GDDKiA – nowe tunele w ciągu dróg krajowych

W przyszłym roku skorzystamy z ponad dwukilometrowego tunelu pod Ursynowem w Warszawie na drodze ekspresowej S2 stanowiącej Południową Obwodnicę Warszawy. Na przełomie 2021 i 2022 roku pojedziemy tunelem w ciągu Zakopianki, czyli drogi ekspresowej S7 pod górą Luboń Mały. Właśnie ruszyła budowa pierwszego z dwóch tuneli w Sudetach w ciągu S3 oraz również pierwszego z dwóch tuneli, jakie będą drążone w ciągu S1 w masywie Baraniej Góry. Trwają przygotowania do rozpoczęcia drążenia tunelu specjalną maszyną TBM pod Świną w Świnoujściu, który połączy brzegi wysp Uznam i Wolin.

Niemal na każdej z tych inwestycji stosowana jest inna metoda budowy tunelu, co wynika z różnic budowy geologicznej terenów, przez które będzie przechodził. Na Ursynowie, gdzie tunel powstaje nie tylko pod silnie zurbanizowanym terenem dzielnicy Warszawy, a także pod linią metra, wykorzystywana jest metoda podstropowa. Na S7 wykonawcy tunelu zmagają się ze spękanym fliszem karpackim, stosując górniczą metodę ADECO-RS, a w Beskidzie i Sudetach stosowana jest również górnicza metoda określana skrótem NATM. Najłatwiejsze wydaje się wykonanie tunelu pod Świną. Tu jednak za sprawą małych promieni łuku trasy wymagane jest zastosowanie przegubowej maszyny i bardzo precyzyjnego układania pierścieni obudowy tunelu. Szczegóły poszczególnych metod opisujemy poniżej.

Budowa tuneli wymaga od projektantów, wykonawców, a później służb utrzymania specjalistycznej wiedzy, wyjątkowych pomysłów, użycia ekstremalnych maszyn. Wymaga również zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa przyszłym użytkownikom tuneli. W zależności od parametrów technicznych oraz obowiązujących przepisów tunele będą oświetlone, wentylowane, monitorowane, wyposażone w instalację wykrywania i sygnalizacji pożaru, system komunikacji radiowej służb ratowniczych i porządkowych czy system automatycznego sterowania i zarządzania tunelem.

Tunele w budowie

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S2 – Południowej Obwodnicy Warszawy 

Długość: 2335 m 

Tunel o długości ponad 2,3 km, poprowadzony m.in. pod pierwszą linią metra (M1) będzie najdłuższym tunelem w terenie miejskim w Polsce. Gigantyczny tunel powstaje pod Ursynowem, w zurbanizowanym terenie pod istniejącą już infrastrukturą podziemną. Niezwykłe wyzwanie dla projektantów i wykonawców.

Każda z dwóch jezdni w tunelu, o nawierzchni betonowej, będzie mieć szerokość ok. 14,5 metra, po trzy pasy ruchu i pas awaryjny o szerokości ok. 3,75 metra. Po obu stronach jezdni zlokalizowane będą drogi ewakuacyjne o szerokości 1 metra od krawędzi jezdni. Tunel pod powierzchnię będzie wchodzić między ul. Indiry Gandhi a ul. Pileckiego, wychodzić na skarpie za ul. Nowoursynowską w Warszawie.

Tunel realizowany jest metodą podstropową, gdzie najpierw wykonano ściany szczelinowe, a nich strop, spod którego wybrano grunt. W zakresie robót zasadniczych zużyte zostanie ok. 315 tys. m3 betonu oraz ok. 33,7 tys. ton stali. 

Tunel w ciągu Zakopianki, czyli drogi ekspresowej S7 Naprawa – Skomielna Biała 

Długość: 2058 m 

W ramach inwestycji S7 Naprawa – Skomielna Biała powstają dwa tunele drążone metodą ADECO-RS (Analysis of Controlled Deformations in Rocks and Soils), czyli metodą kontroli przemieszczeń i odkształceń w skałach i gruncie.

GDDKiA przygotowała dokumentację dla drążenia metodami górniczymi (ze wskazaniem na metodę NATM) z dopuszczeniem w warunkach przetargu możliwości stosowania innych metod. Wykonawca na etapie oferty przewidział drążenie metodą ADECO-RS, która jest rozwinięciem tzw. metody austriackiej.

