zásypu 7, původu) s příměsí štěrku střední plastici- V tabulce 1 jsou prezentovány hodnoty b) definitivní stav ty s obsahem vody 16 %, který je uložen doporučené Geotechnical Services Secti- Fig. 10 Vertical displacement (model DP), na dobře stmeleném pískovcovém skal- on of Alberta Transportation and Utili- a) layer 7, b) final stage RSTAB RFEM Program pro výpočet Program pro výpočet rovinných i prostorových konstrukcí metodou prutových konstrukcí konečných prvků

Navrhování podle nových evropských norem

10a

Řada přídavných modulů

Rozsáhlá knihovna profilů avit ... Snadné intuitivní ovládání

de b 6 500 zákazníků ve světě Nová verze v českém jazyce

Demoverze zdarma ke stažení ke zdarma Demoverze www.dlubal.cz Zákaznické služby v Praze

Ing. Software Dlubal s.r.o. Anglická 28,120 00 Praha 2 Tel.: +420 222 518 568 Ing. Software Fax: +420 222 519 218

Dlubal E-mail: [email protected] která Vás bu Statika, 10b

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACEInzerce 96,5x132 5/2009 zrcadlo (Beton CZ 2009)_01.indd 1 27.3.200963 10:16:36 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

11a >]ac\gCGchZcd`QV]ZcYZS\Pg Literatura: !# [1] Houšť V., Stráský J.: Tenkostěnné ! 6O`RS\W\UA]WZ[]RSZ přesypané konstrukce. Etapová 6AµdZWdVcb\\ # zpráva projektu FI-IM5/128 2`cQYS`>`OUS` „Nové progresivní konstrukce 2>µdZWdVcb\\ ;ÂS\ z vysokohodnotného betonu“, #

CgI[K Etapa 1. Brno, VUT FAST, 2009 [2] Montgomery J., Morison R. M.: # Design and construction of a buried precast prestressed concrete arch, $ "# "# ## $& %' &$! '"& % PCI Journal, Vol. 38, No.1, 1993 # [3] Herle I.: Základy matematického modelování v geomechanice, 11b >]ac\gCGchZc^ObgYZS\Pg Univerzita Karlova, Praha 2003 [4] Jirásek M., Zeman J.: Přetváření # a porušování materiálů. Praha, 2008 [5] Budhu M.: Soil mechanics and foundations, John Wiley & Sons, # 2007 6O`RS\W\UA]WZ[]RSZ [6] Craig R. F.: Soil mechanics, Spon 6AµdZWdVcb\\ CgI[K 2`cQYS`>`OUS` Press, London, 2004 # 2>µdZWdVcb\\ [7] ANSYS Theory Reference release ;ÂS\ 10.0. Ansys, Inc., SAS IP, Inc., 2006 ! $ "# "# ## $& %' &$! '"& % [8] Plaxis Material Models Manual release 9.0. A. A. Balkema, Rotterdam, Brookfield Obr. 11 Porovnání naměřených a vypočítaných posunů v průběhu zasypávání [9] Barták J., Buček M.: Zemní tlaky Fig. 11 Comparison of measured and calculated displacements during backfilling na tenkostěnné ostění přesypávaných σ σ Obr. 12 a) napětí y [kPa] – definitivní stav (model HS), b) napětí x [kPa] – definitivní stav staveb, Katedra geotechniky FSv (model HS) ČVUT v Praze σ σ Fig. 12 a) stress y [kPa] – final stage (model HS), b) stress x [kPa] – final stage (model HS) [10] Duncan J. M., Seed R. B.: Compaction — induced earth Obr. 13 Porovnání naměřených a vypočítaných zemních tlaků v průběhu zasypávání pressures under K0 – conditions, Fig. 13 Comparison of measured and calculated soil pressures during backfilling Journal of Geotechnical Engineering, Obr. 14 Změna tuhosti 1. vrstvy zásypu v průběhu zasypávání Vol. 112, No. 1, 1986 Fig. 14 Change of stiffness in the 1st layer of backfill during backfilling

ties pro zeminy v původním výpočtovém dle vztahu pro materiálový model Dun- klenby osazeny tlakové měřiče „PG“, které modelu NLSSIP, v tabulce 2 jsou uve- can-Chang [2]. zaznamenávaly zemní tlak na kontaktu deny reprezentativní hodnoty tečného ostění a zásypu. V řezech byly měřiče Youngova modulu, tečného objemového S ROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ po výšce klenby osazeny ve dvou bodech modulu a úhlu vnitřního tření pro zemi- V průběhu výstavby byly geodeticky měře- (15 a 50°) a na stěnu patky (obr. 7, 9). ny kolem klenby. Tyto hodnoty byly vypo- ny svislé posuny v patě klenby (obr. 9 bod Ze srovnání vypočítaných posunů mode- čítány pro minimální a maximální hlavní P) a ve vrcholu klenby (bod V). Po délce lu je patrný stejný trend deformací v prů- napětí při atmosférickém tlaku 10,33 t/m2 tunelu byly ve dvou řezech na povrch běhu fází výstavby s daty naměřenými

12a 12b

64 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

13a BZOY\O^]d`QVab\g^ObYg ve výpočtovém modelu vykazuje stejný ' trend jako tlak na povrch klenby namě- & 6A[]RSZ řený v průběhu zasypávání tunelu. Větší % shody s naměřenými hodnotami dosa- $ 2>[]RSZ # ;ÂS\ huje model Hardening Soil. Ideálně pruž- " no-plastický model DP lze zpřesnit užitím

bZOYIY>OK ! referenčního deformačního modulu pro jednotlivé vrstvy v závislosti na hloubce. V reálném zemním tělese je tuhost $ "# "# ## $& %' &$! '"& % závislá na stavu napjatosti, což se proje- dÝÈYOhtag^cI[K vuje nárůstem tuhosti zeminy s hloubkou. V modelu Hardening Soil byl sledo- ván nárůst tuhosti v první vrstvě zásypu 13b BZOY\O^]d`QVYZS\PgdP]R2+ # & 5 m od klenby při postupném zasypává- ní (obr. 14). % 6A[]RSZ $ 2>[]RSZ # ;ÂS\ Z ÁVĚR " Provedená podrobná analýza betono-

bZOYIY>OK ! vé přesypané klenby metodou koneč- ných prvků s využitím pružno-plastic- kých materiálových modelů Drucker-Pra- ger a Hardening Soil poměrně přesně $ "# "# ## $& %' &$! '"& % vystihla chování reálné stavby přesypané- dÝÈYOhtag^cI[K ho tunelu u Obed v Kanadě. Prezentova- ný postup výpočtu s využitím konstitutiv- 13c BZOY\O^]d`QVYZS\PgdP]R2+# ních vztahů pro matematické modelování může být využit pro pokročilé analyzová- ní tenkostěnných přesypaných objektů při & požadavcích na úsporu stavebních nákla- $ dů započítáním interakce konstrukce se

bZOYIY>OK zeminou zásypu při přenosu zatížení. " 6A[]RSZ 2>[]RSZ Výsledky naměřené v průběhu výstavby ;ÂS\ přesypaného tunelu byly převzaty z [2]. $ "# "# ## $& %' &$! '"& % Za poskytnutí cenných informací a odborné dÝÈYOhtag^cI[K literatury z oblasti geotechniky autoři děkují Ing. Lumíru Mičovi, Ph.D., z Ústavu geotechniky na konstrukci při výstavbě. Hodnoty svis- vena efektivním modulem pružnosti, při FAST VUT v Brně. lých posunů v patě klenby jsou téměř reálném postupu výstavby byla tenkostěn- stejné. Odchylka 5 až 10 mm od výsled- ná klenba zřejmě porušena množstvím Příspěvek vznikl v rámci řešení grantového né polohy vrcholu klenby ve výpočto- trhlin, a tím ještě snížena její tuhost. projektu FI-IM5/128 „Nové progresivní vém modelu je pravděpodobně způso- Na obr. 12 jsou prezentovány geostatic- konstrukce z vysokohodnotného betonu“ σ σ bena rozdílnou tuhostí reálné betonové ké a horizontální napětí v zemině x a y Ministerstva průmyslu a obchodu. klenby a klenby ve výpočtovém modelu. vypočítané modelem Hardening Soil. Ve výpočtovém modelu byla tuhost upra- Působení zemního tlaku generované Ing. Vladimír Houšť tel.: 541 147 877, fax: 549 250 218 14 e-mail: [email protected] Ab`Saa^]W\b #$>7B@C<5@/D3: ! # Prof. Ing. Jiří Stráský, DSc. tel.: 541 147 845 e-mail: [email protected] #

I;>OK Stráský, Hustý a Partneři, s. r. o. Bohunická 50, 619 00 Brno # tel.: 547 101 882, fax: 547 101 881 e-mail: [email protected], www.shp.eu :/ :/ :/! :/" :/# :/$ :/% :/& 11 []RcZ3µ^`W[t`\^ÂSbÐS\ []RcZ3µ^ÂWbÐS\Vcb\\[ oba: ÚBZK FAST VUT v Brně 3^]hVcb\\O^ÂWbÐS\ROZÈd`bd]c Veveří 95, 662 37 Brno www.fce.vutbr.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 65 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

N UMERICKÉ MODELOVÁNÍ ŽELEZOBETONOVÉHO SEGMENTOVÉHO OSTĚNÍ NUMERICAL MODELING OF SEGMENTAL LINING USING FEM

M ICHAL ŠEJNOHA, JAN PRUŠKA jů (TBM). Výrub se otevírá plným profilem Beroun na západní větvi III. tranzitního a má nejčastěji tvar kruhu. Ražení pomocí železničního koridoru, prodloužení trasy Článek je zaměřen na numerické mode- tunelovacího stroje je plně mechanizováno metra A z Dejvic k letišti Ruzyně), je vhod- lovaní segmentového tunelového ostění a dosahuje se velkých výkonů. Společným né seznámit odbornou veřejnost se zása- v rovinném stavu napětí (2D) metodou znakem tunelovacích strojů je použití žele- dami konstrukční analýzy segmentového konečných prvků (MKP). Hlavní pozor- zobetonového segmentového ostění. železobetonového ostění pomocí MKP. nost je zaměřená na vliv různých typů Segmentové železobetonové ostění se spojů, které jsou pro segmentové ostění začalo používat v 50. letech 20. století, kdy Z ÁSADY MODELOVÁNÍ SEGMENTŮ používány, na chování systému ostění postupně nahradilo ocelové a ocelolitino- POMOCÍ MKP – horninové prostředí. V první části jsou vé tubinky. Železobetonové ostění se pou- Doporučený postup návrhu železobeto- představeny různé přístupy k modelová- žilo i při výstavbě pražského metra, kdy nového ostění podle ITA/AITES [3] při ní styčníků pomocí 2D MKP. V další části díky výrobním tolerancím ostění nebylo ražbě štol a tunelů pomocí TBM se štítem je popsána ilustrativní numerická studie vodotěsné a vodotěsnosti se dosahovalo obsahuje následující kroky: realizovaná pomocí software GEO MKP, dodatečným utěsňováním styčných spár • určení geometrických parametrů, která upozorňuje i na jistá omezení (obr. 1a). Současné železobetonové seg- • určení geotechnických dat, v současnosti dostupných programových menty mají výrobní přesnost ± 0,5 mm • výběr kritických průřezů, systémů užívaných pro modelování cho- a vodotěsnost spojů je zajištěna pásovým • určení mechanických dat pro návrh TBM, vání segmentového tunelového ostění. těsněním s dostatečně dlouhou životností. • definování materiálových vlastností, The present paper is concerned with the Díky tomu je současné ostění štol a tunelů • stanovení návrhových zatížení, numerical modeling of segmental lining ze železobetonových segmentů na kvalita- • sestavení návrhového modelu, in the two-dimensional (2D) environ- tivně nesrovnatelně vyšší úrovni (obr. 1b). • zhodnocení vypočtených výsledků. ment using the finite element method. Také výpočetní konstrukční analýzy seg- Z výše uvedených kroků se budeme The main objective is to address the mentového železobetonového ostění dále podrobněji zabývat stanovením zatí- influence of various types of joints, typical musí v porovnání s konvenčními tunelo- žení a sestavením modelu. of segmental lining, on the response of vacími metodami uvažovat specifická zatí- lining-subsoil system. Various modeling žení a speciální výpočetní stavy. Velice Návrhová zatížení strategies allowing for the introduction obezřetně se musí posoudit dočasné zatí- Pro konstrukční analýzu železobetonové- of joints into the finite element model in žení segmentů během dopravy, vliv sesta- ho ostění uvažujeme následující skupiny 2D are discussed first. Next, an illustrative vování vlastního prstence ostění a postu- návrhových zatížení: numerical study using the GEO FEM soft- pu ražby tunelu pomocí tunelovacích stro- • geostatická zatížení, ware is performed to disclose limits of the jů. V mnoha případech jsou tato dočasná • zatížení vyvolaná posunem TBM, currently available geotechnical software zatížení mnohem důležitější než konečné • zatížení vozidly (nejčastěji kolejová when applied to segmental lining. zatížení vlastního ostění tlaky horninového doprava) a servisní zatížení, (zemního) masivu a vody. • zatížení vyvolané sekundární injektáží Alternativou konvenčního (cyklického) Vzhledem k tomu, že se i v České repub- nadvýlomů, ražení štol a tunelů je kontinuální ražení lice očekává v blízké době použití tune- • vlastní tíha segmentů, zatížení od ulo- pomocí plnoprofilových tunelovacích stro- lovacích strojů (železniční tunel Praha– žení segmentů a jejich manipulace.

1a 1b

66 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Účinky zatížení během dopravy a skla- stroje hydraulické lisy, které zatlačují štít jednotlivými segmenty ve smontovaném dování segmentů mohou být spočteny do zeminy. Tyto lisy se odtlačují od čela prstenci ostění. Muir Wood [4] odvo- podle vztahů uvedených na obr. 2. Napě- prstence segmentového ostění, které se dil efektivní moment setrvačnosti Ie pro tí vyvolaná zvedáky či erektory vyvozu- montuje pod ochranou pláště v konco- tunelové ostění z n tubinků: jí v segmentu síly, jež mohou vést k jeho vé části štítu. ⎛ " ⎞ popraskání. Tyto síly je možné zavést (1) 7S + 7 X + ⎜ ⎟ 7 7S ≤ 7 \>" do výpočtu podle obr. 3. Faktory ovlivňující napětí v ostění ⎝ \ ⎠ Ostatní případy dočasného zatížení V následující části článku budou popsá- kde Ie je efektivní hodnota momentu setr- vyplývají z působení injekčního tlaku půso- ny faktory, které mohou změnit vyvolaná vačnosti, Ij hodnota momentu setrvačnos- bícího na vnější povrch segmentu – např. napětí v ostění a následně zapříčinit poru- ti ve spáře, I moment setrvačnosti ostě- při vysouvání segmentu z TBM se štítem. šení železobetonového segmentového ní, n počet tubingů, Ij << I pro rozšířené Za normálních podmínek, kdy se pou- tunelového ostění s ohledem na princi- a kloubové ostění. žívá vysoce roztékavá malta, se injekč- py modelování MKP. Nejvýznamnější vliv Muir Wood dokázal, že pro čtyři a více ní tlaky mohou uvažovat po obvodě prs- mají styčné spáry mezi segmenty – a to tubinků již není významný vliv na tuhost tence konstantní. Do výpočtu by se měla jak příčné, tak i podélné (obr. 4). ostění. Nicméně pro ostění s více seg- také zahrnout zatížení vyvolaná umisťová- Vliv příčných spár mezi segmen- menty může být tuhost ve styku mezi ním segmentu do prstence ostění a jeho ty v prstenci ostění (obr. 4a) – jedním segmenty někdy menší, než se očeká- ustalováním, nicméně tato zatížení běžně z hlavních činitelů ovlivňujících induko- vá a je tedy nutná redukce ohybových neovlivní výztuž segmentu. vaná napětí v ostění je vliv styků mezi momentů v ostění. V následující kapito- Určení geostatických zatížení je pod- statně složitější. Během postupu tunelo- vacího stroje se primární napětí masivu snižuje na hodnoty sekundárního napě- tí. I když existují analytické metody odvo- zené na základě výpočtu podle Terzaghi- ho, dávají jen hrubý odhad tohoto napě- tí. Z tohoto důvodu se geostatické zatíže- ní musí určit pomocí MKP. Dalším zatížením segmentu jsou síly od posunu (přemístění) vlastního tune- lovacího stroje. V případě TBM se ští- tem jsou v trupu tunelovacího stroje (opěrném prstenci) umístěny po obvodu 2

Obr. 1 Příklady segmentového ostění: a) traťový tunel metra se sanovanými spárami železobetonových tubinků [1], b) segmentové ostění tunelu metra v Madridu [2] Fig. 1 Examples of segmental lining: a) subway tunnel with redeveloped joints of steel-concrete tubings [1], b) segmental lining of subway tunnel in Madrid

Obr. 2 Zatížení při skladování segmentů 3 Fig. 2 Loading during storage

Obr. 3 Zatížení vyvolaná zdviháním segmentu Fig. 3 Loading cause segment lifting

Obr. 4 Styčné spáry segmentového ostění: a) příčné spáry mezi segmenty, b) průběžné podélné spáry Fig. 4 Joints of segmental lining: a) transverse joints between segments, b) continuous longitudinal joints 4a 4b

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 67 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

le je tento stav modelován za předpokla- telné torzní tuhosti lze uvažovat kloubo- ; + (6) du nulové tuhosti spáry s uvážením Ij = 0 vé (bezmomentové) spojení jednotlivých α ve vztahu (1). nosníků. Tento případ je podrobněji sle- γ 6@ Vliv průběžných podélných spár dován v následující kapitole. kde M je ohybový moment, γ objemová (obr. 4b) – další vliv je zohlednění rotační Vliv obvodových styčných spár – tíha zeminy, H výška nadloží tunelu a R tuhosti podélných spojení segmentů. Pro spojení prstenců je simulováno pomo- střední poloměr ostění. vyjádření odporu k otáčení se používá cí postranních pružin. Obvykle se spo- Koeficient zemního tlaku v klidu Ko je nejčastěji vztah podle Jansena s využitím jení prstenců simuluje pomocí nelineár- jedním z kritických faktorů v ohodnoce- ohybového momentu betonových závě- ních postranních pružin, které představu- ní velikosti napětí v ostění. Obecně, čím rů segmentu [5]. Po dobu, kdy je spoje- jí smykovou tuhost a maximální únosnost větší je hodnota zemního tlaku v klidu Ko, ní po celé délce stlačeno, se dá uvažovat spojení. Pokud se do styčné spáry mezi tím větší napětí se indukuje v ostění. rotační tuhost cm jako konstanta zapsa- prstenci vkládá překližka či lisovaná dře- Pro hodnoty Ko = 2 dostaneme největ- ná vztahem vovláknitá deska, je tuhost pružin dána ší hodnoty, pro případ Ko = 1 obdržíme 3P smykovou tuhostí výplňového materiálu nejmenší hodnoty momentů a pro Ko = Q + (2) 0,5 dostáváme hodnoty momentů při- [ 5/ Q + (5) bližně uprostřed. Toto chování je důsled- kde E je Youngův modul a b šířka spojení. R kem velkých rozdílů mezi svislým a vodo- Pokud tento ohybový moment překročí kde G je modul pružnosti ve smyku, A plo- rovným napětím v ostění. Pokud při hraniční ohybový moment daný vztahem cha překližky či dřevovláknité desky a d výpočtu uvažujeme hodnoty tlaku v klidu

Obr. 5 Vliv modulu pružnosti Es mezi segmenty v prstenci ostění a vliv na koeficient momentů průběžných podélných spár. Nicméně Fig. 5 Influence of modulus of elasticity Es i v tomto případě jsou dostupné výpočto- 5 on moment coefficient vé programy značně omezené.

