Bratislavský električkový tunel

História
Tunel pod Bratislavským hradom bol vybudovaný v rokoch 1943 až 1949 ako cestný. Počas vojny sa počítalo s jeho využitím aj ako protilietadlového krytu, čomu zodpovedá usporiadanie podzemných priestorov súvisiacich s tunelom.
Pri výstavbe bola použitá klasická rakúska tunelovacia metóda. Pozdľžny výstroj tvorila výdreva. Lícna vrstva definitívneho ostenia je zhotovená z ryolitu ťaženého v kameňolome pri Hliníku nad Hronom. Opory sú z lomového kameňa ako hrubé riadkové murivo a klenba je z ryolitových klenákov s opracovaným lícom. Murovalo sa na cementovú maltu. Výplňové murivo za ostením je z lomového kameňa získaného pri razení tunela a z betónu. Pri razení sa používali trhaviny (astralit)a pneumatické vŕtacie kladivá [1].
Posledná väčšia rekonštrukcia tunela sa uskutočnila v 80. rokoch. Tunel od 1. 9. 1983 slúžil len električkovej prevádzke, vjazd motorových vozidiel ako aj vstup chodcov bol z oboch smerov zakázaný. V tuneli sa nachádzalo umelé osvetlenie, ktoré však bolo už dlhšiu dobu nefunkčné.

Geologické a hydrogeologické pomery
Masív hradnej skaly je zložený prevažne zo žuly, ktorá vystupuje až na povrch a je prekrytá svahovými sedimentami rôznej mocnosti. Žula je rovnomerne zrnitá, miestami prestúpená tenšími aj hrubšími pegmatitovými a aplitovými žilami rôznych smerov. Maximálna výška nadložia dosahuje 60 m. IG vlastnosti horniny sú zhoršené tektonickými poruchami a účinkami mechanického a chemického zvetrávania do hĺbky 8 až 20 m. Priepustnosť horniny je pomerne malá. Tektonická štruktúra masívu bola dotvorená v treťohorách. Pri alpínskom vrásnení vznikli pozdľžne a priečne zlomy a mylonitové pásma rôznych mocností, v ktorých je žula úplne rozdrvená. V tektonicky porušených a zvetraných častiach masívu môže voda voľne cirkulovať. V hlbších častiach masívu sú pukliny uzavreté a menej priepustné. Zrážková voda steká zo svahov Malých Karpát do pokryvných a zvetraných častí masívu a vytvára v ňom slabo zavodnené horizonty. Výdatnosť priesakov je priamo závislá od intenzity zrážok. [3]

Situácia pred rekonštrukciou
Tunel je dlhý 792,75 m, priamy, pri portáloch doň zasahujú smerové oblúky príjazdových komunikácií. Prevýšenie východného portálu oproti západnému portálu tunela je 18,18 m. V tuneli boli vybudované tri obojstranné výklenky. Vo vzdialenosti 483,5 m od západného portálu tunela sa nachádza chodba dlhá 134 m, svetlý prierez 4,0x4,0 m, ústiaca na Palisády. Táto chodba momentálne nie je v prevádzke.
Ostenie tunela je členené na 82 pásov, číslovaných od západného portálu na východ. Väčšina pásov má dľžku 10,0 m, niektoré sú kratšie s dĺžkami od 5,0 do 10,0 m. Kratšie pásy sa vyskytujú v náročných geologických podmienkach, kde sa plný výrub otváral na kratší záber. V závislosti od geologických podmienok boli pri výstavbe použité tri typy výdrevy a ostenia T16, T7 a T3. Najmasívnejšie ostenie typu T16 bolo použité v 13 pásoch od západného portálu, kde sa tunel staval v otvorenom výkope a následne bol zasypaný kamennou drťou. V stredne tlačivých horninách sa nachádza ostenie typu T7 a v málo tlačivých T3. Geometriu ostenia podľa typu zobrazuje obr. 2. Prvky výdrevy primárneho ostenia častokrát ostali za definitívnym ostením. Predpokladá sa, že po ich odhnití ostali v ostení dutiny, ktoré akumulujú vodu. Najviac zavodnená je oblasť pri západnom portáli.
Tunel sa staval počas vojny, kedy bol nedostatok izolačných materiálov a veľký tlak na rýchlosť a čas výstavby. Preto sa zavodnené problematické miesta izolovali len v klenbe asfaltovými doskami. Táto izolácia je po 60 rokoch prevádzky tunela prakticky nefunkčná. Za ostením sa zriaďovali drenážne vertikálne zvodnice každé cca 2 až 2,5 m, tj. 2?4 v jednom páse. Priečnymi drénmi cez opory ostenia sa podzemná voda odvádzala do pozdľžnych drénov budovaných pri pätách ostenia (obr. 3).