ADECO-RS to metoda rozwinięta w latach 80. XX wieku przez prof. Lunardiego, oparta na dogłębnych badaniach w zakresie reakcji naprężeń i odkształceń w różnych warunkach geologicznych. Opiera się ona na analizie odkształceń lub inaczej mówiąc, odpowiedzi deformacyjnej drążonego tunelu. Rozważa się trzy różne formy odkształcenia wyrobiska:

• wyciskanie czoła przodka, tworzące się w dużej mierze wewnątrz przesuwającego się przodka i objawiające się jego odkształceniami wzdłuż osi tunelu,
• prekonwergencja przed ścianą przodka,
• konwergencja wyrobiska.

Metoda ADECO-RS przewiduje drążenie tunelu metodą „pełnego przekroju” (ang. full face) poprzez zastosowanie wzmocnienia przodka. W przodku tunelu mogą wystąpić trzy podstawowe sytuacje:

• stateczność,
• stateczność krótkoterminowa,
• niestateczność.

Tunele mają długość 2058 m, każdy o jednym kierunku jazdy, dwóch pasach ruchu, jednym pasie awaryjnym i jednym pasie ewakuacyjnym. Szerokość tunelu w wyłomie ma 17,31-18,31 m. Między tunelami jest filar o szerokości 14 m. Tunele połączone będą przewiązkami co 172,5 m. Ten tunel naprawdę będzie robił wrażenie.

Łącznie z masywu góry Luboń Mały wydobyto blisko 1,1 mln m3 urobku skalnego! Po przetworzeniu część tego materiału została wykorzystana do budowy nasypów drogowych, zasypek przyobiektowych oraz zasypu portali tunelu. Reszta materiału jest przeznaczona na odwóz, do zagospodarowania przez wykonawcę robót. Maksymalny nadkład nad stropem kaloty wynosi 93 m, co razem z wysokością przekroju tunelu (ponad 12 m) daje 105 m głębokości wykopu spągu.

Taka budowa musi generować koszty (podane kwoty dotyczą całego tunelu – łącznie obu komór). Samo drążenie na odcinku „górniczym” wraz z obudową tymczasową – 157 mln zł (na podstawie oferty złożonej przez wykonawcę w postępowaniu).

Bardziej miarodajny dla odcinka o przekroju tunelowym jest koszt wykonania wraz z obudową docelową (w tym płyta podjezdniowa), czyli 567 mln zł.

Jednak dla wybudowania tunelu konieczne jest jeszcze jego wyposażenie. Obiekty kubaturowe urządzeń wentylacji i wyposażenia oraz zasilanie to będzie razem koszt 777 mln zł.

Ostatecznie, gdyby założyć, że z kontraktu wyłączymy odcinki drogowe na dojazdach i obiekty, tak żeby rozważać jedynie drogę ekspresową S7 w tunelu, to z kontraktu wycenionego na 969 mln zł, koszt samego tunelu to ok. 900 mln zł. Dla lubiących statystyki możemy w przybliżeniu policzyć koszt jednego kilometra, zakładając, że oba tunele mają ok. 2 km długości. Łącznie mamy 4 km komory tunelowej, więc dla wartości pojedynczej komory tunelu, kwoty dzielimy przez cztery, a dla trasy drogi klasy S przez dwa. Zatem koszt pojedynczej komory to 225 mln za 1 km! 

Najbardziej czasochłonne i kosztochłonne jest drążenie wraz z wykonaniem obudowy ostatecznej. Na czas realizacji przekładają się również niestabilne warunki geologiczne, co jest charakterystyczne dla terenu, przez który przebiega trasa S7 w południowej części woj. małopolskiego, czyli obszar tzw. fliszu karpackiego. Nawet przy szczegółowym rozpoznaniu warunków gruntowych należy się liczyć z koniecznością opracowywania zamiennych rozwiązań projektowych już na etapie realizacji oraz z kosztami dodatkowych zabezpieczeń, które mogą wymagać dodatkowego czasu, a w szczególnych sytuacjach kolidować z robotami znajdującymi się na ścieżce krytycznej. W tunel oprócz systemu wentylacji zostaną wykonane inne niezbędne w tego typu obiektach systemy oraz wyposażenie.

Wyzwaniem jest wykonywanie tunelu we fliszu karpackim. Flisz karpacki budują naprzemianległe warstwy skał drobno- i gruboziarniste. Głównymi skałami budującymi flisz karpacki są piaskowce i zlepieńce oraz łupki i mułowce o różnorodnej strukturze, teksturze i składzie petrograficznym, co powoduje istotne zróżnicowanie ich parametrów fizyko-mechanicznych i anizotropię. Flisz karpacki jest silnie spękany.

