Tunel Dýrafjarðargöng, Island
V září 2017 zahájila stavební firma Metrostav a.s. ve sdružení s islandskou firmou Suðurverk ehf. práce na výstavbě silničního tunelu Dýrafjarðargöng na Islandu. Tento projekt se stal v pořadí třetí velkou stavební zakázkou Metrostavu na Islandu.
Základní informace, účel a historie projektu
První zakázkou byla mezi lety 2006–2010 výstavba dvou silničních tunelů Héðinsfjarðargöng s celkovou délkou ražeb 10 575 m. Druhým projektem se stal v letech 2013–2017 silniční tunel Norðfjarðargöng. Slavnostní otevření tohoto tunelu proběhlo 11. listopadu 2017 a se svou raženou délkou 7566 m se tak stal nejdelším silničním tunelem na Islandu. Aktuální projekt Dýrafjarðargöng je s raženou délkou 5301 m sice nejkratším ze všech tří tunelů, ale vzhledem k odlehlosti místa, na kterém se realizuje, rozhodně nikoliv nejjednoduším. Dne 17. dubna 2019 proběhla za účasti islandského ministra dopravy Sigurðura Ingiho Jóhannssona slavnostní prorážka. Fjordy Dýrafjörður a Arnarfjörður tak byly po devatenácti měsících ražeb propojeny tunelem (viz obr. 2). Firma Metrostav a.s. tedy od roku 2006 vyrazila na tomto ostrově už více než 23 km tunelů.
Hlavním účelem tohoto projektu je zajištění bezproblémového a na údržbu nenáročného spojení mezi fjordy Dýrafjörður a Arnarfjörður na západních fjordech Islandu a tím vytvoření alternativní zimní trasy mezi „hlavním městem“ západních fjordů Ísafjörðurem a Reykjavíkem. Stávající trasa bude zkrácena o necelých 30 km a nahradí tak nedostačující nezpevněnou cestu vedoucí přes hřbet Hrafnseyrarheiði s převýšením více než 500 m (viz obr. 6). V zimním období, které v dané oblasti trvá více než šest měsíců v roce, je tato cesta uzavřena pro veškerou dopravu.
Vedlejším, ekonomickým, účelem projektu je v budoucnu zbudování lososových sádek v Arnarfjörðuru, který je pro tyto účely velmi vhodnou lokalitou. Jedním z předpokladů tohoto projektu je ovšem zajištění celoročně sjízdné komunikace do města Ísafjörður.
Je třeba také zmínit, že v současnosti jsou v zimní období, po uzavření stávající cesty v délce cca 95 km, komunity lidí žijící v městečkách Þingeyri a Bíldudalur propojeny jedinou sjízdnou komunikací, která objíždí velkou část západních fjordů Islandu v délce cca 500 km. Cesta do „sousední“ obce tak v zimě trvá téměř sedm hodin. Pro porovnání uveďme, že v době, kdy je cesta otevřena, trvá její zdolání 1,5 hodiny. Rozhodnutí o realizaci tohoto tunelu tak bylo přivítáno hlavně ze strany místních obyvatel, kterým se po otevření tunelu značně vylepší životní podmínky a kteří o jeho vybudování usilovali více než čtyřicet let.
Stejně jako v případě předcházejících dvou projektů je i tentokrát zadavatelem islandská státní organizace Vegagerðin (obdoba českého ŘSD), která v roce 2016 vypsala veřejné výběrové řízení. Soutěž se uskutečnila podle islandských standardů ÍST 30:2012 (islandská obdoba Červené knihy FIDIC) jako dvoukolová. První kolo proběhlo formou prekvalifikace jednotlivých uchazečů. Jediným kritériem druhého kola výběrového řízení byla nejnižší nabídnutá cena. Ve finále se výběrového řízení zúčastnilo celkem pět firem, mezi kterými byly stavební firmy z Norska, Islandu, Dánska, ale také Itálie.
Pro účely vypracování nabídky byla sepsána smlouva o Joint Venture s islandským partnerem, firmou Suðurverk ehf. Metrostav a.s. V rámci sdružení zajišťuje vlastní ražby a vyztužení tunelu, výstavbu hloubených úseků a technologických místností uvnitř a vně tunelu, zatímco úkolem partnera bylo zbudování zařízení staveniště, hloubení zářezů při portálech tunelu, realizace finální vozovky, vystrojení tunelu finálními technologickými rozvody a další.
Smluvním jazykem projektu je islandština, v níž byla také uchazečům výběrového řízení předána větší část zadávací dokumentace a v níž se vedou všechny kontrolní dny investora stavby. Stavebním dozorem jsou pověřeny islandské firmy Geotek hf a Efla hf. Autorský dozor nebyl na tomto projektu stanoven, nicméně je vzdá- leně zajišťován prostřednictvím zadavatele stavby.
