KOMENTÁŘ KE VZOROVÉMU LISTU SVĚTLÝ TUNELOVÝ PRŮŘEZ DVOUKOLEJNÉHO TUNELU

Transkript

1 KOMENTÁŘ KE VZOROVÉMU LISTU SVĚTLÝ TUNELOVÝ PRŮŘEZ DVOUKOLEJNÉHO TUNELU

2 OBSAH 1. ÚVOD Předmět a účel Platnost a závaznost použití SOUVISEJÍCÍ NORMY A PŘEDPISY ZÁKLADNÍ POUŽITÉ POJMY POSTUP ŘEŠENÍ ÚLOHY Vnitřní líc ostění tunelu Tunelová klenba Nutné kolejové lože Šířka obrysu kolejového lože (šířkové uspořádání) Výška obrysu kolejového lože (výškové uspořádání) Projednání Popis geometrického řešení vnitřního líce ostění tunelu Služební chodníky Záchranné tunelové výklenky Vztah osy tunelu a osy os ZDŮVODNĚNÍ Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu

3 1. ÚVOD 1.1. Předmět a účel Předmětem vzorového listu je řešení základních rozměrů teoretického vnitřního líce tunelového ostění a jeho vztahu ke směrovému a výškovému řešení trati, s cílem najít optimální prostorové uspořádání příčného řezu nového tunelu a zároveň maximálně zjednodušit konstrukci příčného řezu. Typizace geometrie vnitřního líce ostění by měla znamenat i snížení investičních nákladů na výstavbu nových tunelů úsporou prostředků na přestavbu bednícího vozu. Vzorový list dvoukolejného železničního tunelu byl vypracován na podnět odboru 13 Generálního ředitelství Českých drah Platnost a závaznost použití Vzorový list platí pro železniční dráhy celostátní, regionální ve smyslu zákona č. 266/1994 Sb., které jsou ve správě SŽDC s.o. a které provozují ČD a.s. Vzorový list platí pro nové tunely na dvoukolejných elektrifikovaných tratích se vzdáleností os kolejí 4,0 m a výškou trakčního nástavce 6,0 m. Technicky je hranice návrhové rychlosti pro použití vzorového listu 200 km/h. Vzorový list je takto i koncipován. Současná legislativa však omezuje rychlost a tím i platnost použití vzorového listu na 160 km/h. V případě změny příslušné legislativy je tedy možné tento vzorový list nadále používat. Vzorový list je závazný pro všechny projekční, investorské, stavebně montážní firmy a výkonné jednotky, které se zabývají projektováním tunelů a prováděním prací na tunelech uvedených drah. 2. SOUVISEJÍCÍ NORMY A PŘEDPISY Předpisy a normy, které byly použity při vytváření tohoto vzorového listu jsou uvedeny přímo v textu vzorového listu, v kapitole Související normy a předpisy. 3. ZÁKLADNÍ POUŽITÉ POJMY Definice použitých pojmů je uvedena přímo v textu vzorového listu, v kapitole Základní použité pojmy. 4. POSTUP ŘEŠENÍ ÚLOHY Při hledání optimální geometrie vnitřního líce ostění tunelu jako ideální obalové křivky STPP je vždy třeba vzít v úvahu i vzájemný vztah osy tunelu a osy os. Poloha osy tunelu ve vztahu k ose os má při směrovém vedení koleje v oblouku a tedy při převýšení koleje výrazný vliv na velikost plochy příčného řezu tunelu. Je proto třeba vždy optimalizovat i vzájemný vztah geometrie vnitřního líce ostění a STPP (vztah osy tunelu a osy os). Navržené řešení zohledňuje všechny uvedené faktory a umožňuje průchod STPP tunelem. Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu 3

