Nowy Dworzec Łódź Fabryczna

Przebudowa i modernizacja powstałego w 1866 r. dworca rozpoczęła się w grudniu 2011 r Budowa trwała pięć lat. Termin zakończenia wszystkich robót zaplanowano na 31 grudnia 2017 r.

Nowy Dworzec Łódź Fabryczna kosztował 1,75 mld zł brutto. To największa tego typu inwestycja w Polsce – łącząca kolej, komunikację autobusową, miejską i ruch samochodowy. Powierzchnia użytkowa dworca wynosi 44 tys. m². Kompleks budynków składa się z trzech hal o łącznej powierzchni 36 tys. m². Pierwszy poziom (8 m pod ziemią) to dworzec kolejowy z poczekalniami, kasami, obiektami komercyjnymi, pomieszczeniami dla dyrekcji i pracowników stacji. Na drugim poziomie (16,5 m pod ziemią) znajduje się stacja kolejowa, składająca się z czterech peronów (trzy mają długość 400 m, a jeden 300 m) i ośmiu torów. Do wybudowania obiektu wykorzystano 750 tys. m³ betonu i 70 tys. ton stali. Charakterystyczny falisty dach został pokryty 10 tys. paneli, których znaczna część jest wykonana ze szkła, co sprawia, że światło słoneczne oświetla hol i dociera na perony. Obiekt oświetlony jest ponadto przez 9 tys. lamp, a do rozmieszczenia opraw i podłączenia urządzeń użyto wewnątrz budynku 340 tys. km kabli. Na zewnątrz zamontowano 500 lamp. Obiekt zaopatrzony jest w system informacji głosowej i wizualnej. Umieszczono także specjalne słupki SOS, które w razie nagłej sytuacji pozwolą szybko wezwać ochronę System wentylacji liczy ok. 41 tys. m² kanałów. W całym obiekcie zaprojektowano pięć wentylatorni, które zapewnią odpowiednią temperaturę powietrza. Wentylacja i ruchome panele w dachu będą sterowane za pomocą automatycznego systemu zarządzania budynkiem.

W obiekcie dominuje grafitowy kolor i charakterystyczny motyw trójkątów na ścianach, szklanym dachu składającym się z trójkątnych paneli oraz windach i oznakowaniach klatek schodowych. Projektanci odpowiadający za wystrój wnętrz zdecydowali, że minimalistyczny charakter w środku obiektu ożywią artystyczne murale. Budowa nowego Dworca Łódź Fabryczna to praca wielkiego międzynarodowego zespołu ludzi, którzy wzięli udział w realizacji tej inwestycji. Mówimy tu o setkach osób w samym procesie projektowania i tysiącach w realizacji. Ogromny tygiel kulturowy i różne podejścia inżynierskie, a w związku z tym także ogromny wysiłek organizacyjny. Projekt Nowa Łódź Fabryczna jest realizowany przez Konsorcjum Torpol-Astaldi-PBDiM-Intercor na zlecenie PKP PLK, PKP S.A. i Miasta Łódź.

Inwestycja powstawała w systemie „projektuj i buduj”, dającym więcej możliwości w zakresie interpretacji poszczególnych rozwiązań. Nie ma w Polsce podobnych przykładów realizacyjnych, dlatego większość elementów dworca należało projektować w podejściu indywidualnym. Z tak ogromną inwestycją wiąże się szereg interesujących zagadnień inżynierskich. O przebiegu części prac i niektórych ciekawych rozwiązaniach opowiedział nam mgr inż. Łukasz Majchrzak, pełniący na budowie Dworca Łódź Fabryczna funkcję inżyniera ds. konstrukcji i koordynatora ds. konstrukcji.

Najważniejszą kwestią było na początku wykonanie obudowy wykopu. Wybrana tu została metoda obudowy w ścianach szczelinowych, o grubości od 1,0 m do 1,10 m. W związku z obecnością wody gruntowej w okolicach -10 m poniżej poziomu terenu zdecydowano, że jako rozparcie korony ścian szczelinowych zostanie wykonana płyta żelbetowa o grubości przekraczającej 1 m, niesprężana, na siatce 11 x 22 m. Podparcie tej płyty miały stanowić barety (pojedyncze sekcje ścianek szczelinowych), które po odkryciu miały być słupami docelowymi. Pozwalało to na w miarę szybkie rozpoczęcie prac, ponieważ odbywały się one powyżej lustra wody gruntowej.