68 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

6a 6b

Obr. 6 a) Příčný řez tunelem se skladbou segmentového ostění, b) podélný řez tunelem se skladbou zemního profilu Fig. 6 a) Tunnel cross-section with the segments layout, b) longitudinal section with soil profile Obr. 7 Výpočetní model: a) topologie, b) síť konečných prvků Fig. 7 Computational model: a) topology, b) finite element mesh 7a 7b

V následujících odstavcích uvádíme para- ce momentu setrvačnosti, spáry mezi blém pouze v rámci tzv. metody opěr- metrickou studii posouzení vlivu příčných segmenty nejsou uvažovány; ných sil (β-metoda) [10], původně navr- a podélných spár na příkladu železobe- B – monolitické tuhé ostění s redukcí žené pro případ ražby Novou rakouskou tonového ostění tunelu pražského metra momentu setrvačnosti podle (1) s uváže- tunelovací metodou (NRTM). V případě u stanice Nádraží Holešovice složené- ním nulové hodnoty momentu setrvač- metody TBM by se tedy mělo k tomuto ho ze segmentů tloušťky 200 mm, délky nosti příčných spár, tento přístup umož- způsobu modelování přistupovat s urči- 1 400 mm a vnějším průměru 5 500 mm ňuje zohlednit geometrické uspořádání tou obezřetností. (obr. 6a). Při výpočtu byl uvažován elastic- segmentů podle obr. 4a; V prvním případě byl výpočet prove- ký materiálový model ostění s paramet- C – jednotlivé segmenty ostění jsou den ve dvou fázích. První fáze vždy slou- ry betonu B40 (E = 35 000 MPa). Výztuž modelovány nosníkovými prvky s klou- ží ke stanovení primární napjatosti (geo- (ocel 10425, E = 210 000 MPa) byla bovým připojením, tento model je přija- statické napětí) (obr. 8a). V druhé fázi je do výpočtu zavedena pomocí poměru telný pro případ průběžných podélných instalováno ostění a provedena exkava- tuhostí E0/Eb = 6 x plocha výztuže. Pro spár (obr. 4b), se zanedbatelnou ohybo- ce. Ostění je v tomto případě zatíženo vlastní výpočet byl zvolen reprezentativ- vou tuhostí spoje mezi segmenty. plnou hodnotou odebrané zeminy. Pří- ní řez v místě staničení 18,725 podélné- Každá z uvedených variant byla posou- klady rozložení svislých napětí, vodorov- ho profilu tunelu (obr. 6b). Jednotlivé vrst- zena pro dva případy technologie výstav- ných a svislých posunů na konci druhé vy podloží byly reprezentovány Mohr-Cou- by. První případ předpokládá, že ostě- fáze jsou uvedeny na obr. 8a až d. lombovým materiálovým modelem. Pří- ní je aktivováno současně s probíhají- Přestože se z pohledu geometrické- slušné parametry jsou uvedeny v tab. 1. cí ražbou. V druhém případě se uvažu- ho uspořádání nabízí řešení pouze jedné Numerická analýza byla provedena proje určitá prodleva, kdy výrub je po urči- tunelové trouby s uvážením symet- gramem GEO5 MKP – modul Tunel. tou dobu nevystrojen. Současná verze rie, je vhodné, s odkazem na zvolenou Výsledný výpočetní model reprezentova- programu však umožňuje řešit tento pro- síť konečných prvků, řešit celou kon- ný skladbou vrstev a geometrickým uspo- řádáním jednotlivých segmentů tunelo- Tab. 1 Materiálové parametry jednotlivých vrstev Tab. 1 Material parameters of individual layers vého ostění je patrný z obr. 7a, použi- tá síť konečných prvků je pak vykreslena Materiál Navětralé Středně zvětralé Břidlice Navážky Sedimenty na obr. 7b. Pro síť byl použit plošný trojú- Parametry břidlice (N) břidlice (SN) nezvětralé helníkový prvek se šesti uzly. γ [kN/m3]1822 24 25 26 Numerické modelování programem E [MPa] 30 70 30 150 400 GEO5 MKP bylo provedeno pro následu- ν [–] 0,2 0,25 0,3 0,25 0,2 jící případy: c [kPa] 5 5 20 80 300 A – monolitické tuhé ostění bez reduk- φ [o]202022 36 38

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 69 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

8a 8b

8c 8d

Obr. 8 Grafické zobrazení výsledků: a) primární napjatost (svislé Obr. 9 Průběhy momentů: a) varianta 1A, b) varianta 1B, normálové napětí), b) svislé normálové napětí po exkavaci, c) varianta 2A, d) varianta 2B, e) varianta 1C, f) varianta 2C c) vodorovná deformace, d) svislá deformace Fig. 9 Moment distributions: a) variant 1A b) variant 1B, c) variant Fig. 8 Graphical output: a) primary stress state (vertical normal 2A, d) variant 2B, e) variant 1C, a) variant 2C stress), b) vertical normal stress after excavation, c) horizontal displacement, d) vertical displacement

strukci. Určité nehomogenní uspořádání prvků v síti pak může simulovat případné imperfekce jak z pohledu materiálových dat, tak i z pohledu vlastního provedení ražby obou tunelů. Druhý způsob výpočtu má za cíl zohlednit určitou prodlevu mezi ražbou a koneč- 9a 9b ným vystrojením. Použitá metoda opěr- ných sil vyžaduje nejméně tři výpočto- vé fáze, kdy ve druhé fázi se část zatíže- ní dané plnou exkavací (β násobek cel- kového zatížení) aplikuje na nevystroje- ný výrub. Zbylá část zatížení ((1-β) náso- bek celkového zatížení) se pak aplikuje až ve třetí fázi výpočtu na již vystro- 9c 9d jený výrub. V našem případě jsme uva- žovali poměr těchto dvou složek zatí- žení 30/70 (β = 0,3). Výsledné průbě- hy momentů pro jednotlivé případy jsou vykresleny na obr. 9. V tabulce 2 je provedeno porovnání vybraných veličin pro uvažované případy výpočtu. Hodnoty momentů MI jsou uváděny v [kNm/m], 9e 9f normálových sil NI v [kN/m], kontaktních

70 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Tab. 2 Výsledky z programu GEO5 MKP – modul Tunel Tab. 2 Results from program GEO5 FEM – module Tunnel V B L R V B L σ V σ B σ L max max Úloha M M M M N N N n n n Dz Dx [kNm/m] [kNm/m] [kNm/m] [kNm/m] [kN/m] [kN/m] [kN/m] [kPa] [kPa] [kPa] [mm] [mm] 1A 26,2 16,1 30,1 32,8 413 258 826 195 175 287 2/-2,9 ±2,4 1B 6,5 3,4 15 21,7 421 258 823 187 169 294 2,2/-3,3 ±2,5 2A 18,4 11,3 21,1 23,1 291 182 582 141 133 225 4,8/-3,3 ±1,9 2B 4,6 2,4 10,5 15,3 297 182 580 135 129 230 4,9/-3,4 ±1,9 1C – 14,5 22,4 23,4 414 262 822 168 181 272 2,6/-2,9 ±2,4 2C – 10,2 15,7 16,5 292 185 579 122 138 215 5,2/-3,3 ±1,9

σ I normálových napětí n v [kPa], a posu- deny v tabulce 2. V další fázi lze kontaktní Literatura: nů v [mm]. Indexy I = V,B,L,P odpovídají prvky, pokud neplní nějakou jinou funk- [1] Pruška J.: Sanace betonu vybraným bodům na obr. 6a. ci, z výpočtu opět vypustit. V každém pří- v podzemních konstrukcích. Silnice Výsledky v tabulce 2 kvalitativně odpo- padě, nevhodné užití kontaktních prvků a železnice, 3 ročník, 3/2008, vídají jednotlivým modelovým případům. ve výpočtu může velmi nepříznivě ovliv- str. 62–64, Konstrukce Media, s. r. o., Je zřejmé, že zásadní vliv na snížení hod- nit výsledky simulace. V našem přípa- Ostrava 2008 not momentů v ostění má redukce tuhos- dě byly hodnoty vnitřních sil velmi citli- [2] Trabada J. et al.: The Madrid ti prstencového ostění podle Muir Wooda. vé již na volbu počáteční tuhosti kontak- Extension Plan 2003 – 2007, Madrid Naproti tomu významná redukce normá- tů. Z tohoto důvodu tak nebyly kontaktní [3] Guidelines for the Design of Shield lových sil na jedné straně a nárůst svislých prvky v této studii uvažovány. Tunnel Lining, Working Group No. 2, deformací na straně druhé jsou patrné při International Tunnelling Association, použití β-metody (simulace 2A, 2B). Z ÁVĚR www.ita-aites.org (červenec 2009) V případě průběžných podélných spár Pokud při analýze železobetonového seg- [4] Muir Wood A. M.: The circular tunnel (simulace 1C, 2C) jsme uvažovali klou- mentového ostění uvažujeme běžné zatě- in elastic ground. Geotechnique, 1, bové připojení, což odpovídá nulové ohy- žovací stavy nezohledňující vliv styčných 1975 bové tuhosti těchto spár. Stávající verze spár mezi jednotlivými prstenci a neu- [5] Jansen P.: Tragverhalten von programu GEO MKP neumožňuje přímé važujeme prostorové chování hornino- Tunnelausbuten mit Gelenktübbings, zavedení torzní pružiny spojující přileh- vého (zeminového) masivu, není nutné Report No. 83-41 University of lé nosníky. Nicméně, jak je prezentová- pro výpočet používat prostorovou metodu Braunschweig, Dept. of CE, 1983 no v [6], by bylo možné tento nedosta- konečných prvků (3D MKP). Vliv styčných [6] Potts D. and Zdravkovic L.: Finite tek obejít vložením krátkých nosníkových spár se do 2D MKP dá úspěšně zavést Element Analysis in Geotechnical prvků s příslušnou pohybovou tuhostí pomocí výše zmíněných metod. Pro hru- Engineering, Volume II – Application, stanovenou podle vztahů (2) a (4) mezi bou orientaci o chování segmentového Telford Publishing, London 1999 sousedící segmenty ostění. ostění zcela vyhoví postup podle Muir [7] New BM., O’Reilly MP., Tunnelling Na závěr poznamenejme, že stanovení Wooda. Určitá opatrnost je nutná při zavá- induced ground movements, průběhů vnitřních sil přenášených ostěním dění prostorového chování pomocí meto- predicting their magnitude and effects. předpokládá elastické chování nosníkových dy opěrných sil. Ve speciálních případech, Proc 4th conf. on ground movements prvků. Případné posouzení možného vývo- kdy je nutné uvažovat např. otvory (prostu- and structure, Cardiff 1991 je porušení by vyžadovalo použití nezávis- py) v segmentovém ostění, rozdílná zatí- [8] FINE, s. r. o., www.fine.cz (červenec lého programu [11], např. ATENA 2D [12]. žení působící na prstenec (např. bobtnání 2009) Zatížení ostění vyvolané horninovým tla- zeminy jen z jedné strany výrubu), velké [9] Balthaus H., Dorgarten H.-W., Billig B.: kem by v takovém případě odpovídalo veli- nadvýlomy či výplňovou injektáž přes více Balthaus: Tunnelsicherung und kosti kontaktního napětí na hranici mezi prstenců ostění, je použití strukturní analý- Tunnelausbau. Betonkalender, ostěním a horninou stanoveným původ- zy pomocí 3D MKP nezbytné. Fertigteile und Tunnelbauwerke,Teil I, ním výpočtem v programu GEO MKP. Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2005, Poznamenejme, že pro určení kon- Příspěvek byl zpracován v rámci řešení 257–381 taktního napětí není třeba kontakt mezi výzkumného záměru MSM 6840770003 „Rozvoj [10] FINE, s. r. o., GEO5 MKP, Teoretický nosníkovým prvkem (ostění) a horni- algoritmů počítačových simulací a jejich aplikace manuál, www.fine.cz nou aktivovat na začátku výpočtu. Tento v inženýrství“. [11] Červenka V., Jendele L. a Červenka J.: krok lze provést v nezávislé fázi budování, ATENA program documentation, v níž se kontakt pouze aktivuje bez další Prof. Ing. Michal Šejnoha, Ph.D., DSc. Červenka Consulting 2002, změny geometrie či zatížení. Při výpo- e-mail: [email protected] www.cervenka.cz, čtu pak dojde pouze k určení kontaktní- Katedra mechaniky [12] Chamrová R., Šejnoha M.: Aplikace ho napětí na příslušném rozhraní z uzlo- Doc. Dr. Ing. Jan Pruška metody konečných prvků při analýze vých hodnot napětí plošných prvků masi- Katedra geotechniky dvouplášťového ostění tunelů NRTM, vu. Výsledné hodnoty takto získaných oba: Fakulta stavební ČVUT v Praze GEOTECHINKA, 4, 11–16, 2006 kontaktních napětí jsou pro ilustraci uve- www.fsv.cvut.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 71 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

N ELINEÁRNÍ ANALÝZA NEVYZTUŽENÉHO BETONOVÉHO DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ NONLINEAR ANALYSIS OF THE PLAIN CONCRETE FINAL LINING

M ICHAL SEDLÁČEK, RADOMÍR PUKL Tyto předpoklady by se měly v maximální Nejprve byl sestaven numerický model možné míře přibližovat skutečnému stavu definitivního ostění tunelu se zavede- Primárně vytyčeným cílem práce bylo řešeného problému. ním materiálové nelinearity, který poslou- zjistit, do jaké míry lze pomocí nume- Z tohoto důvodu je nutné hledat nové žil pro výpočet poměrných přetvoře- rického modelování úspěšně vystihnout přístupy, které umožní s dostatečnou ní v modelu konstrukce. Následně byly chování betonové konstrukce definitivní- přesností vystihnout a předpovědět cho- změřeny hodnoty poměrného přetvoře- ho tunelového ostění. vání betonové konstrukce definitivního ní na skutečné konstrukci definitivního The main goal of the task described in ostění a vykazují akceptovatelnou shodu ostění tunelu. Hodnoty poměrných pře- this paper is to show possibilities of the se skutečností. Jednou z možných cest je tvoření od předpokládaných zatížení kon- nonlinear numerical modeling in inves- počítačová simulace založená na metodě strukce získané výpočtem byly porovná- tigation of behavior of plain concrete konečných prvků s využitím nelineárního ny s odpovídajícími hodnotami získanými tunnel lining. materiálového modelu chování betonu. měřením in situ.

Navrhování podzemních staveb patří mezi P OSTUP ŘEŠENÍ Numerický model jedny z nejnáročnějších inženýrských akti- Nevyztužené definitivní ostění tunelu Pro modelování ostění byl zvolen komerč- vit. Jejich řešení vyžaduje dostatečné Libouchec bylo modelováno nelineár- ně dostupný software ATENA 2D. Pro odborné znalosti a současně praktické ní metodou konečných prvků a získa- řešení skutečné prostorové napjatos- zkušenosti, na jejichž základě je možné né výsledky byly porovnány s hodnotami ti a deformace ostění tunelu byl použit stanovit předpoklady pro bezpečný návrh. naměřenými na realizované konstrukci. dvojrozměrný model rovinné deformace, který dobře vystihuje chování průře- 1 2 zů ve střední části tunelu, kde je zabráně- no poměrné deformaci ve směru podél- né osy tunelu. Specifikem podzemních konstrukcí je jejich aktivní a pasivní spolupráce s horni- novým masivem. Ostění se vlivem půso- bení zatížení deformuje a působí na líc výrubu. Tím dochází k aktivaci pasivního odporu horniny. Tento jev výrazně ovliv- ňuje únosnost ostění, a proto je nezbyt- né pasivní odpor horniny ve statickém výpočtu uvažovat. Horninové prostře- 3 Obr. 1 Numerický model Fig. 1 Numerical model of tunnel lining dí je ve výpočetním modelu simulová- no za pomoci radiálních a tangenciálních Obr. 2 Zavedení radiálních a tangenciálních pružin do výpočtového modelu pružin (obr. 2). Fig. 2 Radial and tangential springs in the Radiální pružiny jsou definovány tak, numerical model aby působily pouze v tlaku; při vlast- Obr. 3 Pracovní diagram radiální ním výpočtu dojde k vyloučení taže- a tangenciální pružiny ných oblastí styku ostění s horninovým Fig. 3 Force-deformation diagram for radial prostředím. Tangenciální pružiny simulují a tangential springs tření na plášti definitivního ostění a jsou Obr. 4 Vibrační strunový tenzometr definovány jako pružný materiál. Pracov- TES/5,5/T Fig. 4 Vibrating wire embedment strain ní diagramy jednotlivých pružin jsou patr- gauge TES/5,5/T né z obr. 3. Obr. 5 Umístění tenzometrů v definitivním Pro matematický model bylo nutné ostění tunelu určit ty vstupní hodnoty, které mají zásad- Fig. 5 Location of strain gauges in the final ní vliv na sledované veličiny, zhodno- tunnel lining tit doposud působící zatěžovací stavy Obr. 6 Porovnání naměřených hodnot a pokusit se o jejich výstižnou aplikaci s numerickým modelem v numerickém modelu. Fig. 6 Comparison of measured values with numerical modeling Při numerickém řešení byly monitorová- Obr. 7 Predikce přetvoření po 10 letech ny hodnoty poměrných přetvoření odpo- Fig. 7 Prediction of strain development in vídající tenzometrickým měřením na sku- 10 years tečné konstrukci.

72 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

4 6

5 7

Měřění na konstrukci Výsledky jisté míry zatížen nepřesnostmi, které jsou V rámci výzkumného grantu [2] byly insta- Naměřené hodnoty přetvoření v definitiv- dány zjednodušením výpočetního mode- lovány do definitivního ostění tunelu Libou- ním ostění nasvědčují tomu, že primár- lu oproti reálné konstrukci. Z porovná- chec strunové tenzometry (obr. 5). Měře- ní ostění tunelu stále plní nosnou funk- ní uvedených grafů je však vidět velmi ní namáhání konstrukce probíhá nepřímou ci a definitivní ostění je namáháno pouze dobrá shoda mezi průběhem sledovaných metodou pomocí elektronického rozkmi- vlastní tíhou, klimatickými a objemovými veličin vypočtených numerickým mode- tání struny tenzometru, kde snímač spe- změnami. Z porovnání sledovaných veli- lem a provedenými měřeními. Numerický ciální aparatury odečítá frekvenci kmitání. čin je patrné, že poměrná přetvoření jsou model navíc umožňuje extrapolaci sledo- Odečtené hodnoty po přepočtení udáva- relativně malá, řádově 10-4 m/m. vaných hodnot a předpověď jejich před- jí poměrné délkové přetvoření v konstruk- Lze předpokládat že primární ostění pokládaného vývoje v dalším období. ci (microstrain [μm/m]). Konstrukce tenzo- bude svou funkci plnit i několik následu- metrů umožňuje též měření teplot. jících let. V grafech na obr. 6 a 7 je zob- V článku byly úspěšně využity výsledky razena předpověď přetvoření v definitiv- výzkumného projektu GAČR 103/08/1527 ním ostění po deseti letech od betonáže „Globální formát posuzování bezpečnosti Literatura: za předpokladu, že v tomto období ještě železobetonových konstrukcí“. [1] Sedláček M.: Nelineární analýza nedojde k degradaci primárního ostění betonových konstrukcí podzemních a konstrukce definitivního ostění bude staveb, Disertační práce, 2009 namáhána pouze nesilovým zatížením, Ing. Michal Sedláček [2] Vítek J., Šourek P., Polák F.: tzn. smrštěním, dotvarováním a klimatic- Fakulta stavební ČVUT v Praze Zpráva z měření v rámci grantu kými změnami teplot. Thákurova 7, 166 29 Praha 6 č.103/2005/2331 tel.: 731 412 556, fax: 233 335 797 [3] Červenka V.: Počítačová simulace Z ÁVĚR e-mail: [email protected] jako nový nástroj pro modelování Na základě provedeného srovnání lze http://concrete.fsv.cvut.cz/~sedlacek/ betonových konstrukcích, konstatovat, že použitý numerický model Betonářské dny 2000 definitivního ostění dobře vystihuje sku- Ing. Radomír Pukl, CSc. [4] Klepsatel F., Kusý P., Mařík L.: tečné chování realizované konstrukce, Červenka Consulting, s. r. o. Výstavba tunelů ve skalních a je možné jej úspěšně aplikovat ve sta- Na Hřebenkách 55, 150 00 Praha 5 horninách, JAGA, 2003 vební praxi. e-mail: [email protected] Numerický model je samozřejmě do www.cervenka.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 73 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