Pro případ řešení sporů mezi dodavatelem a zadavatelem byla už na začátku projektu oběma stranami jmenována tříčlenná odborná komise (tzv. dispute resolution committee). Tato komise je pravidelně, každý půlrok, seznámena s dosavadním průběhem projektu. V případě, že vznikne dodatečný nárok dodavatele, na kterém se dodavatel a zadavatel nedokáží shodnout, je tato komise povolána jako rozhodčí orgán. Verdiktu této komise se pak obvykle podvolí obě strany a rozpor se tak nemusí řešit soudně.
Přípravné stavební práce předcházející vlastním ražbám tunelu byly zahájeny v červenci 2017, přičemž smluvní termín na předání hoto- vého díla je stanoven na září 2020.
Projekt a jeho parametry a specifika
Tento projekt je velmi specifický odlehlostí místa, ze kterého bylo raženo téměř 70 % délky tunelu. Do neobydleného fjordu Arnarfjörður vede pouze jedna stávající cesta, která překonává vysoké horské hřebeny a v zimním období je zcela nesjízdná. Místní údržba cest musí před jarním otevřením cesty vyfrézovat až desetimetrové sněhové závěje. Vzhledem k tomu, že se jedná o nezpevněnou cestu, není ji možné využívat pro těžší kamionovou dopravu v době tání sněhu. Limit 7 t pro maximální zatížení jednotlivých náprav trvá od jejího otevření v květnu zhruba do konce června. Podle zadávací dokumentace bylo povinností zadavatele tuto cestu v zimním období udržovat tak, aby ji bylo možné jednou za měsíc otevřít pro těžkou kamionovou dopravu. S lodní dopravou potřebných materiálů nebylo možné vzhledem k absenci přístavu v Arnarfjörðuru uvažovat. V místě je pouze malé molo, které umožňuje přistání menších motorových člunů. Ty byly využívány téměř výhradně k přepravě personálu a drobného materiálu. Žádná větší loď se do mělkých vod poblíž břehů nedostane. Stavba tak byla zcela odkázána na pravidelné otevírání cesty, které bylo umožněno především díky mírné zimě v roce 2017. Stavba tak mohla být zásobována tak, že nebylo nutné ani v jednom případě přerušit práce na ražbách. Několikrát se ovšem stalo, že cesta vydržela otevřená pouze pár dní, než byla znovu zavanuta sněhem. Během této krátké doby bylo potřeba na stavbu přepravit 15–20 kamionů s materiálem. Rozhodnutí o konkrétním dni pro otevření cesty sněhovými frézami a další těžkou technikou probíhalo vždy na základě předpovědi počasí. Jelikož jsou na Islandu povětrnostní podmínky velmi proměnlivé, bylo zajištění dopravců a jejich koordinace komplikovaným logistickým úkolem.
Skladové zásoby základních materiálů nutných pro ražbu tunelu byly investorem v zadávací dokumentaci požadovány na dobu alespoň šesti týdnů. Důvodem bylo především to, že investor nedokázal na základě výše zmíněných skutečností garantovat otevření cesty za všech okolností. Vzhledem k tomu byla na stavbě zbudována mimo jiné betonárna s pěti cementovými sily o celkové kapacitě 750 t (viz obr. 4) a ještě před začátkem zimy bylo na plochách zařízení staveniště uloženo 12 000 t kameniva pro výrobu betonu. Dále byly zbudovány tři vytápěné haly pro skladování dalších materiálů, jako jsou trhaviny a stavební chemie (viz obr. 3). Nutností bylo dostatečné zázemí haly údržby strojů, která byla, v porovnání s předcházejícími projekty, významně lépe vybavena. Zásoby pohonných hmot pro jednotlivé období mezi otevřením cesty byly dimenzovány v množství 70 000 l. Logistika byla bezpochyby jedním z nejdůležitějších faktorů určujících úspěšnost celého projektu. Pro případ nutnosti zajištění okamžitého převozu zaměstnance do nemocnice byl na zařízení staveniště vybudován heliport s GPS majákem.
