Když se podíváte na dálnici v mapě, vypadá její návrh docela jednoduše. Máme bod A, bod B a mezi nimi nakreslíme co nejvíce přímou čáru. Jenže skutečný problém se často objeví až ve chvíli, kdy k mapě přidáme třetí rozměr. Terén stoupá, klesá, přichází údolí, kopec, řeka nebo obec a dálnice přitom nemůže terén jednoduše kopírovat.
Tunel, most, nebo zářez? Jak projektanti vybírají trasu dálnice
Články na téma stavby silnic a dálnic:
- Dálnice D6. Kdy se dočkáme dokončení?
- Výstavba dálnice D4
- Stavby silnic a dálnic u nás trvají extrémně dlouho
- Proč se některé silnice neustále zužují?
- Silniční síť: Jak moc dokáže její rozšíření nakopnout ekonomiku?
- Konstrukční vrstvy vozovky: Jak funguje obrusná, ložná a podkladní vrstva?
- Rozhledový trojúhelník na křižovatce: Co znamená a jak se navrhuje?
- Příčný sklon vozovky: Proč není silnice nikdy úplně rovná?
- Vlečné křivky vozidel: Jak se ověřuje průjezd kamionu křižovatkou?
- Asfalt na mostě je jiný než na silnici. Jak funguje mostní vozovka?
- Jak se navrhuje vrchol kopce? Rozhoduje rozhled pro zastavení
- Proč se vrchol silnice někdy seřízne? Rozhoduje rozhled přes horizont
- Jak se rozhoduje, zda dálnice povede tunelem, zářezem nebo po mostě? - právě čtete
Projektant se tak musí rozhodnout, jestli kopec odřízne zářezem, provrtá tunelem, nebo jestli naopak údolí překoná násypem či mostem. A neexistuje jednoduché pravidlo typu „od dvaceti metrů už se staví tunel“. Výsledné řešení je kompromisem mezi geometrií trasy, geologií, množstvím zemních prací, životním prostředím a samozřejmě cenou.
Dálnice nemůže kopírovat každý kopec
Běžná okresní silnice může terén do určité míry následovat. Dálnice určená pro vysoké rychlosti má ale podstatně přísnější požadavky na směrové i výškové vedení. Nemůžeme ji vést prudce do kopce, na jeho vrcholu udělat ostrý horizont a vzápětí ji poslat strmě dolů.
Potřebujeme pozvolné podélné sklony, velké výškové oblouky a potřebný rozhled. Výsledkem je jakási ideální prostorová čára, po které bychom chtěli dálnici vést. Terén si ale samozřejmě dělá, co chce. Když je povrch země nad zamýšlenou niveletou dálnice (pozn. red. – čára, která ve stavebnictví a dopravě určuje výškové poměry a podélný sklon cesty nebo vodního toku), musíme materiál odstranit a vznikne zářez. Když je naopak dálnice výše než terén, potřebujeme násyp nebo most. Pokud se rozdíl příliš zvětší, začnou být jednoduché zemní práce nepraktické.
- Přečtěte si také: Jak se navrhuje vrchol kopce? Rozhoduje rozhled pro zastavení
Menší kopec jednoduše odřízneme
Nejjednodušším řešením kopce bývá zářez. Dálnice zůstane ve své požadované výšce a zemina nebo hornina nad ní se odtěží. Pokud je kopec relativně nízký a máme po stranách dostatek prostoru, může jít o technicky i ekonomicky velmi rozumné řešení. Jenže když vyhloubíme dálnici třeba deset metrů pod původní terén, nestačí odtěžit pouze pruh široký jako vozovka. Musíme také vyřešit svahy zářezu. U běžné zeminy nemohou být svislé, takže čím hlubší zářez máme, tím širší území může celá stavba zabrat.
A zde vstupuje do hry geologie. Zářez ve zdravé hornině se bude chovat úplně jinak než stejný zářez v navětralých jílech nebo sesuvném území. Odříznutím svahu navíc můžeme změnit režim podzemních vod a odstranit materiál, který jej původně podpíral. Pak už potřebujeme opěrné stěny, kotvy nebo náročné odvodnění. A v určitém bodě řešení těchto problémů samozřejmě přijde otázka, jestli nebude lepší kopcem projet.
Tunel nemusí vzniknout proto, že kopec nejde překonat
Tunel umožní udržet vhodnou niveletu dálnice, aniž bychom museli vytvořit gigantický zářez. Současně může omezit zásah do krajiny, zachovat propojení území nad komunikací nebo dostat provoz pod zastavěnou oblast. Technicky tak může být možné kopec celý rozříznout, ale výsledný zářez by zabral obrovskou plochu a vytvořil bariéru v krajině. Tunel nechá povrch z velké části tam, kde byl.