E XPERIMENTÁLNÍ MĚŘENÍ DEFINITIVNÍCH TUNELOVÝCH OSTĚNÍ EXPERIMENTAL MEASUREMENTS OF FINAL TUNNEL LININGS

P AVEL ŠOUREK, JAN L. VÍTEK, K ONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ RAŽENÝCH ných prvků, kde je simulováno celé hor- J OSEF ALDORF, LUKÁŠ ĎURIŠ TUNELŮ V ČESKÉ REPUBLICE ninové prostředí včetně postupu ražeb Geologické uspořádání, směrové, výško- a etapy vložení jak primárního, tak i sekun- Navrhování definitivních ostění raže- vé a dispoziční řešení tunelových tras, ale dárního ostění. Statické výpočty se prová- ných tunelů je poměrně složitý proces. především délka tunelů a strojní potenciál dějí především v místech nejnepříznivěji Vzhledem k dopravnímu významu tunelů prováděcích firem v České republice jsou zatížených profilů se zohledněním mnoha není možné připouštět jakékoliv zbytné důvody, proč v poslední době naprosto zatěžovacích stavů a jejich kombinací, výluky nebo jiná omezení provozu. Návrh rozhodující většina našich ražených tune- zejména těchto: ostění proto musí být bezpečný, rovněž lů je navrhována na principech konvenč- • vlastní tíha ekonomický a zároveň musí splňovat ního tunelování pomocí „Nové rakouské • geostatické zatížení horninovým pro- nejvyšší požadavky na užitné vlastnosti tunelovací metody“ (NRTM). středím po celou dobu životnosti díla. Obsahem Systém NRTM spočívá ve využití dvou • hydrostatický tlak podzemní vody (v pří- článku je kromě popisu systému měření typů ostění pro zajištění vyrubaného pro- padě uzavřené izolace) především prezentace výsledků z doposud storu. Dočasné – primární ostění (zpravi- • smršťování a dotvarování betonu defini- provedených měření na různých tunelech dla vrstva vyztuženého stříkaného beto- tivního ostění postavených v ČR za posledních deset let. nu se svařovanými sítěmi, doplněná ras- • vliv teploty (ochlazení/oteplení) Design of final tunnel lining is influenced trem horninových svorníků) zajišťuje vyra- • technologická zatížení atd. by many factors – rock/soil performance, žený prostor po dobu výstavby. V této U klasických pozemních a mostních sta- properties of concrete, geometry of the fázi obvykle dochází k ustálení deforma- veb lze ve většině případů poměrně jed- lining, technology of construction, etc. The cí a k přeskupení napětí v masivu. Defini- noznačně definovat zatížení, kterému musí input data for the analysis have usually tivní – sekundární ostění představuje trva- nosná konstrukce odolávat. Konstrukce a large statistical scatter. The design used lou nosnou konstrukci přenášející veškerá má rovněž poměrně přesně definovatelné to be conservative, in order to guarantee působící zatížení po celou dobu životnosti geometrické a fyzikální parametry. the safety of the tunnel. This article deals díla. Definitivní ostění je tvořeno zpravidla V případě ražených tunelů jde naopak with an experimental work carried out betonovou nebo železobetonovou mono- téměř vždy o kompaktní celek tvořený with the aim of monitoring the actual litickou konstrukcí, skládající se v příčném na jedné straně konstrukcemi ostění tunelu performance of the tunnel lining in selec- řezu z horní klenby uložené na bočních a na straně druhé okolním spolupůsobícím ted tunnels. The measured values are (základových) blocích a případně spod- a zároveň zatěžujícím horninovým masi- recorded during last ten years. ní klenby. Vyztužení spodní a horní klen- vem. Určit přiměřené parametry k celé- by tvoří obvykle vrstvy svařovaných ocelo- mu systému horninový masiv – ostění je Statické působení tunelového ostění závisí vých sítí u obou povrchů ostění, ke kterým velmi náročné. Zatížení horninovým masi- na interakci s horninovým masivem a jeho se přidávají příložky z betonářské výztuže vem vykazuje značný stupeň nejistoty a též zatížení je závislé na mnoha faktorech: podle výsledků statických výpočtů. Dopo- tloušťka ostění může být vlivem různých tuhosti ostění, velikosti výrubu, geotech- sud, bohužel, jen výjimečně bylo v našich okolností jiná, než předpokládá projekt. nických podmínkách, postupu výstavby moderních tunelech využito definitivní Při reálném návrhu ostění tunelů se a v neposlední řadě na klimatických pod- ostění pouze z betonu prostého. proto vychází z řady zjednodušujících mínkách. Posuzovaná konstrukce je mno- Betonáž jednotlivých konstrukčních předpokladů. K těmto předpokladům se hokrát staticky neurčitá a nelze také přímo prvků ostění probíhá většinou proudovou přidávají normativní, ale i osobní (vlast- aplikovat metody navrhování podle mez- metodou po sekcích, ve spodní klenbě ní) bezpečnostní rezervy. Z toho plyne, ních stavů ve formě běžné u pozemních do systémového bednění, v horní klenbě že dimenzování tunelů je značně závislé konstrukcí nebo mostů. Zkušenosti s dlou- do pojízdné ocelové formy s hydraulickým na subjektivních pohledech projektanta hodobou funkcí a skutečným namáháním ovládáním. Délka pracovních sekcí se liší a jeho zkušenosti, a především na mož- jsou ve světě různé, s ohledem na dobu podle velikosti příčného profilu, směrové- nostech získat výstižné parametry pro po jakou jsou využívány současné meto- ho řešení a délky použité formy od cca 5 popis působení horninového masivu. Dá dy výstavby, však i tam nelze zcela objek- do cca 12 m. Jednotlivé prstence definitiv- se tedy očekávat, že návrhy ostění budou tivně vyhodnotit reálné působení. Navíc ního ostění působí staticky samostatně. spíše konzervativní. Česká republika má jistá specifika navrho- Dalším problémem celého návrhu je vání a výstavby, a proto je třeba ověřit tyto P ŘEDPOKLADY NÁVRHU nejednotná metodika (absence přímé skutečnosti i v našich podmínkách. V rámci DEFINITIVNÍHO OSTĚNÍ návrhové normy) v uvažování velikostí zatí- výzkumu podporovaném též GAČR se pro- Při návrhu definitivního ostění je dnes žení, zatěžovacích stavů a jejich kombina- vádí řada měření, která dokladují reálná již zcela standardně využíváno prostřed- cí, rovněž pak vliv spolupůsobení definitiv- namáhání, resp. reálná zatížení tunelových ků moderní výpočetní techniky. Vnitřní ního tunelového ostění s primárním ostě- ostění v současné době. Zároveň lze uvést síly a deformace ostění se počítají pomo- ním, včetně uvažování jeho přetvárných některé získané zkušenosti a doporučení. cí numerických modelů metodou koneč- a pevnostních charakteristik v čase.

74 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

S YSTÉM A ROZSAH • Valík (dálnice D5) ní a spolehlivá a umožňuje jejich funkci EXPERIMENTÁLNÍHO MĚŘENÍ • Panenská (dálnice D8) po dobu mnoha let. Naše nejstarší zkuše- Na základě uvedených skutečností je zají- • Libouchec (dálnice D8) nosti s uvedenými tenzometry trvají již dva- mavé sledovat, jak jsou opravdu existují- • Klimkovice (dálnice D47) cet let. Předpokládá se, že změny v zatěžo- cí tunely namáhány, resp. zatíženy a zda • Mrázovka (Městský okruh v Praze) vání definitivního ostění horninovým masi- jejich skutečné působení odpovídá před- • Tunelový komplex Blanka (Městský vem jsou pomalé, a proto postačí odečítá- pokladům ve statických výpočtech. Proto okruh v Praze) ní hodnot pouze několikrát do roka. byly v rámci výzkumného projektu GAČR • Vítkovské (železniční tunely Nového Tenzometry jsou umístěny ve vybra- a v rámci geotechnického monitorin- spojení v Praze) ných příčných řezech, které jsou význam- gu, umístěny do definitivních, případně • Kabelový tunel Vltava (Praha). ně namáhány. Jde o místa s vysokým dočasných ostění vybraných tunelů zaří- Pomocí tenzometrického a odporového nadložím, v nepříznivých geologických zení ke sledování poměrných deformací měření jsou získávány hodnoty poměr- poměrech, případně s vysokou hladinou a teploty, strunové vibrační tenzometry. ných deformací a teploty v daném místě podzemní vody apod. Rozmístění ten- Prostřednictvím tenzometrů jsou dnes betonového ostění v průběhu času. zometrů v příčném řezu je určeno tak, sledovány v ČR např. tyto tunely: Konstrukce tenzometrů je velice robust- aby bylo sledováno působení v oblas-

1 2

Obr. 1 Schéma rozmístění tenzometrů v definitivním ostění tunelu Mrázovka Fig. 1 Positions of strain gauges in final lining of the tunnel Mrazovka Obr. 2 Schéma rozmístění tenzometrů v definitivním ostění tunelu Valík Fig. 2 Positions of strain gauges in final lining of the tunnel Valik Obr. 3 Schéma rozmístění tenzometrů v definitivním ostění tunelu Libouchec Fig. 3 Positions of strain gauges in final lining of the tunnel Libouchec Obr. 4 Tenzometry umístěné na výztuži ostění Fig. 4 Vibrating wire strain gauges attached to the reinforcement 4

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 75 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Obr. 5 Průběh teplot v čase v horninovém Obr. 7 Časový průběh skutečných Výsledky sledování namáhání ostění masivu a v ostění u tunelu poměrných deformací v ostění tunelu tunelů Klimkovice Libouchec (stlačení +) Fig. 5 Temperature variation during time in Fig. 7 Strain variation measured in the Naměřené hodnoty poměrných defor- rock massive and in the final lining lining of the Libouchec tunnel mací mohou být porovnávány s výsled- of the tunnel Klimkovice (shortening +) ky podobných měření na jiných tunelech nebo s výsledky měření na betono- Obr. 6 Časový průběh skutečných Obr. 8 Časový průběh skutečných vých vzorcích. Je třeba si uvědomit, že poměrných deformací v ostění tunelu poměrných deformací v ostění tunelu naměřená hodnota je součtem několika Valík (stlačení +) Mrázovka (stlačení +) vlivů. Zahrnuje obvykle pružnou deforma- Fig. 6 Strain variation measured in Fig. 8 Strain variation measured in the ci betonu od zatížení, deformaci od smrš- the lining of the Valik tunnel lining of the Mrazovka tunnel ťování a dotvarování betonu a deforma- (shortening +) (shortening +) ci od změny teplot. Dále je třeba sledovat i materiálové parametry betonu, aby

BS^Z]bgdPZ]Yc0'bc\SZ9ZW[Y]dWQS bylo možné přepočtem odvodit napětí, [ÂS\{bS^Z]bgdaSYc\Rt`\[]ab\µ^`×[`\tV]R\]bOhORdV]RW\g BS^Z]bO1 BS^Z]bO1 která v betonu (resp. ve výztuži) mohou ! vznikat. Existuje též možnost přepočítá- & ' vat poměrné deformace podle předpokla- $ du, že beton a výztuž se deformují shod- & " ně (vzhledem k soudržnosti) a přes modul % pružnosti oceli stanovit napětí ve výztuži. $ Je však nutné připomenout, že výztuž je & # namáhána nejen vlivem vnějšího zatížení $ ostění, ale též vlivem vnitřních pnutí, které " " vznikají např. od smršťování betonu. Čím ! je stupeň vyztužení menší, tím větší budou @]hRZbS^Z]b[ShW`cPS[OZQS[ & napětí v oceli od smršťování betonu.

;ÂS\{bS^Z]bgdPSb]\cdhRcQVcOV]`\W\ $ Definitivní ostění tunelů Valík, Panen- " ská a Libouchec bylo realizováno převáž- ně v roce 2005. Této skutečnosti odpoví- dají i doposud naměřené hodnoty, které dosahují využití únosnosti průřezu pouze $% %( %% %( &% %( '% %( % %( % %( % %( !% %( "% %(

$% % ( %% % ( &% % ( '% % ( % % ( % % ( % % ( !% % ( v řádu několika procent. Napětí v oceli se 2Obc[xOa pohybuje v několika málo desítkách MPa DhRcQVab`]^ @C0 :Î1 AbÂSR\V]R\]bO ;Oadab`]^ @]hRZbS^Z]b[ShW`cPS[OZQS[ a napětí v betonu se blíží 3 MPa. Celý prů- 5 řez ostění klenby je namáhán tlakem, nej- větších namáhání je dosaženo v bocích tech s extrémními kladnými i zápornými ní a zaznamenávají naměřené hodno- klenby u vnitřního líce ostění. Využití prů- ohybovými momenty. Vychází se rovněž ty deformací a teplot. Výhodou použi- řezu při porovnání se statickým návrhem z předpokladu jisté symetrie a očekává tých tenzometrů je možnost odečítání sle- je různé a souvisí především s požadavky se, že symetricky umístěné tenzometry dovaných veličin bez předchozí kalibra- na omezení šířky trhlin daných v projek- by měly poskytovat též přibližně symet- ce. Impuls vyslaný ze čtecího zařízení roz- tu. Průběh namáhání v čase je již ustále- rické hodnoty deformací, a tím dosáh- kmitá strunu a zároveň se odečte její frek- ný s velmi nepatrnými přírůstky, na časo- nout i jisté kontroly vlastního měření. vence, která je závislá na délce tenzome- vém průběhu se navíc projevují vlivy tep- Obrázky 1 až 3 ukazují schémata umís- tru, resp. na deformaci v místě tenzome- loty v průběhu ročních období. Průbě- tění tenzometrů v definitivních ostě- tru. Odměrná délka je u těchto přístrojů hy na vybraných profilech tunelu Valík ních tunelů Mrázovka, Valík a Libouchec. 140 mm, což je natolik velká hodnota, že a Libouchec jsou uvedeny na obr. 6 a 7. Při vyhodnocování jsou rovněž využívá- eliminuje nehomogenní charakter beto- Definitivní ostění, v tomto případě bez ny výsledky dalších prováděných měře- nu, a tím umožňuje velmi výstižné zazna- uzavřené izolace (bez namáhání hydro- ní na definitivním ostění, např. geodetická menání reálných poměrných deformací. statickým tlakem), je zatíženo doposud sledování deformací ostění, měření teploty Nulové čtení se provede těsně po betoná- pouze vlastní tíhou, smrštěním a zatíže- povrchu betonu v místě tenzometrů a sle- ži, další odečítání se v současné době opa- ním od změny teploty. Naměřené hodno- dování hydrostatického tlaku od podzemní kují ve čtvrt až půlročních intervalech. ty ovšem znázorňují pouze zatížení vlivem vody v bezprostředním okolí tunelu. V případě tunelu Klimkovice jsou teplot- objemových změn od tvrdnutí betonu Strunové tenzometry jsou připevněny ní čidla kromě definitivního ostění navíc a změny teploty, vlastní váha není s ohle- na výztuž (obr. 4) a propojovací kabely umístěna i v horninovém masivu, cca dem na nulové čtení až po odbednění jsou pomocí chrániček vyvedeny do skří- 1 m za výlomem a odečítání je zde pro- zohledněna. Geostatické zatížení začne něk umístěných do nik v ostění přístup- váděno několikrát denně z důvodů posti- působit v horizontu několika let až desí- ných též během provozu v tunelu. V měři- žení vlivu denních změn teplot v ostě- tek let s postupnou ztrátou nosné schop- cí skříňce se připojuje odečítací zaříze- ní (obr. 5). nosti (degradací) ostění primárního. Tato

76 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

skutečnost závisí na parametrech primár- napětí v betonářské výztuži bylo z měře- V tunelu Klimkovice dosahují napětí ního ostění (návrh, skutečné provede- ní odvozeno hodnotou cca 30 až 60 MPa, v betonu velikosti max. 4 až 5 MPa (pře- ní) a na agresivitě prostředí, ve kterém se zatímco tlak v betonu doposud nepřesahu- počtem) z normových hodnot modu- tunel nachází. je 6 MPa. Časový průběh namáhání potvr- lu pružnosti a odpovídají vesměs zatížení U tunelu Mrázovka bylo definitivní ostě- dil nárůst zatížení od hydrostatického tlaku vlastní tíhou ostění, vlivu smršťování a tep- ní dokončeno již v průběhu roku 2003. po uzavření čerpacích šachet prostupují- lot v ostění a rovněž zatížení hydrostatic- Navíc je tunel vybaven celoplošnou uzav- cích izolaci, včetně ustálení růstu namáhání kým tlakem. řenou izolací sevřenou mezi primárním po ustálení hladiny podzemní vody v masi- Vítkovské tunely nového spojení jsou a sekundárním ostěním. Naměřené hod- vu (obr. 8). Celý profil ostění je převážně tla- měřeny od roku 2007. Spolu s tunelem noty i v tomto případě dosud nevykazu- čen, kromě táhla mostovky, průběh defor- Libouchec zde bylo využito definitivní jí využití ostění na úrovni charakteristických mací v čase je mírně rostoucí se zohledně- ostění z prostého betonu. Výsledky dopo- (provozních) hodnot zatížení. Maximální ním teplotních vlivů ročních období. sud provedených měření jsou obdobné

>`×PV^][`\ÝQVRST]`[OQdRSTW\WbWd\[]ab\bc\SZcDOZY !#

! F #

# [[K N I

; ;# ;$ ;! ;" ; 6

>`×PV^][`\ÝQVRST]`[OQdRSTW\WbWd\[]ab\bc\SZc:WP]cQVSQ # F

[[K N I #

% $ $&$ % &% & & $%& '

;" ;# ;$ ; ; ;!

>`×PV^][`\ÝQVRST]`[OQdRSTW\WbWd\[]ab\bc\SZc;`th]dYO !#

F !

[[K # N I

;" ;' ;& ; ;! ; ; ; ; 8

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 77 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Obr. 9 Srovnání velikostí ohybových DZWdbS^Z]b\V]`]hRZS\d^`×ÂShcaSYc\Rt`\V]]ab\ momentů v ostění vlivem teplotních µ]VgP]dÝ[][S\b\OabÂSR\WQWIY<[K změn v tunelu Valík # Fig. 9 Comparison of bending moments # induced by temperature changes – Valik tunnel %# # Obr. 10 Srovnání velikostí ohybových # momentů v ostění vlivem teplotních změn v tunelu Klimkovice " $ & " $ & " $ & # Fig. 10 Comparison of bending moments # induced by temperature changes – =VgP]dÝ[][S\bIY<[K %# Klimkovice tunnel # Obr.11 Průběh teplot podél tloušťky =Pd]RRZOI[K # definitivního ostění Fig.11 Temperature variation along the dZOab\bWVO :{b] :{b]\]`[O A[`Èb\ HW[O HW[O\]`[O thickness of the final lining 9

>`×PVg]VgP]dÝQV[][S\b×\OabÂSR\WQWaSYc\Rt`\V]]ab\^`]`×h\tbS^Z]b\hObÐS\ Na obr. 11 jsou uvedeny letní a zimní rozdíly teplot zatěžující ostění pro úseky % [ tunelu 200 m a více od portálu (označ. $# norma), což zhruba odpovídá většině sle- $ dovaných měřicích profilů. Z průběhů ## statisticky vyhodnocených měření teplot # [ po tloušťce ostění od povrchové teploty "# po teplotu vnějšího líce vyplývá skuteč- " 6]R\]bgRZSa[`\WQS2A&#! ;ÂS\Bc\SZ9ZW[Y]dWQS nost, že průběh teplot zdaleka nemá line- !# ární charakter. Naopak střídavé oteplování !