Flisz karpacki bardzo różnie się zachowuje pod wpływem działania wody. Dla przykładu piaskowiec ma wysoką odporność na rozmywanie, co powoduje, że pod wpływem wody jego wytrzymałość na ściskanie spada tylko o około 10 proc, natomiast łupek ilasty ma bardzo niską odporność na rozmywanie i jego wytrzymałość pod wpływem wody praktycznie spada do zera. W rejonie portalu południowego występowała przewaga łupku, który jest silnie zawodniony. Z tego powodu wystąpiły duże problemy podczas drążenia.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S3 Bolków – Kamienna Góra (TS26) 

Długość: ok. 2300 m 

Aktualnie jest to najdłuższy tunel pozamiejski, drążony w skale. Zlokalizowany jest pomiędzy miejscowościami Sady Górne, Stare i Nowe Bogaczowice, przecinając Góry Wałbrzyskie.

Drążenie, które rozpoczęto od portalu południowego, odbywa się metodą górniczą w technologii NATM. Metoda górnicza w technologii budowy tunelu „Nowa Austriacka Metoda” (NATM) polega na wykorzystaniu górotworu jako konstrukcji nośnej przy współpracy z wykonaną obudową W ramach prac projektowych zdefiniowane zostało 16 różnych wariantów obudowy wstępnej, dobieranych na etapie realizacji robót w zależności od warunków gruntowych oraz dodatkowe środki zabezpieczające jak np. obudowa parasolowa.

Będzie to dwunawowy tunel o rozdzielonym ruchu w przeciwnych kierunkach. Jedna jezdnia o dwóch pasach ruchu (2 x 3,5 m i pasie awaryjnym (2,5 m). Ponadto wybudowany będzie również chodnik dla obsługi i ewakuacji po obu stronach jezdni. Nawierzchnia w tunelu będzie betonowa. Tunel będzie wyposażony w indywidualnie zaprojektowaną wentylację mechaniczną wzdłużną.

W ramach wyposażenia tunelu przewidujemy systemy bezpieczeństwa i sterowania tunelem, podłączone do zasilania podstawowego i rezerwowego. Są to m.in. system wykrywania i sygnalizacji pożaru, system komunikacji radiowej służb ratowniczych i porządkowych czy system automatycznego sterowania i zarządzania tunelem.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S3 Bolków – Kamienna Góra (TS32) 

Długość: 320 m 

Zlokalizowany jest niedaleko miejscowości Gostków w woj. dolnośląskim.

Tunel TS32 wykonany będzie metodą odkrywkową. Drążenie metodą otwartego wykopu, tj. CUT & COVER, oznacza, że w pierwszym etapem robót będzie wykonanie wykopu i usunięcie ok. 220 000 m3 gruntu i skały do poziomu fundamentów tunelu! Następnie wykonana zostanie żelbetowa konstrukcja tunelu o długości 320 m. Po zakończeniu tego etapu, konstrukcja tunelu zostanie zasypana warstwą gruntu o grubości do 12 m. Kolejnym krokiem będzie wykonanie wszelkich instalacji służących bezpieczeństwu, takich jak: oświetlenie, wentylacja czy sieć hydrantowa. Po odbiorach sprawdzających poprawność funkcjonowania wszystkich systemów, tunel zostanie oddany do użytku.

Wydrążony tunel będzie dwunawowy, o rozdzielonym ruchu w przeciwnych kierunkach.  W każdej nawie będzie jedna jezdnia o dwóch pasach ruchu (2 x 3,5m) i pasie awaryjnym (2,5 m). Ponadto wyposażony będzie w chodnik dla obsługi i ewakuacji po obu stronach jezdni. Nawierzchnia zastosowana w tunelu będzie betonowa.

Z uwagi na długości i parametry, dopuszcza się wentylację naturalną tunelu. Dla bezpieczeństwa użytkowników tunel TS32 będzie wyposażony w systemy bezpieczeństwa, zbieżne z tymi opisanymi powyżej dla tunelu TS26.

Tunele TS26 i TS32. Co warto wiedzieć? 

Drążenie tunelu TS26 będzie odbywało się za pomocą koparki z młotem hydraulicznym lub frezem, lub za pomocą ładunków wybuchowych. Kolejność prac przy robotach strzałowych w uproszczeniu wygląd następująco: w pierwszej kolejności wiercenie otworów w przodku, dalej rozmieszczenie odpowiednio dobranych ładunków wybuchowych w otworach, detonacja ładunków, usunięcie odspojonego materiału z przodka.

Na każdym z czterech przodków będzie pracowało po kilka jednostek ciężkiego sprzętu. Będzie to 7-8 maszyn. W każdym przodku będzie to wiertnica, torkretnica, koparka, dwa podnośniki koszowe, ładowarka teleskopowa, dwa wozidła.

