STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES. Martina Urbánková

Transkript

1 TUNELOVÉ OSTĚNÍ STANICE VELESLAVÍN NA PRODLOUŽENÍ METRA V.A V PRAZE TUNNEL LINING IN THE VELESLAVÍN STATION ON THE UNDERGROUND LINE IN PRAGUE, STAGE V.A 1 Martina Urbánková Při výstavbě pražského metra se setkáváme i s výstavbou ražených stanic v geologickém prostředí, které neumožňuje realizaci jednolodních stanic. Jedním z řešení je výstavba trojlodní stanice. V 70. a 80. letech minulého století byly na pražském metru raženy výlučně trojlodní stanice a to prstencovou metodou. Stanice Nádraží Veleslavín na právě dokončované trase metra V. A je první trojlodní stanicí raženou moderní metodou NRTM. When constructing the underground we can see construction of bored stations in geological environment which does not enable construction of one-nave stations. One of the solutions to this is construction of a three-nave station. In the 70s and 80s of the last century, solely the three-nave stations were constructed within the Prague underground. These stations were bored by the ring method. The just being finished station Nádraží Veleslavín is the first three-nave station bored by the NRTM method. Stanice je situována pod křižovatkou ulic Evropská a Veleslavínská v Praze 6. Jižně od výstupů ze stanice metra se nachází železniční zastávka Praha- -Veleslavín, západním směrem je vodní nádrž Džbán, která bezprostředně navazuje na chráněnou přírodní rezervaci údolí Divoká Šárka. Stanice má plnit kromě funkce bezprostřední obsluhy přilehlého území (Veleslavín, Vokovice a částečně sídliště Červený Vrch) i funkci přestupního uzlu na železniční dopravu, příměstské autobusy a integrovanou dopravu MHD (tramvaje a autobusy). Dispoziční řešení stanice předpokládá budoucí modernizaci železniční zastávky Praha-Veleslavín a další rozvoj železnice směrem na Letiště Václava Havla Praha. Pro tento záměr jsou ve stanici navrženy části stěn, které se při modernizaci železniční zastávky odstraní, a vestibul metra plynule naváže na podchod pod nástupištěm železniční zastávky a v úrovni podchodu metra bude přímý přístup na jednu hranu nástupiště železniční zastávky (pro jízdu směr Kladno). Jižně od Evropské ulice navazuje na výstup z podchodu autobusový terminál s příměstskými linkami, které by měly ulehčit dopravně velmi zatíženému Vítěznému náměstí v centru Dejvic. Ponechány budou i nadále stávající zastávky MHD pro autobusy a tramvaje, jež projdou modernizací. Výstupy ze stanice metra na povrch jsou otevřené, bez zastřešení, jen pomocí pevných schodišť. Jejich parapetní zídky jsou obloženy přírodním kamenem s kontrastní barvou vůči okolí. Bezbariérový přístup (výtah) je umístěn v jihovýchodním kvadrantu křižovatky ulic Evropská a Veleslavínská. Vystupující nadzemní objekty jsou prosklené, s reflexní úpravou, která odráží okolí, a tím se stávají přirozenou součástí parteru. Snahou projektanta bylo minimalizovat všechny nadzemní objekty, aby co nejméně zatěžovaly své okolí a zároveň umožnily vhodný budoucí rozvoj lokality, který bude díky přítomnosti stanice metra jistě pokračovat. DISPOZIČNÍ ŘEŠENÍ STANICE Prostory pro veřejnost jsou ve stanici umístěny ve třech základních výškových úrovních. Úroveň nástupiště se nachází v ražené části stanice, v hloubené části stanice jsou úrovně vestibulu a podchodu. Nástupiště stanice má trojlodní pro- 16 BETON technologie konstrukce sanace 6/2014