;][S\bIY<[K a ochlazování betonu se projevuje zejmé- # na v povrchové vrstvě ostění, zatímco D@16=:9:3<0G >/B/9:3<0G části vzdálenější od povrchu již podléhají # menším rozdílům teplot. Naměřené hodnoty se v převážné míře # blíží krajním hodnotám s označením II !"#$%&' na obr. 11. Řešitelský tým proto navrhu-

2{ZYOabÂSR\WQSI[K je uvažovat bilineární průběhy teplot po 10 tloušťce ostění (obr. 11, označ. I). Ty jsou bližší skutečnému průběhu teplot a při- jako v případě tunelů Libouchec a Panen- opět o uzavřený systém ostění s uvažo- tom jejich dopad na namáhání ostění ská, neboť zde je rovněž využito deštníko- váním zatížení od hydrostatického tlaku. (vzhledem k normálové ose) je menší. vého typu izolace. Výjimkou jsou hodno- To znamená, že pravděpodobné reálné ty tahových namáhání na vnitřním boku Výsledky sledování teplotního zatížení namáhání ostění od ohřátí resp. ochlazení klenby jižního tubusu patrně zapříčiněné Tenzometry v ostění tunelů umožňují záro- je zřejmě menší, než předpokládá součas- objemovými změnami betonu. veň i měření teploty díky integrovanému ně používaný návrhový předpis. Používání Kabelový tunel Vltava představuje opro- teplotnímu čidlu. Spolu s poměrnými defor- návrhového předpisu lze považovat za pří- ti všem ostatním výše popsaným tune- macemi jsou tak odečítány i hodnoty oka- liš konzervativní a též neekonomické. lům výrazně menší profil avšak realizo- mžitých teplot v místě tenzometru, dopl- Příklady namáhání od teploty při růz- vaný obdobnými technickými prostřed- ňované měřením povrchové teploty lase- ných předpokládaných průbězích tep- ky. Ostění je uzavřené, je zde využito rovým teploměrem. Takto získané hodno- lot jsou uvedeny na konstrukcích tune- pouze vodonepropusného železobetonu. ty, na tunelu Klimkovice odečítané dokon- lů Valík (obr. 9) a Klimkovice (obr. 10). Výsledná namáhání odpovídají předpo- ce v pravidelných krátkodobých intervalech Výsledky řešení ukazují, že namáhání kládaným hodnotám uvažovaného zatí- (obr. 5), umožnily autorskému týmu pro- průřezů ostění při bilineárním rozdělení žení hydrostatického tlaku pod Vltavou. vést srovnání s předpoklady obecně užíva- teploty je výrazně menší (až o cca 30 až Tunelový komplex Blanka je v sou- nými pro návrh velikosti teplotního zatížení 40 %), než při tzv. normovém rozdělení časné době ve výstavbě. Měřicí profi- definitivního ostění tunelů. V České repub- (obr. 11, označ. norma). ly se buď osadily teprve nedávno, nebo lice jsou nejvíce využívány hodnoty teplot- Naproti tomu podle dosavadních výsled- se budou osazovat v budoucnu. Výsled- ních diferencí vnějšího a vnitřního líce ostě- ků měření teplot, a to i s ohledem na kon- ky z doposud provedených měření tak ní podle německé drážní směrnice DS 853, cepci měření, nelze usuzovat na mož- zatím nemá smysl prezentovat. Zde jde resp. podle TKP ČD, kap. 20 – Tunely. nost úpravy absolutních hodnot teplot-

78 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

11 ního zatížení daného výše jmenovaný- lech je poměrně vlhké, a proto smršťová- mace je naopak možné pouze porovnávat mi předpisy. Tomu by muselo odpovídat ní od vysýchání menší. Průřez tunelového s výsledky statického výpočtu, což samo výrazně systematičtější a dlouhodobější ostění je také značně větší než standard- o sobě nemusí být správná interpretace měření na vybraném vzorku tunelů v růz- ní laboratorní válec a vysýchání probíhá a může vést k nesprávným závěrům. ných lokalitách, s různou dispozicí, orien- pouze z vnějšího líce ostění, a proto smrš- Dosažené výsledky ukazují na nutnost tací a využitím a se zásadně jinou četností ťování probíhá v tunelovém ostění podstat- sledovat vývoj deformací (namáhání) odečítání hodnot teploty v ostění. ně pomaleji. v no vých konstrukcích – tunelech a pomá- Význam prováděných měření tedy spo- hají odhalovat jejich případné rezervy. Tím Z ÁVĚR čívá zejména v dlouhodobém sledová- se mnohokrát navrátí investice do měření U Nové rakouské tunelovací metody, která ní působení tunelů. S dostatečným časo- vložená. Zároveň měření poskytují možnost byla použita na všech tunelech vybavených vým odstupem (k čemuž byly vytvoře- ověření bezpečnosti navržené konstrukce, tenzometry, přenáší v době výstavby veške- ny předpoklady) bude možné vyhodnotit, případně ověření kvality jejího provedení. rá zatížení primární ostění spolu s okolním jak se sekundární ostění postupně zatěžu- horninovým masivem. Následně se vybe- je vlivem rozpadu primárního ostění či vli- Výsledky uvedené v příspěvku byly získány tonuje ostění sekundární, které je od pri- vem dlouhodobých deformací v hornino- částečně za podpory GAČR v rámci márního zpravidla odděleno hydroizola- vém masivu. grantového projektu č. 103/2008/1691. cí. Ve statickém výpočtu se obvykle před- Pokud je ostění vystaveno hydrostatic- pokládá, že primární ostění se časem roz- kému tlaku, je to z měření již pozorova- Ing. Pavel Šourek padne a zatížení bude přenášet sekundár- telné, jak je vidět na příkladu tunelu Mrá- Satra, spol. s r. o. ní ostění. Zda k tomu dojde, v jaké míře zovka. Lze tedy oprávněně předpokládat, Sokolská 32, 120 00 Praha 2 a za jak dlouho, není v našich podmínkách že výsledky měření přinesou informace tel.: 296 337 149, fax: 296 337 100 doposud přesvědčivě prokázáno a prová- o reálném působení sekundárních ostění e-mail: [email protected] děná měření by měla pomoci objasnit, jak tunelů a podle nich se bude moci usoudit, www.satra.cz se tento přesun zatížení projeví na sledova- zda současné postupy jejich návrhu jsou ných tunelech. Protože jde o tunely nové, výstižné, či zda je třeba přijmout jisté úpra- Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. jsou současná zatížení sekundárních ostě- vy návrhových postupů. Metrostav, a. s. ní poměrně malá a k jejich významnějšímu Naopak měření teplot v sekundárním Koželužská 2246, 180 00 Praha 8 využití pravděpodobně teprve dojde. Tomu ostění prokazuje, že předpoklady drážní tel.: 266 709 317, fax: 266 709 193 odpovídají i dosud naměřené hodnoty směrnice jsou příliš konzervativní a vedou e-mail: [email protected] poměrných deformací, které se pohybu- na neúměrně vysoké namáhání ostění www.metrostav.cz jí ve velmi malých hodnotách. Časový prů- od účinků teplot. Řešitelský tým navrhu- běh již v současnosti poukazuje na setrvale je využít bilineární průběhy teplot získa- Prof. Ing. Josef Aldorf, DrSc. mírně rostoucí nárůst deformací v čase. né na základě měření na tunelech v ČR. e-mail: [email protected] Při porovnání s výsledky měření samot- Použití navrhovaných průběhů může vést ného smršťování na laboratorních vzor- k realističtějším návrhům a ekonomičtější Ing. Lukáš Ďuriš cích lze konstatovat, že u tunelových ostě- výstavbě nových tunelů. e-mail: [email protected] ní je dosahováno menších hodnot poměr- Oproti běžnému geodetickému sledování ných deformací. Z toho se dá usuzovat, radiálních deformací dávají měření na ten- oba: Fakulta stavební VŠB-TU Ostrava že smršťování betonu sekundárních ostě- zometrech okamžitou odpověď na skuteč- L. Podéště 1875, 708 00 Ostrava-Poruba ní jsou poměrně malá. Tuto skutečnost né namáhání – využití ostění tunelu, bez tel. a fax: 597 321 944 lze zdůvodnit tím, že prostředí v tune- ohledu na statický výpočet. Radiální defor- www.vsb.fast.cz

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 79 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

N AVRHOVÁNÍ S POUŽITÍM MODELŮ NÁHRADNÍ PŘÍHRADOVINY DESIGN WITH STRUT- AND- TIE MODELS

J IŘÍ ŠMEJKAL, JAROSLAV PROCHÁZKA přetvoření průřezu. Proto nosné železobetonové konstrukce roz- dělujeme na oblasti B a D (obr. 1). S pomocí modelů náhradní příhradoviny navrhujeme poru- Oblasti B (někdy nazývané Bernoulliovy oblasti) představují chové oblasti v mezních stavech únosnosti i použitelnosti. části konstrukce, kde platí předpoklad zachování rovinnosti prů- V článku je popsána tvorba modelů náhradní příhradoviny pro řezu podle Bernoulliovy hypotézy. V těchto částech konstrukce lokální analýzu poruchové oblasti železobetonových konstrukcí. lze poměrně jednoduchým výpočtem získat věrohodné výsled- V následujících pokračováních budou uvedeny modely pro ky o chování konstrukce. konstrukční prvky jako jsou konzoly, ozuby na nosnících, otvory Oblasti D jsou oblasti s diskontinuitami (tzv. poruchové oblas- v nosnících, stěnové nosníky a rámové rohy. ti). Jedná se o oblasti, kde není lineárně rozděleno poměr- Strut-and-tie model is a tool for design discontinuity regions in né přetvoření průřezů. Jedná se např. o oblasti (obr. 2), ve kte- ultimate limit states and in serviceability limit states. The design rých působí lokální zatížení nebo se náhle mění rozměr průře- of the strut-and-tie models for analysis and detailing of struc- zu. Podle hypotézy St. Venanta lokální porucha mizí ve vzdále- tural concrete members is described in the article. Strut-and-tie nosti rovné výšce přilehlého průřezu. Pro návrh průřezů v oblas- models for the structures elements as corbels, Gerber beams, tech D lze použít modely náhradní příhradoviny [1]. opening in beams, deep beams, knees and frame corners will Modely náhradní příhradoviny se používají při návrhu výztu- be introduced in the next articles. že v mezních stavech únosnosti v poruchových oblastech. Lze je použít i pro prvky, u nichž je předpokládáno lineární rozdě- I DEALIZACE KONSTRUKCE lení přetvoření po průřezu, např. rovinné poměrné přetvoření. V současné době se pro celkovou analýzu nosného systému Při posuzování mezních stavů použitelnosti lze použít mode- používají dvourozměrné popřípadě třírozměrné modely kon- ly náhradní příhradoviny, pokud je zaručena přibližná kompati- strukce. Pro celkovou analýzu nosného systému je nejdůležitěj- bilita prutových modelů (zvláště poloha a směr důležitých tla- ší vhodná idealizace geometrie konstrukce. Tyčové prvky jsou kových diagonál). modelovány jejich podélnou osou, desky jejich střednicovou Modely náhradní příhradoviny se skládají z tlačených prvků, taže- rovinou a skořepiny střednicovou plochou. ných prvků a spojovacích uzlů – styčníků. Síly v prvcích prutového Velmi důležitá je volba vhodného spojení mezi prvky v uzlo- systému – náhradní příhradoviny se stanovují z podmínky zacho- vých bodech a výběr podmínek podepření. Spojení prvků vání rovnováhy s působícím zatížením. Poloha a směr táhel mode- a podepření prvků se pohybují mezi dvěma limitními stavy, lu náhradní příhradoviny má souhlasit s odpovídající výztuží. které lze zjednodušeně označit jako prosté podepření a vetknu- Styčníky jsou oblasti, ve kterých jsou transformovány síly mezi tí. U monolitických železobetonových konstrukcí obvykle mezi tlačenými prvky, z tlačených prvků do tažených prvků nebo také jednotlivými konstrukčními prvky uvažujeme vetknutí, zatímco do reakcí. Styčníky jsou klasifikovány dle působících sil. Ve styč- u prefabrikovaných konstrukcí se většinou snažíme s přihléd- níku s označením CCC působí nejméně tři tlakové betonové nutím k jednoduchosti realizace o kloubové připojení (pevný pásy – vzpěry (obr. 3). Ve styčníku s označením CCT (obr. 4) nebo posuvný kloub). Pokud uvažujeme vetknutí konce prvku, působí dva tlakové betonové pásy a jeden tažený pás předsta- je nutné, aby uložení neumožňovalo žádné pootočení. Pokud vovaný výztuží. Ve styčníku CTT (obr. 5) působí jeden tlakový v reálné konstrukci nelze nulové pootočení zajistit, přesune se betonový pás a dva tažené pásy. příslušná část ohybového momentu z vetknutí do pole. Při nere- spektování chování reálné konstrukce by mohlo být vyztužení T LAČENÉ PRUTY – BETONOVÉ VZPĚRY (STRUTS) prvku v poli nedostatečné. Pro modelování vzájemného spojení Tlačené pruty jsou základním stavebním prvkem modelů konstrukce s podpěrami je nutné vyšetřit, zda je vhodné vazbu náhradní příhradoviny pro analýzu poruchových oblastí. Tlačené modelovat, nebo ji naopak zanedbat, a její vliv pokrýt vloženou pruty mohou mít různý tvar (obr. 6). Rozlišujeme tři základní typy přídavnou výztuží. betonových vzpěr podle změny šířky po jejich délce [3]. Při celkové analýze konstrukce se stanoví rozdělení vnitřních Tlačené betonové pruty náhradní příhradoviny se v [1] rozlišu- sil, napětí, deformací a reakcí konstrukce. Celková analýza je jí podle působícího příčného napětí. Jednak se uvažují tlačené obvykle nutná pro stanovení celkové tuhosti a prostorové stabi- pruty s působícím příčným tlakovým napětím, nebo bez půso- lity konstrukce. Pro jednotlivé konstrukční detaily a dílčí oblasti bícího příčného napětí, a jednak pruty s příčným tahovým napě- je nutná navazující lokální analýza. tím. Návrhové napětí na mezi únosnosti pro tlačené betonové Celková analýza i analýza jednotlivých oblastí jsou obvykle pruty v oblasti s příčným tlakovým napětím, nebo bez příčného založeny na idealizaci geometrie konstrukce a idealizaci chová- tlakového napětí se stanoví ze vztahu 1 (obr. 7a). ní konstrukce. (1) σ@R[Of = TQR A NALÝZA JEDNOTLIVÝCH OBLASTÍ (LOKÁLNÍ ANALÝZA) V oblastech s víceosým tlakem lze předpokládat vyšší návrho- Ve výpočtech většinou používáme dvourozměrné modely, vou pevnost. Návrhové napětí na mezi únosnosti pro betonové pokud však požadujeme popsat prostorové chování konstrukce tlačené pruty v oblastech s trhlinami je nutné redukovat. Pokud jako celku, používáme třírozměrné modely. V globálních mode- se nepoužije přesnější výpočet, lze návrhovou pevnost uvažo- lech existují i místa, kde neplatí předpoklad zachování rovinnosti vat dle vztahu 2 (obr. 7b)

80 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

hhh2 2 2 h1 D h2 h h2

h2 B B D h h2 h h2 h 1 1 D h4 h44h h4 B h 1 h h2 h1 h3 D B D B D h 4 h1 h h D D h2 h h 1 h3 5 h h B B B h h h1 h h3 h hh 5 h 1 1 h h h1 h h h h5 h 1 3 h D D D 2 h h h2 h2 1 2

CCC CCT CTT CCT

CCC 3 4 5 CTT

příčné tlakové napětí příčné tahové napětí

Rd,max Rd,max

6a 6b 6c 7a 7b

Obr. 1 Rozdělení konstrukce Obr. 6 Základní geometrické tvary betonových vzpěr, na oblasti D a B a) baňkovitá vzpěra, b) vzpěra s rovnoběžnými vlákny, c) vějířovitá vzpěra b Fig. 1 Structure splitting ef bef on the D and B regions Fig. 6 Basic form of the concrete struts, a) bottle-shaped a a strut, b) parallel strut, c) fan strut Obr. 2 Příklady D-oblastí F F Obr. 7 Betonové vzpěry z hlediska příčného napětí, Fig. 2 Examples of the D regions oblast a) vzpěra s příčným tlakem nebo bez tlaku, nespojitosti D T h=b T z=h/2 Obr. 3 Příklady styčníku CCC b) vzpěra s příčným tahem Fig. 3 Examples of the CCC joint Fig. 7 Concrete struts in term of transverse strain, oblast h=H/2 spojitosti B H Obr. 4 Příklady styčníku CCT a) transverse compressive stress or no transverse T T H stress, b) strut with transverse tension Fig. 4 Examples of the CCT joint D Obr. 5 Příklady styčníku CTT Obr. 8 Příčné tahové síly v tlakovém poli, a) částečná nespojitost (s oblastí spojitosti B), b) úplná F F Fig. 5 Examples of the CTT joint nespojitost b b Fig. 8 Transverse tensile forces in compression field, a) partial discontinuity (with B-region), b) full discontinuity 8a 8b

σ = $ ν ʹT (2) P − O @R[Of QR B = 4 (3) T " P ν′ QY kde lze vyjádřit νʹ = − (2a). Hodnota fck je v MPa. 6 # b) pro úplně nespojité oblasti, kde P > Požadovaná výztuž, která má odolávat příčným tahovým silám v betonových vzpěrách, může být rozptýlena po délce tlačené- a PST = #6 + $#O podle obr. 8b ho prvku (obr. 8a, b). Pokud výztuž v oblasti styčníku přesahu- je přes uvažovanou délku prvku, musí být umístěna na délce, ⎛ O ⎞ B = ⎜ − % ⎟ 4 . (4) kde jsou tlakové trajektorie zakřiveny (táhla a vzpěry). V oblas- " ⎝ 6 ⎠ tech s úplnou nespojitostí předpokládáme, že tahová síla půso- bí ve čtvrtinách délky oblasti (obr. 8a, b). Diagonální vzpěry jsou obecně rovnoběžné s očekávaným Tahovou sílu stanovit podle vztahů 3 a 4. průběhem trhlin v betonu daného prvku. 6 a) pro částečně nespojité oblasti, kde P ≤ a P = P T ÁHLA (TIES) ST podle obr. 8a Táhlo v modelu náhradní příhradoviny představuje výztuž. Návr-

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 81 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

hové napětí na mezi únosnosti táhel vychází z meze kluzu beto- prvky – CCT a CTT. Táhla jsou pro zakotvení protaženy tlačeným nářské výztuže. Výztuž musí být odpovídajícím způsobem zakot- pásem a vzniká tak rozšířená styčníková zóna. Plocha předpo- vena ve styčníku. Při návrhu táhla se uvažuje dosažení meze kládané kotevní (ložiskové) desky se stanoví tak, aby se napětí kluzu výztuže táhla před tlakovým porušením betonové vzpěry. v tlaku rovnalo napětí na opačné straně tlačené uzlové zóny. V táhlech a vzpěrách uvažujeme pouze osové síly. Tahové síly Požadavek stejného napětí, které působí na všech stranách v betonu se zanedbávají. hydrostatické uzlové zóny, komplikuje použití těchto hydrostatic- Táhla představují výztužné pruty, jejich celková šířka se obvyk- kých uzlových zón. Proto vznikl koncept rozšířených uzlových zón, le zvětšuje o dvojnásobek krycí vrstvy nebo o polovinu vzdále- ve kterých jsou uzlové zóny ohraničeny vnějšími liniemi tlačených nosti mezi další výztuží. pásů a jejich průsečíky. Průnik tlačených pásů, reakce a tažených pásů včetně přilehlého betonu je oblast hydrostatické uzlové zóny. S TYČNÍKY Na obr. 10 je označen tmavší barvou. Rozšířená uzlová zóna (ozna- Styčníky v modelech náhradní příhradoviny představují oblasti čena světlejší barvou) je oblast s tlakovým napětím od betono- styku táhel a vzpěr. Styčníky jsou betonové. Všechny síly půso- vých vzpěr a od reakce na průniku s taženými pásy vně hydrosta- bící ve styčníku musí být v rovnováze. Styčníky uvažujeme tické uzlové zóny. Tlakové napětí napomáhá přenosu sil z jedné např. v místech působení soustředěných zatížení, v podporách, vzpěry do druhé nebo do táhla představovaného výztuží. v kotevních oblastech s koncentrovanou betonářskou výztuží, Protože beton je jen omezeně plasticky deformovatelný, systém v ohybech výztužných prutů a ve spojích a rozích prvků. vnitřních sil musí být stanoven tak, aby v žádné části oblasti nepře- U styčníku namáhaného víceosým tlakem (CCC – obr. 9) se kročil limitní deformaci. Pro stanovení optimálního modelu náhrad- předpokládá stejné napětí na všech styčných plochách tlače- ní příhradoviny je nejlepší vycházet z pružné analýzy oblasti pomo- ných betonových prutů – pásů (Mohrovy kružnice). Oblast styč- cí MKP modelů. Ze stanovených pružných vnitřních sil je potom níku se nazývá hydrostatická uzlová – styčníková zóna. možné sestavit model náhradní příhradoviny. Do modelu je nutné Hydrostatickou uzlovou zónu lze rozšířit na styčníky s taženými vhodně zakomponovat vyztužení prvku – táhla. Betonové vzpě-

