Bázový tunel Gotthard od prvních představ k uvedení do provozu, 1. díl
Článek pojednává o mimořádném technickém díle – železničním bázovém tunelu Gotthard, který podchází alpským masivem v úrovni jeho báze a je v současné době nejdelším tunelem světa. Příprava projektové dokumentace, výstavba i způsob bezpečného provozování tunelu vyžadovaly překonání celé řady těžkostí a zvládnutí technických úloh, které dosud nebyly řešeny.
První díl textu čtenáře seznámí se základními parametry stavby, historickým vývojem přípravy projektové dokumentace, způsobem financování a hlavními milníky realizace až po uvedení do provozu. Článek je napsán na základě podkladů a informací poskytnutých firmou AlpTransit Gotthard AG.
Úvod
Dne 1. června 2016 byl ze svého pomyslného trůnu pro nejdelší tunel světa sesazen dvoukolejný železniční tunel Seikan v Japonsku, který pod Cugarským průlivem v délce 53,85 km spojuje ostrovy Honšú a Hokkaidó. Jeho vláda od otevření 13. března 1988 trvala dlouhých 28 let, což je v dnešní době rychle se rozvíjející techniky obdivuhodná doba. Jeho prvenství neohrozila ani výstavba 50,45 km dlouhého eurotunelu pod kanálem La Manche, který byl uveden do provozu v listopadu roku 1994 a umožňuje železniční spojení mezi Francií a Spojeným královstvím.
Délka 57 km nového bázového tunelu Gotthard však není jediným parametrem, který si zaslouží pozornost technické veřejnosti. Při jeho výstavbě bylo nutné zvládat ražbu pod Gotthardským masivem ve složitých geologických podmínkách s výškou nadloží až 2300 m v často tlačivých horninách s deformacemi výrubu v řádu desítek centimetrů a teplotou přes 40 ° C. Dále bylo třeba řešit způsob financování formou referenda, typickou pro Švýcary, logisticky zvládnout odvoz a uložení obrovského množství rubaniny i dopravu stavebního materiálu nutného pro výstavbu tunelu nebo zajistit ekologickou a bezpečnou výstavbu i provozování tunelu. Zprávu o otevření nejdelšího tunelu světa většina médií v České republice zaregistrovala s uvedením základních parametrů díla. My se pokusíme tuto výjimečnou stavbu přiblížit podrobněji.
Základní technická data stavby
V souvislosti s délkou tunelu se uvádí číslo 57 km. Tunel má však dvě tunelové trouby, jejichž přesná délka je 57,104 km (východní tunelová trouba – VTT) a 57,017 km (západní tunelová trouba – ZTT). Celková délka jednokolejných traťových tunelů je 114,121 km. Tunel spojuje severní portál Erstfeld s jižním portálem Bodio a vzdušnou čarou měří tato spojnice 55,782 km (VTT), respektive 55,704 km (ZTT). Maximální výška nadloží dosahuje 2450 m a teplota horniny díky geotermálnímu gradientu až 46 °C. Maximální přípustná teplota prostředí pro práci v podzemí nesměla překročit 28 °C . Trakční vedení je v tunelu situováno 5,2 m nad temenem kolejnice, na širé trati se výška zvětšuje na 5,4 m. Obě tunelové trouby spojuje celkem 178 příčných propojení v průměrné vzájemné vzdálenosti 325 m. Standardní vzdálenost tunelových trub činí 40 m s tím, že místy narůstá až na maximálně 70 m. V podélném směru jsou tunely navrženy tak, že nejvyšší místo je umístěno v trase tunelu a směrem k severu trať klesá ve sklonu 4,055 ‰ a směrem k jihu 6,76 ‰. Převýšení mezi severním portálem a vrcholem výškového oblouku dosahuje 89 m, k jižnímu portálu tunely klesají od nejvyššího bodu s převýšením 237 m. Tunel je navržen pro rychlost jízdy 250 km/h. Bezpečnost provozu zajišťují mimo dalších opatření i dvě multifunkční stanice Sedrun a Faido, které umožňují nouzové zastavení vlaku v případě poruchy a evakuaci cestujících.