Przewiduje się, że zebrane zostanie ok. 580 000 m3 urobku z tuneli. Pomyśleliśmy również o tym.

95 proc. zgodnie z kontraktem wykonawca ma zagospodarować na budowie (m.in. jako budulec do nasypów).

W pierwszym kwartale 2021 r. planowane jest uruchomienie drążenia tunelu na portalu północnym. Drążenie rozpocznie się po wykonaniu ok. 100 m tunelu od strony południowej, gdzie drążnie tunelu już się rozpoczęło. Przebicie przodków nastąpi po ok. 1000 m.

Przy budowie obu tuneli przewiduje się pracę: 72 górników, 10 mechaników, 10 elektryków, pracujących na trzy zmiany, 24 godziny na dobę.  Wykonawca zużył już ok. 700 m3 betonu do zabezpieczenia skarp na portalu południowym.

Czas i pieniądze! 

Wysoce czasochłonny i kosztowny jest sam proces drążenia który dla TS26 realizowany jest na trzy zmiany 24 godziny na dobę, co generuje największe koszty. W dalszej kolejności wykonanie obudowy docelowej. W przypadku TS32 wysoce kosztowne jest prowadzenie wykopu w gruntach skalistych, metodą odstrzału.

Tunel pod Świną w ciągu drogi krajowej nr 93 

Długość: 1485 m 

Inwestorem budowy tunelu w Świnoujściu jest Miasto Świnoujście, a GDDKiA pełni rolę Inwestora Zastępczego. Tunel pod Świną budowany jest w dwóch technologiach – odcinki wlotowe, ok. 100 m po stronie wyspy Wolin i ok. 200 m po stronie wyspy Uznam w technologii stropowej z zabezpieczeniem wykopu ścianami szczelinowymi – w trakcie realizacji. I ok. 1485 m w technologii wiercenia maszyną TBM (ang. Tunnel Boring Machine)  typu płuczkowego – obecnie trwają pracy przygotowawcze do rozpoczęcia wiercenia.

Przekrój tunelu  

Droga główna w tunelu wierconym i odcinkach wlotowych będzie drogą klasy GP (główną ruchu przyspieszonego) – jednojezdniową, dwukierunkową (2 x 3,5 m) z dwoma pasami ruchu, po jednym w każdym kierunku.

Materiał z wykopu części rampowej w ścianach szczelinowych wraz z segmentem S1 (wanna) po stronie wyspy Uznam jest tymczasowo składowany na terenie budowy do ponownego wykorzystania. Do wykopania i wywiezienia pozostało około 10 000 m3!

GDDKiA – zmiana organizacji ruchu na budowie przyszłej A1 pomiędzy Tuszynem i Częstochową

Po stronie wyspy Wolin materiał z wykopu części rampowej w ścianach szczelinowych wraz z segmentami R1, R2, R3 (wanny) również jest tymczasowo składowany na terenie budowy do ponownego wykorzystania. Pozostało do wykopania około 50 000 m3! Tunel wiercony TBM nie został rozpoczęty – przewidywana ilość urobku z wiercenia to około 210 000 m3 – po oddzieleniu od zawiesiny będzie wywożony drogą wodną na pole refulacyjne. Jeżeli chcielibyśmy wyliczyć koszt budowy jednego kilometra tego tunelu to będzie to kwota około 200 mln zł netto za 1 km.

Najbardziej czasochłonne i kosztochłonne jest wiercenie tunelu maszyną TBM.

W tunelu położona zostanie nawierzchnia bitumiczna. Wentylacja mieszana w części wzdłużna w części półpoprzeczna z klapami wyciągowymi dla usuwania dymu i ciepła umieszczonymi w części stropowej.

W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Są to m.in. system detekcji gazów, instalacja przeciwpożarowa typu ciśnieniowego, urządzenia mierzące kierunek i prędkość powietrza w tunelu.

Wyzwania i utrudnienia podczas budowy 

Teren budowy po stronie wyspy Wolin i Uznam to gęsta sieć uzbrojenia terenu wymagająca przebudowy, w tym energetyczne sieci WN 110 kV kablowe i napowietrzne.

Samo drążenie tunelu TBM może być problematyczne. Wiercenie pod cieśniną Świny wymaga bardzo precyzyjnego ustawienia kontroli ciśnienia w przodku tunelu, małe promienie łuku trasy tunelu ok. 300 m wymagają zastosowania tarczy przegubowej i bardzo precyzyjnego układania pierścieni obudowy tunelu w dostosowaniu do promienia łuku trasy. Docelowo będzie zastosowana nawierzchnia redukująca hałas.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S52 Północnej Obwodnicy Krakowa (TS-04) 

Długość: 653 m 

Tunel w ciągu Południowej Obwodnicy Krakowa będzie wykonany metodą rozkopową (ściany szczelinowe). Szerokość tunelu będzie łącznie wynosiła 37,0 m. W tunelu będą trzy pasy ruchu pod 3,5 m oraz pas awaryjny 2,5 m

Nawierzchnia w tunelu będzie betonowa, zaś system wentylacji poprzeczny.

