Podczas budowy tunelu użyto największej w Polsce tarczy TBM. Wykonywała ona prace pod czynnym szlakiem żeglownym, dwoma nabrzeżami i eksploatowanymi zbiornikami.
Kolejny duży tunel drogowy będący częścią Trasy Słowackiego w Gdańsku został otwarty 24 kwietnia tego roku. Obiekt (fot. 1) powstał pomiędzy węzłami Ku Ujściu (Trasa Sucharskiego) i węzłem Marynarki Polskiej, w pobliżu którego znajduje się stadion PGE Arena.
Fot. 1 Widok gotowego tunelu (fot. A. Ceyrowski)
Tunel składa się z dwóch odrębnych konstrukcji prowadzących ruch w przeciwne strony. Obydwie nitki tunelu połączone są siedmioma przejściami ewakuacyjnymi.
Zasadnicza część tunelu o długości 1072 m została wykonana metodą drążenia tarczą TBM (ang. Tunnel Boring Machine). Pozostałe fragmenty w częściach wjazdowych i wyjazdowych wykonano w technice wykopu w ścianach szczelinowych. Tunel jest trzecim obiektem w Polsce wykonanym tarczą TBM, a pierwszym, którym poprowadzono ruch drogowy. Porównując tunel pod Martwą Wisłą do wcześniejszych realizacji, pierwsze co się rzuca w oczy, to jego ogromne rozmiary. Przeprowadzenie pod dnem rzeki drogi o dwóch pasach ruchu w każdą stronę wymusza zastosowanie dość dużej tarczy TBM. W Gdańsku miała ona średnicę 12,56 m. Światowe rekordy średnicy tarcz są tylko o kilka metrów większe. Kołowa obudowa tunelu, wykonana z tubingów żelbetowych, ma średnicę wewnętrzną 11,0 m, a zewnętrzną – 12,2 m, grubość obudowy wynosi więc 0,60 m. Wcześniejsze tunele w Polsce wykonane TBM również przechodziły pod dnem Wisły. Pierwszy służył do przeprowadzenia kolektorów ściekowych do oczyszczalni Czajka w Warszawie i został wykonany w pobliżu mostu Północnego. Ma długość 1300 m, średnicę wewnętrzną 4,5 m, a zewnętrzną 5,1 m. Drugą inwestycją, w której zastosowano tarcze TBM, była budowa centralnego odcinka II linii metra w Warszawie o długości ponad 6 km. Na budowie zastosowano cztery tarcze o średnicy 6,3 m. Obudowa żelbetowa tunelu miała średnicę wewnętrzną 5,4 m, a zewnętrzną 6,0 m. Schematyczne porównanie wielkości wszystkich trzech tuneli wykonanych tarczą TBM pokazano na rysunku.
Rys. Schematyczne porównanie tuneli TBM wykonanych w Polsce: A – tunel do oczyszczalni Czajka, B – tunele II linii metra w Warszawie, C – tunele pod Martwą Wisłą w Gdańsku
Na budowie tunelu w Gdańsku, ze względu na warunki gruntowe (w przeważającej większości nawodnione piaski), zastosowano tarczę płuczkową (ang. mixshield). W konstrukcji tej stateczność przodka tarczy zapewniona jest przez płuczkę o odpowiednim ciśnieniu. Skrawany urobek wymieszany z płuczką jest transportowany do stacji separacji urobku. Oczyszczona płuczka wykorzystywana jest ponownie i powraca rurociągiem do tarczy.
Poza instalacjami (płuczka, powietrze, energia elektryczna itp.) w tunelu znajdowało się tymczasowe torowisko, po którym odbywał się transport materiałów – głównie żelbetowych elementów obudowy tunelu (tubingów) – do tarczy. Z tubingów pod osłoną stalowego płaszcza jest formowana obudowa tunelu. Elementy obudowy tunelu na placu składowym pokazano na fot. 2.
