Vysouvané tunely pod Vltavou

V roce 2002 byla tunelům pod Vltavou mezi stanicemi Nádraží Holešovice a Kobylisy udělena prestižní cena za vynikající betonovou konstrukci Mezinárodní federace pro konstrukční beton (fib) na 1. kongresu fib v japonské Ósace. Mezinárodního uznání se tak dočkal zcela ojedinělý a ve světě v tomto měřítku poprvé použitý způsob výstavby tunelových staveb. Jak se vyvíjel příběh, který vyústil v realizaci vysouvaných tunelů pod Vltavou? O tom pojednávají následující řádky.

Situování tehdejší konečné stanice Nádraží Holešovice v blízkosti koryta řeky Vltavy, na jejímž levém břehu následně prudce stoupá směrem ke Kobylisům, bylo určující pro trasování navazujícího, již čtvrtého provozního úseku trasy C. Maximální možné stoupání traťových úseků metra o hodnotě 4 % v podstatě vylučovalo možnost zahloubení tunelů pod vltavské dno, neboť následně by trasu nebylo možné přivést do stanice Kobylisy v přijatelné hloubce. Zavržena byla možnost přemostění říčního toku a trasa metra byla projektem navržena na říční dno. Postup výstavby byl uvažován pro tento případ tradiční – tzn. budovat tunel postupně v jímkách. Pro převedení tunelu přes šíři říčního vltavského toku byly navrženy 3 jímky, ve kterých by se tunely metra postupně betonovaly. Jímky by musely být značně rozměrné a celkový postup výstavby by byl poměrně pomalý, neboť byl uvažován na 3 roky.

Metrostav a.s. již v době zadání soutěže uvažoval o variantní technologii výstavby tunelů na vltavském dně, která by postup prací urychlila. Původní úvahy měly vzor v plavených holandských tunelech. Princip spočívá v tom, že se části tunelových trub vybetonují, pak uzavřou a jako plovoucí tělesa se přepraví na místo, kde se spustí na dno a připojí k dříve uloženým segmentům tunelu. Tato alternativa se ukázala jako nevhodná, protože zakřivený tvar neumožňuje stabilní plavení tělesa a protože ve Vltavě není dostatek vody. Plovoucí tunel by působil jako přehrada vodnímu toku. Další variantou byla analogie k vysouvaným mostům. Tunel by se po částech betonoval v suchém doku a postupně vysouval do řečiště. Takový postup se též ukázal jako málo vhodný, protože požadavky na přesnost byly neúměrně vysoké a vybudování dočasných podpor v řečišti se zdálo velmi obtížné.

Zvolená varianta kombinovala postup vysouvání a zaplavování. Využívala vztlaku k nadlehčení tunelu, což vedlo k redukci manipulačních sil, a přitom posun po dráze, která byla celá mimo řeku a stabilizovala tunel při pohybu. Princip postupu spočíval v tom, že celý tunel se postupně vybetonoval v suchém doku a pak se jako celek přesunul do definitivní polohy v rýze v říčním dně. Při výsuvu byl tunel vlivem vztlaku vody relativně lehký, a proto jej bylo možné zavěsit v přední části na ponton a zadní nechat posunovat po předem připravené dráze. Předpětí lan se zajistilo dalším zadním brzdným závěsem. 

Vzhledem k tomu, že šlo o unikátní technologii výstavby, která zahrnovala řadu dílčích problémů, vytvořil zhotovitel technickou radu. Zastoupeni v ní byli nejen jeho odborníci, ale i autoři původní projektové dokumentace, experti z ČVUT i ze zahraničí.

Zahajovací fáze celého stavebního postupu spočívala ve vybudování tzv. suchého doku, což je stavební jáma zajištěná podzemními stěnami v místě pokračování tunelů v břehové části na trojské straně. Proti Vltavě byla zajištěna štětovnicovou stěnou na výšku cca 13 m. V suchém doku se vybetonovala první tunelová trouba. Zároveň se těžila rýha ve dně Vltavy, kde jsou tunely definitivně umístěny a zasypány. Betonáž tunelu probíhala po 12 m dlouhých segmentech, kterých je celkem 14, tzn. že celková délka tubusu je 168 m.

Po zhotovení se konce tunelu uzavřely ocelovými víky a suchý dok se zaplavil. Tunel se nadzdvihl pomocí hydraulických válců, čímž se aktivoval hydrostatický vztlak. Tunel byl zavěšen přibližně ve vzdálenosti 1/3 délky od předního konce na ponton. Zadní část tunelu spočívala na posuvném zařízení na dráze v suchém doku. Po otevření štětovnicové stěny se tunel vysouval v předepsané dráze mírně nad jeho budoucí polohou, až se čelo tunelu dostalo do otvoru v jímce na holešovické straně. Pak nastalo definitivní osazení tunelu na připravené koncové podpory a jeho postupné podbetonování a ukotvení do dna řeky. Suchý dok na trojské straně se utěsnil, uzavřel a vyčerpal. Postup se opakoval pro druhý tunel.

Vodotěsnost tunelů pod Vltavou je zajištěna použitím vodonepropustného betonu a příslušných detailů zcela bez použití jakékoli hydroizolace. Z toho důvodu byla postupu betonáže věnována mimořádná pozornost. Segmenty dlouhé 12 metrů se betonovaly v jednom pracovním záběru, aby se maximálně omezil počet pracovních spár. Betonáž musela být tak pomalá, aby beton dostatečně zatvrdl a nedošlo k jeho vytlačení (spodní deska nemá horní bednění a zároveň je natolik rychlá, aby nevznikaly nežádoucí pracovní spáry vlivem dlouhých přestávek mezi jednotlivými dodávkami betonu. Utěsnění pracovních spár bylo několikanásobné. Hlavní ochranu zajišťoval gumový těsnicí pás šířky 240 mm. Doplňující těsnění tvořil bentonitový pásek a injektážní trubičky, které se použily v případě průniku vody. Tyto hadičky jsou použitelné i v případě pozdější nutnosti tunel dotěsnit. 

Prubířským kamenem konstrukce tunelu byly povodně roku 2002. Voda tunelu téměř neuškodila, došlo k posunu tubusu jen asi o 30 cm. Kdyby tunel býval byl realizován původně navrženou metodou jímkování, škody by nepochybně byly výrazně vyšší.