Zpět na informační servis

Perspektivy čtvrté dimenze

7. června 2007
Text redakce

Dvanáct set osmdesát delegátů, zastupujících tunelářské národní i mezinárodní organizace, stavební firmy, pracovníky výzkumu i specialisty z příbuzných oborů, se sešlo ve dnech 5.-10. května v Praze. V Kongresovém centru se konal již třicátý třetí sněm expertů v podzemním stavitelství - ITA-AITES WORLD TUNNEL CONGRESS PRAGUE 2007, který letos organizoval Český tunelářský komitét. Význam kongresu potvrzuje počet referátů (316), počet diskutujících na panelových diskuzích a workshopech i úroveň a šíře témat (v 9 sekcích), postihujících problematiku tohoto důležitého a perspektivního oboru stavebnictví prakticky na všech kontinentech.

Megacity

profesor Zdeněk Eisenstein Profesor Zdeněk Eisenstein

?V roce 2050 bude na naší planetě počet obyvatel dosahovat 50 miliard. Do této doby, pokud bude pokračovat vývoj naší civilizace stejným tempem, dojde k propojení celé řady lidských sídel. Na různých místech dojde nutně k přehuštění zástavby, vzniknou nová ?megacities? s desítkami milionů obyvatel. Toky energií, zásobování a pohyb obyvatel nebude možné řešit jinak, než hledáním nových možností dalšího rozšíření lidské aktivity. Toto rozšíření bude směřovat především do prostoru pod zemí. Ovládnutí této čtvrté dimenze je perspektivou pro vyřešení uvedených problémů. Nové metody a technologie i řešení nových tunelových staveb je proto důležitou investicí do příštích let,? řekl v jednom z úvodních referátů profesor Zdeněk Eisenstein z University of Alberta v Kanadě, jeden z předních teoretiků oboru. Jeho stavby jsou realizovány např. v Kanadě (Vancouver) a USA (Los Angeles), ale podílí se rovněž na stavbách tunelů v Praze.

TBM

Prioritní technologie ražby, stále propracovávaná a zdokonalovaná díky zkušenostem monitoringu i stále se zlepšujícím technickým komponentům, se opírá o stroje obecně zvané Tunnel Boring Machines (TBM), které maximálně využívají výhod razicího štítu. Podle profesora Jian Zhao, ze švýcarské Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), dojde v příštích letech k dalšímu zdokonalování této technologie. Do roku 2010 především v oblasti vlastního zařízení, do roku 2020 pak hlavně v oblasti predikce hornin před štítem a souvisejícího 3D monitoringu ražby. Do roku 2030 se předpokládá plná automatizace průběhu stavby a minimalizace negativního vlivu na okolní prostředí, kdy sofistikovanější metody umožní i práce v poměrně malé hloubce a v nepříznivých geologických podmínkách. O tunelech ražených stroji kategorie TBM hovořil rovněž profesor Markus Thewes z Ruhr University v Bochumi z Německa, který spolupracuje s předním výrobcem razicích zařízení Herren-knecht AG.
?Olympijské heslo ?rychleji - výše - silněji? lze aplikovat i na ražbu tunelů pomocí TBM. Současné tunely pro dopravu jsou velkých průměrů (např. 15 m, Madrid) i více (15,4 m, Šanghaj). V případě potřeby jsou raženy tunely i ve velkých hloubkách (až 60 m), jejich délka se stále zvětšuje (Gothard Base Tunel bude mít délku 57 000 m).
Vylepšuje se konstrukce štítu, který lépe vyhovuje různým geologickým podmínkám ražby, zejména v případech, kdy hornina není homogenní. Všechny tyto předpoklady zrychlují i postup razicí soupravy, která se může pohybovat rychlostí až 6 m za den,? shrnul Thewes.