Tunel byl podobně jako předcházející dva projekty ražen metodou Drill & Blast. Ražby prováděné tímto způsobem jsou velmi efektivní, a to nejenom vzhledem k jejich rychlosti, ale také z pohledu velmi nízkých nákladů pro zadavatele.Tuto metodu však lze využít pouze v pevných skalních horninách, které na Islandu převládají. Denní postup ražby z jedné čelby v profilu 55,6 m2 dosahoval až 20 m. V dobrých geologických podmínkách bylo během ražeb dosaženo mimořádných rychlostí postupu prací, přičemž za květen 2018 bylo vyraženo rekordních 402,5 m tunelu v plném profilu. Tento měsíční postup stanovil nový rekord v ražbách obdobných tunelů ražených metodou Drill & Blast na Islandu. Dalšího rekordu bylo dosaženo také v týdenní rychlosti postupu, kdy bylo vyraženo 111 m tunelu ve dvanácti směnách v pracovním režimu 24 × 6.
Běžný profil tunelu lze podle norských standardů klasifikovat jako T8 (viz obr. 8). Tento typ profilu je dostatečně velký pro dva silniční pruhy. V místě bezpečnostních zálivů resp. odstavů, se velikost profilu zvětší o „další pruh“ až na 77 m2. Tyto zálivy je podle islandských předpisů nutno realizovat každých 500 metrů tunelu. V celé trase tunelu jich tak bylo vyraženo celkem deset, přičemž většina z nich byla realizována s dalším bočním rozšířením pro zajištění technologických komor, potřebných pro budoucí provoz tunelu a obratišť (viz obr. 5). Trasa tunelu je vedena náhorní rovinou Hrafnseyrarheiði s nejvyšší horou Sandfjall s výškou 775 m n. m. (viz obr. 9). Ražby byly vedeny postupně z obou portálů tunelu s nadmořskou výškou 35, resp. 70 m n. m. Z jižního portálu Rauðsstaðir bylo vyraženo 3657,6 m tunelu. Ražby z tohoto portálu byly v září 2018 ukončeny a zařízení staveniště se přesunulo na severní portál Drangar, odkud byly ražby vedeny ve zbývající délce 1643,4 m až do proražení tunelu v dubnu 2019. Veškeré ražební práce byly prováděny dovrchně, se stoupáním 1,5 %. Přesunutí ražeb z jižního portálu na severní bylo zadavatelem vyžadováno již v zadávací dokumentaci. Hlavním důvodem byla bilance vytěženého a zpětně použitého materiálu a zamezení nutnosti velmi nákladného a komplikovaného zásobování izolované oblasti Arnarfjörður během dalšího zimního období.
Celá trasa tunelu je vedena v obloucích s různými poloměry od 600 m až do 12 000 m. V nejvyšším místě nadloží dosahovalo 700 m. Předpokládané průjezdy tunelem jsou očekávány v maximu na 500–750 automobilů za den. I vzhledem k tomu nebude i přes svou délku projekt zahrnovat žádnou vertikální šachtu ani únikovou štolu. Mimo tunel bude zbudováno dalších zhruba 8 km nových komunikací vedoucích k tunelu. Bilance vyrubané horniny v poměru k množství horniny určené pro zásypy je téměř nulová. Proto bylo vzhledem k relativně krátké délce ražeb z portálu Drangar nutno otevřít tři menší lomy pro potřeby zbudování nových komunikací a zpětných zásypů v oblasti tohoto portálu. Celková potřeba rubaniny, která bude získána z těchto lomů, je cca 70 000 m3, přičemž celkově bude přemístěno zhruba 780 000 m3 horniny.
Primární zajištění výrubu tunelu bylo realizováno pomocí různých typů svorníkové výztuže a stříkaného betonu. Dodatečné svorníkování a další vrstva stříkaného betonu pak slouží jako definitivní vyztužení tunelu. Většina svorníků instalovaných během ražebních prací bude zadavatelem akceptována i jako součást definitivní výztuže. Až na výjimky jsou používány pouze svorníky s povrchovou pozinkovanou úpravou a epoxidového nátěru v tloušťkách alespoň 80 μm.
Během ražeb byla zastižena oblast s nesoudržnou vrstvou vulkanického tufu v mocnosti 3,5–5 m, kde bylo nutno přistoupit k těžkému vyztužení pomocí svařených příhradových ocelových rámů ve spojení s kari sítěmi, radiální svorníkovou výztuží a stříkaným betonem. Použití této těžké konstrukce je však v islandských geologických podmínkách výjimečné a bylo použito pouze v připortálových částech tunelu a také právě při ražbách vedených zmiňovanou vrstvou nesoudržného sedimentu.
Po dokončení definitivní výztuže budou po trase tunelu dozorem stavby určena místa pro zbudování izolací proti průsakům podzemních vod a promrzání. Toto bude provedeno pomocí zavěšených polyethylenových matrací s vrstvou stříkaného betonu.
