Budowa drogi ekspresowej S2 pod tunelem metra w Warszawie

Rozwiązania tunelowe to przyszłość inwestycji infrastrukturalnych w dużych, zatłoczonych miastach. Dzięki takim projektom znacząco poprawia się komfort jazdy kierowców przy jednoczesnym ograniczeniu hałasu oraz redukcji emisji spalin. Dla mieszkańców stolicy i użytkowników dróg Południowa Obwodnica Warszawy to kluczowa inwestycja, oddana do użytkowania z końcem 2021 r., która łączy aspekt ekologiczny i ekonomiczny z przyjaznymi dla mieszkańców rozwiązaniami wprowadzającymi ruch tranzytowy i lokalny do tunelu. Nad tunelem drogowym powstaną tereny zielone. Została podpisana umowa z Zarządem Zieleni m.st. Warszawy obejmująca swoim zakresem opracowanie rozwiązań projektowych parku linearnego nad tunelem POW o długości sięgającej 2 km. Tunel pod Ursynowem to najdłuższy tunel drogowy w Polsce zrealizowany w technologii ścian szczelinowych. Rozpoczęcie prac specjalistycznych związanych z jego budową w ciągu drogi ekspresowej S2 w ramach Zadania A nastąpiło w drugiej połowie 2017 r. Realizacja tego typu inwestycji w centrum miasta wiąże się jednak z wieloma utrudnieniami (nowa organizacja ruchu, zamknięcie dróg i ciągów pieszych, wyłączenie mediów i rekonstrukcja instalacji podziemnych). Projektowany tunel drogowy POW został usytuowany bezpośrednio poniżej tunelu metra. Kąt przecięcia osi tuneli POW i metra wynosi 86°. Tunel drogi ekspresowej S2 ma konstrukcję trójnawową, nawy boczne mają szerokość 17,0 m, nawa środkowa – 4,0 m, grubość ścian zewnętrznych to 1,0 m, a ścian środkowych – 0,6 m. Wymiary tunelu drogowego bezpośrednio poniżej tunelu metra: 41,20 m – całkowita szerokość, 10,5 m – całkowita wysokość.

Fot. 1. Realizacja ścian szczelinowych

Rys. 1. Przykładowy przekrój poprzeczny tunelu drogowego

Rys. 2. Wybrany przekrój przez tunel metra i konstrukcję wzmacniającą (zakres Z1)

Od samego początku planowania inwestycji największym wyzwaniem projektowym i wykonawczym było zapewnienie bezpieczeństwa warszawskiego metra w trakcie budowy POW. Ściany żelbetowe poszczególnych segmentów tunelu metra wykonane w latach 80. ubiegłego wieku uległy zarysowaniu. Stan techniczny konstrukcji tego tunelu nie pozwalał na budowę POW według pierwotnych założeń. Dodatkowo oś trasy POW została przesunięta w stosunku do założeń początkowych. Te okoliczności zobligowały projektantów do zastosowania unikatowych rozwiązań wzmocnienia konstrukcji tunelu metra, objętych odrębnym opracowaniem dla zakresu Z1 (skrzyżowanie POW z linią M1 warszawskiego metra). Przed przystąpieniem do wykonania prac objętych zakresem Z1 zainstalowano i wdrożono rozbudowany system monitoringu zarówno podtorza, jak i żelbetowych segmentów linii M1.

Polecamy:

>>> Wentylacja w tunelach drogowych a bezpieczeństwo

>>> Zasilanie energią elektryczną tuneli

>>> Tunel Południowej Obwodnicy Warszawy. FILM

>>> Tunel drogowy w ciągu drogi ekspresowej S2 na odcinku Południowej Obwodnicy Warszawy

Rys. 3. Model konstrukcji podpierającej tunel metra linii M1 w Warszawie

Elementy wzmacniające tunel metra (rys. 3):

1. Belki wzmacniające transferowe, na których został oparty tunel – monolityczny ustrój nośny (kolor czerwony na rys.).
2. Ściany szczelinowe docelowe w miejscach ścian zewnętrznych nowo projektowanego tunelu POW, stanowiące fundament belek wzmacniających (kolor grafitowy na  rys.).
3. Ściany szczelinowe docelowe w miejscach ścian środkowych nowo projektowanego tunelu POW, stanowiące fundament belek wzmacniających (pojedyncze sekcje; kolor żółty na rys.).
4. Dodatkowe ściany szczelinowe technologiczne wzmacniające posadowienie i zmniejszające ugięcie belek do czasu wykonania docelowej konstrukcji tunelu (pojedyncze sekcje; kolor niebieski na rys.).

