Trasa D: čtvrtá linka pražského metra, 5. díl – traťové tunely
V posledních čtyřech číslech časopisu Stavebnictví v minulém roce byly uveřejněny články o aktuálním stavu přípravy projektové dokumentace nové trasy I.D pražského metra. Po úvodním článku v čísle 09/16, věnovaném koncepci technického řešení stavební a provozně-technologické části nové trasy, následovaly v číslech 10/16, 11/16 a 12/16 podrobnější informace o jednotlivých stanicích. V tomto závěrečném článku se věnujeme technickému řešení traťových tunelů, které tvoří páteř nové trasy metra.
Úvod
Traťové tunely cestující v metru vnímají jen velmi okrajově. Pro většinu z nich jsou to jen ztemnělé prostory, kterými musí vlaky metra projet, aby je dovezly do cíle jejich cesty, což jsou jednotlivé stanice sítě pražského metra. Je třeba si uvědomit, že jen v rámci nové trasy metra I.D to bude více než 16 km tunelů (obr. 1 a 11). Budou to převážně jednokolejné ražené tunely (celkem bude vyraženo 13,958 km). V menším rozsahu to budou ražené dvoukolejné tunely v celkové délce 1530 m a velmi ojediněle také krátké úseky hloubených tunelů. Výstavba zejména ražených traťových tunelů je technicky velmi náročná především v obtížných geologických a hydrogeologických poměrech. Právě měnící se geologické poměry v trase tunelů jsou hlavním důvodem, proč jsou v maximálním rozsahu na trase I.D navrženy jednokolejné tunely ražené zeminovými štíty, které zaručují rychlou a efektivní ražbu v proměnlivých geologických poměrech. Tato skutečnost byla ověřena úspěšnou ražbou jednokolejných tunelů zeminovými štíty na trase V.A pražského metra, která byla uvedena do provozu v roce 2015.
Směrové vedení trasy, rychlost
Při návrhu trasy byly pro směrové vedení uvažovány oblouky o poloměru R > 500 m s výjimkou jednoho směrového oblouku u stanice Písnice, kde bylo nutno použít oblouk R = 460 m. Pro výškové vedení trasy jsou zakružovací oblouky převážně s poloměrem Rv > 2000 m. V ojedinělých případech bylo nutno použít Rv = 1800 m. Maximální podélný sklon v trase činí 39,5 ‰. Stanice jsou vždy v jednotném podélném sklonu 3 ‰. Celá trasa vyhovuje pro návrhovou rychlost 80 km/h. Ve výhybkových objektech je omezena rychlost do odbočky na 40 km/h. Spojka do depa je navržena rovněž na rychlost 40 km/h.
Geologické a hydrogeologické poměry v trase metra I.D
Zájmové území je z geologického pohledu poměrně pestré. Trasa metra I.D je vedena několika významnými stratigrafickými jednotkami (obr. 2 a 12). Směrem od stanice Depo Písnice (proti směru staničení) prochází trasa metra horninovým prostředím svrchního proterozoika, konkrétně horninami algonkického stáří, které tvoří zpevněné, až mírně diageneticky přeměněné břidlice, prachovité břidlice a droby. Mezi stanicemi Libuš a Nové Dvory protíná trasa metra pásmo závistského přesmyku, po kterém byly starší horniny proterozoika nasunuty na mladší horniny spodního paleozoika (prvohor), které v místě tvoří horniny ordovického stáří. Odtud trasa pokračuje přibližně napříč jihovýchodním křídlem barrandienské synklinály od stratigraficky nejstaršího šáreckého souvrství až k nejmladším kosovským vrstvám u stanice Pankrác.
Ordovické souvrství tvoří jílovité břidlice, prachovité břidlice, křemence a pískovce, místy ve flyšovém vývoji. Od stanice Pankrác (obr. 2 a 12), jsou v krátkém úseku trasy metra délky cca 600 m zastiženy horniny silurského stáří (souvrství liteňské až přídolské) zastoupené břidlicemi a nečistými vápenci. Tvoří jádro barrandienské synklinály, jejíž střed je přibližně 370 m severně od středu nástupiště stanice Pankrác. Trasa metra potom pokračuje severozápadním křídlem barrandienské synklinály (obr. 12), které tvoří opět ordovické souvrství, ale v opačném vrstevním sledu. Nejdříve jsou nejmladší vrstvy kosovské, na které navazují horniny stále starší, až ke stanici Náměstí Míru, situované do mohutného bloku pevných letenských břidlic.