C 0 a3 C a2 C a) b) c) a2 a 2 a 2 Fc3 O Fc2 O1 O O 1 1 2 O 2 Fc0 3 u u u T T T 1 a1 a1 a1 x x Fc1l Fc1p

Fc1 = Fc1l + Fc1p A A A

9 a1 11

Obr. 9 Styčník CCC se vzpěrami bez táhel Fig. 9 Compression node CCC without ties 2 a 2 Obr. 10 Styčník CCT se vzpěrami a výztuží (táhlem) v jednom směru – rozšířená styčníková Fc2 oblast Fig. 10 Compression tension node CCT with reinforcement (tie) provided in one direction – Ft s0 extended nodal zone u s s 0 Obr. 11 Geometrie styčníku CCT pro přímou podporu Fig. 11 Joint CCT geometry for direct support 1 Obr. 12 Geometrie styčníku CCT Fc1 2s0 a1 pro nepřímou podporu Fig. 12 Joint CCT geometry lbd a 10 for indirect support a 2

a1 C1 Ft1 T1 a1 C Rd,max x C2 Fc a T T2 O1 a2 Ft2 u C 12 13 14

82 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

ry u nepřímého uložení se musí opírat o zakotvenou výztuž táhla. v jedné vrstvě, je vhodné uvažovat postupný přenos sil do táhel Obvykle výztuž táhla obepíná styčník CCT nebo CTT. (obr. 11). Pro nepřímé uložení betonové vzpěry do táhla tvořené- Ze zkušeností se ukazuje, že není nutné přesně sledovat pruž- ho třmínky, např. při horním líci nosníku, je přenos sil do táhla zob- ný tok vnitřních sil v limitním stavu únosnosti. Nejjednoduš- razen na obr. 12. Pro nepřímé uložení je nutné uvažovat opření ším příkladem je příhradový model pro návrh smykové výztuže, vzpěry do oblasti uzavřené táhlem – třmínky. Tím se nám výraz- který připouští uvažovat základní sklon tlačeného betonového ně posouvá poloha styčníku od líce prvku. pásu a výztuže pod úhlem 45° až 63° od neutrální osy. Podle obr. 11a [3] lze stanovit namáhání v šikmé betonové Návrhové hodnoty pro tlaková napětí na mezi únosnosti vzpěře ve styčnících lze určit následovně: / Styčníky s tlakovými silami (CCC), ve kterých nejsou kotve- σQ = (7) PaW\ O aW\ + c aW\ na táhla dle obr. 9 a podle [1]. θ θ θ Pokud budeme uvažovat postupný přenos namáhání do táhla σ = νʹT (5) @R[Of QR podle obr. 11b [3], namáhání v betonové vzpěře se vyjádří podle σ kde Rd,max je maximální napětí, které může působit na hranách vztahu styčníku a ν‘ viz vztah (2a). / Styčníky s tlakovými i tahovými silami s táhly kotvenými σ =. (8) Q PO aW\ v jednom směru dle obr. 10 (CCT) a podle [1]. θ Při vějířovité betonové vzpěře podle obr. 11c [3] je namáhání σ = &#νʹT (6) @R[Of QR v místě styku vzpěry a táhla σ σ σ ν kde Rd,max je maximální napětí Rd,1x, Rd,2 a ‘ viz vztah (2a). / (9) Typickým představitelem styčníku CCT je místo uložení nosníku. σQ =. Idealizovaný model styčníku je na obr. 10. Pokud výztuž není jen P aW\ θ IO + #c Q]bθ − Q]bθ K

z a 3 F F F T M 3 M T C1 C2 V C31 trhlina T trhlina z z z1 N T3 z N T 01 2 1 1 V 02

C32 T2 AA A 2

15a 15b 15c 17

a a F F z 3 av a v

C C 3 1 2 2 T1 1 C31 T2 d T2 C1 d 2 C2 z 1 2 z N z1 2 z V 1 01 2 2 1 V C1 T3 1 2 N 1 2 02 02 01T1 M T 1 T M C 32 C2 0,75av 0,75av A 2 A a/2 a/2 a/2 a/2 16a 16b 18

Obr. 13 Styčník CTT se vzpěrou a výztuží (táhly) ve dvou směrech Obr. 16 Osamělé břemeno v blízkosti podpory, a) S&T Model, Fig. 13 Compression tension node CTT with reinforcement (ties) b) znázornění přenosu zatížení provided in two directions Fig. 16 Load near support, a) S&T Model, b) illustration of the load transmission Obr. 14 Geometrie styčníku CTT Fig. 14 Joint CTT geometry Obr. 17 Náhlá změna výšky průřezu – kladný ohybový moment Fig. 17 Sudden change of cross section – positive bending moment Obr. 15 Osamělé břemeno v blízkosti podpory, a) nad vnitřní podporou, b) a ≤ z/2, c) a = 0 Obr. 18 Náhlá změna výšky průřezu – záporný ohybový moment Fig. 15 Load near support, a) load over inside support, b) a ≤ z/2, Fig. 18 Sudden change of cross section – negative c) a = 0 bending moment

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 83 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Pokud se uvažuje postupný přenos sil do táhla podle obr. 11 a táhel. Při definování jednotlivých prvků je nutné vždy zvážit a 12, dochází k prodloužení styčníku o délku x. Prodloužení při- polohu skutečného vyztužení sledované části konstrukce včet- spívá k délce, na které se musí táhlo dostatečně zakotvit. Při ně zakotvení výztuže v oblasti styčníků. parabolickém tvaru hranice oblasti styčníku lze délku x stanovit • Přechod D-oblasti do B-oblasti musí být plynulý bez jakýchko- ⎛ ⎞ liv skokových změn. O • Předpoklady pro modely náhradní příhradoviny: f = ⎜ + c bO\θ − O ⎟ (10) - v táhlech je dosaženo meze kluzu výztuže před vyčerpáním " ⎝ Q]aθ ⎠ pevnosti betonových vzpěr kde a1 je celková šířka tlačeného betonového pásu, a2 šířka - síly ve vzpěrách a táhlech jsou jen osové šikmé betonové vzpěry, u šířka táhla, c betonové krytí prutů táhla - tahové síly v betonu jsou zanedbány θ a 1 úhel střednice betonové vzpěry. - ve všech styčnících musí být zajištěna rovnováha Pro zakotvení táhla je k dispozici délka l = a1 + 0,5x – c - výztuž táhel se aktivuje po vzniku trhlin v betonu Styčníky s tlakovými i tahovými silami s táhly kotvenými - k redistribuci vnitřních sil dochází po vzniku trhlin v betonové ve více směrech dle obrázku 13 (CTT). Nejčastěji se vyskytu- části průřezu je styčník CTT v rámových rozích se záporným působením ohy- - vzpěry jsou obvykle rovnoběžné s očekávaným směrem trhlin bového momentu [1]. ze vznikajících příčných tahových sil v betonové části průřezu. • Pro omezení šířky trhlin D-oblastí je nutné: σ = %# νʹT (11) @R[Of QR - při povrchu oblasti vložit minimálně konstrukční ortogonální σ ν ≥ kde Rd,max je maximální napětí a ‘ viz vztah (2a). výztuž s plochou nejméně As 0,003Ac, Na obr. 14 je podrobný model pro přenos sil z tlačené diagoná- - maximální vzdálenost výztužných prutů musí být menší než ly do svislého táhla reprezentovaného třmínky [3]. Část tlakové síly 300 mm. vzpěry je opřena přímo do táhla a zbylá část se opírá až za táhlem a vytváří podružnou tlačenou vzpěru opírající se o táhlo z druhé O SAMĚLÉ BŘEMENO U PODPORY strany. To se projeví prodloužením délky táhla ve styčníku o Δa. Při zatížení osamělým břemenem v blízkosti podpory je nutné Prodloužení délky je závislé především na úhlu sklonu vzpěry. navrhnout svislou a vodorovnou výztuž. Vodorovná výztuž se Kotvení výztuže (táhel) ve styčnících s tlakovými a tahovými navrhuje na vznikající příčné tahy. Návrh svislé výztuže vychá- silami uvažujeme od okraje styčníku. Například při kotvení nad zí z geometrie oblasti. Působí-li osamělé břemeno na horním podporou začíná kotvení u vnitřního líce podpory. Pro kotevní líci ve vzdálenosti av od líce uložení, lze navrhnout svislou výztuž β délky táhla je k dispozici celá délka styčníku. Zakotvení výztuže na redukovanou posouvající sílu VEd [1]. Redukci působící lze provést i za styčníkem. posouvající síly lze provést pro vzdálenost av, pro niž platí: Hodnotu návrhového tlakového napětí lze zvýšit o 10 %, # ≤ O ≤ R (13) pokud je splněna alespoň jedna z následujících podmínek [1]: d • je zaručen trojosý tlak kde d je účinná výška průřezu. • všechny úhly mezi tlačenými pruty a táhly jsou ≥ 55° Součinitel β má hodnotu • výztuž je umístěna v několika vrstvách β = O R (14) • pohyb styčníku je spolehlivě omezen uspořádáním v uložení d ≤ nebo třením. Pro vzdálenosti av 0,5d uvažujeme minimální posouvající Pokud je známé rozdělení tlaků všech tří směrů u trojose tlače- sílu v hodnotě 0,25 VEd. Přitom pro posouvající síly VEd vypoč- ných styčníků, lze návrhové napětí vyjádřit dle vztahu tené bez redukce součinitelem β musí být splněna následují- cí podmínka: (12) σ@R[Of ≤ ! νʹTQR (15) D3R ≤ #Pe RTν QR

T VORBA MODELŮ NÁHRADNÍ PŘÍHRADOVINY kde bw je nejmenší šířka průřezu mezi tlačeným a taženým Tvorba modelů náhradní příhradoviny bývá často založena pásem, ν redukční součinitel pevnosti betonu při porušení smy-

na empirických zkušenostech, popřípadě na podrobném neli- ⎛ TQY ⎞ neárním modelování D-oblastí. Pro zjednodušení jsou základ- kem v hodnotě ν = $⎜ − ⎟ . # ní pravidla uvedena v normě [1] a další literatuře, např. v [5], ⎝ ⎠ [6] a [7]. Předpokládá se, že tlakové síly přenáší betonové vzpě- U prvků vyžadující návrh smykové výztuže musí být navíc plně- ry a tahové síly vynáší betonářská výztuž. Základy modelová- na podmínka pro redukovanou posouvající sílu ní D–oblastí vycházejí z výzkumných prací z roku 1984 (Der D / T aW\ (16) Grudngedanke der Bemessung von Konstruktionsbeton – 3R ≤ ae geR α Schlaich). Postupně byla tato metoda rozvíjena a ověřena řadou kde Aswfywd je únosnost smykové výztuže protínající šikmou smy- experimentů. kovou trhlinu mezi zatíženými oblastmi a α je sklon smykové Při tvorbě modelu náhradní příhradoviny je nutné postupo- výztuže. Redukce posouvající síly je možná, pokud je podélná vat následovně: výztuž dostatečně zakotvená v uložení. • Nalézt reakce v modelované části konstrukce Nosníky s osamělým břemenem v blízkosti uložení a na krát- • Rozdělení zatížení a nalezení vnitřních sil – výslednice napě- kých konzolách mohou být alternativně navrženy podle modelů tí nahradit výslednicemi sil, nahradit asymetrická napětí dvoji- náhradní příhradoviny (obr. 15a-c [2]). ≤ cí sil, definovat model náhradní příhradoviny soustavou vzpěr Při vzdálenosti osamělého břemene do hodnoty av 0,5d se

84 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

předpokládá, že se zatížení přenáší přímo (na obr. 16 označe- Literatura: no 1). Pro vzdálenější působiště osamělé síly od místa ulože- [1] ČSN EN 1992-1-1 Navrhování betonových konstrukcí ní se přenos zatížení dělí mezi soustavy 1 a 2 dle obr. 16. Pro – Část 1-1: Obecná providla a pravidla pro pozemní stavby. ≥ vzdálenosti av 2d veškeré zatížení přenáší soustava 2. Svis- ČNI 2006 lá výztuž pro vynášení svislého zatížení soustavy 2 je účinná [2] Reineck K. H.: Modellierung der D-Bereiche von Fertigteilen, pouze v oblasti 0,75av podle [1] nebo aw = 0,85a – z/4 podle BetonKalender 2005, Ernst & Sohn, A Wiley Company, 2005. [2]. Tuto svislou výztuž navrhujeme na redukovanou posouvající ISBN 3-433-01670-4 β sílu VEd podle [1] nebo podle [2] na svislou sílu [3] Hottmann U. H., Schäfer K.: DAfStb Heft 459 Bemessung von ⎛ O ⎞ Stahlbetonbalken und Wandscheiben mit Öffnungen. Beuth (17) Verlag GmbH, Berlin 1996 4 = ⎜ − ⎟ 4 ! ⎝ h ⎠ [4] Narayanan R. S.: Eurocode 2, Worked Examplex, Camberlay, Při návrhu svislé výztuže je nutné zbývající část oblasti kon- 05/2008 strukčně vyztužit svislými třmínky a vodorovnou výztuží pro [5] DIN 1045-1(08/2008) Tragwerke aus Beton, Stahlbeton zachycení příčných tahů vznikajících v tlačených betonových und Spannbeton – Teil 1: Bemessung und Konstruktion. vzpěrách obou soustav 1 a 2 náhradní příhradoviny. DIN Deutsches Institut für Normung s. V. Beuth Verlag GmbH, Berlin Z MĚNA PRŮŘEZU [6] DAfStb Heft 430 Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2002 Při náhlé změně výšky průřezu vznikají v průřezu sekundární [7] DAfStb Heft 525 Beuth Verlag GmbH, Berlin, září 2003 vnitřní síly – tahy a tlaky. Jejich působení je pro kladné momenty schematicky zobrazeno na obr. 17. Pro záporné momenty je rozdělení na D- a B-oblasti zobrazeno na obr. 18. Návrhu jednotlivých oblastí budou věnována další pokračová- Vzdálenost z3 pro oba modely náhradní příhradoviny podle ní v rámci seriálu o poruchových oblastech. Vztahy uvedené obr. 17 a 18 lze stanovit podle vztahu v této úvodní části budou využívány při řešení konkrétních oblas- tí v následujících pokračováních. (18) h! = # I h h − h K

Tah v táhle T3 stanovíme z rovnováhy ve vodorovném směru Tento příspěvek vznikl za podpory grantu GAČR 103/08/1533 ve styčníku 1 a z rovnováhy ve svislém směru ve styčnících 2 a 3. V táhle T3 vzniká síla h h − h Ing. Jiří Šmejkal, CSc. B = B (19) ! h h ŠPS statická kancelář ! Lísková 10, 312 16 Plzeň h h − h tel.: 739 613 929, 602 461 064 B = −1 (20) ! e-mail: [email protected] h h!

Význam veličin ve vzorcích je patrný z obr. 17 a 18. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Odborná společnost pro vědu, výzkum a poradenství ČSSI Z AVĚR Komornická 15, 160 00 Praha 6 Nejznámějšími poruchovými oblastmi jsou konzoly, ozuby prů- tel.: 222 938 907, 602 825 789 vlaků, otvory v průvlacích, stěnové nosníky a rámové rohy. e-mail: [email protected]

S POLEČNOST ATLAS COPCO KOUPILA ČESKÉHO DISTRIBUTORA KOMPRESORŮ Stockholm, Švédsko, 7 září, 2009: Společnost Atlas Copco s. r. o. koupila společnost Servis A.C. s. r. o., distributora a poskytovatele služeb v oblasti zařízení na stlačování vzduchu, který působí na severní Moravě.

Akvizice společnosti Servis A. C. je příležitostí, jak zvýšit prodej kompresorů a příslušenství, včetně následných servisních služeb v tomto regionu, který je i z mezinárodního pohledu důležitým centrem průmyslových aktivit v České republice.

„Společnost Servis A. C. je na severní Moravě uznávaným dodavatelem”, říká Joeri Ooms, generální ředitel Atlas Copco s. r. o. divize Kom- presory. „Akvizice tohoto druhu jsou důležitou součástí naší strategie, protože nás přibližují našim zákazníkům a umožňují nám zlepšovat naše servisní služby”.

Tisková zpráva společnosti Atlas Copco

Pro další informace prosím kontaktujte: Jindru Landovou, manažerku komunikace +420 225 434 341, www.atlascopco.com

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 85 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