 
¤ Obr. 2. Geometria ostenia podľa typu T16, T7 a T3

¤ Obr. 3. Stav ostenia pred rekonštrukciou

Výsledky geotechnického prieskumu
Geotechnický prieskum vykazuje dostatočne vysoké hodnoty pevnosti ostenia. Tunel je z hľadiska statickej únosnosti a stavu materiálu konštrukcie ostenia vo vyhovujúcom stave a nevyžaduje žiadne zásadnejšie opatrenia. Z hľadiska prejazdného prierezu zodpovedá s veľkou rezervou potrebnému gabaritu pre prevádzku električek. Ostenie je značne znečistené, nakoľko sa tunel využíval cca 20 rokov aj na automobilovú dopravu.
Problémy v užívaní tunela vyvoláva netesnosť ostenia, resp. obmurovky. Voda presakuje do tunela v jednotlivých pásoch rôznou intezitou, čo sa prejavuje plošným zamokrením až odkvapkávaním vody zo stien. Presakovanie vody spôsobuje problémy v prevádzke a údržbe tunela a má nepriaznivý vplyv na konštrukčné prvky, a to najmä v zimných mesiacoch, kedy tunel premŕza prakticky v celej dĺžke. Katedra geotechniky SvF STU posudzovala stav tunelovej rúry už v roku 1998. S týmito hodnotami porovnávala stav z roku 2008 v tabuľke 1. Intenzitu priesakov zatrieďujeme do 5 stupňov podľa lit. [4].

Zatriedenie intenzity priesakov:
0 ? ostenie je suché.
1 ? na líci ostenia sú vlhké plochy odlišné od suchých tmavším zafarbením. Dlaň ruky ostáva po priložení suchá.
2 ? na líci ostenia sú mokré plochy; voda zo stropu odkvapkáva vo viacsekundových intervaloch, resp. nepatrnou rýchlosťou steká po zvislých stenách. Mokré plochy sa lesknú.
3 ? voda zo stropu padá vo forme dažďa, resp. steká po stenách, kde sa prípadne objavujú aj malé sústredené výtoky.
4 ? veľké sústredené výtoky, resp. striekanie vody (tlaková voda).

Porovnaním uvedených pozorovaní sa dokázalo, že plošné zamokrenie tunela sa v posledných 10 rokoch zvýšilo. Oproti roku 1998 sa zvýšili aj priesaky cez styk pásov ostenia. Voda presakuje aj cez porézne prvky ostenia. Prieskum zistil aj havarijný stav hlavného odvodňovacieho kanála, ktorý sa nachádza pod koľajiskom. Na koľajniciach sa prejavili výrazné pozdľžne aj priečne deformácie. Z uvedených dôvodov sa rozhodol Dopravný podnik hl. mesta Bratislavy vykonať sanáciu tunela. Veľmi dôležitým faktorom správnej sanácie bolo zodpovedné posúdenie aktuálneho stavu objektu a definovanie pôvodu poškodenia. Zdokumentovanie súčasného stavu vrátane inžinierskych sietí a projekt rekonštrukcie tunela vyhotovil Terraprojekt a.s. v spolupráci s Katedrou geotechniky SvF STU v Bratislave, obr. 3.

