Stabilitné opatrenia zosuvného územia stavby D1 Hubová – Ivachnová nad obcou Lisková

Nový úsek diaľnice D1 Hubová – Ivachnová začína mimoúrovňovou križovatkou Hubová, kde je diaľnica napojená na existujúcu cestu I/18. Trasa mostom SO 201 prekonáva cestu I. triedy I/18, rieku Váh a železničnú trať Košice – Žilina, ďalej vedie severným svahom údolia Váhu ponad obec Hrboltová, kde vchádza do tunela Čebrať, realizovaným pod rovnomenným horstvom, a vychádza pred mimoúrovňovou križovatkou Likavka na východnej strane. Odtiaľ pokračuje pod hradom Likavka, severným obchvatom obcí Martinček a Lisková a mostom SO 216 prekonáva cestu III. triedy Liptovská Teplá – Lisková, opätovne zmienenú železničnú trať a rieku Váh. Následne sa nový úsek diaľnice v dĺžke 14 920 m na svojom konci plynule napojí pri obci Ivachnová na sprevádzkovaný úsek diaľnice D1 smerom do Košíc. Objednávateľom stavby je Národná diaľničná spoločnosť, a.s., zhotoviteľom je Združenie Čebrať s vedúcim členom OHLA ŽS, a.s. a členom združenia spoločnosťou VÁHOSTAV - SK, a.s.. Generálnym projektantom stavby je združenie spoločností DOPRAVOPROJEKT, a.s. a GEOCONSULT, s.r.o. Stavba sa realizuje podľa zmluvných podmienok žltého FIDIC-u a ukončenie stavby sa predpokladá na konci roka 2023. Trasa predmetného úseku je vedená v geologicky náročnom území. Na základe výsledkov dodatočného inžinierskeho-geologického prieskumu v pôvodnej trase od západného portálu tunela Čebrať smerom na Hubovú bolo nutné stavbu preprojektovať, zmeniť jej trasu a predĺžiť tunel. Problémy neobišli ani východnú časť stavby, kde taktiež bolo nutné na základe dodatočných prieskumov a súvisiacich meraní potrebné vyriešiť stabilitné problémy v trase nad obcou Lisková resp. úsek pred napojením na existujúcu diaľnicu pozdĺž obce Ivachnová. V článku sa budeme zaoberať geotechnickým riešením zosuvného územia nad obcou Lisková v staničení úseku km 12,083 – 12,350, vrátane popisu realizácie. Zhotoviteľom časti predmetných stabilitných opatrení, 8 ks stabilizačných šachiet, je spoločnosť VÁHOSTAV - SK.

Technické riešenie komplexných stabilitných opatrení

V predmetnej lokalite boli v rámci prvej etapy (2001) inžiniersko-geologického prieskumu identifikované potencionálne zosuvné oblasti. Na základe tejto skutočnosti bol následne riešený a realizovaný inžiniersko-geologický prieskum zohľadňujúci prítomnosť zosuvného územia. V podrobnom prieskume v r. 2006 bolo na základe prvých inklinometrických meraní skonštatované, že zosuv v km 12,016 – 12,295 mal teoreticky nedostatočnú stabilitu iba pri bazálnom priebehu klznej plochy, ktorá však z dôvodu zachytenia fluviálnych štrkov v overovacom vrte J-356 je celkovo nereálna. Projektová dokumentácia pre stupeň DSP preto na základe odporúčaní vyššie uvedených prieskumov navrhovala odvodnenie predmetných zosuvných území vejármi odvodňovacích vrtov. Na základe výsledkov priebežného monitoringu počas výstavby bolo v r. 2017 s prihliadnutím na stabilitné pomery tohto úseku rozhodnuté o preverení doplnkového inžiniersko-geologického a hydrogeologického prieskumu, zameraného na doplnenie jadrových inklinometrických a hydrogeologických vrtov v zosuvnom území pri Liskovej, posúdenie súčasnej stability zosuvných svahov v trase diaľnice D1 v km 11,650 – 12,500 a návrh sanačných opatrení v danom úseku. Súčasný návrh stabilitných opatrení tak vychádza zo záverov doplnkového prieskumu, ako aj zo zhodnotenia stabilitných pomerov na základe aktuálnych výsledkov GTM, vydaného firmou EDGE INVESTMENT, s.r.o. v 05/2021. Centrálna časť svahovej deformácie v úseku km 12,100 – 12,383 dosahuje dĺžku 1024 m, šírku max. 440 m a predstavuje hlavný zosuvný prúd v území. Zložená je z potenciálnych, dočasne stabilizovaných, prúdových zosuvov a výrazných blokových porúch. V hornej časti zosuvného územia bol zaznamenaný recentný zátrh v dĺžke cca 40 m. V priestore výstavby došlo na jeseň 2020 k rýchlemu nárastu deformácií územia. Tie boli zachytené inklinometrom IV-56, situovaným cca v km 12,150 pri budúcom pilieri P3 estakády. Od 17.11.2020 vykazoval tento inklinometer zvýšené pohyby od 5 mm/2 týždne až do 10 mm/2 týždne. Posledné meranie vo februári 2021 ukazovalo upokojenie posunov, ktoré mohlo byť spôsobené buď nižším množstvom zasakovaných zrážok v mrazovom období, alebo nájdením vyváženej polohy zosuvného bloku zeminy.