Fot. 2 Prefabrykowane elementy obudowy tunelu, widoczna wielkość elementów w porównaniu z człowiekiem
Fot. 3 Początkowy fragment obudowy z ramą stalową umożliwiającą start pracy tarczy
Fot. 4 Element skrawający tarczy
Podczas przesuwu tarczy za obudowę tłoczone są materiały iniekcyjne, wypełniające przestrzeń między żelbetem a gruntem. Obciążeniem dla obudowy jest parcie gruntu i wody znajdujących się na zewnątrz. Należy jednak pamiętać, że obciążenia te pełnią jednocześnie funkcję stabilizującą, dzięki którym tunel zachowuje swój kształt. Boleśnie przekonano się o tym w trakcie montażu pokazowego segmentu tunelu, pierwszego TBM w Warszawie, na potrzeby ekspozycji na wolnym powietrzu. Również z powodu obciążeń wymagany jest minimalny nadkład gruntu nad tunelem. W Gdańsku wynosił on ok. 9 m pod dnem Wisły. W najgłębszym miejscu tunel jest zagłębiony ok. 34 m poniżej poziomu wody w Martwej Wiśle.
Fot. 5 Elementy technologiczne tarczy na placu budowy, wielkość zbliżona do budynku jednorodzinnego
Fot. 6 Specjalna konstrukcja stalowa w miejscu wejścia tarczy do komory odbiorczej
W pierwszym etapie pracy stalowa rama służy do odpychania się tarczy (fot. 3). Później tarcza przemieszcza się za pomocą siłowników opartych na wcześniej wykonanej obudowie. Widać w początkowych elementach żelbetowych, że ze względu na brak stabilizującego parcia gruntu są one połączone dodatkowymi elementami stalowymi wewnątrz przekroju tunelu. W czasie formowania obudowy tubingi są tymczasowo łączone na śruby stalowe. Kiedy oglądałem element skrawający tarczy z pierwszego tunelu w Warszawie, leżał on na ziemi i można było go obejrzeć z góry. W Gdańsku konstrukcja była tak duża, że swobodnie można było wejść pod element i obejrzeć jego szczegóły konstrukcyjne (fot. 4). Podobnie duże wrażenie robiły elementy (pomosty) technologiczne, które w trakcie realizacji poruszają się za tarczą wewnątrz wykonanej obudowy (fot. 5).
Fot. 7 Obudowa tunelu po wyjściu tarczy z nitki południowej
Fot. 8 Konstrukcja dojazdów do tunelu
Jednym z najtrudniejszych momentów drążenia jest wyjście tarczy z komory startowej i wejście do odbiorczej. Za obudową wykopu wykonano odpowiednie bloki gruntu stabilizowanego w technologii jet-grouting. Natomiast w miejscu wejścia tarczy do komory odbiorczej zastosowano specjalne „kapelusze”, które zapewniały stabilizację ciśnienia zawiesiny po przejściu ściany betonowej i zapobiegały jej wlaniu się do wykopu z przodka tarczy (fot. 6). Opisany problem był różnie rozwiązywany we wcześniejszych realizacjach: w przypadku tarczy TBM użytej w pobliżu mostu Północnego komora odbiorcza została zalana wodą. Na budowie II linii metra tarcze wchodziły w specjalnie uformowane bloki betonowe wewnątrz stacji.
Na fot. 7 pokazano konstrukcje obudowy po wyjściu tarczy z sąsiedniej nitki.
Dojazdy do tunelu zostały wykonane w technologii ścian szczelinowych. Na fot. 8 przedstawiono rozparte ściany tunelu.
Fot. 9 Płyta denna kotwiona w najgłębszej części dojazdów do tunelu
Fot. 10 Po prawej stronie rozpory opierają się jeszcze na ścianie szczelinowej i jednocześnie widoczne jest zbrojenie dodatkowej ściany osłonowej
Ze względu na wysoki poziom wody, prawie w poziomie terenu, istotnym zagadnieniem był wypór płyty dennej. Stosowano różne rozwiązania, w zależności od zagłębienia płyty. W najgłębszym miejscu zastosowano kotwienie płyty (fot. 9).
W bardzo ciekawy i radykalny sposób rozwiązano problem przecieków przez ściany szczelinowe na dojazdach, wynikających z dużej amplitudy temperatur i rozwierania się styków sekcji ścian szczelinowych. Na budowie dojazdów do tunelu zastosowano drugą ścianę żelbetową wykonaną w szalunkach (fot. 10).
Tunel drogowy pod Martwą Wisłą w Gdańsku jest imponującą i trudną realizacją, inwestycją bardzo potrzebną społecznie. Tunel zabierze z centrum miasta znaczny ruch samochodowy i skróci dojazd do terenów portowych i rekreacyjnych w Gdańsku i Sopocie.
mgr inż. Piotr Rychlewski
Instytut Badawczy Dróg i Mostów