Monitoring

Průřez tunelu pod Temží - stavba metra v Londýně (časopis Světozor 1870)
Průřez tunelu pod Temží - stavba metra v Londýně (časopis Světozor 1870)

Význam dlouhodobých studií chování nadloží tunelu v závislosti na čase a teplotě zhodnotil v dalším klíčovém vystoupení Dr. David Powell (přední specialista skupiny Mott MacDonald Ltd.), který upozornil na nutnost monitoringu chování nadloží a následných měření jako součásti smlouvy stavby tunelů. Prokázal nárůst tlaku nadloží na ostění mělce založených tunelů v tuhých jílech Londýna za 8,5 roku o 12 %. Poukázal na nutnost simulací monitoringu a využití optických vláken, pomocí kterých je možné diagnostikovat pohyby půdy i nutnost zlepšení organizace toku informací. Připomenul kolizní situaci při budování tunelu na londýnském letišti Heathrow v roce 1994, kdy došlo k neštěstí, protože odpovědní pracovníci z důvodu systémové chyby včas nereagovali na předem registrované údaje. Následně došlo ke škodě, představující částku 141 mil. USD. Znalost chování horniny je předpokladem úspěšné realizace stavby tunelů a jejich údržby. Platí to nejen o tunelech metra, kde londýnské, nejstarší na světě, je budováno od roku 1863, ale i o tunelech železničních, jejichž stáří přesahuje rovněž většinou 100 let. Renovace a rekonstrukce těchto tunelů představuje 60 % současných zakázek stavebních firem. Pouze 40 % zakázek jsou nové stavby.

Český inženýr NRTM v USA

Jednou z nejpoužívanějších metod při ražbě tunelů u nás i ve světě je Nová rakouská tunelovací metoda (NRTM nebo anglicky NATM - New Austrian Tunnelling Method). Metoda spočívá v postupném vyrubávání zpravidla horní části budoucího tunelu (kalota, přístropí) a zajištění jeho stability ihned po provedeném výrubu nástřikem rychletuhnoucího stříkaného betonu, s případným osazením horninových kotev a podle potřeby i ocelových skruží. Tím se vytvoří provizorní zabezpečení vyrubaného prostoru a následně, pod ochranou takto vytvořené klenby, se odtěží hornina (tzv. jádro) ve spodní části. V celém profilu se pak zřídí definitivní ostění v potřebné tloušťce jako monolitická konstrukce, betonovaná a zhutněná do posuvného bednění. Z tohoto popisu vyplývá potřeba dodržet při uvedené metodě určité technologické postupy a časový harmonogram, na jejichž exaktním dodržení závisí nejen úspora materiálu, ale i kvalita odvedené práce, eventuálně, při možných chybách, i ohrožení výsledku ražby nebo života razičů.
Hloubení tunelů na Dullesově letišti ve WashingtonuHloubení tunelů na Dullesově letišti ve Washingtonu

O svých zkušenostech při stavbě tunelu na Dullesově letišti ve Washingtonu s užitím této metody informoval v sekci, zabývající se rozborem a řízením rizikových situací a nehod při ražbě tunelů, expert a konzultant v oboru Ing. Ermín Stehlík. Jeho vystoupení bylo jedním z četných příkladů úspěšného působení našich expertů v cizině. Nová pozice, která byla ustanovena ve firmě provozující stavbu tunelu potřebného pro ambiciózní přestavbu letiště (kapacita 50 milionů cestujících za rok) vycházela z předchozí události a dobře charakterizuje přístup amerických kontraktorů k řešení dodavatelských problémů a organizaci práce. Zadavatel, organizace Metropolitan Washington Airports Authority (MWAA), po nehodě při ražbě v roce 2000, kdy zahynul jeden dělník, se rozhodl zřídit speciální funkci ?inženýr NRTM?. Jeho úkolem bylo dohlédnout na správné postupy při další ražbě, která trvala dva roky a byla skončena v loňském roce. Výše uvedený konzultant zde zastával danou pozici jako zaměstnanec pražské dceřiné společnosti rakouské firmy D2 Consult, kde pracují ještě další čeští spolupracovníci, většinou jako členové týmu inženýrů - projektantů. Na základě této funkce ručil inženýr NRTM za dodržování know-how a správnou aplikaci dané metody. Ručil za geologické mapování terénu a monitoring ražby, byl důležitým partnerem pro tým expertů, řídících práce na rozšíření letiště. K dalším možnostem práce v USA Stehlík uvedl: ?Funkce inženýra NRTM dobře řeší problematiku převádění evropských metod do organizace práce i odlišných podmínek, kvalifikací a lokálních praktik, charakteristických pro práci v USA. Podobně budou řešeny i další kontrakty.?