Koszt wykonania tunelu TS-04 bez wyposażenia to kwota 135 mln zł. Przeliczając to na długość tunelu, koszt budowy jednego kilometra to kwota nieco ponad 200 mln zł. Wyposażenie i instalacje tunelu TS-04 to kolejne 34 mln zł. Budynki techniczne przy tunelu TS-04 i lądowisko dla helikopterów – 3 mln zł. Podsumowując, łączny koszt wybudowania jednego kilometra takiego tunelu z wyposażeniem i niezbędnymi systemami to ok. 263 mln zł (netto).

Instalacje i systemy 

W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Są to m.in. system sterowania ruchem w tunelu, system powiadamiania publicznego zawierający urządzenia nagłaśniające oraz system kanalizacji deszczowej zapobiegający rozprzestrzenianiu się ognia.

Wyzwanie wód gruntowych 

Tunel TS-04 wykonywany jest pod doliną Prądnika i przechodzi przez miejscowość Zielonki stanowiącą obrzeża miasta Krakowa. Tunel zlokalizowany będzie poniżej poziomu wody gruntowej w terenie zalewowym. Oznacza to konieczność stosowana wielu zabezpieczeń zapobiegających zjawisku podnoszenia się poziomu wód gruntowych i podtapiania zabudowań znajdujących się w pobliżu tunelu. Zabudowania te w stanie obecnym ulegają podtopieniom w okresach intensywnych opadów

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S52 Północnej Obwodnicy Krakowa (TS-14) 

Długość: 496 m

Tak jak poprzedni tunel, tak i ten powstanie metodą rozkopową (ściany szczelinowe) i będzie miał szerokość od prawie 37 do ponad 39 m. W tunelu będą trzy pasy ruchu po 3,5 m oraz pas awaryjny o szerokości 2,5 m. Nawierzchnia w tunelu będzie betonowa, zaś system wentylacji poprzeczny.

Koszt wykonania 

Koszt wykonania tunelu TS-14 bez wyposażenia to 66 mln zł, czyli w przeliczeniu na jeden kilometr będzie to kwota około 130 mln zł. Wyposażenie i instalacje tunelu TS-14 to koszt 24 mln zł, a budynki techniczne przy tunelu TS-14 to kolejne 2 mln zł. Zatem kompletny koszt budowy wraz z wyposażeniem daje nam kwotę około 185 mln zł (netto) za kilometr.

Instalacje i systemy 

W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Są to m.in. system wykrywania i sygnalizacji pożarowej, system punktów alarmowych (nisz sygnalizacyjnych) wyposażonych w telefony alarmowe i gaśnice oraz system sieci hydrantowej oraz system gaszenia pianą gaśniczą.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S19 Rzeszów Południe – Babica (T-1) 

Długość: ok. 2250 m 

Tunel będzie zrealizowany w ramach budowy drogi ekspresowej S19 od węzła Rzeszów Południe do węzła Babica. Tunel T-1 przebiega na granicy powiatów rzeszowskiego oraz strzyżowskiego, pod wzniesieniem Pogórza Strzyżowskiego w ciągu projektowanej drogi ekspresowej S19. Z uwagi na przewóz materiałów niebezpiecznych, kategoria, na jaką projektowany jest tunel, to kategoria A, dla której nie ma ograniczeń dotyczących przewozu towarów niebezpiecznych. Tunel taki nie jest oznakowywany, a wjazd do niego jest dozwolony bez względu na przewożony towar i jego wagę.

Obiekt sklasyfikowano jako dwunawowy tunel drogowy o zmiennym nachyleniu oraz obudowie żelbetowej, wykonywany z dużym prawdopodobieństwem metodą mechanicznego drążenia przy pomocy maszyny TBM (Tunnel Boring Machine).

Ze względu na przebieg trasy w łuku poziomym, nawy tunelu na obecnym etapie projektowym posiadają niewielką różnicę długości – dłuższa z nich – prawa (zachodnia) wraz z częściami wykonywanymi rozkopem oraz portalami ma długość 2263 m mierzona w osi jezdni prawej, zaś krótsza – lewa (wschodnia) – 2243 m mierzona w osi jezdni lewej. Długość tunelu mierzona w osi głównej wynosi 2250 m. Wykonawca zaznacza, że ostateczna długość tunelu może ulec zmianie. Na tunel składają się dwie, jednokierunkowe nitki: prawa w kierunku węzła Babica, oraz lewa w kierunku węzła Rzeszów Południe.