H ODNOCENÍ MOSTŮ Z HLEDISKA LCC BRIDGES EVALUATION FROM LCC ASPECT

D ANIEL MACEK, Takové řešení by vyžadovalo prodloužení lhůt na vlastní výbě- D ANA MĚŠŤANOVÁ rové řízení. Úloha investora tudíž spočívá nejen v konkrétním rozhodnutí, Navrhování nákladově významných mostních objektů vyžaduje ale i v evidování dat z minulých let pro potřeby finančního srov- zpracování variantních návrhů již v předinvestiční fázi přípravy. nání, pro vyřazení nepřiměřeně drahých nabídek apod. Z těch se následně vybírá nejvhodnější návrh z hlediska nákla- dového, realizačního, materiálového apod. Kromě pořizovacích S YSTÉM HOSPODAŘENÍ S MOSTY nákladů se posuzují náklady v životním cyklu. U již realizovaných mostních objektů je v průběhu vlastní život- The projection of cost relevant bridges requires variant elabo- nosti mostů průběžně monitorován jejich stav a výstupy jsou ration. The most suitable project is chosen in virtue of costs, podkladem pro databáze plánů údržby a obnovy mostních sta- realization, material viewpoint etc. LCC (Life Cycle Cost) belong veb. K tomu účelu existuje obecně řada SW systémů používa- to parameter costs except realization costs. ných u nás i v zahraničí. Lze uvést systémy DANBRO, SMART (Dánsko), BRUTAS (Norsko), KUBA-MS (Švýcarsko), QUADRO V České republice lze již po řadu let sledovat nárůst obje- (Velká Británie), PONTIS, BRIDGIT (USA). Většina systémů je mů silniční dopravy [1]. Na tomto trendu se podílí jak osob- součástí velkých ekonomických modulů a archivačních soubo- ní, tak i nákladní doprava. Význam silniční a dálniční dopravy se rů. Údaje z nich čerpané slouží zpětně pro strategii a plánová- v posledních letech prohloubil. Doprava má vliv na řadu aspektů ní oprav a pro přípravu nových akcí, pro stanovení a optimaliza- rozvoje ekonomiky. Díky silniční dopravě jsou propojovány jed- ci nároků na finanční ohodnocení. notlivé oblasti a regiony. Propojením oblastí se současně zvyšu- V České republice je od roku 2003 zaveden systém hospoda- je i kvalita bydlení obyvatel. Návrh dopravních tras úzce souvi- ření s mosty BMS (Bridge Management System). Tento slouží sí se zajištěním financování. Od toho se odvíjí i konkrétní tech- k evidenci mostních objektů z hlediska jejich stavu, zatížitelnos- nicko-konstrukční řešení, jež je markantní zejména u mostních ti, použitelnosti a ke stanovení nutné údržby, oprav nebo rekon- staveb. strukcí. Mosty jsou v systému děleny do kategorií podle stup- Současná ekonomická situace má za následek zpomalová- ně poškození. Systém sjednocuje metodiku hodnocení stavu ní výstavby některých dálničních úseků či rychlostních komuni- mostních objektů a hospodaření s nimi. Hlavní předností sys- kací, a to především z důvodu nedostatečných finančních zdro- tému je nabídka kvalitních možností finančního plánování pro jů. Peníze pro opravy a údržbu nejsou navyšovány k adekvátně provádění údržby a oprav mostních objektů a tím posílené opti- se rozšiřující síti dálnic a rychlostních komunikací. Při zohlednění mální hospodaření. roční inflace je na opravy ve svém důsledku stále méně zdrojů. Od roku 2008 zahrnuje systém i hodnocení mostů v jejich Otázky posuzování investiční náročnosti připravovaných staveb životním cyklu v rámci finančního modulu BMS. Toto hodnoce- jsou proto nyní ještě aktuálnější. ní je kvalifikovaně propracováno a jeho přínos je jednoznačný při Obecně je každá stavba posuzována nejen podle výše pořizo- přípravě výstavby nových mostů čerpáním údajů z monitorování vacích nákladů ale i podle nákladů na provoz a údržbu v průbě- stavu mostů již dříve postavených. hu životního cyklu. Tato hlediska jsou více preferována u staveb Uvedený systém BMS je používán Ministerstvem dopravy ČR, pozemního stavitelství, je však přínosné je zařadit i do posuzo- Ředitelstvím silnic a dálnic ČR, kraji Jihomoravským, Liberec- vání dopravních staveb a především do staveb mostních. Mosty kým, Karlovarským, Plzeňským, krajem Vysočina i řadou měst se promítají svou finanční náročností velmi významně do prů- (Plzeň, Praha a Brno). Celkem je systém využíván téměř čtyř- měrné ceny dopravní stavby za jeden kilometr. mi sty aktivními uživateli a eviduje až 19 000 mostů. Z toho- Velmi zodpovědné je rozhodnutí o typu mostu již v předin- to počtu připadá na dálnice a rychlostní komunikace přes 900 vestiční fázi [2]. Klíčovou roli hraje úloha projektanta a následné mostů, na silnice I. třídy cca 3 500 mostů, na silnice II. tříd rozhodnutí investora akce. Návrh mostu musí respektovat před- 4 600 mostů a asi 8 100 mostů na silnice III. tříd. Systém BMS mět překlenutí, reagovat na dopravní návaznost, ochranu život- poskytuje údaje o provedených prohlídkách mostních objek- ního prostředí ale i na technologické podmínky vč. podmínek tů, je snadno rozšiřitelný o další uživatele a umožňuje propoje- stanovených Ministerstvem dopravy ČR, jež mimo jiné stanovu- ní na externí systémy. jí cykly oprav aj. [3]. Správcům pozemních komunikací v oblasti správy, údržby Současná praxe je taková, že projektová organizace zpracuje a hospodaření je tak k dispozici specializovaná aplikace moder- návrhy možného konstrukčního řešení, precizuje klady a zápory ního informačního systému, jenž zohledňuje proměnné i nepro- jednotlivých variant vč. ocenění. Vyhodnocení variant dálničních měnné parametry. Výhodou je přístupnost všech aplikací přes mostů je investorem prováděno na základě podkladů projektan- webové rozhraní a možnost vzájemné komunikace. ta, podle zkušeností z již realizovaných mostů, podle své databá- Ve výčtu nelze vynechat informaci o Liniovém referenčním ze, podle místních podmínek a řady dalších kritérií. systému (LRS) a Global Network (GN), které podporují Jednot- K optimalizaci ceny mostu může přispět také mimo jiné forma ný systém dopravních informací ČR (JSDI ČR). Systém je provo- zadání při výběrovém řízení ve veřejné soutěži. V případě zadá- zován Ředitelstvím silnic a dálnic ČR. ní obecných technických podmínek je možno ponechat vari- Využíván je i systém ISMaP – Správa majetku a pasport. Sys- antní řešení a rozhodnutí ve větší míře na zhotoviteli mostu. tém je nezávislý na stávajícím územním uspořádání, je plně ote-

86 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

vřen nově vznikajícím potřebám a požadavkům uživatelů a spra- vuje data o majetku silničních komunikací.

P OSUZOVÁNÍ NÁVRHU MOSTNÍCH STAVEB VE FÁZI PŘEDINVESTIČNÍ Investor musí při posuzování a při rozhodování v otázce zvole- ní optimálního konstrukčního řešení z navržených variant mostů, nad rámec standardních hodnotících postupů, zahrnovat cho- vání mostu i po stránce nákladů v průběhu životního cyklu [4]. Stanovení potřebných oprav ve fázi projektování je obtížné definovat. Lze vycházet ze sledování potřeb oprav, údržby a rekon- strukcí u stávajících mostů a tyto informace analogicky přená- šet na připravované mosty v rámci předinvestiční fáze. Posuzo- vání potřeb oprav a údržby je třeba specifikovat v podrobnosti jednotlivých částí mostních staveb, neboť je nutné je z hlediska rozsahu i cyklu oprav diferencovat. Pro optimalizování a posuzování mostních staveb v LCC je možno využít i upravený aplikační software Buildpass, původ- ně koncipovaný pro oblast pozemního stavitelství [5]. Aplikace je v praxi uplatňována Ředitelstvím silnic a dálnic ČR pro pro- jekčně variantně připravované mosty v předpokládané hodno- tě nad 100 mil. Kč. Předmětem je simulace potřeby pořizova- cích nákladů a předpokládaných finančních prostředků během vlastní životnosti mostu. Modelování potřeb oprav je pro základ- ní časový horizont životnosti mostů sto let, současně je možné i modelování ve zkráceném cyklu. Pro optimalizování a posuzování mostních staveb v životním cyklu jsou pro každou navrženou variantu mostu propočteny mimo základních rozpočtových nákladů i celkové náklady stavby vč. nákladů na projektové práce, průzkumy, náklady na umístě- ní stavby, rezervu ad. Výše pořizovacích nákladů je konfrontová- na s obecně platnými ukazateli cen mostních staveb, na základě provedených přepočtů za jeden metr čtvereční mostu. Pro všechny v úvahu přicházející varianty mostu jsou nákla- dy vyčísleny jako pořizovací a dále v průběhu životnosti mostní stavby – v podrobnosti jednotlivých částí mostu (pilíře, opěry, mostovka, mostní závěry, zábradlí aj.). Výstupy jsou jak ve finanč- ním vyjádření, tak i v grafické formě (jako součtové čáry) za jed- notlivé konstrukční a materiálové varianty mostu. Výstupy jsou pro investora vhodným podkladem pro rozhodnutí o nejvhod- nější konstrukční variantě mostu a slouží mu také jako podklad pro plánování budoucích oprav a v neposlední řadě i pro zajiš- tění finančních zdrojů pro jejich provedení. 1 Materiálové a konstrukční řešení mostních staveb je odliš- né a každá mostní stavba je více méně originálem [3]. Jednot- livé zhotovitelské firmy, zaměřené svým výrobním programem % na mostní stavby, jsou orientovány na určité konkrétní technologie. Ne každá stavební firma má například výrobnu prefabrikova- $ ných mostních segmentů apod. Navržené řešení projektantem a odsouhlasené investorem je proto následně předmětem mar- # ketingového přístupu a profesního zaměření jednotlivých doda- []\b]dO\tYQS vatelských firem. Pro investora je klíčové pro rozhodnutí a výběr " []\]ZWbWQYtYQS

9c[cZ]dO\{\tYZORgIbWa9xK !

Obr. 1 Možná alternativní řešení mostu navržená projektantem Fig. 1 Alternative bridge desings presented by project engineer ' " ' " ' !" !' "" "' #" #' Obr. 2 Náklady po dobu 50 let pro variantní řešení mostní konstrukce @]Yg Fig. 2 Costs of bridge type construction for next 50 years 2

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 87 V ĚDA A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

vhodné konstrukce mostu sledování nákladů při pořízení stav- Literatura: by a během životního cyklu, pro stavební firmy je prioritní orien- [1] Mojžíš V., Březina E.: Úloha dopravy ve společnosti, tace na technologie, díky kterým získávají často více stavebních Optimalizace výstavby silnic a dálnic v ČR. Vimperk: LUCIE. zakázek vč. výstavby mostů. 2007. ISBN 80-903639-9-7 Současná praxe je taková, že projektant navrhne reálná tech- [2] Čihák M.: Význam silniční a dálniční sítě pro ekonomiku ČR, nická a konstrukční řešení mostní stavby (obr. 1), vypočte fyzic- Optimalizace výstavby silnic a dálnic v ČR. Vimperk: LUCIE. ké objemy a sestaví cenu mostu za jednotlivé konstrukční vari- 2007 ISBN 80-903639-9-7 anty. Do ceny promítne technická a konstrukční specifika, např. [3] Lehovec F.: Význam infrastruktury pozemních komunikací pro složitost zakládání. Investor tuto cenu posoudí a porovná s vlast- hospodářský rozvoj. Optimalizace výstavby silnic a dálnic v ČR. ní databází cen. Tím jsou eliminovány cenové rozdíly v základ- Vimperk: LUCIE. 2007. ISBN 80-903639-9-7. ních rozpočtových nákladech. Srovnání variantních řešení je [4] Měšťanová D.: Analýza procesu implementace auditu často předmětem řady rozdílností, např. rozdílných délek polí, výkonnosti v souvislosti se vstupem ČR do EU. Praha: ČVUT tím i počtů polí a podpěr. v Praze, Fakulta stavební, 2007, ISBN 978-80-01-03931-1 Investor s využitím aplikace posoudí jednotlivá řešení, co se [5] Macek D.: Buildpass – obnova a údržba objektů, Praha: ČVUT týče pořizovacích nákladů i údržby, a to v životním cyklu mostu v Praze, Fakulta stavební, 2007, až do jeho obecně stanovené životnosti. Může se tak ukázat, ISBN 80-85603-96-9 že levná varianta je v průběhu životního cyklu mostu ve svém [6] Beran V., Dlask P., Hromada E., Macek D.: Ekonomika důsledku variantou horší a nákladnější. SW aplikace je pro uži- a posuzování nákladů celého životního cyklu staveb, vatele zpracována relativně volně a data lze zadávat a upravo- Stavebnictví. 2007, č. 12, s. 52–56, ISSN 1802-2030 vat podle konkrétních potřeb a stylu uživatele. Aplikace umož- [7] Beran V., Macek D., Měšťanová D.: Ekonomika správy majetku, ňuje vytvořit různá grafická vyobrazení, porovnání variantních Praha: ČVUT v Praze, 2007, řešení či další datová zpracování. Sestava Plán oprav konstrukč- ISBN 978-80-01-03754-6 ních prvků ukazuje nejbližší termín plánované údržby či obno- [8] Schneiderová R.: Užitek, náklady a cena při pořizování, správě vy daného konstrukčního prvku. Pro sledování detailních nákla- a obnově veřejného majetku, Praha: ČVUT v Praze, 2007, dů, které jsou sumarizovány v bilanční sestavě, slouží sestava ISBN 978-80-01-03890-1 Opravy v daném období nebo Opravy v daném období – har- monogram. V grafu na obrázku 2 je ilustrativně vyobrazen grafický výstup Optimální je navržení takových technologií a jednotlivých kon- s nákladovými nároky na dvě varianty mostů po dobu životnos- strukčních prvků, aby bylo možné sladit jejich opravy s ohledem ti padesát let od jejich výstavby. Je patrné, že při vzorovém pří- na životnost jednotlivých částí mostu. Neméně důležité je při kladu je varianta monolitického mostu v pořizovací ceně draž- zpracování analýz zahrnutí i hlediska inflace [7]. ší, než montovaný most, ale během sledované doby padesáti Získané informace z aplikací existujících databází a rozhodova- let dojde v konkrétním čase po zahrnutí cyklů obnovy a údržby cích metod jsou pro investora vhodným podkladem pro přípra- ke změně preferencí variant [6]. vu akcí i pro čerpání finančních prostředků na pokrytí finančních nároků dopravních staveb formou půjčky od Evropské investič- Z ÁVĚR ní banky či čerpání prostředků z Fondu soudržnosti a ze struk- Hodnocení mostů z hlediska nákladů po celou dobu životnos- turálních fondů [8]. Aplikace podpůrných systémů je v souladu ti a aplikace vhodných metod jsou přínosem pro optimalizaci s řadou bodů Generálního plánu rozvoje dopravní infrastruktu- nákladů a pro udržitelný rozvoj dopravní infrastruktury. ry (GEPARDI), jenž stanovuje základní cíle dopravní politiky pro Výše nákladů mostní stavby souvisí velmi úzce se zadávacím oblast dopravní infrastruktury vč. efektivních přístupů. řízením. Je běžnou praxí, že zadavatel vypíše soutěž na projekč- ní činnost na určitý úsek dálnice, který též obsahuje mostní stav- Článek vznikl jako součást výzkumného záměru „Management udržitelné- bu. Zakázku získá projektová organizace, která nemusí být spe- ho rozvoje životního cyklu staveb, stavebních podniků a území“ (MSM cializována na projektování mostních staveb a příslušný subdo- 6840770006) financovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy davatel je limitován cenou za projektové práce. Tato mu často na Českém vysokém učení technickém v Praze, na Fakultě stavební. díky své výši neumožňuje zpracovat důsledně varianty a tyto optimalizovat. Text článku byl posouzen odborným lektorem. Problematika souvisí i s obecně velkými objemy zadávaných zakázek, které předurčují jak zpracovatele projektové dokumen- Ing. Daniel Macek, Ph.D. tace, tak zhotovitele. Proti této praxi hovoří skutečnost, že často e-mail: [email protected] dražší projekt, který má odborně zpracované dvě až tři varian- tel.: 224 354 529 ty, přinese na základě optimalizace ve svém důsledku výraznou úsporu právě v pořizovací ceně mostu vč. budoucích nákladů. Ing. Dana Měšťanová, CSc. Cílem investora je výběr hospodárné, efektivní a účelné varian- e-mail: [email protected] ty dálničního mostu s využitím dostupných databází stávajících tel.: 224 354 522 mostů a s využitím aplikací rozhodovacích metod. Přístup investora musí být orientován na komplexní rozhodnutí o konstrukč- oba: Fakulta stavební ČVUT v Praze ní variantě mostu, s dopadem do plánování budoucích oprav vč. Thákurova 7, 166 29 Praha 6 zajištění finančních zdrojů pro jejich provedení. fax: 224 354 530

88 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S PEKTRUM SPECTRUM

F RITZ LEONHARDT (1909 – 1999)

Dokončení článku Obr. 15 Most Werratal u Hedemünden A7 (1990) z předchozího čísla časopisu Obr. 16 Železniční most přes Mohan Nantenbach (1994) Obr. 17 Most na Rooseveltově jezeře v Arizoně (1992)

15 16

M OSTY OCELOBETONOVÉ SPŘAŽENÉ Úvodem je nutno předeslat, že původní předpisy pro tyto mosty v Německu strikt- ně omezovaly tahová napětí v betonu nad podpěrami, což přinášelo konstrukční potí- že a následně zvýšené finanční náklady. V souvislosti s projektem mostu Werratal u Hedemünden na A7 byly provedeny sta- tické a dynamické zkoušky, které prokáza- ly možnost řešení bez předepnutí spřahující desky, neboť trhliny i po dynamické zkoušce 2,1 mil. cyklů zůstaly do 0,2 mm. Součas- ně byl vyzkoušen i nový způsob spřažení, podélnou perforovanou lištou, která se projevila výrazně příznivějším působením než klasické trny. Nebyla však v SRN zavedena. Jako zajímavost je možno uvést vozovku na ocelovém mostě v Kolíně nad Rýnem – Deutz z roku 1949, kterou tvo- řila dobře vyztužená betonová deska tloušťky 120 mm v takové kvalitě, že ji bylo možno ponechat i při přestavbě mostu v roce 1978. Most Werratal u Hedemünden na A7 (1990) – dálniční most z třicátých let o délce 416 m, s poli 80 + 2 x 96 + 80 + 64 m, bylo nutno rozšířit z původních 22 na 35,5 m při zachování stávajících provoz- ních podmínek (obr. 15). Vedle stávajících pilířů byly postaveny provizorní podpěry, na nich byla zřízena polovina nové oce- lobetonové spřažené nosné konstrukce 17

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 89 S PEKTRUM SPECTRUM

90 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S PEKTRUM SPECTRUM

a na ni byl převeden provoz. Následně byly Theodora Heusse (1957) v klasickém tří- mentů hmotnosti 250 t, z vysokopevnost- demontovány obě staré nosné konstruk- polovém uspořádání se dvěma dvojicemi ního betonu B56 a s ocelovými příčníky ce a byla opravena a v hlavách pilířů rozší- pylonů výšky 40 m a hlavním rozpětím pro vylehčení byla vyráběna a montována řena stávající spodní stavba. Tento staveb- 260 m. Následovaly mosty s jednou dvo- letmo (obr. 19). ní postup došel řady opakování, zejména jicí nebo jedním výrazně vyšším pylonem, Most Helgeland v Norsku na polárním v nových spolkových zemích. Knie (1969), Oberkasseler (1976) a Flehe kruhu (1991) – zavěšený most šířky 12 m, Železniční most přes Mohan Nan- (1979) s pylonem výšky 145 m ze žele- s hlavním polem 425 m a dvěma pylony tenbach (1994) na rychlostní železnič- zobetonu a polem 319 m, odpovídajícím výšky 138 m, resp. 127,5 m. Jeho mostov- ní trati mezi Hannoverem a Würzburgem rozpětí 600 m při dvojici pylonů. Po té při- ku tvoří aerodynamicky ztvárněný nosník je dvoukolejný o délce 350 m, s hlavním šly další realizované mosty, jejichž rozpě- z předpjatého betonu výšky 1,2 m, beto- polem 208 m – největší rozpětí nosníku tí se pohybovala v těchto mezích. Řada novaný letmo, symetricky od obou pylo- u německých drah (obr. 16). Má příhra- větších, jejichž vyvrcholením byl návrh nů (obr. 20). dovou ocelobetonovou nosnou konstruk- mostu přes Messinskou úžinu s rozpětím ci s horní mostovkou a dvojím spřažením, 1 300 m, zůstala jen v návrhu. V ĚŽOVÉ STAVBY kromě mostovky i dolní betonové desky Jako optimální kombinace pro návrh Druhou nejvýznamnější oblastí, po most- v oblasti záporných momentů nad pilíři. i realizaci zavěšených mostů větších roz- ním stavitelství, jejíž se Leonhardt stal Výška nosníku uprostřed je 7,66 m a nad pětí se ukázala mostovka ocelobetono- vpravdě zakladatelem, jsou betonové pilíři 15,66 m. Most byl vybrán ze šestnácti vá spřažená, která byla v některých přípa- telekomunikační věže. Jsou to typické předložených projektů a v roce 1994 obdr- dech použita. Největším z nich byl druhý spojené televizní a telekomunikační věže žel cenu za inovaci v ocelových konstruk- most přes řeku Hoogly v Kalkutě (1993) cích i cenu za inženýrské stavby v SRN. v klasickém uspořádání se dvěma dvo- Most Agosturita přes řeku Caroni jicemi pylonů a hlavním polem 475 m. ve Venezuele (1992) – dálniční most Následoval most Burlington přes Missis- obdobné koncepce jako most Nanten- sipi (1994) s jednou dvojicí pylonů a jed- bach má rozpětí hlavního pole 214 m ním nesymetrickým hlavním polem délky a je největším v této kategorii. Spřažení 164 m. Posledním z tohoto reprezenta- ocelových a betonových částí konstrukce tivního výčtu je dvoupatrový most Kap zajišťují perforované lišty. Shui Mun v Hongkongu (1997), pro silnič- Most na Rooseveltově jezeře v Arizo- ní dopravu v horní a pro železniční provoz ně (1992) – jedná se o ocelový oblouko- v dolní úrovni nosné konstrukce. Je dlouhý vý most se střední mostovkou s rozpětím 590 m, rozpětí polí je 80 + 430 + 80 m, 329 m (obr. 17). Mostovku tvoří ocelobe- kde 387 m hlavního pole je ocelobetono- tonová spřažená konstrukce s ocelovými vá spřažená mostovka. nosníky a betonovou deskou. Realizace se též dočkaly zavěšené mosty s betonovou mostovkou a rozpětími 200 Z AVĚŠENÉ MOSTY až 400 m. Přínos Leonhardta a jeho spolupracovní- Most Pasco-Kennewick přes řeku ků pro rozvoj mostů tohoto druhu je i ze Columbia u Seattlu (1978) o délce světového pohledu nejvýznamnější. To se 763 m a šířce 24,4 m byl prvním v USA týká jak celkové koncepce, tak technologie, (obr. 18). Jeho hlavní část tvoří zavěše- detailů závěsů, tvaru mostovky, potřebné- ný most s poli 124 + 300 + 124 m a se ho teoretického a experimentálního výzku- dvěma dvojicemi pylonů, na nějž nava- mu i projekčního zpracování. Za dobu jeho zují příjezdová pole z obou stran délky působení ve firmě bylo zpracováno cca sto 38 m, resp. 3 x 45 + 38 m. Mostovka třicet návrhů zavěšených mostů, z nichž byla v zavěšené části montována letmo, více než třicet bylo realizováno. z betonových segmentů hmotnosti 270 t, Z hlediska obecného vývoje této most- otevřeného průřezu výšky 2,13 m a délky ní konstrukce je nutno uvést tzv. „düs- 8,2 m, což odpovídalo rozmístění závě- seldorfskou rodinu zavěšených mostů“ sů. Byly vyráběny kontaktním způsobem s ocelovou mostovkou. První byl most a těsné spáry byly při montáži vyplně- ny epoxidovým tmelem. Příjezdová pole, včetně krátkých spojovacích částí se zavě- Obr. 18 Most Pasco-Kennewick přes řeku šeným mostem, měla pětikomorový příč- Columbia u Seattlu (1978) ný řez stejných vnějších rozměrů a byla Obr. 19 Most East Huntington přes řeku Ohio betonována na podpěrné skruži. (1985) Most East Huntington přes řeku Ohio Obr. 20 Most Helgeland v Norsku (1991) (1985) má délku 459 m, šířku 12 m, Obr. 21 Televizní věž Stuttgart I, h = 217 m jeden pylon tvaru „A“ a zavěšená pole (1956) o rozpětí 274 + 185 m. Mostovka ze seg- 21