Na zaistenie mierne aktívnych zosuvov v komplexe zosuvného územia tzv. Liskovského zosuvu boli navrhnuté stabilitné opatrenia, ktoré riešia návrh konštrukcií zaisťujúcich stabilitu diaľničného telesa pre dlhodobú premávku objektu SO 101-00 v úseku km 12,083 – 12,350. Založenie pilierov estakády je ochránené proti nežiadúcim deformáciám, od zosuvných pohybov stabilizačnými šachami. Rovnakú funkciu má aj ochranná pilótová stena mostnej opory na pomedzí estakády a mosta SO 216-00, situovanej do staničenia km 12,284 – 12,332 a kotvená pilótová stena pre zaistenie stability mostnej opory estakády v úseku km 12,083 – 12,106.

Obr. 1: Stabilitné opatrenia – celkový prehľad

V úseku 12,086 – 12,294, ktorý prechádza centrálnou časťou svahovej deformácie je trasa diaľnice vedená estakádou približne v úrovni pôvodného terénu. V tejto časti sú umiestnené štyri dvojice mostných pilierov – oddelené pre každý jazdný pás. Ochrana pilierov estakády je navrhnutá pomocou špeciálnych stabilizačných šachiet, ktorých konštrukciu tvoria dva šachtové piliere svetlého priemeru 8,02 m, v ktorých budú umiestnené mostné piliere s kruhovým plošným základom, resp. hlbinným základom (P5), oddilatovaným od šachtového piliera. Základy sú umiestnené v hĺbke 19,0 – 24,0, pod súčasným terénom tak, aby kontaktnú základovú pôdu tvorili buď štrky riečnej terasy Váhu, alebo málo zvetrané horniny flyšového súvrstvia v úrovni pod bazálnou šmykovou plochou. Ochranné šachty sú konštruované z prevŕtavaných pilót Ø880 á cca 670 mm dĺžky 16,0 – 19,0m. Jedna šachta je tvorená 21 primárnymi (nevystuženými) pilótami a 21 sekundárnymi (vystuženými) pilótami. Po výške sú šachty rozopreté v 4 – 5 úrovniach železobetónovými prstencami rozmeru 0,7 x 0,7 m. Z dôvodu pôsobenia ťahových síl od zosuvu je navrhnuté prikotvenie ochranných šachiet predpätými 8-pramencovými kotvami dĺžky 27,0/7,0m. Tie budú realizované cez prestupy z rúrky 245/6,3 v sekundárnych vystužených pilótach, spolu 7 kotiev/1 šachtu. Prestupy sú cez dosku stabilizačnej vane a cez celú dĺžku pilóty.

Obr. 2: Stabilizačná šachta v km 12,124 400 (P2) v smere Martin – pôdorys

Obr. 3: Stabilizačná šachta v km 12,124 400 (P2) – zvislý rez

Šachty sú v korune uložené do stabilizačných vaní. Kontinuálne deformácie zaisťuje kotvenie pilót cez dosku vane. Vane sú šípovitého pôdorysného tvaru šírky 14 m, dĺžky kolmo na svah 36,0 m, a ich úlohou je čiastočne zachytiť povrchové zosuvy v zosuvných delúviach a usmerniť svahové pohyby mimo oblasť pilierov. Vane majú steny hrúbky 0,8 m a dosku hrúbky 1,2 – 1,26 m a budú betónované na podkladový betón hr. 100 mm po vybudovaní šachiet. Vstup do stabilizačnej vane bude zamedzený oplotením s výškou 2,0 m pričom vstup bude iba pre obsluhu a to pomocou bránky. Z dôvodu kontroly pilierov a šácht je v doske každej stabilizačnej vane navrhnutý vstupný otvor rozmeru 0,8 x 0,8 m, ktorým sa dá pomocou rebríkov dostať na revízne lávky vnútri šachty. Šachty majú pri pilieroch v km 12,124 400 a 12,168 400 štyri podzemné podlažia a pri pilieroch v km 12,212 400 a 12,256 400 päť podlaží (=4 medziľahlé plošiny). Hlavné nosníky plošín okolo pilierov budú tvoriť kompozitné U profily, doplnené v ploche priečnikmi z I profilov a plocha revíznych lávok všetkých podzemných podlaží bude krytá kompozitným roštom. Vody ktoré presiaknu do šachty budú odvádzané zo zbernej vpuste cez oceľové výtlačné potrubie do revíznej šachty a odtiaľ kanalizačnou prípojkou cez uličnú vpusť so sifónom a filtrom do plastovej revíznej šachty umiestnenej pred napojením do kanalizácie diaľnice – stoky SO 500-00(2).