Prezentace ČR

Situace výstavby tunelů v České republice je odbornou veřejností sledována se zájmem. Období stavby železnic v první polovině devatenáctého století poznamenalo území Čech a Moravy jednou z nejhustších sítí na světě. Nejstarší české tunely existují přes sto šedesát let. Současná železniční síť má sto padesát čtyři tunelů, s délkou 38 500 m. V plánu jsou například projekty související se stavbami železničních koridorů. Tunel mezi Prahou a Berounem má mít délku cca 25 000 m, tunely v Ejpovicích 4150 m a v Jablunkově 612 m. V souvislosti se stavbou dálnic a okružních komunikací Prahy došlo v posledních letech k výstavbě silničních tunelů. V současné době je v provozu osmnáct tunelů o celkové délce 9600 m. Plánována je výstavba dalších tunelů v celkové délce přesahující 45 000 m. Samostatnou oblastí je výstavba pražského metra se současnými 54 700 m délky a padesáti čtyřmi stanicemi. Plánované je prodloužení trasy C do Ruzyně a stavba trasy D s 10 stanicemi a 10 200 m délky, která by měla být dokončena v roce 2015. Uvedené údaje byly součástí několika prezentací, nazíraných z různých hledisek, včetně exkurzí na některé stavby a dokončené realizace (tunel Mrázovka, stavby metra na úseku IV.C).

PPP projekty - reálná cesta

Jedním z důležitých témat současnosti je otázka financování velkých projektů, nezbytných pro další fungování společnosti. Zadavatelem a garantem často řadu let realizovaných staveb byl v minulém století téměř vždy stát - příslušné ministerstvo nebo vláda. Tyto instituce zaručovaly i eventuální návratnost vložených investic. V současnosti, kdy stále větší nároky na složitost realizací často přesahují možnosti státního rozpočtu, byla opět připomenuta forma využívaná již v 19. století, například při budování železničních tratí. Jde o projekty s vloženým soukromým kapitálem, známých jako PPP (Public Private Partnership), s variantou ?postav a provozuj?. ?Jde o projekty, významem i velikostí investic daleko přesahující až dosud uzavírané smlouvy, kde návratnost vložených investic často překračuje dobu dvaceti let. Jde spíše o vztah, podobný sociálnímu vztahu v rodině, který je možné přirovnat k manželství,? řekl Marty-Gauquie Henry z European Investment Bank. ?V průběhu let, kdy trvá, může docházet k politickým a hospodářským změnám. Tyto projekty je proto možné realizovat pouze v regionech s mimořádně stabilním ekonomicko-politickým prostředím, protože riziko je poměrně velké. Uvedené projekty proto realizují firmy nejraději v blízkosti svého působiště, v našich podmínkách zejména na území Evropské unie,? dodal Henry. Podzemní stavby představují velmi složitou organizaci jednotlivých technologických postupů, kde projekty ve formátu PPP znamenají zcela novou filozofii, která při chybné predikci může znamenat rovněž neúspěch při návratnosti vložené investice. Příkladem neúspěšného projektu tunelu, kde realizace samotného projektu proběhla bez problémů, může být stavba tunelu v Sydney nebo stavba soukromého tunelu v Hong Kongu. Obě akce ztroskotaly na nepředpokládaném chování obyvatel. Uvedené trasy nejsou používané, neboť obyvatelé riskovali raději objížďku, eventuálně cestu po jiných přeplněných komunikacích, aby nemuseli platit mýtné. Právě v těchto případech hodně záleží na garancích, eventuálně zákonech, kterými jsou ošetřeny smlouvy. Přes poněkud ztíženou startovní pozici by měl stabilitu podmínek podniku zabezpečovat stát. Taková situace existuje například ve Velké Británii, kde jsou úspěšně realizovány PPP projekty již mnoho let. V řadě těchto projektů se neznámé okolnosti pokrývají odpovídající smlouvou o pojištění stavby i následného provozu, i když ne všechny obtíže a neočekávané situace lze pojistit. Důležitou složkou investic pro PPP projekty jsou dotace pocházející z Evropské unie určené pro vytvoření dopravní infrastruktury, které mohou dosáhnout až 30 % nákladů.