¤ Tab. 1. Porovnanie intenzity priesakov v tuneli v rokoch 1998 a 2008

Rekonštrukcia tunela
V tuneli je potrebné vykonať rekonštrukciu koľajového a trolejového vedenia, presunúť inžinierske siete a zabezpečiť čiastočné oddrénovanie a utesnenie ostenia. Pod vozovkou bol prakticky nefunkčný drenážny systém. Voda unikala do podložia. Staré vedenia bolo preto nevyhnutné odstrániť. Vodovod DN 800, ktorý bol osadený na konštrukcii v tuneli, bude preložený do technického kanála pod chodníkom v blízkosti južnej opory. Káblové vedenia, ktoré sa nachádzali na ostení, budú osadené v chráničkách a káblovodoch pod chodníkom pri severnej opore.
Podľa železničného predpisu [4] sa staré tunely nedajú zrekonštruovať tak, aby bolo ostenie absolútne vodotesné. Rekonštrukciou sa má dosiahnuť stav, kedy sa v klenbe nad dopravným priestorom nebudú vyskytovať sústredené výtoky vody a výtoky vody v podobe dažďa. Ojedinelé kvapkanie je prípustné. Priesakovú vodu z tunela by mal odviesť systém drenáží. Prvky drenáže musia ostať dostupné aj počas prevádzky tunela. Ak sa bude voda odvádzať, ostane režim podzemných vôd nezmenený. V dôsledku toho sa neočakáva zvýšenie tlaku vody za ostením. Po prečistení tlakovou vodou sa súčasťou odvodnenia opäť stanú aj pôvodné priečne drény v päte ostenia. Priečne drény v pôvodnom ostení odvádzali vodu z vertikálnych prieduchov za ostením, vyplnených kamennou rovnaninou. Systém zvislých drénov za ostením je na viacerých miestach zanesený jemnozrnným materiálom, zakolmatovaný a nedá sa úplne využiť. Preto je v úsekoch pásov so stupňom zamokrenia 2 a 3 potrebné realizovať radiálne odľahčovacie vrty do ostenia a masívu, ktoré vodu spoza ostenia privedú na líce. Zamokrené plochy sa odvodnia lícnou drenážou zapustenou do takej hĺbky ostenia, kde nedôjde k jej premŕzaniu. Nakoľko lícne drény pôsobia na ostení dosť neesteticky, pokiaľ to lokálna situácia dovolí, budú umiestnené medzi blokmi ostenia, obr. 4. Vodu z tunela odvádza systém pozdľžnych drenáží. Vodu od severnej opory a z koľajiska, ktorá vsakuje cez vrstvu drenážneho betónu, odvádza pozdľžny drén DN 250 a vodu od južnej opory odvádza pozdĺžny drén DN 200 k západnému portálu tunela. Drenážna voda je zaústená pri západnom portáli tunela do mestskej kanalizácie. Pokiaľ sa ostenie nepodarí do požadovanej miery odvodniť, treba pristúpiť k utesňovacím opatreniam v klenbe nad prejazdným prierezom, kde by eventuálne cencúle v zimných mesiacoch mohli ohrozovať prevádzku v tuneli. Uvažuje sa s použitím ílocementových injektáží za ostenie, resp. v obzvlášť zamokrených miestach (pásy 67?70) s chemickou tesniacou injektážou do ostenia. Po použití tesniacich injektáží sa však priesaky môžu dislokovať do dosiaľ suchých pásov ostenia. Predpokladá sa aj dôkladné očistenie líca tunela z ryolitových kvádrov tlakovou vodou. Rekonštrukčné práce majú znížiť riziko poškodenia ostenia vibráciami od dopravy na minimum. Smerové vedenie koľají bude zachované, vo vertikálnom smere zvýšené o 200 mm. Žliabkové koľajnice NT budú uložené na železobetónovej doske hr. 245 mm. Električkovú trať treba od ostenia oddeliť kvôli hluku a vibráciám doskami z recyklovanej gumy. Tunel doteraz nemal únikové cesty, osvetlenie nebolo funkčné. Rekonštrukcia zahŕňa vybudovanie chodníkov po oboch stranách električkovej trate, madlá na stenách tunela, orientačné osvetlenie a označenie vzdialenosti k portálom a k núdzovému východu (obr. 6 vzorový priečny rez). Ako úniková cesta bude slúžiť zrekonštruovaná štôlňa s východom na Palisády (mestská štvrť v blízkosti Bratislavského hradu). Od tunela má byť oddelená stenou s protipožiarnymi dverami. Chodba bude prístupná len z priestoru tunela. Celý tunel aj s únikovou chodbou bude non-stop osvetlený a zabezpečený kamerovým systémom. Pre prípad havárie a požiaru v tuneli bude pre núdzové osvetlenie k dispozícii náhradný generátor elektrického prúdu.

¤ Konečná podoba tunela. Vizualizácia.

Záver
Ukončenie rekonštrukcie tunela je naplánované na jún 2010. Efektný a bezpečný prejazd električek cez tunel pod hradnou skalou, rýchlosťou až 50 km/h, určite poteší všetkých, ktorí budú touto trasou. cestovať.

Poďakovanie
Príspevok je jedným z výstupov grantovej úlohy VEGA č. 1/0619/09 Zohľadnenie rizík pri navrhovaní geotechnických konštrukcií.

Použitá literatúra:
[1] http://bratislava.sme.sk/c/4847737/oficialne-zacali-rekonstruovat-elektrickovy-tunel.html
[2] http://bratislava.sme.sk/img_gal/
[3] Tunel pod hradom, investorský zámer, DPB a.s, 12/2007
[4] Služební rukověť SR 106 ? Správa železničních tunelů, FMD ČSSR, 1982
[5] http://www.rail.sk/skhist/tunely/text/techniky.htm

¤ Obr. 4. Umiestnenie lícnej drenáže a detail zhotovenia

¤ Obr. 5. Rekonštrukcia tunela pod Bratislavským hradom. Západný portál.

¤ Obr. 6. Vzorový priečny rez tunela pod hradnou skalou, stav po rekonštrukcii, typ ostenia T7