Wykonawca zaproponował okrągły kształt przekroju poprzecznego tunelu wynikający z propozycji zastosowanej technologii drążenia oraz charakteru pracy konstrukcji. W każdej nawie o szerokości użytkowej 12,4 m będą dwa pasy ruchu po 3,5 m i pas awaryjny o szerokości 2,5 m oraz drogi ewakuacyjne o szerokości 1,2 m po obu stronach jezdni.

Tunel drogowy T-1 zaprojektowano dla przekroju dwunawowego (dwie oddzielne nawy z przejściami poprzecznymi i przejazdem poprzecznym) rozdzielającego ruch w przeciwnych kierunkach. Obie nawy stanowią dla siebie wzajemnie drogi ewakuacji dla uczestników ruchu w razie wystąpienia zagrożenia w jednej z naw.

W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Na obecnym etapie projektowym szacuje się około 850 tys. m3 urobku ziemnego, który musi zostać poddany procesowi segregacji i oczyszczania, a następnie utylizacji.

Wyzwaniem flisz karpacki

Jednym z wyzwań przy realizacji tunelu na tym odcinku jest skomplikowana budowa geologiczna w postaci fliszu karpackiego. Głównymi skałami budującymi flisz karpacki są piaskowce i zlepieńce oraz łupki i mułowce o różnorodnej strukturze, teksturze i składzie petrograficznym, co powoduje istotne zróżnicowanie ich parametrów fizykomechanicznych i anizotropię. Tereny te charakteryzuje duża zmienność nachylenia warstw oraz występowanie uskoków tektonicznych. Dodatkowo tereny jego występowania charakteryzuje duża ilość osuwisk, jak i terenów predysponowanych osuwiskowo. Układ warstw ma duży wpływ na zachowanie się masywu skalnego podczas drążenia tunelu.

Bardzo złożone warunki geotechniczne i znaczne rozmiary naw tunelu, mogą przysporzyć wiele problemów i trudności przy realizacji tego zadania inwestycyjnego.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S1 – obejście Węgierskiej Górki (TD1, TD2) 

Długość: TD 1.1-834 m; TD1.2-807,08 m 

Długość: TD 2.1- 984 m; TD2.2-974,96m 

Oba tunele będą wykonane technologią górniczą NATM. Zarówno w tunelu TD1, jak i TD2 jezdnie będą miały nawierzchnie betonowe. Parametry jezdni to dwa pasy po 3,5 m każdy. Łączna szerokość użytkowa dla każdego z tuneli to 10,8 m.  Koszt (netto) zbudowania kilometra jednej nawy tunelu TD1 razem z wyposażeniem to kwota około 117,3 mln zł. W przypadku TD2 jest to kwota około 120 mln złotych (netto).

W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Są to m.in. oświetlenie, nagłośnienie w tunelu oraz urządzenia pierwszej pomocy.

Tunele planowane

Tunel w Zabierzowie w ciągu drogi krajowej nr 79 

Długość: 317 m 

Projektowany tunel ma na celu bezkolizyjne przeprowadzenie ruchu w ciągu projektowanej DK79 pod starodrożem istniejącej drogi krajowej Będzie to tunel dwunawowy, w każdej z naw będą dwa pasy ruchu w jednym kierunku, w ciągu drogi klasy GP (droga główna ruchu przyspieszonego).

Tunel będzie posiadał oczywiście niezbędne wyposażenie takie jak monitoring, sterowanie ruchem w ramach Systemu Zarządzania Ruchem, wentylację (wzdłużna – wentylatory podwieszane pod stropem), instalację hydrantową oraz drogi ewakuacji.

Technologia wykonania to ściany szczelinowe, na których oparta jest płyta stropowa, drążenie komór (wydobycie gruntu) tunelu podstropowo. Nawierzchnia w tunelu będzie betonowa.

Wysoki poziom wód gruntowych 

Potencjalne wyzwania wykonawcze to konieczność utrzymania ruchu na DK79 w trakcie realizacji obiektu, wysoki poziom wód gruntowych uniemożliwiający wykonanie otwartych głębokich wykopów, bliskość zabudowy wymagająca prowadzenie robót z jednoczesną minimalizacją negatywnego oddziaływania.