4 4.1. Vnitřní líc ostění tunelu Řešení geometrie vnitřního líce ostění tunelu musí zohledňovat průchodnost ve dvou úrovních. První úroveň je prostor tunelové klenby a zajištění průchodnosti sdruženého tunelového průjezdného profilu (STPP) dle ČSN Železniční tunely (viz. kapitola Tunelová klenba). Druhou úrovní řešení je potom zajištění prostoru nutného kolejového lože dle ČD S3, kapitola 12 Železniční svršek na mostních objektech a ČSN Projektování mostních objektů (viz Nutné kolejové lože) Tunelová klenba Směrové a výškové vedení trasy je popsáno celou řadou parametrů. Rozhodujícím parametrem pro návrh tvaru vnitřního líce ostění je převýšení koleje. Převýšení koleje se může podle ČSN Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha, Část 1: projektování pohybovat v intervalu mm, kde 150 mm je maximální povolené převýšení a tedy horní mez intervalu. Tento interval byl při optimalizaci tvaru pracovně rozdělen na podintervaly v kroku 10 mm a byla zkoumána prostorová průchodnost STPP, podle ČSN Železniční tunely, pro jednotlivé intervaly převýšení. Na různých variantách geometrického uspořádání vnitřního líce ostění byla ověřována možnost použití různých tvarů ostění a různých poloměrů zakřivení. Z vyšetřovaných variant geometrické polohy vnitřního líce ostění bylo vybráno řešení ve tvaru kružnice o jediném poloměru R = 5700 mm. Střed kružnice popisující vnitřní líc ostění tunelu je umístěn 1900 mm nad úrovní temena hlavy kolejnice (TK). Navržená geometrie splňuje požadavek prostorové průchodnosti STPP v celém intervalu převýšení od mm. Poloměr vnitřního líce ostění R = 5700 mm byl zvolen jako kompromis mezi snahou o minimalizaci plochy příčného řezu tunelu a snahou použít jeden tvar vnitřního líce ostění pro celý možný rozsah převýšení koleje v tunelu Nutné kolejové lože Kolejové lože v tunelu je uvažováno jako kolejové lože zapuštěné dle předpisu ČD S3. Podle ČSN Železniční tunely musí kolejové lože dovolovat práci strojní čističky a odpovídat rozměrům kolejového lože na mostních objektech podle ČSN Projektování mostních objektů. Tvar obrysu nutného kolejového lože je uveden v předpise ČD S3, část 12 Železniční svršek na mostních objektech Šířka obrysu kolejového lože (šířkové uspořádání) Podle části 14 ČSN Projektování mostních objektů je šířka obrysu nutného kolejového lože v přímé koleji 2200 mm na obě strany od projektované polohy osy koleje. Ve směrovém oblouku se na vnitřní straně zvětšuje šířka nutného obrysu kolejového lože (měřená vodorovně) o hodnotu v [mm] (šířka celkem V mm) bez ohledu na velikost převýšení koleje. Na vnější straně oblouku se šířka nutného obrysu zmenšuje hodnotu v0 / 2 [mm] (šířka celkem V0 / 2 mm). Kde V0 je rozšíření mostního průjezdního průřezu, dané vztahem V0 = / r [mm], kde r je poloměr směrového oblouku [m]. Toto řešení je shodné se sněním předpisu ČD S 3 a však již neodpovídá současným požadavkům na prostor nutného kolejového lože. Vzorový list proto doplňuje normu ČSN Železniční tunely 4 Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu

5 podle přílohy č.8 a přílohy č.9 vzorového listu. Šířka obrysu nutného kolejového lože je 2200 mm od projektované polohy osy koleje bez ohledu na směrové vedení osy. Odpadá tedy rozšíření mostního průjezdního průřezu v0. Toto rozšíření již není v současnosti obsaženo ani v profilu tunelového průjezdného profilu (TPP) podle ČSN Železniční tunely a není pro nasazení strojní čističky kolejového lože nutné. Rezerva 60 mm od vnější vertikální hranice ke svislé stěně prostoru pro kabelová vedení je dodržena Výška obrysu kolejového lože (výškové uspořádání) Podle části 14 ČSN Projektování mostních objektů je výška obrysu nutného kolejového lože měřená v příčném řezu svisle dolů od spojnice úložných ploch pražce bez ohledu na druh pražce 510 mm a to v celé šířce obrysu nutného kolejového lože. Dalším rozhodujícím předpisem je ČD S3 Železniční svršek. Zde je uveden požadavek na dodržení výšky 350 mm pod dolní hranou betonového pražce a započítání rezervy 40 mm mezi obrysem nutného kolejového lože a povrchem spádové odvodňovací vrstvy. Vzorový list doplňuje výše zmíněná normová ustanovení takto. Pod dolní hranou pražce je nutno dodržet minimální tloušťku nutného kolejového lože 350 mm. Zároveň musí být dodržena výška obrysu nutného kolejového lože měřená v příčném řezu svisle dolů od spojnice úložných ploch pražců bez ohledu na druh pražce 570 mm. Rezerva 40 mm pod dolní hranicí obrysu nutného kolejového lože není uvažována, protože zde nedochází ke kontaktu s plošnou izolací ani její tvrdou ochranou. Výška obrysu nutného kolejového lože musí být dodržena v celé šířce obrysu (t.j mm od osy koleje) až do převýšení koleje 100 mm včetně (viz příloha č.8 vzorového listu). Při převýšení koleje větším než 100 mm je možno upravit výšku nutného kolejového lože na vnitřní straně směrového oblouku. Dolní hranice obrysu je pod hranou pražce zalomena do vodorovné podle přílohy č.9 vzorového listu Projednání Všechna zmíněná doplnění norem byla navržena se snahou optimalizovat tvar nutného kolejového lože v tunelu tak, aby řešení odpovídalo současnému stavu. Řešení bylo projednáno v rámci zpracování vzorového listu s Oddělením technologie a diagnostiky odboru stavebního GŘ Českých drah (O 13) a Oddělením technologie a mechanizace Technické ústředny dopravní cesty (TÚDC) ČD Popis geometrického řešení vnitřního líce ostění tunelu Vnitřní líc sekundárního ostění je tvořen jednou kružnicí o poloměru R = mm. Geometrický střed kružnice je umístěn na ose tunelu mm nad TK. Vrchol tunelové klenby je mm nad TK. Dolní vodorovná hranice konstrukce ostění tunelu (dno tunelu) je 850 mm pod TK. Středový úhel kruhové výseče mezi body průsečíků vodorovné dolní hranice vnitřního líce a kružnice hranice vnitřního líce klenby je 237,6919. Plocha příčného řezu ohraničeného čárou vnitřního líce ostění je A = 81,119 m 2. Tato plocha není zmenšena o plochu určenou pro umístění kabelových vedení, která je proměnná. Tvar teoretického vnitřního líce ostění tunelu je vyobrazena ve Vzorovém listě železničního dvoukolejného tunelu, příloze 3. Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu 5