Drugi istotny problem stanowiła sprawa odwodnienia wykopu głębokiego. Płyta została wykonana pośrednio na głębokości -8 m, a niecałe 2 m poniżej było już lustro wody gruntowej, w piaskach, gruntach wyłącznie przepuszczalnych. Konieczne więc było zagrodzenie dopływu wody gruntowej przez dno lub odwodnienia tego obszaru. Decyzja środowiskowa pozwalała rozważać tę najbardziej inwazyjną, ale jednocześnie najbezpieczniejszą metodę, rozważano natomiast różne scenariusze. Były przeprowadzane również testy terenowe i sprawdzanie skuteczności różnego rodzaju iniekcji. Został zrobiony mały „poligon”, żeby sprawdzić różne metody i wybrać rozwiązanie najbezpieczniejsze i najefektywniejsze. Odwodnienie przeprowadzono tzw. metodą wielkiej studni, która polega na tym, że obniża się globalnie lustro wody w całej okolicy. Po wybraniu tej metody nastąpił etap jej optymalizacji i projektowania. Została zaangażowana pewna liczba pracujących niezależnie specjalistów. Kiedy ich wyniki korelowały – dając pewność, że rozwiązanie jest prawidłowe – zdecydowano się na to rozwiązanie i rozpoczął się proces optymalizacji systemu odprowadzania wody. Trzeba było znaleźć miejsce, gdzie tę wodę odprowadzić, nie naruszając ogólnospławnego systemu kanalizacyjnego Łodzi. Wydatek wody w pewnym okresie był dość znaczny, więc konieczne okazało się znalezienie alternatywnego dojście do rzeki Ner. Powstał zupełnie oddzielny wodociąg, którego długość należy liczyć w kilometrach. Była więc zapewniona redundancja, czyli zdwojenie systemu, tak aby w razie ewentualnej awarii części systemu dworzec nie został zalany.

Po wybraniu głębokości wykonania studni, rodzaju pomp i zaprojektowaniu systemu odprowadzania wody z wykopu trzeba było już myśleć o kolejnym etapie, czyli o tym, jak bezpiecznie przywracać tę wodę do pierwotnego poziomu. Wszystkie kamienice w zasięgu inwestycji zostały zinwentaryzowane i opisano dokładnie ich stan techniczny. Na każdym z obiektów założono optyczne punkty celowe do kontrolowania parametrów geometrycznych. Zmierzono pionowość ścian, przemieszczenia punktów, założone zostały inklinometry gruntowe, aby wiedzieć, jak się zachowują warstwy gruntu. Założona (i częściowo odtworzona) została sieć piezometrów, żeby kontrolować stan wód i zobaczyć, jak się propaguje lej depresji w kierunku miasta. Po prześledzeniu historii gruntu (blisko 150 lat wstecz) okazało się, że w okresie pierwszej Łodzi przemysłowej fabrykanci obniżyli poziom wód gruntowych do poziomu, który był planowany przy tej inwestycji. To znaczy, że komprymacja gruntu, która mogła się zdarzyć podczas obecnego odwodnienia, już raz nastąpiła.

Ta informacja stanowiła dodatkowy faktor bezpieczeństwa, dający pewność, że realizacja inwestycji nie zagraża sąsiadującym kamienicom. Nie nastąpiły żadne osunięcia gruntu i wszystkie przemieszczenia, jakie następowały (wielkości rzędu błędów pomiarowych), były kontrolowane i szybko wychwytywane, dając możliwość odpowiedniego zareagowania. Duża liczba urządzeń pomiarowych wymagała odpowiedniego systemu gromadzenia danych i przetwarzania ich, tym bardziej że pomiary były wykonywane praktycznie codziennie. W tym celu został stworzony specjalny system, tzw. total station – zautomatyzowana stacja pomiarowa, automatyczny tachimetr, który namierzał punkty optyczne na wszystkich obiektach w zasięgu swojego działania i podawał te wymiary w czytelnej formie graficznej.

Po wykonaniu płyty na poziomie -8, obudowie ścian i zbudowaniu systemu odwodnienia można było przystąpić do realizacji wykopu poniżej płyty i rozpocząć również wznoszenie obiektu w górę. Ponieważ posadowienie stanowiły ściany szczelinowe i barety, które docelowo miały być uzupełnione o płytę denną, w związku z tym istniały odpowiednie zapasy nośności, przewidziane i tak zaprojektowane w konstrukcji, żeby dało się obiekt wznosić w górę i w dół jednocześnie. Aby przyspieszyć realizację, część konstrukcji została sprefabrykowana i wykonana jako sprężana. W ten sposób powstała górna kondygnacja dworca. Poniżej, na dnie suchego wykopu (bo zaprojektowany system zadziałał bezbłędnie), wykonana została płyta denna i po zamknięciu tego „podziemnego pudełka” rozpoczęto właściwą realizację infrastruktury dworcowej.