Tunel realizowany będzie w obrębie istniejącej warstwy wodonośnej, poziom projektowanej niwelety tunelu będzie przebiegać poniżej stwierdzonego poziomu zwierciadła wód podziemnych, tj. niweleta przebiegać będzie ok. 4,5 – 7,2 m poniżej zwierciadła wód podziemnych poziomu czwartorzędowego.

Tunel generalnie wykonywany będzie w obrębie gruntów niespoistych.

Tunele w ciągu drogi ekspresowej nr 7 Kiełpin – Warszawa (Trasa Armii Krajowej) 

Długość: T-24 – 1000 m; T-26 – 1122 m 

Planowana metoda wykonania 

Konstrukcja nośna tuneli to żelbetowa, w technologii ścian szczelinowych, wykonywana metodą podstropową. W celu zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w ramach wyposażenia tunelu wykonawca ma zaprojektować i wykonać niezbędne systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem wskazane w umowie. Są to m.in. system wykrywania gołoledzi, system komunikacji radiowej służb ratowniczych i porządkowych oraz urządzenia pierwszej pomocy czy system wentylacji.

Tunele w ciągu drogi ekspresowej S19 Jawornik – Domaradz 

Długość: T-2: 2910 m; T-3: 990 m 

Obecnie w opracowaniu jest koncepcja programowa z pełnym rozpoznaniem geologicznym budowy drogi ekspresowej S19 na odcinku węzeł Babica (bez węzła) – węzeł Domaradz (z węzłem) wraz z infrastrukturą techniczną, budowlami i urządzeniami budowlanymi, która obejmuje swoim zakresem wspomniany odcinek wraz z tunelami.

W ramach realizacji zadania projektowane są dwa tunele:

• T-2 w lokalizacji km ok. 34+970 do km ok. 37+880 o długości 2910 m, pod górą Kamieniec na Pogórzu Strzyżowskim, który po wybudowaniu tymczasowo przejmie miano najdłuższego tunelu w Polsce
• T-3 w lokalizacji km ok. 42+150 do km ok. 43+140 o długości 990 m pod górą Hyb na Pogórzu Dynowskim

Tunele projektowane są jako tunele jednokierunkowe, o zmiennym nachyleniu niwelety. Na każdy tunel będą składać się dwie, jednokierunkowe nawy z dwoma pasami ruchu o szerokości 3,50 m, pasem awaryjnym o szerokości 2,50 m oraz obustronnymi chodnikami ewakuacyjnymi o szerokości 1,20 m.

W ramach koncepcji programowej analizowane i opracowywane są równolegle dwa warianty budowy/drążenia tunelu:

• w technologii górniczej (np. NATM),
• w technologii maszynowej, tarczowej (TBM).

Na obecnym etapie projektowym szacuje się łącznie około 1127 tys. m3 (T-2 841 tys. m3, T-3 286 tys. m3) urobku ziemnego w przypadku drążenia w technologii górniczej oraz 1278 tys. m3 (T-2: 957 tys. m3, T-3: 321 tys. m3) w przypadku budowy w technologii tarczowej TBM.

Urobek ziemny musi zostać poddany procesowi segregacji i oczyszczania, a następnie utylizacji w zakresie, który nawet po uszlachetnieniu nie będzie przydatny do budowy nasypów.

Bardzo złożone warunki geotechniczne i znaczne rozmiary naw tunelu mogą być dużym wyzwaniem przy realizacji tego zadania inwestycyjnego. Jednym z wyzwań przy realizacji tuneli na tym odcinku jest skomplikowana budowa geologiczna występująca w obrębie tuneli w postaci fliszu karpackiego. Tereny te charakteryzuje duża zmienność nachylenia warstw oraz występowanie uskoków tektonicznych. Dodatkowo tereny jego występowania charakteryzuje duża ilość osuwisk, jak i terenów predysponowanych osuwiskowo. Układ warstw ma duży wpływ na zachowanie się masywu skalnego podczas drążenia tunelu.

Ze względu na wczesny etap prac projektowych (stadium koncepcji programowej) dane dotyczące szczegółowych parametrów technicznych projektowanych tuneli, takich jak rodzaj nawierzchni, wyposażenia w systemy techniczne, bezpieczeństwa i sterowania tunelem oraz kosztów budowy tuneli, nie są obecnie jeszcze znane.

Tunel w ciągu drogi ekspresowej S6 – Zachodniej Obwodnicy Szczecina 

Długość: 5003 m 

Trwają prace nad koncepcją programową blisko 52-kilometrowego nowego odcinka drogi ekspresowej S6, który będzie stanowił Zachodnią Obwodnicę Szczecina. Jednym z elementów tej trasy będzie tunel pod Odrą. W decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach zapisano realizację tunelu drążonego o długości ok. 3,5 km. Taki obiekt, w porównaniu z mostem wysokowodnym nie oddziaływałby negatywnie na krajobraz i będzie miał mniejsze oddziaływanie na środowisko, w szczególności środowisko wodne.