6 Služební chodníky Relativní výška služebních chodníků může po délce tunelu proměnná v závislosti na velikosti převýšení kolejí v tunelu. Horní hrana služebního chodníku má zpevněný povrch. Povrch kolejového lože přitom musí být vodorovný nebo skloněný maximálně 12%. Minimální šířka služebních chodníků 500 mm je dána ČSN Po celé délce tunelu se doporučuje zachovat konstantní šířku obslužného chodníku tak, aby vyhověla všem převýšením v úseku vedeném v tunelu Záchranné tunelové výklenky Minimální povolené rozměry výklenku jsou uvedeny v ČSN Železniční tunely. Minimální hloubka je 750 mm a minimální výška je 2200 mm. Relativní výška výklenku (velikost relativní výškové kóty) musí být v celém tunelu stejná. To umožní opakované použití bednění ostění tunelu. Relativní výšková kóta stropu tunelu se vypočte z relativní výškové kóty dna výklenku situovaného v místě nejvyšší relativní výšky obslužného chodníku přičtením požadované výšky výklenku. V praxi to znamená, že v některých místech tunelu mohou mít výklenky větší výšku než minimální požadovanou. Ke změnám hloubky výklenků není důvod a musí být zachován minimální rozměr 750 mm. Zvětšení výrubu při ražbě výklenků lze považovat za zanedbatelné Vztah osy tunelu a osy os Z hlediska snadného směrového řešení tunelu by bylo ideální zachovat polohu osy tunelu v ose os. Toto řešení, by ale vedlo ke zbytečnému zvětšování plochy příčného řezu tunelu, a tím i ke zvyšování nákladů na výstavbu. Při převýšení v tunelu je tedy třeba osu tunelu odsadit od osy os. V celé délce tunelu se doporučuje, z důvodů zjednodušení trasování tunelu, pokud to vzájemný vztah geometrického uspořádání kolejí a geometrie vnitřního líce ostění tunelu umožní, zachovat konstantní odsazení osy tunelu od osy os.pokud není možno zachovat konstantní odsazení osy tunelu od osy os v celé délce tunelu provede se změna odsazení. Změna odsazení osy tunelu od osy os se provádí podle ČSN Železniční tunely, bod Mezní odsazení osy tunelu od osy os včetně zohlednění rozšíření ze vzepětí vlivem polygonálního tvaru tunelového ostění jsou uvedena ve Vzorovém listu dvoukolejného železničního tunelu, příloze č.1. V intervalu mezi křivkami grafu je garantována při daném převýšení prostorová průchodnost STPP tunelem při velikost vzepětí f = 60 mm (poloměr směrového oblouku R = 300 m a délce sečny 12 m). Pokud dojde ke změně převýšení v tunelu v intervalu 0 80 mm není nutno odsazovat osu tunelu od osy os. Navržená geometrie umožní provést koleje tunelem bez změny odsazení. 5. ZDŮVODNĚNÍ Výsledné řešení vzorového listu vnitřního líce ostění tunelu je kompromisem mezi snahou o minimalizaci plochy příčného řezu a snahou o normalizaci geometrie příčného řezu a tím snížení nákladů na 6 Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu

7 přestavbu bednícího vozu a zjednodušení konstrukce příčného řezu. Zvolené řešení bylo vybráno po studiu více možných variant jako přijatelný kompromis. Navržený příčný řez vnitřního líce sekundárního ostění pokrývá celou škálu možných převýšení koleje. Vzorový list - Světlý tunelový průřez dvoukolejného tunelu 7