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 91 S PEKTRUM SPECTRUM

s přístupem veřejnosti na vyhlídkové tera- Literatura: sy a restaurace i standardní pouze teleko- [1] Leonhardt F.: Spannbeton für die [15] Baur W.: Bridge erection by launching munikační stožáry. Prvních bylo mezi léty Praxis, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn – a fast, safe and efficient method, 1954 až 1974 postaveno ve většině vel- Berlin 1955, 3. Auflage 1973 Civil Engineering – ASCE March 1979 kých měst SRN celkem dvanáct, druhých, [2] Leonhardt F.: Brücken, Ästhetik und [16] Leonhardt F.: Mainbrücke Gemünden s označením FMT a číslo, jedenáct. Gestaltung, Deutsche Verlags-Anstalt – Eisenbahnbrücke aus Spannbeton Přednosti betonových věží oproti oce- GmbH, Stuttgart 1982 mit 135 m Spannweite, (Deutsche lovým spočívají v příznivějším vzhledu [3] Leonhardt F.: Baumeister in einer Bundesbahn- Neubaustrecke a v možnosti vytvoření dostatečného umwälzenden Zeit, Errinerungen. Hannover-Würzburg.) Beton- und objemu servisních i společenských pro- Deutsche Verlags-Anstalt GmbH, Stahlbetonbau 1986, H.1 stor ve velké výšce, nabízející jednoduš- Stuttgart 1984 [17] Maintalbrücke Veitshöchheim ší servis pro technická zařízení vysílače [4] Leonhardt F.: Vorlesungen über – Neubaustrecke Hannover- a návštěvníkům dokonalý rozhled. Beto- Massivbau. Teile 1. Bis 6. Springer Würzburg, Publikace DB – Deutsche nová konstrukce, oproti ocelové, vyho- Verlag. Berlin Bundesbahn 1987 vuje příznivěji svislým, převážně tlako- [5] Bonatz P., Leonhardt F.: Brücken. [18] Enztalbrücke – Neubaustrecke vým namáháním, a vzhledem ke svému (Die blauen Bücher) J. F. Steinkopf, Mannheim–Stuttgart. Publikace tvaru – kruhovému průřezu, i dynamic- Stuttgart 1965 DB – Deutsche Bundesbahn 1989 kým zatížením od větru. Tato namáhá- [6] Schaechterle K., Leonhardt F.: [19] Leonhardt F., Zellner W.,Svensson H.: ní jsou dále snižována i vyšším součinite- Hängebrücken. Die Bautechnik 18 Die Spannbeton-Schrägkabelbrücke (1940) H.33 a 19(1941) H. 7,12,13 über den Columbia zwischen Pasco [7] Leonhardt F.: Die Autobahnbrücke und Kennewick im Staat Washington, über den Rhein bei Köln-Roden- USA, Beton- und Stahlbetonbau 1980, kirchen. Die Bautechnik 27 (1950), H. 2.3,4 28 (1951), Der Stahlbau 20 (1951), [20] Leonhardt F.: Der Stuttgarter Der Bauingenieur 26 (1951) Fernsehturm. Beton- und [8] Leonhardt F.: Die neue Strassenbrücke Stahlbetonbau 51-1956, H. 4, S. über den Rhein von Köln nach Deutz. 73-85, H. 5, S. 104–111 Die Bautechnik 26 (1949) [21] Zellner W., Vögele H.-G.: Die [9] Falkner H.: Die neue Spannbeton- Tragkonstruktion der Turmkanzel des brücke Köln-Deutz. Betonbrücke Fernmeldeturms Frankfurt, Stahlbau in B 55 und LB 45 mit grosser 1981, H. 2 Schlankheit, FIP Kongress 1982 [22] Leonhardt F., Schlaich J.: Vorgespannte Stockholm, NZ BRD Seilnetzkonstruktionen – Das [10] Steinman G.: Das Verfahren Baur- Olympiadach in München, Stahlbau Leonhardt und die Ausführung von 1972, H. 9,10,12; 1973, H.2,3,4,6 Brücken in vorgespanntem Beton, [23] Stahlbau 68. Jahrgang Juli 1999, Schweizerische Bauzeitung 72 Nr. 44 Heft 7. Číslo věnované Fritzi Oktober 1954 Leonhardtovi k 90. narozeninám, [11] Leonhardt F.: Über Spann- s úvodem H. Svenssona a obsáhlým betonbrücken, vorzugsweise mit soupisem literatury u jednotlivých, konzertrierten Spangliedern, Zement dále uvedených článků, Svensson H.: und Beton Nr. 5 Mai 1956 Fritz Leonhardt Schrägkabelbrücken. [12] Leonhardt F., Baur W.: Neue Verfahren S. 474-485; Saul R.: Fritz Leonhart als zur Herstellung weitgespannten, Stahlbrücken-Ingenieur, mehrfeldrigen Balkenbrücken S. 486–493; Andrä H.-P.: Beispiele aus Spannbeton, Beton- und aus den Arbeiten von Fritz Leonhardt Stahlbetonbau 1962, S. 111–117 im Hoch-und Industriebau, [13] Leonhardt F., Baur W.: El puente sobre S. 494–506; Göhler B.: Der Anteil el rio Caroni entre Puerto Ordaz y San von Fritz Leonhardt an der raschen Felix en Venezuela, Trends 31.8.1964, Entwicklung des Betonbrückenbaus., S. 27–29 S. 507–510 [14] Taktschiebeverfahren Baur-Leonhardt, [24] Leonhardt, Andrä und Partner, firemní Leonhardt, Andrä u. Baur. Beratende publikace 1992 a z dalších let, Ingenieure VBI. Firemní publikace 1969 uvádějící vybrané projekty

Obr. 22 Televizní věž ve Frankfurtu nad Mohanem, h = 331m (1974) 22 Obr. 23 Stanová střecha pro Olympiádu v Mnichově. (1972)

92 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 Společnost SMP CZ - tradice a kvalita

23 lem útlumu betonu oproti oceli. Sem lze zařadit návrh speciální- ho anténního stožáru o výšce 332 m, stabilizovaného třemi sou- stavami šikmých závěsů upevněných v základových blocích kot- vených zemními kotvami. Stožár je betonový válec o průměru 3,5 m s výtahovou šachtou a schodištěm, na vrcholu jsou terasy s vysílači a minimální obslužné prostory. Dalšími stavbami podobného charakteru jsou věžové vodoje- my, které však byly již obecně známy a používány. Televizní věž Stuttgart I (1956) o výšce 217 m byla první betonovou TV věží s objemným pětipodlažním prostorem s poštou, restaurací, vyhlídkovou terasou, další terasou a se slu- žebními místnostmi v nejvyšší části věže, nad níž vyčnívá pouze vlastní anténní stožár (obr. 21). Televizní věž ve Frankfurtu nad Mohanem (1974) o výšce 331 m byla poslední a nejvyšší z uvedeného období (obr. 22).

Z ÁVĚR Na závěr mi dovolte dvě poznámky, vážící se k tématu i k dnešní současnosti, která nepřeje technickým oborům a inženýrská řeše- ní nahrazuje obchodními případy. Problémy prohlubuje i světo- vě obecný nedostatek konstrukčních inženýrů, které nelze jedno- duše nahradit „autocadem“. V tom lze spatřovat největší význam Fritze Leonhardta, podobně jako Stanislava Bechyně u nás – své myšlenky i výzkumy dovedli uplatnit jako pedagogové i v inže- nýrské praxi. Druhá poznámka se týká vztahu inženýra a architekta v případě inženýrských staveb. Přestože oba měli dostatek vlastního tvůrčího potenciálu, našli si spolupracovníka-architek- www.smp.cz ta, se kterým dopracovávali své návrhy. S Bechyněm to byl architekt B. Kozák, při spolupráci na posledních návrzích Nuselského mostu. S Leonhardtem spolupracoval architekt Frei Otto, nejdří- ve v případě zavěšených střech tvořených přímkovými plocha- mi hyperbolických paraboloidů a posléze i u stanových střech německého pavilonu na Světové výstavě v Montrealu (1967) a olympijských stadionů v Mnichově (1972) (obr. 23). V dnešní době, a nejen u nás, se uvádí jméno architekta, jako autora návr- hu mostu a opomíjí se jméno inženýra, který přitom nese plnou odpovědnost za spolehlivost mostu i jeho životnost. Ing. Karel Dahinter, CSc. e-mail: [email protected]

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 93 S PEKTRUM SPECTRUM

G LOBÁLNÍ BANKA ROSTLINNÝCH SEMEN NA ŠPICBERKÁCH SVALBARD GLOBAL SEED VAULT

J ANA MARGOLDOVÁ struktura a zodpovědnost, se kterou se Norsko postavilo do čela úsilí o vybudování bezpečného úložiště světových rostlinných Globální banka rostlinných semen byla na norském souostro- genetických zásob, to vše byly důvody, proč bylo v říjnu 2004 ví Špicberky otevřena 26. února 2008 a očekává se, že během několika světovými zemědělskými organizacemi (FAO, CGIAR několika příštích let v ní budou uložena semena více než tří set ad.) rozhodnuto vybudovat zajišťovací banku semen ve skalním tisíc různých druhů rostlin a stromů z celého světa (kapacita pro- masivu na odlehlých ostrovech daleko na severu. stor je až 4,5 milionů semen). Po vypracování projektu se začalo s výstavbou na počátku Hluboký permafrost (věčně zmrzlá půda) ve zdejších horách, dubna 2007 úpravou přístupových cest do stráně nad hlavním velká vzdálenost od nejbližší genetické banky, výborná infra- městem Špicberk Longyearbyen (asi 1 600 obyvatel). Permafrost

2 3

The Royal Norwegian Ministry of Agriculture and Food 4 Zadavatel The Royal Norwegian Ministry of Foreign Affairs The Royal Norwegian Ministry of the Environment Uživatel The Royal Norwegian Ministry of Agriculture and Food Správce Statsbygg Nord Architekt Peter W. Sodermann MNAL, Barlindhaug Consult AS Konsultant geotechniky Sverre Barlindhaug, Multiconsult AS, Tromso Dodavatel Leonhard Nilsen og Sonner AS, Risoyhamn Celková plocha 1 720 m2 Stavební náklady 43,2 milionů NOK Celkové nákl. (včetně DPH) 48,35 milionů NOK Cena za m2 28 110 NOK Realizace projektu podzim 2005 až zima 2008

94 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S PEKTRUM SPECTRUM

5 6

7a 7b 8

(během léta zde taje pouze vrstva země silná 1 až 1,5 m, pod každá 27 m dlouhá a 9,5 m široká. V těchto místech se drží stálá ní už vnější teplotní výkyvy nemají vliv) dovolil vyhloubit staveb- teplota cca – 18 °C, na kterou již nemají vnější změny vliv. Ražba ní jámu pro vstupní část do podzemních prostor s téměř nezajiš- podzemních prostor byla zajišťována zemními kotvami 6 m dlou- těnou 24 m vysokou stěnou. Vlastní ražba tunelu začala prvním hými o průměru 25 mm a stříkaným betonem. odstřelem v polovině května. Portál ražených podzemních prostor je na severním svahu, takže slunce by nemělo být žádným Autoři fotografií: 2, 5, 6, 7 a 9 Mari Tefre, Global trust Diversity, problémem. Na Špicberkách je to jinak – půlnoční slunce svítilo 3 Ole G. Hertzenberg, 4 Odd Arvid Stromstad, 8 The International Institute přímo na portál a rozehřívalo zmrzlou zem. Neustále odpadávají- of Tropical Agriculture i Nigeria cí kamení znemožňovalo práci noční směny. Teprve až se ražba Kresba na obr. 1 Global Crop Diversity Trust posunula hlouběji do hory, přestalo slunce vadit a mohlo se pra- covat 24 h denně. Poslední odstřel se konal 9. července. Během Literatura: léta 2007 byl postaven monolitický betonový vstupní objekt [1] Svalbard Global Seed Vault, Longyearbyen, Svalbard, Nybygg/New s kancelářemi, byl vyražen zhruba 100m přístupový tunel s vnitř- construction, Statsbygg 2008, www.statsbygg.no ním technologickým centrem, který končí příčnou 50 m dlouhou [2] www.regjeringen.no/en/dep/lmd/campain/svalbard-global-seed-vault chodbou, z níž odbočují tři rovnoběžné skladovací haly – kaverny,

9 Obr. 1 Prostorové schéma podzemního objektu Obr. 2 První odstřel, květen 2007 Obr. 3 Výstavba vstupního železobetonového objektu, srpen 2007 Obr. 4 Příčná chodba před skladovacími halami, 120 m od vstupu Obr. 5 Na mezinárodním letišti v Longyearbyen přistávají zásilky z celého světa Obr. 6 Dokončený objekt s výtvarným dílem norského umělce Dyveke Sannes na horní a čelní ploše vstupu, únor 2008 Obr. 7 Vnitřní prostory při slavnostním otevření Svalbard Global Seed Vault v únoru 2008, a) Sámská zpěvačka Mari Boine, b) hosté slavnostního otevření ředitel FAO Jacques Diouff a představitel EU José Manuel Barroso Obr. 8 Příprava zásilky pracovnicemi genetické banky v Nigerii Obr. 9 Krabice se semeny skladované uvnitř banky

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 95 A KTUALITY TOPICAL SUBJECTS

S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA

S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR Z AHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA

SANACE A REKONSTRUKCE STAVEB 2009 54. BETONTAGE 31. konference Německé betonářské dny • Obnova historických staveb Termín a místo konání: 9. až 11. února 2010, Neu-Ulm, Německo • Progresivní trendy v sanacích staveb Kontakt: e-mail: [email protected], www.betontage.com • Sanace betonových konstrukcí • Fyzikálně-chemické vlastnosti CONGRESS ON POLYMERS • Statika a diagnostika staveb IN CONCRETE Termín a místo konání: 3. a 4. listopadu 2009, Praha, 13. mezinárodní kongres Masarykova kolej • Concrete-Polymer Composites (CPC) Kontakt: e-mail: [email protected], www.wta.cz • Interface Zone Polymer/Concrete • Coatings and Crack injection VODNÍ PAPRSEK 2009 • Concrete Rehabilitation – VÝZKUM, VÝVOJ, APLIKACE Termín a místo konání: 10. až 12. února 2010, Madeira, Portugalsko Konference Kontakt: www.icpic-community.org/icpic2010 Termín a místo konání: 4. a 5. listopadu 2009, Ostrava Kontakt: e-mail: [email protected], www.ugn.cas.cz BETÓN NA SLOVENSKU 2006 – 2010 fib konference BETONÁŘSKÉ DNY 2009 • PPP projekty a realizácie cestnej siete na Slovensku 16. mezinárodní konference • Betónové konštrukcie • Betonové konstrukce pro období ekonomického útlumu • Betónové mosty • Výzkum, technologie výstavby a materiálů • Spriahnuté betónové a oceľobetónové konštrukcie • Koncepce, modelování a navrhování konstrukcí z betonu • Nové materiály a technológie • Prefabrikace a betonové dílce • Navrhovanie a modelovanie betónových konštrukcií • Diagnostika, monitoring, opravy a rekonštrukcie • Významné realizace (budovy, mosty, tunely a další zajímavé stavby • Financovanie, normy, legislatíva z betonu v ČR i zahraničí) • Firemné prezentácie • Aktuální filmy pro Betonářské kino 2009 Termín a místo konání: 17. a 18. února 2010, Žilina, Slovensko Termín a místo konání: 25. a 26. listopadu 2009, Hradec Králové Kontakt: e-mail: [email protected] Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected] BETONTAG 2010 MOSTY 2010 Rakouské betonářské dny 15. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 22. a 23. dubna 2010, Vídeň, Rakousko Termín a místo konání: 22. až 23. dubna 2010 Kontakt: www.ovbb.at Kontakt: e-mail: e-mail: [email protected], www.sekurkon.cz CODES IN STRUCTURAL ENGINEERING – DEVELOPMENTS SANACE 2010 AND NEEDS FOR INTERNATIONAL 20. mezinárodní sympozium PRACTISE Termín a místo konání: 20. až 21. května 2010, Brno IABSE – fib konference Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz Termín a místo konání: 3. až 5. května 2010 Kontakt: www.iabse.org/conferences/Dubrovnik2010/index.php PODZEMNÍ STAVBY PRAHA 2010 11. mezinárodní konference THINK GLOBALLY BUILD LOCALLY Termín a místo konání: 14. až 16. června, Praha 3. mezinárodní fib kongres a sympozium Kontakt: e-mail: www.ita-aites.cz Termín a místo konání: 29. května až 2. června 2010,Washington, USA Kontakt: www.fib2010washington.com DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES USING EN 1992-1-1 CONSEC’10 – CONFERENCE ON CONCRETE First International Workshop UNDER SEVERE CONDITIONS Termín a místo konání: 16. a 17. září 2010, Praha 6. mezinárodní konference Kontakt: e-mail: [email protected], Termín a místo konání: 7. až 9. června 2010, Mérida, Yucatán, México http://concrete.fsv.cvut.cz/dcs2010 Kontakt: www.consec10.com

CONCRETE ENGINEERING HIGH PERFORMANCE CONCRETE FOR EXCELLENCE AND EFFICIENCY 9. fib symposium fib sympozium Termín a místo konání: 8. až 12. srpna 2011, Termín a místo konání: 6. až 8. června 2011, Praha Christchurch, Nový Zéland Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected] Kontakt: www.hpc-2011.com/nz

96 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 Vaše spojení s vývojem nových technologií

TECHNOLOGIE • manipulace s těžkými břemeny • výsuv mostních konstrukcí • letmá betonáž • mostní segmenty • bezesparé předpínané podlahy • šplhavé a posuvné bednění DODATEČNÉ PŘEDPÍNÁNÍ • konstrukcí budov • mostních konstrukcí • sil, nádrží, zásobníků • mostní závěsy GEOTECHNIKA • opěrné stěny • trvalé zemní kotvy VSL SYSTÉMY (CZ), s.r.o. • mikropiloty a zemní hřebíky V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5 PRODUKTY tel: +420 251 091 680 • závitové tyčové systémy fax: +420 251 091 699 • mostní ložiska e-mail: [email protected], http://www.vsl.cz