Na ochranu opory mosta SO 216-00 pred nežiadúcimi deformáciami je navrhnutá ochranná konštrukcia z kotvenej pilótovej steny. Táto pilótová stena VI je oblúkového pôdorysu a je situovaná vo svahu nad oporou na ľavej strane diaľnice v smere staničenia. Konštrukcia je tvorená dvojradom pilót Ø 1300 mm dĺžky 25,0 m v osovej vzdialenosti 1,4 m v každom rade. Vzájomná vzdialenosť rád je 1,4 m a stena spolu obsahuje 69 ks pilót. Je kotvená cez kotevný prah v korune jedným radom predpätých 8-pramencových kotiev dĺžky 70,0 m s injektovaným koreňom dĺžky 18,0 m. Vzájomná vzdialenosť kotiev v rade je 1,4 m a sklon kotiev je navrhnutý s ohľadom na malú osovú vzdialenosť vystriedane 22° a 25° od vodorovnej, spolu 32 ks. Celková dĺžka pilótovej steny je 49,0 m.

Pilótová stena III je situovaná v päte násypového telesa v spodnej časti zosuvu v pravej strane v smere staničenia. Konštrukcia je tvorená jedným radom pilót Ø 1500 mm dĺžky 16,0 m v osovej vzdialenosti 1,8 m. Spolu je navrhnutých 10 ks pilót.

Pilótová stena je kotvená cez kotevný prah v korune jedným radom predpätých 6-pramencových kotiev dĺžky 48,0 m s injektovaným koreňom dĺžky 18,0 m. Vzájomná vzdialenosť kotiev v rade je 1,8 m, a sklon kotiev je navrhnutý vzhľadom na malú osovú vzdialenosť vystriedane 17° a 23° od vodorovnej, spolu 11 ks. Dĺžka pilótovej steny je 23,4 m.

Realizácia stabilizačných šachiet

Výstavba 8 kusov stabilizačných šachiet prebiehala v období od 07/2021 do 11/2021 na úseku diaľnice v staničení km 12,111 – 12,264. V rámci prípravných prác boli zriadené vodiace železobetónové múriky, pracovné plošiny pre budovanie vŕtaných veľkopriemerových pilót, zrealizované výkopy a zaistenie svahov okolo ochranných vaní pomocou striekaného betónu a klincov. Následne sa pristúpilo k vŕtaniu primárnych (nevystužených) betónových pilót postupne tak, že boli vyvŕtané striedavo, v rámci vodiacich múrikov ako každá druhá.

Postupne sa jednotlivé dvojice primárnych pilót „prerezali“ pilótou sekundárnou, ktorá bola už vystužená armokošom a zaisťovala nosnú funkciu. Do vybraných sekundárnych pilót bola zabudovaná chránička pre prikotvenie ochranných šachiet (7ks/šachta) a zabudované inklinometre (4ks/šachta). Práce prebiehali kontinuálne, za účelom splnenia termínu realizácie boli nasadené tri vŕtacie súpravy pre vŕtanie veľkopriemerových pilót a dve vŕtacie súpravy pre maloprofilové vŕtanie kotiev a klincov. Po dovŕtaní veľkopriemerových pilót šachty bol vybudovaný rozperný železobetónový prstenec a vykopaná príslušná etáž po úroveň nasledujúceho prstenca. Jednotlivé prstence boli zrealizované vždy po odkope príslušnej etáže a zaisťovali tak rozpernú funkciu. Výkopy boli realizované v prvej etáži veľkým rýpadlom s dočistením rýpadlom malým. Ostatné etáže boli vykopané malým rýpadlom, s transportom výkopku pomocou oceľového kontajnera s výsypným pákovým mechanizmom, vertikálne zavesenom na lane žeriavu a následne vysypanom mimo šachtu.