2 Obr. 1 Vizualizace nástupiště stanice Veleslavín Fig. 1 Platforms at the Veleslavín station visualisation Obr. 2 a) Definitivní ostění levý staniční tunel, b) definitivní ostění střední staniční tunel Fig. 2 a) Secondary lining of the left station tunnel, b) secondary lining of the central station tunnel 2a 2b fil a je ostrovní (obr. 1). Zcela nová koncepce výstavby ražené trojlodní stanice vybudované Novou rakouskou tunelovací metodou (NRTM), jež byla použita na pražském metru poprvé, umožnila navrhnout nástupiště se dvěma řadami vnitřních podpor relativně subtilních rozměrů (0,6 x 0,8 m) s osovou vzdáleností v podélném směru nástupiště 6 m. Díky tomu vznikne velmi prostorné nástupiště, které se svým charakterem blíží více stanicím hloubeným (např. stanice Kačerov nebo I. P. Pavlova) než raženým trojlodním stanicím dosud realizovaným na pražském metru. Z nástupiště se cestující trojicí eskalátorů dopraví do úrovně vestibulu, kde je odbavovací linka, a zřejmě bude co nejdříve možné přestoupit v místě i na zmodernizovanou železniční trať směrem na Kladno a zároveň na pražské letiště. Za odbavovací linkou se další trojicí eskalátorů dostaneme do úrovně podchodu a odtud po pevných schodištích na úroveň terénu. Všechna veřejně přístupná podlaží propojuje s terénem bezbariérový výtah. V podchodu pod Evropskou ulicí je vyčleněna plocha pro komerční využití. Ta je prosklenou stěnou oddělena od veřejné části podchodu. Hlavní technologické prostory potřebné pro provoz metra jsou umístěny v samostatném technologickém bloku hloubené části stanice. Tento blok začíná v úrovni pod nástupištěm, severně od levé koleje, a má čtyři podlaží. V ražené části prostoru stanice jsou umístěny jen podružné technologické a služební prostory. Ostatní služební prostory jsou rozmístěny v jednotlivých podlažích hloubené části stanice. GEOLOGICKÉ POMĚRY V celém prostoru zájmového území jsou různé antropogenní navážky, pod nimi se nacházejí kvartérní pokryvy tvořené deluviálními a eolicko-deluviálními sedimenty charakteru šedohnědých sprašových hlín i svahových hlín s drobnými úlomky hornin. Celková mocnost kvartérních sedimentů byla v prostoru stanice dokumentována mezi 3,5 až 6,8 m. Předkvartérní podloží je v zájmovém území budováno ordovickými sedimenty šáreckého souvrství, které je zde zastiženo jak ve svém typickém vývoji tmavých jílovitoprachovitých břidlic, tak i v bazálním vulkanogenním vývoji. Bazální partie šáreckého souvrství zde vytvářejí tufitické horniny, které představují poměrně pestrý vulkanogenní komplex. Inženýrsko-geologické poměry v prostoru stanice Veleslavín jsou celkově složité a pro ražbu jednolodní stanice nevhodné, a proto byla zvolena koncepce trojlodní stanice. Za hlavní negativní faktory lze označit velice malé skalní nadloží s nízkou kvalitou horninového masivu, trvalou přítomnost podzemní vody v kvarterních pokryvech i existenci frekventované dopravní komunikace s řadou významných inženýrských sítí a tramvajovou tratí nad prakticky celou délkou staničního výrubu. POSTUP VÝSTAVBY RAŽENÉ ČÁSTI STANICE Postup výstavby ražené části stanice je patrný z obr. 3a až h. Ze zobrazeného postupu výstavby je jasně vidět, že takto navržená stanice má z hlediska hydroizolačního systému dvě velmi kritická místa, na jejichž úspěšném vyřešení závisí funkčnost celého díla. První kritické místo vzniká při ražbě kaloty středního staničního tunelu v místě napojení střední klenby a bourání části primárního ostění levého a pravého