W tym czasie już powstawał tunel podobną metodą (Cut & Cover). Wykonane zostały ściany szczelinowe i ściana rozpierająca, a pod spodem wykop pod płytą górną i to wszystko zakańczano płytą denną. W ten sposób powstało 1700 m tunelu i przeszło 600 m stacji kolejowej. Przy realizacji tunelu pojawiło się kilka pozornie prostych przeszkód, dotyczących dwóch niewielkich wiaduktów. Pierwszy z nich to wiadukt przy ul. Tramwajowej – obiekt małej rozpiętości, w którym zupełnie odwrócona została jego funkcja: torowisko kolejowe miało znaleźć się pod wiaduktem, a tam gdzie były tory, teraz miała być droga. Na tej ulicy znajduje się też zwężenie działek miejskich i przez tę jedną działkę przebiegają sieci, których gestorzy nie mogli sobie pozwolić na ich odłączenie. Trzeba więc było opracować fazowanie realizacyjne obiektu, jednocześnie pamiętając o tym, że niżej pod ziemią musi być jeszcze wykonany tunel kolejowy. Prace były wykonywane w ok. 23 fazach realizacyjnych kawałek po kawałku, zgodnie z zaplanowaną sekwencją wydarzeń. Wiadukt był dość mały, istniała też możliwość jego rozbiórki i budowy nowoczesnego, zgodnego ze współczesnymi standardami.

Plac budowy – realizacja metodą „up and down”

Drugi wiadukt (na ul. Kopcińskiego) był stosunkowo niedawno remontowany i nie można było go rozebrać, tym bardziej że w momencie budowy tunelu na tym odcinku realizowana była w Łodzi trasa WZ i kilka innych kluczowych inwestycji drogowych. Nie można było zamknąć żadnego wiaduktu na trasie głównej arterii północ-południe, więc realizacja tunelu pod wiaduktem musiała zostać przeprowadzona, tak aby nie przerwać ruchu. Ponieważ jest to wiadukt zbudowany w schemacie belki wieloprzęsłowej, bardzo wrażliwy na jakiekolwiek przemieszczenia podpór, metoda realizacyjna została więc zaplanowana tak, żeby podczas budowy istniała możliwość kontroli i korygowania przemieszczeń. Należało znaleźć odpowiednie punkty podparcia, niekolidujące z istniejącym już fundamentem wiaduktu, co nie było wcale łatwe, bo nowe torowisko po zmianie układu położenia stacji i wyprostowaniu torów przesunęło się i o ile kiedyś przebiegało między podporami mostu, o tyle teraz przebiegało dokładnie pod nimi. Kolejne pytanie brzmiało – jaki układ należy zastosować i jaką konstrukcję, żeby wiadukt podeprzeć bezpiecznie na tych znalezionych punktach? Pierwsza intuicyjna odpowiedź wskazywała na konstrukcję stalową, jednak z analizy ekonomicznej wynikało, że dużo tańsze i szybsze jest wykonanie tarcz żelbetowych, które docelowo zostaną zburzone. Cały wiadukt został podparty na układzie żeber żelbetowych na tarczach grubości sięgającej 30 cm, które były podnoszone razem z wiaduktem za pomocą siłowników, wysokociśnieniowych poduszek. Wiadukt Kopcińskiego to w zasadzie trzy oddzielne wiadukty z wiaduktem tramwajowym pośrodku, opartym na fundamentach pośrednich, czyli na palach, i dwa sąsiednie wiadukty oparte na fundamentach bezpośrednich. Te ławy fundamentowe, które kolidowały z przebiegiem tunelu, zostały zupełnie odcięte, a wiadukt posadowiono na dachu tunelu. Płyta żelbetowa (o grubości przeszło 1 m, potężnie zbrojona prętami 0 32 mm i 0 25 mm w dwóch siatkach) została przesztywniona tak, żeby podczas obciążania jej wiaduktem nie ugięła się zbyt mocno. Zostawiono oczywiście jeszcze odpowiednio wyliczony zapas na okoliczność ugięcia płyty, aby móc przywrócić wtedy wiadukt do poprzedniej pozycji. Ta kolejna część także się udała.

Budowa Dworca Łódź Fabryczna to 6,5 ha wykopu w obszarze samej stacji na głębokość 22-25 m z miejscowymi przegłębieniami. Można łatwo policzyć, że mówimy o tysiącach kursów ciężarówek, o objętościach sięgających milionów metrów sześciennych z samej stacji, nie licząc tunelu wykonanego metodą podstropową. Samo zapewnienie wjazdu ciężarówek było kolejnym zagadnieniem logistycznym. W trakcie budowy została wytworzona droga technologiczna, zapewniająca możliwość wywozu urobku. Ta droga znajdowała się po południowej stronie i była wielokrotnie przemieszczana w zależności od fazy realizacyjnej. Warto zauważyć, że wbrew pozorom plac budowy nie był wcale taki duży w stosunku do wielkości obiektu.

Dworzec Łódź Fabryczna to na razie stacja końcowa. W listopadzie 2016 r. PKP PLK ogłosiły przetarg na budowę tunelu średnicowego pod Łodzią, łączącego Łódź Fabryczną z Dworcem Łódź Kaliska i Łódź Żabieniec.

Renata Włostowska

Łódzka Okręgowa Izba Inżynierów Budownictwa

mgr inż. Łukasz Majchrzak

Zdjęcia Jacek Szabela