K pokryvným útvarům řadíme relikty pleistocenních teras Vltavy a jejího přítoku Botiče, které se bohatě vyskytují hlavně v severní polovině trasy. Podél Botiče a Kunratického potoka jsou vyvinuty poměrně mocné akumulace holocenních fluviálních sedimentů. Dále se v trase vyskytují pokryvy deluviálních, splachových či eolických sedimentů, značná část trasy je pokryta antropogenní navážkou. Hladina podzemní vody je, kromě bezprostředního okolí Kunratického potoka a Botiče, závislá na atmosférických srážkách. Podzemní voda tvoří nejčastěji zvodně v puklinovém prostředí zvětralých a navětralých hornin skalního podkladu. Výraznější zvodně v průlinovém prostředí se vyskytují ve fluviálních sedimentech Kunratického potoka, Botiče a Pankrácké terasy. Úroveň hladiny podzemní vody v náplavech obou potoků závisí na úrovni hladiny ve vodoteči. V Pankrácké terase je zvodeň dotována pouze atmosférickými srážkami.
Koncepce jednokolejných traťových tunelů
Převážná část ražených mezistaničních úseků je navržena jako jednokolejné tunely ražené tunelovacími stroji. Ražba prováděná vhodným typem tunelovacího stroje zaručuje v proměnlivých geologických podmínkách a zejména v úsecích pod povrchovou zástavbou minimální deformace terénu a zároveň velkou rychlost ražby. Pro tento projekt je uvažováno nasazení dvou zeminových štítů štítů (EPBS – Earth Pressure Balance Shield), které jsou schopny razit ve zcela porušených a zvodnělých i v měkkých horninách charakteru zemin v modu s plnou podporou čela (obr. 3). Současně lze stroje během krátkého času upravit pro ražbu v modu s částečnou podporou čela nebo pro ražbu bez podpory čela, které jsou vhodnější pro pevné skalní horniny a umožňují rychlejší postupy ražby.
Pro trasu I.D jsou navrženy profily jednokolejných tunelů stejné jako na stavbě trasy V.A (Dejvická – Nemocnice Motol), která byla v dubnu roku 2015 uvedena do provozu. Jednokolejný tunel má kruhový profil s vnitřním průměrem 5,3 m. Ostění je jednoplášťové z prefabrikovaných železobetonových dílců tloušťky 250 mm z vodotěsného betonu (obr. 4). Univerzální kónické prstence mají střední šířku 1500 mm (rozdíl mezi minimální a maximální šířkou prstence je 30 mm) a sestávají z šesti dílců (5 + 1) (obr. 4). Vzájemným pootáčením prstenců se provádí montáž ostění v přímém směru, ve směrových a výškových obloucích nebo se korigují tolerance skutečné polohy ostění od teoretické. Pootáčení se provádí skokově, v intervalu 22,5º (pokud je ražen tunel v přímé, je úhel pootočení navazujících prstenců 180º). Minimální třída betonu dílců bude C 35/45 při dodržení maximálního průsaku do 30 mm. Jednotlivé segmenty budou po obvodu opatřeny těsněním, které zajistí vodonepropustnost spár. Prstence ostění se montují pod ochranou štítu a při posunu se štít opírá o čelo předchozího prstence ostění tunelu. Pro minimalizaci deformací v nadloží tunelu je nutné okamžitě vyplnit prostor mezi rubem nově smontovaného prstence ostění a lícem výrubu. Vhodně zvolená technologie výplňové injektáže je zárukou minimalizace poklesů zástavby.
Jednokolejné traťové tunely budou po celé trase v intervalech maximálně 250 m propojeny vzduchotechnickými propojkami podkovovitého profilu šířky 4,7 m a výšky 5,4 m s délkou převážně cca 12 m, které snižují pístový účinek projíždějících souprav metra (obr. 5). Současně slouží pro možnou evakuaci osob a zásah záchranných jednotek. V případě detekce požáru budou propojky automaticky uzavřeny protipožárními vraty, ve kterých je dvojice protipožárních dveří pro únik osob oběma směry. Propojky budou raženy technologií NRTM a mají dvouplášťové ostění s mezilehlou fóliovou či stříkanou hydroizolací.
Celý článek naleznete v archivu čísel 01-02/2017.