Wykonanie ścian szczelinowych objętych projektem zakresu Z1 firma INKOM rozpoczęła w IV kwartale 2017 r. Realizacja wykopów szczelinowych w sąsiedztwie istniejących konstrukcji niesie za sobą szereg zdarzeń nieprzewidzianych na etapie projektowania. Często modele 3D budowli podziemnych nie odzwierciedlają rzeczywistości. Tak było i w tym przypadku. Podczas głębienia sekcji na styku z konstrukcją tunelu metra natrafiono na niezinwentaryzowaną podwalinę betonową. Wykonanie wykopu szczelinowego stabilizowanego jedynie zawiesiną bentonitową w kolizji ze starą, betonową zabudową z lat 80. mogło zakłócić cały proces realizacji wzmocnienia. Niedopuszczalne było zastosowanie metod generujących drgania z oczywistego powodu – bezpieczeństwa podróżujących pasażerów linii M1.

Fot. 2. Konstrukcja wzmacniająca przejścia drogi ekspresowej pod tunelem metra po odkopaniu

Tunel POW o łącznej długości 2335 m w ciągu drogi ekspresowej S2 poza zakresem Z1 został podzielony na 53 segmenty. Etapowanie prac jest czynnikiem wydłużającym czas realizacji projektów tuneli drogowych w centrum miast, w gąszczu kabli i różnego rodzaju rur. Na początku konieczne jest wyeliminowanie kolizji wybranych odcinków ścian szczelinowych z instalacjami podziemnymi. Następnie obniżeniu ulega poziom platformy roboczej dla sprzętu wykonującego ściany szczelinowe. W dalszej kolejności realizowane są roboty konstrukcyjne, tj. ściany szczelinowe, stropy rozpierające oraz płyta denna. Wykop pod płytę denną wykonano w tym przypadku metodą mediolańską (podstropową). Po realizacji stropu górnego przekłada się instalacje w miejsce docelowe. Demontaż nieczynnych instalacji podziemnych, wykonanie tzw. bypassów dla dróg lokalnych i przeniesienia czasowe ruchu drogowego uwalniają pozostałe do wykonania odcinki tunelu.

Tylko na potrzeby ścian szczelinowych tunelu POW wykorzystano ponad 97 000 m³ mieszanki betonowej (125 000 m² powierzchni ścian szczelinowych) oraz ok. 6 700 000 kg stali zbrojeniowej w koszach zbrojeniowych. Objętość betonu konstrukcji żelbetowych tunelu to w sumie 295 000 m³, przy łącznej masie wbudowanej stali zbrojeniowej sięgającej 32 300 000 kg.

Nadrzędnym celem w trakcie inwestycji było wykonanie prac geotechnicznych z jednoczesnym utrzymaniem przejezdności metra i zachowaniem bezpieczeństwa pasażerów. Głębienie wykopu szczelinowego przekraczającego 30 m głębokości w bezpośrednim sąsiedztwie czynnej linii metra niesie za sobą ryzyko związane z bezwzględnym zachowaniem reżimów technologicznych, których nieprzestrzeganie może doprowadzić do niekontrolowanych osiadań. W trakcie prowadzonych prac pomiary przemieszczeń pionowych podtorza i konstrukcji tunelu metra odbywały się w systemie ciągłym. Po zakończeniu realizacji ścian szczelinowych oraz pozostałej konstrukcji monolitycznej, stanowiących wzmocnienie obudowy tunelu metra, pomierzone maksymalne osiadania segmentów obudowy żelbetowej metra nie przekroczyły dopuszczalnych wartości, mieszcząc się w zakresie do 1,5 mm.

Fot. 3. Budowa tunelu POW w centrum Ursynowa

Oddany do użytkowania tunel w ciągu drogi ekspresowej S2 na Ursynowie jest kolejnym przykładem wykorzystania ścian szczelinowych jako technologii bezpiecznej, niemającej negatywnego wpływu na sąsiadujące obiekty. Niemniej jednak wykonanie tak trudnego i unikatowego w skali międzynarodowej zadania, polegającego na budowie drogi ekspresowej pod metrem, było wyzwaniem dla wszystkich uczestników procesu budowlanego, poczynając od projektanta, inspektora nadzoru i kierowników robót, a kończąc na operatorach 80-tonowych głębiarek do ścian szczelinowych.

mgr inż. Piotr Tumidajewicz P.I.P. INKOM Sp. z o.o.

Fot. i rys. P.I.P. INKOM Sp. z o.o.

>>> Tunel dalekobieżny CPK w Łodzi. Umowa na projektowanie podpisana

>>> Tunele Północnej Obwodnicy Krakowa – wyzwania realizacyjne i zakres prac wykonawcy fundamentowania

Sprawdź: Produkty budowlane