Jenže je samozřejmě dražší a technicky složitější. Musíme znát pevnost hornin, pukliny, poruchové zóny i množství podzemní vody. Právě proto se před některými velkými tunely razí průzkumné štoly. Tunel navíc potřebuje osvětlení, odvodnění, bezpečnostní systémy, napájení a další technologie, takže dražší není jen jeho stavba, ale také následný provoz. A ne každý tunel se musí razit hluboko uvnitř hory. Pokud vede mělce, můžeme nejprve vyhloubit stavební jámu, postavit tubusy a následně je zasypat. Vznikne tak hloubený tunel.
- Mohlo by vás zajímat: Sklon vozovky: Jak odvádí vodu a proč se silnice v zatáčkách klopí?
Údolí můžeme zasypat, ale jen do určité míry
Když terén naopak klesá pod plánovanou dálnici, nejjednodušším řešením je násyp. Materiál se navrství, zhutní a nahoře vznikne vozovka. Tady hraje obrovskou roli bilance zemních prací. Pokud někde vytěžíme milion kubíků vhodného materiálu ze zářezu a o pár kilometrů dál jej potřebujeme do násypu, výrazně si tím stavbu zjednodušíme.
Horší je, když musíme vytěženou zeminu odvážet pryč a pro násyp zároveň vozit jiný materiál z velké vzdálenosti. Jenže s výškou násypu dramaticky roste potřebné množství zeminy i šířka jeho základny. Musíme řešit sedání, stabilitu a únosnost podloží. Pokud máme pod dálnicí hluboké údolí, může být nakonec výhodnější nechat prostor pod ní volný.
A právě tehdy nastupuje most
Most nebo viadukt dává smysl tam, kde potřebujeme překonat údolí, řeku, železnici, jinou komunikaci nebo území, které nechceme zasypat mohutným násypem. Gigantický násyp totiž také není zadarmo. Potřebuje obrovské množství materiálu, zabírá velkou plochu a může přehradit přirozené odvodnění nebo vytvořit bariéru pro pohyb zvěře, ale i třeba chodců.
Most sice potřebuje pilíře a opěry, ale velkou část prostoru pod dálnicí nechá otevřenou. Ani most ale automaticky nevyhraje. Pokud je únosná hornina hluboko pod povrchem, mohou být jeho základy velmi náročné. U řek zase musíme řešit povodňové průtoky a umístění pilířů. Zářez zabírá území, tunel zasahuje do hornin a podzemních vod, násyp potřebuje obrovské množství materiálu a most vyžaduje náročnou nosnou konstrukci a založení.
Přečtěte si také: Asfalt na mostě je jiný než na silnici. Jak funguje mostní vozovka?
Nejlevnější stavba nemusí být nejlevnější řešení
Při rozhodování se proto nesrovnává jen cena jednoho kilometru tunelu s kilometrem běžné dálnice. Alternativou tunelu může být obrovský zářez, opěrné stěny, přeložky silnic, protihluková opatření a rozsáhlé výkupy pozemků. Stejně tak může být most dražší než násyp, jenže násyp zase může spotřebovat miliony kubíků materiálu.
Do rozhodování tak vstupují náklady na stavbu, geotechnická rizika, provoz, údržba, výkupy pozemků i budoucí opravy. Tunel potřebuje technologie, most pravidelné prohlídky a opravy a hluboký zářez zase dlouhodobou péči o svahy a odvodnění. Velmi výrazně do rozhodování promlouvá také voda. Hluboký zářez může změnit hladinu podzemních vod, tunel může narazit na významné vodonosné vrstvy a násyp zase ovlivnit povrchový odtok.
Neexistuje hranice, od které se automaticky staví tunel
Neexistuje tedy jednoduchá tabulka, podle které bychom řekli, že desetimetrový kopec se odkope a padesátimetrový automaticky provrtá. Stejně hluboký zářez může být na jednom místě bezproblémový a o kilometr dál technický nesmysl. Totéž platí pro údolí. Někde bude nejrozumnější vysoký násyp, jinde vznikne dlouhý viadukt.
Projektant ve skutečnosti nehledá nejlepší tunel, nejlepší most nebo nejlepší zářez. Hledá nejlepší výškové vedení celé trasy. A právě proto se na jediné dálnici mohou během několika kilometrů vystřídat hluboké zářezy, vysoké násypy, mosty a tunely. Každá z těchto konstrukcí je odpovědí na trochu jiný problém, který před dálnici postavil terén.
Zdroj info: ČSN 73 6101, ČSN 73 7507 – Projektování tunelů pozemních komunikací, Ředitelství silnic a dálnic ČR, CENIA.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