staničního tunelu. Analogicky stejný problém se objevuje v místě napojení dna a vybourání zbylých částí primárního ostění levého a pravého staničního tunelu. V těchto místech dochází k bourání části primárního ostění, a proto je zde velmi vysoké riziko, že hydroizolační systém bude nenávratně poškozen. Aby se tak nestalo, byl navržen postup popsaný v následující části článku. Hydroizolační souvrství V celém rozsahu výrubu byla navržena stříkaná hydroizolační membrána Masterseal 345 v minimální tloušťce 3 mm 6/2014 technologie konstrukce sanace BETON 17

3 3a 3b 3c 3d 3e 3f 3g 3h (obr. 4). Izolace proti vodě byla navržena jako mezilehlá, umístěná mezi primárním ostěním ze stříkaného betonu a definitivním ostěním z monolitického železobetonu. Stříkaná hydroizolace se vyznačuje dobrou přilnavostí k materiálu z obou stran a rovněž pružným chováním. Vznikne tak systém izolace proti vodě, který zaručuje dobré vodotěsné vlastnosti a zabraňuje migraci vody po rubu definitivního ostění. Tím lze případné poruchy vodotěsnosti mnohem snáze sanovat. Na rozdíl od foliové izolace tak není nutno izolaci dělit na jednotlivé sekce. Mezilehlá stříkaná hydroizolační membrána byla rovněž navržena jako pasivní ochrana definitivního ostění proti bludným proudům. Skladba hydroizolačního souvrství je u stříkané izolace výrazně jednodušší než u fóliové. Technické řešení dříve zmíněných problémových míst: V primárním ostění byla přerušena nosná výztuž tak, aby se dala odbourávaná část snadno odtrhnout a nemuselo dojít k bourání těžkými bouracími prostředky. Předpokládalo se pouze ruční začištění. Na primární ostění v místě odbourání byl osazen ochranný ocelový plech ve tvaru L, přes který byla přestříkána hydroizolace. Tímto způsobem byla hydroizolace chráněna před bouráním, protože ocelová deska je schopna odolávat mechanickému poško- 18 BETON technologie konstrukce sanace 6/2014

4 4 5 Obr. 3 a) 1. fáze výstavby, b) 2. fáze výstavby, c) 3. fáze výstavby, d) 4. fáze výstavby, e) 5. fáze výstavby, f) 6. fáze výstavby, g) 7. fáze výstavby, h) 8. fáze výstavby Fig. 3 a) Stage 1, b) stage 2, c) stage 3, d) stage 4, e) stage 5, f) stage 6, g) stage 7, h) stage 8 Obr. 4 Izolace bočního tunelu Fig. 4 Insulation of the side tunnel Obr. 5 Armování základové desky bočního tunelu Fig. 5 Reinforcing the foundation slab of the side tunnel Obr. 6 Armování sloupů definitivního ostění Fig. 6 Reinforcing the columns of the secondary lining Obr. 7 a) Model armokoše průvlaku, b) model výztuže průvlaku nad sloupem Fig. 7 a) Model of the cage of reinforcement of girder, b) model of the girder reinforcement above the column 6 7a 7b zení a zároveň neslouží jako izolační prvek. Vybetonovalo se definitivní ostění bočních staničních tunelů. Po vyražení kaloty středního staničního tunelu a vybourání části primárního ostění bočních staničních tunelů se zhotovila stříkaná izolace středního staničního tunelu. Na boční staniční tunely byla izolace napojena přes obnaženou část ochranného plechu pomocí přestříkání. Dále bylo vybetonováno definitivní ostění středního staničního tunelu. Takto navržený systém je technicky optimální, protože izolaci tvoří pouze stříkaná hydroizolace. Ocelový plech zajišťoval pouze ochranu při bourání části primárního ostění. Změna hydroizolačního systému (HIS) z fóliové na stříkanou izolaci (SHIS) si vyžádala změnu parametrů definitivního ostění, protože pojistný systém stříkané hydroizolace tvoří samotná konstrukce definitivního ostění: Úpravu definitivního ostění z hlediska vodonepropustnosti s limitní šířkou trhlin v ostění 0,25 mm. Vybavení všech pracovních spár sys témem těsnicích spárových plechů s krystalizací o standardní šířce 150 mm a jen v místech, kde to není prostorově možné, použít plech šířky 120 mm. Minimální hloubka zapuštění plechu do první betonované části 6/2014 technologie konstrukce sanace BETON 19