Standardně se tunely razí pouze od portálů. V případě bázového tunelu Gotthard tento způsob vzhledem k jeho délce není možný a trasa tunelu je rozdělena do pěti úseků místně označených Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido a Bodio. Kromě severního a jižního portálu tunelu, které byly přístupné z povrchu území, bylo pro ostatní pracoviště nutné vyrazit přístupové štoly, nebo šachty, kterými bylo možné tunelovací techniku i materiál dopravit do trasy tunelu a zajistit odvoz rubaniny. V případě pracoviště Amsteg se jednalo o přístupovou štolu délky 2,222 km, pro pracoviště Sedrun byly vyhloubeny dvě šachty o hloubce 820 m a 850 m a přístupová štola o délce 909 m. Pro pracoviště Faido byla vyražena přístupová štola v délce 2,646 km a na jižním portále Bodio byla vyražena obchozí štola o délce 1,336 km. Schéma tunelu s rozmístěním tunelových propojek, multifunkčních stanic, přístupových šachet i štol znázorňuje obr. 2. Pro dopravu rubaniny na deponii byla v úseku Bodio – Buzza di Biasca vyražena štola o délce 3,162 km. Vlastní traťové úseky měly délku, kterou uvádí tab. 1. V závorce jsou uvedeny úseky vyražené tunelovacími stroji. Celková délka traťových tunelů vyražených pomocí tunelovacích strojů byla 42,458 km (VTT) a 43,019 km (ZTT). Ražba tunelovacími stroji představovala 64 % všech výrubů prováděných v souvislosti s výstavbou tunelu.
Tunelovací stroje razily kromě traťových tunelů i průzkumnou štolu Piora v délce 5,540 km pro ověření polohy a vlastností horninového masivu v tektonické poruše Piora-Mulde, štolu pro odvoz rubaniny Bodio v délce 3,162 km a kabelovou štolu Amsteg v délce 1,884 m. Na tunelu byly pro ražbu traťových tunelů použity celkem čtyři tunelovací stroje pojmenované Sissi, Heidi, Gabi I a Gabi II. Tunelovací stroj Sissi byl nasazen na úsecích Bodio – Faido (VTT) v délce 15 km a Faido – Sedrun (VTT) v délce 12 km. Tunelovací stroj Heidi pracoval na úseku Bodio – Faido (ZTT) v délce 15 km a Feido – Sedrun (ZTT) v délce 12 km. Tunelovací stroj Gabi I vyrazil úseky Amsteg – Sedrun (VTT) v délce 11,4 km a Erstfeld – Amsteg (VTT) v délce 7,1 km. Tunelovací stroj Gabi II. pracoval na úseku Amsteg – Sedrun (ZTT) v délce 11,4 km a Erstfeld – Amsteg (ZTT) v délce 7,1 km.
Průměr výrubu tunelu je v úseku Erstfeld a Amsteg navržen 9,58 m, v úseku Faido 9,43 m a nejmenší průměr tunelu 8,83 m byl použit v úseku Bodio. Délka tunelovacích strojů se pohybovala od 377 m až do 450 m a jejich váha od 2500 t do 3400 t. Přítlak na hlavu štítu osazenou 60 až 66 valivými dláty dosahoval 15 930 kN. Stopy dlát na čelbě při rotačním pohybu hlavy tunelovacího stroje ukazuje obr. 3. Hlavu razicího stroje při revizi a výměně řezných dlát znázorňuje obr. 4. Revize je prováděna v konvenčně vyražené kaverně v západní tunelové troubě úseku Faido. Průměrná rychlost ražby se pohybovala v rozmezí 10 m až 14 m za den a maximálního denního výkonu bylo dosaženo v úseku Erstfeld, kdy bylo za den vyraženo 56 m tunelu. V případě traťových tunelů uvedené tunelovací stroje vyrazily 80 % z jejich celkové délky, zbývajících 20 % připadá na konvenční způsob ražby s použitím trhacích prací a zajištěním stability výrubu pomocí stříkaného betonu a kotvení.
Celý článek naleznete v archivu čísel 05/2017.