Práce od hĺbky cca 6 m (odkop tretej etáže a hlbšie) sú definované v zmysle platných banských bezpečnostných predpisov ako činnosť vykonávaná banským spôsobom, takže ich pokračovanie a spôsob boli ohlasené miestne príslušnému Obvodnému banskému úradu. V súlade s banskými predpismi bolo pracovisko sprístupnené zvislým rebríkom s ochrannou konštrukciou a nepretržitým núteným odvetrávaním.

Pracovníci pracujúci v stabilizačnej šachte boli náležite poučení a vybavení signalizačnými zariadeniami pre detekciu nebezpečných plynov a obsahu kyslíka O2. Práce boli vedené odborne spôsobilými osobami s oprávnením pre činnosť vykonávanú banským spôsobom, všetko zamestnancami spoločnosti VÁHOSTAV - SK. Práce špeciálneho zakladania realizovala dcérska spoločnosť VHS-Geotech, s.r.o. Na stabilizačných šachtách to boli kotvy, klince, zaistenie svahov a majoritnú časť veľkopriemerových pilót jednotlivých šácht. Okrem týchto prác tiež kotvenie pilótovej steny VI. kotvami dĺžky 70 m a zakladanie podpery v šachtách 5L/P estakády sústavou vŕtaných mikropilót v hĺbke cca 16 m pod úrovňou terénu.

Pre realizáciu prác a pre následné obdobie piatich rokov (alebo až do ustálenia svahových pohybov) bol vypracovaný komplexný monitoring ochranných šachtových pilierov estakády v km 12,086 400 – 12,294 400, ktorý pozostáva z nasledovných činností:

• Meranie deformácii v inklinometrických vrtoch + geodetické merania v zosuve
• Meranie deformácii ochrannej konštrukcie pilierov geodetickým meraním, na korune steny stabilizačnej vane budú osadené geodetické značky
• Meranie deformácii pilót šachiet inklinometrami, osadenými do pilót počas ich prevedenia
• Meranie zachovania tvaru šachtových pilierov extenzometrami na hornom a spodnom výstužnom rebre
• Skúšky integrity (PIT) všetkých pilót po dokončení ich betonáže – Meranie síl na predpätých lanových kotvách dynamometrami aj po dokončení konštrukcie

Záver

Stabilitné opatrenia zosuvného územia stavby D1 Hubová – Ivachnová nad obcou Lisková v úseku km 12,083 – 12,350 predstavujú komplexné riešenie problému predmetnej lokality na základe najnovších poznatkov. Ich netypický návrh odzrkadľuje zložitosť geologickej skladby daného územia so všetkými dôsledkami a potvrdzuje nevyhnutnosť vykonania dôkladného a podrobného inžiniersko-geologického prieskumu s následným monitoringom už v štádiu projektovej prípravy stavby. Jeho poctivé vykonanie a správna interpretácia umožňuje optimálny časový a ekonomický návrh riešenia. Akékoľvek dodatočné opatrenia obvykle dostávajú realizovanú stavbu do časového sklzu, ruka v ruke s nevyhnutným navýšením ceny stavby, čo nie spravidla optimálne tak pre objednávateľa, ako aj pre zhotoviteľa stavby. Avšak v prípade ich zistenia je ich realizácia nevyhnutná, čo musia zmluvné strany akceptovať, aj keď to predstavuje obvykle neprimerane dlhý čas projektovej a nezriedka aj inžinierskej činnosti a následne náročné obojstranné vyjednávanie o spôsobe realizácie, termínoch a cene takýchto prác. Aj zmienené stabilitné opatrenia sú predmetom cenového vyjednávania s objednávateľom, ktoré stále nie je ukončené. Napriek tomuto faktu ich Združenie Čebrať v dobrej viere aktívne realizuje, s víziou konštruktívnej dohody s objednávateľom o cene a snahe nevyhnutne nepredlžovať záverečný termín ukončenia stavby. K tomu prispeli nemalou mieru aj spoločnosti skupiny VÁHOSTAV - SK včasným a kvalitne zrealizovaným dielom – výstavbou 8 kusov stabilizačných šácht v období od 07/2021 do 11/2021 na úseku diaľnice v staničení km 12,111 – 12,264 v rámci stabilitných opatrení zosuvného územia stavby D1 Hubová – Ivachnová nad obcou Lisková.

Autori: Ing. Mojmír Štefanec, Ing. Ján Suchý, Ing. Lenka Glovová

Zdroje:
[1]  Dokumentácia realizácie stavby
[2]  VÁHOSTAV - SK, a.s.
[3]  www.ndsas.sk