16. BETONÁŘSKÉ DNY POZVÁNKA NA AKCI 16. Betonářské dny (BD 2009) přinesou opět bohatý program odborných přednášek, sekci posterů i oblíbené Betonářské kino. Před závěrem roku 2009 nabídnou i bohatý společenský program, tradiční dva společenské večery, tematickou vý- stavu, dostatek prostoru pro odborné diskuze a příjemné zázemí pro obchodní jednání i přátelská setkání. Vysokou prestiž BD 2009 podporují také záštity několika ústředních orgánů a počet zahraničních účastníků. Česká betonářská společnost ČSSI jako pořadatel a ČBS Servis, s. r. o., jako organizátor konference se budou snažit, aby se očekávaných 700 účastníků Česká betonářská společnost ČSSI 16. Betonářských dnů v Hradci Králové opět cítilo dobře. www.cbsbeton.eu Betonářské dny jsou tradičně výroční, průřezovou a bilanční konferenční akcí, která si klade v odborné rovině za cíl se- a známit účastníky s nejvýznačnějšími betonovými konstrukcemi uplynulého roku v České republice i v zahraničí a s nejdů- ČBS Servis, s. r. o. ležitějšími novinkami v oblasti navrhování i provádění betonových konstrukcí. V programu bude opět několik přednášek www.cbsservis.eu význačných zahraničních odborníků, které budou věnovány zahraničním stavbám z betonu a aktuálním trendům současného betonového stavebnictví. Velký prostor bude věnován již tradičně odborným diskuzím. Většina přednášek bude opět tlumočena z/do angličtiny. TEMATICKÉ OKRUHY A Betonové konstrukce pro období ekonomického útlumu B Výzkum, technologie výstavby a materiálů C Koncepce, modelování a navrhování konstrukcí z betonu D Prefabrikace a betonové dílce E Významné realizace (budovy, mosty, tunely a další zajímavé stavby z betonu v ČR i zahraničí) F Betonářské kino 2009 VĚDECKÝ VÝBOR Konference Ing. Milan KALNÝ, předseda s mezinárodní účastí Doc. Ing. Jiří DOHNÁLEK, CSc., Doc. Ing. Rudolf HELA, CSc., Ing. Michal MIKŠOVSKÝ, Prof. RNDr. Ing. Petr ŠTĚPÁNEK, CSc., 16. BETONÁŘSKÉ DNY 2009 Ing. Vlastimil ŠRŮMA, CSc., MBA, Ing. Jaroslav VÁCHA, Prof. Ing. Jan L. VÍTEK, CSc. spojené s výstavou VÝSTAVA BETON 2009 BETON 2009 Výstava výrobků, technologií a ﬁ rem zabývajících se betonem a betonovými konstrukcemi proběhne souběžně s konáním konference v prostorných foye- rech jednacích sálů Kongresového centra Aldis. Zájemci o účast na výstavě mohou kontaktovat organizátora ihned, nebo prostřednictvím přihlášky na sa- mostatné pozvánce pro vystavovatele na výstavu BETON 2009. Informace o výstavě a on-line přihláška s možností přímého výběru polohy stánku/sto- lu na výstavě budou současně uvedeny na www.cbsbeton.eu. KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE ČBS Servis, s. r. o. Sekretariát BD 2009 Samcova 1, 110 00 Praha 1 ☎ +420 222 316 173, +420 222 316 195 +420 222 311 261 25. a 26. listopadu 2009 Hradec Králové, Kongresové centrum ALDIS [email protected] URL www.cbsbeton.eu ÊË¼ÁÅVÍVÂÆÅ£ ÃÀ¸ÇÆÉ¹¼ËÆÅ ÇÆÃÆÍÀ&Å2¿ÄÆËÅÆÊË

ËîêÞémáÚÝàØÝ×ÚéäãëâäÙÚçãmâèéÖëÞéÚá¢ ÊÄÐÊÃÇÉÆéæíåæí[ßì¥¥¥ èéëm âY ë èäêbÖèãäèéÞ ëÚáàd åÚçèåÚàéÞëî£ ¶áÚ ØäéäëáÖèéãeßÚÁÞÖåäç×ÚéäãÖßÖàdßèäêßÚÝä åÚÙãäèéÞ´ ÅäÙáÚ ãäçÚâ ßÚ éä ×Úéäã¡ ßÚÝä ä×ßÚâäëY Ýâäéãäèé ßÚ âÚã m ãÚ §¥¥¥ àÜ¤ â¨£ ËïÝáÚÙÚâ à ëîèäàdâê åäÙmáê áÚÝàdÝä àÚçÖâÞØàdÝäàÖâÚãÞëÖÁÞÖåäçëéäâéäÙçêÝê ×Úéäãê áïÚ éîéä ×Úéäãî äïãÖbÞé åmëáÖèéàÚâ ãÚßÚãĊáÚÝàdý¡ÖáÚéÖàdĊàÚçÖâÞØàdý£½áÖëãm åÚÙãäèém ÁÞÖåäç×Úéäãê ßÚ åÚÙÚë mâ ãmïàY ä×ßÚâäëYÝâäéãäèéåÞïÖØÝäëYãmë ÚØÝåä¢ ïÞéÞëãmØÝëáÖèéãäèémãäçâYáãmÝä×Úéäãê£Èãmï¢ ÃàØêÍàåëoæí£ãÜßâêëØíÜÙåoäØëÜéà[ã£â¥ê¥ àäêä×ßÚâäëäêÝâäéãäèémÁÞÖåäç×Úéäãêßèäê ¨ª¬©©ËÞãémäë¡éÚá£¯ ©§¥¨ª§¨§©©©© ÛÖí¯ ©§¥¨ª§¨§©©®® èåäßÚãîÞëîãÞàÖßmØméÚåÚáãeÖïëêàäëeÞïäáÖbãm Ú¢âÖÞá¯ÞãÛäµáÞÖåäç£Øï ëáÖèéãäèéÞ£ÁÚÝà×ÚéäãïàÚçÖâÞØàdÝäàÖâÚ¢ ãÞëÖ âY éÖàd ëî m åäYçãm äÙäáãäèé Ö ßÚÝä èäçåbãmÖÙÞÛïãmëáÖèéãäèéÞåÞèåmëÖßmàÚïáÚå¢ îîî¥ãàØçæé¥Úñ ÚãmâÞàçäàáÞâÖéêëÞãéÚçÞdçÚØÝèéÖëÚ×£ S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

N OVÉ VARIANTY TUNELŮ MĚSTSKÉHO OKRUHU NA JAROVĚ CITY RING ROAD, PARTBALABENKA – ŠTĚRBOHOLSKÁ RADIÁLA

M ICHAL HRDLIČKA, PETR HANUŠ, podchází ulici Černokosteleckou a podél Mimoúrovňová křižovatka Českobrodská M ARTIN DANIEL, PAVEL ŠOUREK, ulice Dřevčické je veden do tunelu pod zde umožňuje napojení Městského okru- L UKÁŠ RÁKOSNÍK Malešickým náměstím Malešice. hu na síť místních komunikací.

Připravovaná stavba Městského okru- T UNEL MALEŠICE DÉLKY 1060 M T UNEL JAROV – VARIANTY V1, V2 hu číslo 0094 Balabenka–Štěrboholská Tunel Malešice se nachází mezi želez- Po krátkém povrchovém úseku hlavní radiála je situována ve východní části ničním nádražím Malešice a podjezdem trasa opět vstupuje do tunelu (obr. 3). Ve Prahy a prochází územím Městských částí pod železniční tratí Malešice–Nákladové variantě V1 je délka levé tunelové trou- Prahy 3, 9, 10 a 15. Příspěvek je věnován nádraží Žižkov u Českobrodské ulice. Pod- by 1 760 m, délka pravé tunelové trou- dvěma novým variantám řešení využívají- zemní vedení trasy v tomto úseku bylo by je 1 910 m. Hloubený tunel je veden cím ražených tunelů v oblasti Jarova. navrženo z důvodu ochrany životního pod křižovatkou na Jarově a pokračuje dál Building project Balabenka – Štěrboholská prostředí v oblasti Malešického náměs- hloubeným tunelem pod Spojovací ulicí. radiála is situated at the eastern edge of tí (obr. 2). Ta bude v rámci stavby zrekonstruová- Prague, passing through the territories of Za severním portálem tunelu Maleši- na. V oblasti Na Balkáně je navržen most its Metropolitan Districts 3, 9, 10 and 15. ce trasa překračuje mostním objektem přes Spojovací ulici pro převedení lokální- The paper is focused on the new design plánovanou komunikaci Jarovské spoj- ho biokoridoru. Pro napojení tunelu Jarov variants. ky, která propojí Jarov s ulicí Želivského. na povrchovou dopravu je ve variantě číslo 1 navržena mimoúrovňová křižovat- 1 2 ka K Žižkovu. Dále trasa tunelů podchází Vysočan- ské náměstí. Zde se oba dopravní směry oddělují. Levý ražený tunel je veden západně od Spojovací ulice a jeho por- tál je umístěn před podjezdem pod železniční tratí Libeň-Masarykovo nádraží. Pravý hloubený tunel je veden v ose ulice Spojovací a z důvodu napřímení trasy podchází pod kolejištěm Českých drah a je ukončen až za železničním násypem u MÚK Balabenka (obr. 4). Varianta V2 se liší odlišným řešením tunelu Jarov v konci trasy. Ve druhé vari- Z ÁKLADNÍ VARIANTY ŘEŠENÍ antě tunel Jarov podchází Vysočanské Z ROKU 2006 náměstí ve společné trase pod stávají- Stavba MO v úseku Balabenka–Štěrbo- cí ulicí Spojovací. Délka tunelu je zkráce- holská radiála má celkovou délku hlav- na, severní portál je umístěn před stáva- ní trasy 5,7 km. Na jižní straně se trasa jícím podjezdem pod tratí Českých drah. napojuje na Jižní spojku, na severu na V této variantě tak odpadá náročná hlou- připravovanou stavbu Městského okru- bená část tunelu pod kolejištěm ČD hu číslo 0081 Pelc Tyrolka-Balabenka. Ve a levá ražená část tunelu pod pozemní- studii byla trasa zpracována ve dvou vari- mi objekty na Vysočanském náměstím. antách řešení, které procházely pod ulicí Mimoúrovňová křižovatka K Žižkovu není Spojovací v hloubených tunelech. ve variantě V2 navržena. Pro napojení MO na ulici Spojovací P OPIS TRASY bude sloužit mimoúrovňová křižovatka Stavba Městského okruhu (MO) číslo Novovysočanská se dvěma křižovatkový- 0094 začíná v prostoru mimoúrovňové mi rampami. křižovatky (MÚK) se Štěrboholskou radiá- lou a Jižní spojkou v místě křížení s Raba- D VĚ NOVÉ RAŽENÉ TUNELOVÉ kovskou ulicí (obr. 1). Trasa MO dále VARIANTY směřuje na sever a mostní estakádou Cílem návrhu variant označených T1, překračuje kolejiště depa metra. Mimoú- T2 je prověření možnosti vedení MO rovňová křižovatka V Olšinách řeší napoje- z oblasti Malešic převážně v raženém ní hlavní trasy na síť místních komunikací. tunelu do oblasti Vysočanského náměs- (co napojuje tato křižovatka????)Dále MO tí. Oproti variantám V1 a V2, které mají cx B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

3 vždy dva samostatné tunely (Maleši- Obr. 1 Praha, umístění stavby Obr. 3 MÚK Černokostelecká, varianta V1 Fig. 1 Prague, Layout Fig. 3 Černokostelecká junction, V1 ce, Jarov), dochází v navrhovaných vari- antách T1 a T2 k propojení obou tune- Obr. 2 Situace variant tunelů Obr. 4 Tunel Jarov, severní portál, varianta V1 lů a vytvoření jedné souvislé tunelo- Fig. 2 Layout Fig. 4 Jarov Tunnel – north portal, V1 vé trasy od Malešic po Balabenku délky cca 2 820 m. 4 Vedením v nové stopě v úseku Čes- kobrodská-Balabenka dochází k odsunu dopravního uzlu Českobrodská do příz- nivější polohy a zároveń k jeho zjedno- dušení a částečnému přesunu doprav- ních vazeb do podzemí. Nová trasa MO se napřimuje a zkracuje. Trasa MO je v úseku Českobrodská–Spojova- cí vedena v raženém tunelu mimo prostor těchto ulic. Dvě zpracované varianty směrově i výškově navazují na trasu MO stavba 0094 v tunelu Malešice v km 2,8 a zpět se napojují před podjezdem ČD Libeň–Masarykovo nádra- ží do ulice Spojovací v km 5,6. Návrh je alternativní možností vedení MO oproti předpokladům ÚP a variantám dolo- ženým v dosud zpracovaných studiích. Nový návrh ražných variant vedení MO ovlivnily zkušenosti z právě probíhají- cí výstavby Městského okruhu v oblasti Letné a Dejvic.

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 cy S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 5 MÚK Českobrodská, varianta T1 Obr. 6 MÚK Českobrodská, varianta T1 V ARIANTA T1 Fig. 5 Českobrodská junction, T1 Fig. 6 Českobrodská junction, T1 Vedení trasy navazuje na ražený tunel Malešice a pokračuje k ulici Českobrod- ské, kterou podchází v hloubeném tune- 6 lu pod stávajícím terénem. Zde je v km 3,25 navrženo nové řešení mimoúrov- ňové křižovatky, které umožňuje napojení MO na Jarovskou spojku a na ulici Česko- brodskou (obr. 5). Prostorové řešení křižovatky MO s Čes- kobrodskou ulicí má za cíl vytvořit nový prostorový a krajinný prvek. Dopravní koncepce je v souladu s dopravním řeše- ním uspořádána do tří úrovní – podzem- ní vedení tunelů MO, na dně údolí je pak situována okružní křižovatka s přípojný- mi komunikacemi a vjezdy do tunelů, v horní úrovni na úbočích je prostor kři- žovatky uzavřen systémem pěších a cyk- listických tras. Navržený systém pěších a cyklistických komunikací navazuje na všechny hlavní směry: na Staré Malešice, podél trati ve směru na malešické sídliště a k Náklado- vému nádraží, ve směru na Jarov, Spojo- vací a Žižkov, ve směru na Zelené město, cz B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

ulici Mezitraťovou a Hloubětín a ve směru dá ze stříkaného betonu doplněné o hor- náměstí pro výstavbu hloubených tune- na Hrdlořezy a Českobrodskou k výcho- ninové kotvy a případně další doplňková lů. Výstavba hloubeného tunelu v uličním du. Pro bezkolizní vykřížení s komunika- opatření na zabezpečení výrubu. S ohle- prostoru vyžaduje etapizaci a s tím spo- cemi a plánovanou tramvajovou tratí jsou dem na poměrně komplikované geotech- jené částečné nebo úplné uzavírky těch- navrženy lávky a podjezdy pro pěší a cyk- nické podmínky, složitou dispozici (různé to ulic. S tím souvisí i řešení problémů listy (obr. 6). profily dvoupruh/třípruh, změny profilů, s dopravní obslužností přilehlých objektů. Trasa MO následně podchází raženým rozplety) a lokálně velmi nízké nadloží se Ve variantách T1 a T2 je z větší části trasa tunelem areál Středního odborného uči- zástavbou se předpokládá nutnost využití MO řešena raženými tunely. Ražení tune- liště Jarov. Trasa v tunelu směrově pře- množství sanačních prací v nadloží tune- lů má malý vliv na povrchové komunika- chází do pravostranného oblouku a pod- lu (sanační a tryskové injektáže, mikropi- ce a většina problémů s dopravní obsluž- chází sídliště Zelené město (km 3,63 lotové deštníky, kompenzační injektáže ností přilehlých objektů tak odpadá. až 4,00) podél jeho hranice s komerč- apod.) a vertikální členění čelby pro sníže- Ekonomickým porovnáním jednotli- ním centrem Jarov. V km 3,72 pod terén- ní dopadů ražby tunelů na okolí. Výstav- vých variant bylo prokázáno, že investič- ním úžlabím začíná niveleta trasy stoupat ba musí být provázena podrobným geo- ní náklady ražených i hloubených tune- sklonem 5 % ke křižovatce ulic Spojovací technickým monitoringem vlastního tune- lů v městském prostředí se v současné a Pod šancemi. Zde je v km 4,3 navrže- lu s nadložím a to včetně sledování vlivů době příliš neliší. Vyšší jednotkové ceny na MÚK K Žižkovu, která umožňuje napo- na zástavbu. raženého tunelu jsou v případě hloubené jení MO na ulici Spojovací. Následně se Hloubené tunely budou realizovány varianty doprovázeny řadou vyvolaných trasa MO směrově sbíhá s ulicí Spojova- z povrchu do stavební jámy zajištěné investic do infrastruktury, zábory terénu cí. Městský okruh je zde veden v hloube- záporovým kotveným pažením, kotve- a náklady na etapizací výstavby. Rozdíl ném tunelu pod úrovní Spojovací a klesá nou skalní stěnou nebo vysvahováním. celkových nákladů jednotlivých variant se směrem k Vysočanskému náměstí. Za Postup výstavby bude spočívat v betoná- tak pohybuje v rozmezí cca 10 %. Z této náměstím v km 5,05 hloubený tunel ži spodní základové desky, stěn a stropu, skutečnosti vyplývá, že při výběru nej- končí a trasa MO se výškově napojuje na v místech se zvýšeným zásypem bude vhodnější varianty řešení tato otázka není ulici Spojovací před podjezdem pod tratí místo stěn s vodorovným stropem vyu- nejvýznamnější kriteriem hodnocení. ČD Libeň-Masarykovo nádraží. žita klenba. Tloušťky konstrukcí se pohy- Zde je navržena doplňující větev MÚK bují od 800 mm u stěn a klenby po cca Z ÁVĚR K Žižkovu, která umožňuje výjezd z MO od 1 200 mm u stropních desek. Klasic- Jednotlivé varianty budou podrobně Balabenky na ulici Spojovací na Vysočan- ké hloubené tunely jsou využity v mís- vyhodnoceny v dokumentaci dle zákona ské náměstí. Za podjezdem ČD jsou navr- tech s komplikovanou dispozicí (napojení č. 100/2001 Sb. o vlivu stavby na život- ženy rampy MÚK Balabenka, které umož- ramp, portály), v místech, kde jsou spo- ní prostředí (EIA). Na základě posouze- ňují nájezd z ulice Sokolovské a Českomo- lečně budovány další podzemní (i nad- ní této dokumentace bude vybrána nej- ravské na MO a navíc sjezd z MO od Male- zemní) objekty, a v místech, kde je vhodnější varianta vedení trasy. šic do ulice Českomoravské. možné dlouhodobě v průběhu výstavby udržet zábor. Ing. Michal Hrdlička V ARIANTA T2 Ing. Petr Hanuš V této variantě není navržena MÚK K Žiž- P OROVNÁNÍ VARIANT Ing. Martin Daniel kovu. To umožňuje snížení nivelety hlav- posouzeníVe variantách V1 a V2 je pro Mott MacDonald Praha, spol. s r. o. ní trasy a prodloužení délky ražené tune- trasu MO využita značná část povrchu Národní 15, 110 00 Praha 1 lové části. Za křižovatkou ulic Spojovací, stávající ulice Českobrodské mezi objekty tel. 221 412 810 Novovysočanská až po km 5,05 je pak SOU na Jarově a stávajícími objekty Auto e-mail: [email protected] trasa MO vedena v hloubeném tune- Jarov až k úrovňové křižovatce Jarov. Ulič- lu. Za Vysočanským náměstím je navr- ní prostor je zde plně využit hlavní trasou Ing. Pavel Šourek žena MÚK Novovysočanská, která umož- MO a rampami MÚK. Ve variantách T1 Ing. Lukáš Rákosník ňuje nájezd z Vysočanského náměstí na a T2 podchází trasa MO ulici Českobrod- Satra, spol. s r. o. MO směr Balabenka a sjezd z Městského skou pod Jarovem tunely. Díky raženým Sokolská 32, 120 00 Praha 2 okruhu v opačném směru. tunelům dochází v území k výrazně men- tel. 296 337 149 šímu zásahu a to jak v průběhu výstavby, e-mail: [email protected] P OPIS TUNELOVÝCH KONSTRUKCÍ tak i v konečném stavu. Ražené tunely jsou navrženy podle kon- Ve variantách V1 a V2 se předpokládá Vizualizace: venční metody (NRTM) s dvouplášťovým využití koridoru ulic Českobrodské a Spo- CTECH, s. r. o. – www.ctech.eu ostěním. Primární ostění se předpoklá- jovací v délce od Jarova až po Vysočanské Artoo, s. r. o. – [email protected]

B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2009 da