5 8 9 Obr. 8 Pokusná betonáž průvlaku mimo tunel Fig. 8 Trial concreting of the girder outside of the tunnel Obr. 9 Vyarmovaný průvlak v tunelu Fig. 9 Reinforced girder in the tunnel Obr. 10 Betonáž klenby bočního tunelu Fig. 10 Concreting of the vault of the side tunnel Obr. 11 a) Model definitivního ostění zatížení Scia Engineer, b) model definitivního ostění vnitřní síly Scia Engineer Fig. 11 a) Model of the secondary lining loading, Scia Engineer, b) model of the secondary lining inner forces, Scia Engineer Obr. 12 Dokončovaná stanice, listopad 2014 Fig. 12 Completed station, November a 11b byla projektově stanovena na 50 mm a maximální hloubka se řídila technickou specifikací výrobce. Dilatační spáry nejsou plošně vyplněny polystyrenem, ale ve styku s izolací čtyřmi bentonitovými deskami Volclay tloušťky 5 mm. Spárové těsnicí pásy v místě dilatace mají šířku 320 mm. Definitivní ostění Stanice je po délce rozdělena na tři dilatační úseky. Nejblíže stavební jámě se nachází dilatační díl A o délce 31 m, prostřední a zároveň nejdelší díl B měří 36 m a poslední dilatační díl C, který je zakončen čelní stěnou s vetknutým montovaným ostěním mezistaničních tunelů, měří 33 m. Aby bylo možné dodržet požadavky, které na definitivní ostění klade hydroizolační souvrství, tzn. vodonepropustnost s limitní šířkou trhlin v ostění 0,25 mm, byl každý dilatační díl rozdělen pracovními spárami na jednotlivé úseky tak, aby se minimalizoval vznik hydratačního tepla při tvrdnutí betonu, a tím se zamezilo nadměrnému smrštění a rozvoji trhlinek. Základová deska Základová deska (obr. 5) byla betonována na celou šířku bočního tunelu najednou a v podélném směru v délkách pracovních sekcí. Přes pracovní spáru mezi sekcemi probíhá podélná výztuž a těsnicí spárový pás s krystalizací. Po výšce základové desky se betonovalo ve dvou krocích, první část do úrovně podlahy kabelového kanálu, druhá část až k hornímu líci základové desky. Mezi oběma kroky betonáže nastala technologická pauza, která je určena na zatvrdnutí první vrst- 20 BETON technologie konstrukce sanace 6/2014

6 vy a proběhnutí části hydratace, aby se omezil rozsah objemových změn betonu od hydratačního tepla. Na základovou desku byl použit beton třídy C30/37-XC1 s maximálním průsakem do 30 mm. Sloupy a trámy Betonáž sloupů a trámu v rámci jedné dilatace probíhala najednou, bez dělení pracovními spárami. Vzhledem k hustotě a velikosti použitých vyztužovacích profilů a velice stísněným podmínkám (obr. 6), při kterých by nebylo zaručeno dokonalé zhutnění betonové směsi, bylo rozhodnuto, že na betonáž se použije samozhutňovací beton třídy C45/55. Výztuž není z větší části vázaná na místě, ale byla na stavbu dopravena ve formě svařovaných armokošů (obr. 7a), které se ukládají mezi sloupy do připraveného bednění. Pouze prostor nad sloupy je doplněn vázanou výztuží (obr. 7b). Vyztužování celého trámu včetně sloupů najednou je ve stísněných podmínkách vyražených tunelů poměrně složité a panovaly obavy, zda bude vůbec proveditelné. Z