PPP projekty v ČR

Představu české vlády, týkající se PPP projektů v oblasti dopravní infrastruktury, objasnil náměstek ministra dopravy ČR Emanuel Šíp.
?PPP projekty patří k prioritám naší koncepce dalšího rozvoje dopravy. Jde zejména o propojení našeho území, které je křižovatkou Evropy, s okolními státy. Jsou vytvářeny podmínky i pro řešení dálkových tras, které by měly vést přes Českou republiku, souvisejících s koncepcí transevropské dopravní sítě, schválené v roce 2003 v Essenu. Vznikly instituce, jež tyto projekty podporují a které zabezpečují přidělování koncesí. Je třeba zrychlit výstavbu dálnic a železničních koridorů, nutná je rekonstrukce řady tratí a jejich údržba. Zvýraznit by se měla pozornost říční dopravě. Přiblížit naši infrastrukturu zemím evropské patnáctky předpokládá snížení deficitu státního rozpočtu a zvýšení dotací na dopravu. Jednou z cest, jak uskutečňovat tyto plány, jsou právě PPP projekty, které jsou u nás připravovány. Problémem zůstává právní rámec. Některé eventuality, jako například bankrot konsorcia realizujícího stavbu, dosud nejsou právně ošetřeny. Právě v této oblasti by bylo třeba zrychlit jejich přípravu.? Projekty, které jsou pro uvedenou formu realizace a provozu připravovány, jsou v různém stadiu rozpracovanosti. Snahou je dosáhnout pokud možno většího podílu soukromého kapitálu (většinou jeho podíl dosahuje 35 %). Patrně nejdále je projekt třicetikilometrového úseku z Tábora do Bošilce, části dálnice D 3 z Prahy do Budějovic, která má zároveň umožnit transkontinentální spojení Skandinávie s Rakouskem a Itálií. V plánu je rovněž elektrifikace a zdvojení kolejí trati z pražského Masarykova nádraží do Ruzyně a dále do Kladna (projekt AIRCON, předpokládaná realizace v letech 2009-2012). Jsou připravovány projekty dalších úseků dálnic a rychlostních komunikací, kde je předpokládaná účast soukromého kapitálu (R 6 v plném rozsahu, R 35 na úseku Hradec Králové-Mohelnice, R 49 v plném rozsahu). Další možnosti jsou uvažovány při výstavbě vnějšího okruhu Prahy (R 1) s předpokládanou realizací v letech 2009-2013, R 52 Pohořelice-Mikulov a R 55 Břeclav-Kroměříž. Diskutuje se o možnostech využití PPP projektů při výstavbě metra. Konkrétně se jedná o první úsek trasy D z Náměstí míru do Nových Dvorů (předpokládané dokončení v roce 2016) a prodloužení trasy A ze stanice Dejvická k mezinárodnímu letišti v Ruzyni (dokončení 2017). Zdá se, že lepší podmínky pro realizaci mají participace soukromého kapitálu například na softwarových projektech typu aplikací navigačních systémů Galileo nebo GPS u nás, při údržbě silničních komunikací (dálnice D 1) a údržbě železniční sítě. Celý text zajímavého příspěvku Emanuela Šípa je umístěn zde.

Možné PPP projekty v oblasti dopravy na území České republiky
Možné PPP projekty v oblasti dopravy na území České republiky

Závěrem

Program kongresu, který se konal v Praze po dvaadvaceti letech, naleznou zájemci spolu s dalšími informacemi na stránkách www.wtc2007.org.
Není pochyb, že organizátoři nezklamali a že i prezentace našeho hlavního města byla akceptována velmi dobře a perspektiva jeho čtvrté dimenze si nezadá v soutěži s předními světovými metropolemi.
Za všechny delegáty vystihl atmosféru jeden z diskutujících: ?Naše stavby přečkají generace, budou zde, až my již dávno přestaneme existovat. Ti, co přijdou po nás, však budou naše stavby užívat, tak jako my se procházíme po Karlově mostě díky jeho dávným stavitelům, na které si dnes vzpomene jen málokterý z turistů, kteří obdivují krásu Prahy.?