W trakcie prac nad koncepcją programową podjęto decyzję o wydłużeniu tunelu o ok. 1,5 km. Pozwoli to uniknąć kolizji z instalacjami Zakładów Chemicznych Police, które zlokalizowane są w miejscu, gdzie trzeba byłoby wykonać komorę startową do drążenia tunelu. Wydłużenie tunelu do ok. 5 km ułatwi realizację inwestycji. Najdłuższy tunel w Polsce będzie drążony maszyną TBM lub pokrewną. Wykonane zostaną dwie rury tunelu, a w każdej nawie znajdzie się jezdnia z dwoma pasami ruchu, pas awaryjny i chodniki po obu stronach. W najgłębszym miejscu tunel będzie przechodził 40 metrów poniżej lustra Odry.

W trakcie budowy wykonawcy będą zmagać się ze zmiennymi warunkami geologicznymi, a dodatkowym utrudnieniem mogą okazać się ewentualne niewybuchy z okresu II wojny światowej.

Szczegóły techniczne dotyczące planowanej nawierzchni jezdni, wyposażenia w systemy bezpieczeństwa i sterowania tunelem oraz koszty poznamy na dalszych etapach przygotowania inwestycji. Obecnie budowa całej Zachodniej Obwodnicy Szczecina przewidziana jest do realizacji w systemie partnerstwa publiczno-prywatnego.

Tunel istniejący 

Pierwszy tunel pozamiejski, który już funkcjonuje na drogach zarządzanych przez GDDKiA

W 2010 roku oddano do ruchu odcinek drogi ekspresowej S1 Szare – Laliki. Ciekawostką tej kosztującej ponad 391 milionów złotych inwestycji był pierwszy w Polsce pozamiejski tunel drogowy, który został wyposażony m.in. w nowoczesne systemy monitorujące i przeciwpożarowe. Tunel w Lalikach to część drogi ekspresowej od Bielska-Białej do granicy ze Słowacją. Jednonawowy, dwukierunkowy tunel biegnie pod Sobczakową Grapą, górą Beskidu Żywieckiego. Równolegle do niego biegnie mniejszy tunel ewakuacyjny, który łączy się z tunelem drogowym poprzez cztery przejścia.

• Nowoczesny system bezpieczeństwa 

Pierwszy pozamiejski tunel w Polsce został „naszpikowany” nowoczesną technologią, której zadaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa. W skład podnoszącego bezpieczeństwo systemu wchodzą: wentylacja, kamery, oświetlenie, nagłośnienie, instalacja sygnalizacji pożaru, telefony obsługi tunelu, system sterowania, tablice zmiennej treści, urządzenia pierwszej pomocy oraz fotoradary. System kamer został tak zaprojektowany, że uzyskano ciągłość obrazu na całej długości tunelu (obraz ten jest następnie przesyłany za pomocą światłowodu do pomieszczeń monitoringu).

• Ciekawe liczby 

Tunel wydrążono metodą górniczą i odkrywkową z wykorzystaniem systemu NATM, w myśl której górotwór jest elementem nośnym tunelu. Podczas drążenia używano wierteł oraz środków wybuchowych na całej powierzchni przekroju tunelu. W pierwszej fazie powstała obudowa wstępna, która doprowadziła do samonośności tunelu (uniemożliwiała odkształcenia i przesunięcia górotworu), natomiast w drugiej fazie powstała obudowa zasadnicza o grubości 40 centymetrów, do budowy której wykorzystano stalowe łuki, zbrojony beton natryskowy i kotwy. Całkowita ilość betonu natryskowego NB 25, który zużyto do realizacji prac, wyniosła 164 330 m3, natomiast ilość betonu układanego B 35, B 45, B 50 – 25 630 m3.

Całkowita ilość zużytej podczas robót stali wyniosła natomiast 3480 ton.

• Jazda w tunelu? To warto wiedzieć! 

Maksymalna dopuszczalna prędkość w tym tunelu wynosi 80 km/h, która jednak w określonych sytuacjach może zostać zmieniona (kierowcy zostaną o tym poinformowani za pomocą znaków zmiennej treści). Należy pamiętać również o tym, że w tunelu pomiędzy samochodami musi zostać zachowana odpowiednia odległość! Ponieważ jest to tunel samochodowy, obowiązuje zakaz jazdy rowerem, konno, na rolkach lub poruszanie się pieszo.

Źródło: GDDKiA