těchto důvodů byl zhotoven kompletní 3D model výztuže celého dilatačního dílu včetně časoprostorové simulace ukládání jednotlivých prvků, v kterém jsme prokázali, že je možné takto navržený železobetonový trám a sloupy zrealizovat. Zhotovitel následně provedl mimo tunel pokusnou betonáž dvou polí trámu, aby si ověřil, kolik bude třeba nasadit pracovníků a stavebních mechanizmů (obr. 8). Tato zkouška také potvrdila správnost navrženého řešení. Klenby Výztuž kleneb tvořily atypické svařované KARI sítě, které byly ukládány na nosné rámy podle kladečských schémat. Nejprve se osadily výztužné sítě za rámy, potom se dovázaly sítě mezi rámy. Z lícové strany se tento postup poté analogicky zopakoval. Díky atypickým sítím nedochází k vícenásobným přesahům a poloha jednotlivých sítí je dána podle výkresů jednotlivých kleneb. Minimální tloušťka krytí pro atypické sítě činí 50 mm. Rámy byly položeny na základovou desku a přišroubovány k trámu do předem připravených pozic. Jednotlivé rámy byly následně spojovány pomocí rozpínek. Podélná výztuž mezi jednotlivými klenbami neprochází. Zalomená pracovní spára je tvořena stříškou o šířce 400 mm a výšce 100 mm, do které je vložen spárový plech s krystalizací. STATICKÉ ŘEŠENÍ RAŽENÉ TROJLODNÍ STANICE A ÚNIKOVÉHO OBJEKTU Modely pro výpočet primárního ostění Ve výpočetních modelech byl simulován výše uvedený postup výstavby ražené části stanice. 2D modely v programu Geo5-MKP Fine byly provedeny ve třech typických řezech. Řešila se vždy dvojdimenzionální úloha za stavu rovinné deformace. Modely jsou definovány tak, aby fáze výstavby co nejvíce zohledňovaly postupy výstavby tunelů (včetně únikové štoly). Modely obsahují až 31 fází výstavby. Horninové prostředí je nehomogenní, izotropní a pružně-plastické s plochami plasticity podle Mohr-Coulomba. Ostění je definováno jako pružný izotropní materiál a je modelováno prutovými prvky příslušných vlastností (kromě podélných trámů nad a pod sloupy). Trámy jsou pojaty jako plošné oblasti s definovanými vlastnostmi betonu. Sloupy mezi jednotlivými loděmi stanice mají v modelu upravenou tuhost tak, aby pokud možno zohledňovaly tuhost střídajících se sloupů a mezer mezi nimi. Dále byl připraven model v programu Midas GTS, na kterém se ověřoval postup výstavby a vliv únikové štoly na stanici. Modely pro výpočet definitivního ostění Definitivní ostění stanice se modelovalo pomocí programu Scia Engineer ve 3D (obr. 11). Zatížení definitivního ostění horninovým tlakem bylo přejato z 2D modelu v programu Geo5-MKP pomocí napětí na kontaktech na nosnících definitivního ostění. Horninové prostředí nahradily nelineární pružiny s vyloučením tahu, jejichž tuhost se odladila tak, aby deformace definitivního ostění co nejvíce odpovídaly deformacím a tím pádem i namáhání definitivního ostění z 2D modelu. Ostění bylo zatíženo kombinacemi horninového tlaku, tlaku podzemní vody, zatížením od změny teplot a smrštěním betonu. ZÁVĚR Dokázali jsme, že umíme vyprojektovat raženou stanici metra Novou rakouskou tunelovací metodou (NRTM) i ve velmi nepříznivých geologických podmínkách s nízkým nadložím, navíc v městské zástavbě. Nepodařilo by se to však bez použití nejnovějších stavebních materiálů, technologií a speciál ních postupů vyvinutých pro stavbu této trojlodní stanice. Ing. Martina Urbánková Metroprojekt Praha, a. s. I. P. Pavlova 1786/ Praha 2 tel.: urbankova@metroprojekt.cz /2014 technologie konstrukce sanace BETON 21