K rozpojování horniny se používaly začerpávané emulzní trhaviny dodávané firmou Orica s neelektrickým roznětem. Spotřeba trhavin se v závislosti na kvalitě masivu pohybovala v intervalu od 2,5–2,9 kg/m3 rozpojené horniny. Délka produkčních vrtů odpovídala maximální možné délce vrtných tyčí na 18“ lafetách vrtacího vozu, tj. 5,2 m. Výtěžnost běžně dosahovala 90–95 %.
Geologické podmínky
Ostrov Island leží v severní části Atlantického oceánu v místě souběhu divergentního deskového rozhraní na středoatlantském hřbetu a plášťového diapiru. Divergentní deskové rozhraní na Islandu je tvořeno rozvětvenými riftovými zónami mezi hřbety Reykjanes na jihozápadě ostrova, přičemž severoamerická a euroasijská kontinentální deska se od sebe vzdalují rychlostí přibližně 2 cm/rok. Západní pobřeží Islandu je jedním z nejstarších oblastí tohoto ostrova (přibližně 15–16 mil. let). Je tvořeno terciérními bazaltovými formacemi, které kromě západu vystupují i na východě a jihovýchodě Islandu a dohromady zaujímají téměř polovinu plochy celého ostrova. Formace zahrnují z 80 % tholeitické bazalty ve formě lávových proudů, které tvoří jemně až středně zrnité, kompaktní i proplyněné čediče, které jsou většinou silně tektonicky porušeny. Tyto proudy byly přerušovány více či méně krátkými periodami, během nichž sedimentoval převážně vulkanoklastický materiál a zeminy, které tvoří často velmi nesoudržné tufové (sedimentární) vrstvy o mocnostech od několika centimetrů do několika metrů.
Po trase bylo zastiženo zhruba třicet bazaltových vrstev a k nim odpovídající množství vrstev skórie (spodní a svrchní vrstva lávového výlevu) a několik tufových (sedimentárních) vrstev. Nejvýznamnější nesoudržná sedimentární vrstva byla zastižena brzy po zahájení ražeb z portálu Drangar s mocností 9–10 m. Obecné uložení vrstev bylo subhorizontální s inklinací 4–6 % postupně stoupající ze dna do přístropí díla při ražbách z jižního portálu a postupně klesající ze severního portálu. Pro klasifikaci horninového prostředí byl využíván Q systém. Velkou otázkou byly hydrogeologické podmínky, které mohly významným způsobem ovlivnit postupy ražeb. Na provedených jádrových vrtech byla většina testů hltnosti masivu v rozmezí 0–5 Lu, avšak brzy po zahájení ražeb z portálu Rauðsstaðir byla zastižena rozsáhlá vodonosná oblast s celkovým odhadnutým přítokem 700–800 l/min (viz obr. 7). Přítoky vody byly však zastiženy pouze v některých oblastech, kde došlo k druhotným vulkanickým projevům. Horizontálně uložené vrstvy tu byly proťaty vertikálními lávovými komíny (dyky), které jsou často vodonosné. V roce 1996 byl na západních fjordech, nedaleko města Ísafjörður, dokončen jiný tunel, při jehož ražbě byly zastiženy zvláště nepříznivé hydrogeologické podmínky s naměřeným přítokem vody přes 3000 l/sec! Tento přítok dodnes slouží jako jeden z důležitých zdrojů pitné vody v okolí.
Aktuální situace a dokončení projektu
V současné době probíhají práce na definitivním vyztužení tunelu a na stavbě železobetonového portálového vstupu do tunelu (předštítku) v hloubeném úseku na portálu Drangar. Po dokončení těchto prací bude následovat zbudování izolací proti průsakům podzemních vod a promrzání tunelu, dále pak stavba železobetonového portálového vstupu (předštítku) v hloubeném úseku na portálu Rauðsstaðir a výstavba technologických místností uvnitř a vně tunelu.
Základní údaje o stavbě
Ražená část: 5301 m
Délka hloubených úseků: 300 m
Celková kubatura ražených částí: 317 660 m3
Investor: Vegagerðin (Islandská správa komunikací)
Projektant: Mannvit hf.
Dodavatel: JV Metrostav a.s. a Suðurverk ehf.
Doba výstavby: 06/2017–09/2020
Náklady: 8,687 mld. ISK, tj. 1,81 mld. Kč
[1] LOFTSSON, Matthías a kol. Dýrafjarðargöng, Reykjavík : Mannvit, 10/2016.
[2] KRYŠTOFOVÁ, Eva. Na Island za geologií recentního riftu (fotoreportáž), http://www.geology.cz/app/reportaze/fotogal.pl?id=50.
[3] GOTHARD, A. Dýrafjarðargöng, Island. Silnice Železnice, 2017, roč. 12, č. 5.