Demolice budov Transgasu a výstavba nových objektů nad Vinohradskými tunely

1. Stručná historie výstavby Vinohradských tunelů

Vinohradský tunel I byl otevřen v roce1871 jako podstatná součást jednokolejné dráhy Františka Josefa I., která vedla z Vídně, přes dolnorakouský Gmünd, do Prahy. Tunel délky 1 146 m byl vybudován klasickou rakouskou soustavou během dvou let (1869–1871), v obtížných podmínkách pod poměrně hustou zástavbou tehdejších Vinohrad, což se neobešlo bez poškození řady objektů. V průběhu dalších dvaceti let se na ostění tunelu objevila řada závad (průsaky, trhliny), takže již kolem roku 1900 se uvažovalo o rekonstrukci tunelu. K té došlo až v letech 1945–1948, kdy byly vyměněny pískovcové bloky v klenbě ostění za žulové klenáky a opravena rubová izolace klenby.

Až do otevření tunelu II v roce 1944 byla tunelem I vedena trať směřující na jih – přes Vršovice, Tábor a Gmünd do Vídně. V současnosti prochází tunelem I železniční trať vedoucí na západ ve směru Smíchov, Plzeň; přejezd státní hranice s Německem je možný na více místech.

Obr. 1: Vinohradské tunely (poklad [1] – upraveno)

Vinohradský tunel II byl vybudován v letech 1940–1944 souběžně s tunelem I opět klasickou rakouskou soustavou v délce 1 149 m. Horní klenba tunelu II byla provedena z velmi kvalitních žulových kvádrů lichoběžníkového tvaru, s tloušťkou 1,0 až 1,3 m, opěry jsou z prostého betonu (podklad [1]). Mezi tunely II a III byla v délce 290 m, zhruba až k Anglické ulici, při výstavbě tunelu II vybudována společná opěra šířky 6 m, která má uprostřed chodbu o šířce 2 m spojenou s tunely II a III příčnými chodbami, také 2 m širokými (obr. 1). Tunel III byl k tomuto uspořádání vyražen následně.

V současnosti je tunelem II vedena trať z Prahy na jih do Českých Budějovic, s odbočkou ve Veselí nad Lužnicí historickým směrem do Českých Velenic, Gmündu a Vídně.

Vinohradský tunel III byl v již zmíněné délce 290 m vybudován v letech 1940–1944. Do nedokončeného dvoukolejného tunelu byly umístěny manipulační koleje, využíván byl též jako vinný sklep. Ve výstavbě se pokračovalo až v letech 1983–1989 v souvislosti s rozšířením hlavního nádraží a vybudováním odstavného nádraží Praha-jih. Na původní dvoukolejný tunel navázaly rozpletem, který byl realizován v 30 m hluboké šachtě v Anglické ulici, dva jednokolejné tunely v délkách 772 m, resp. 794 m. Jednokolejné tunely byly vyraženy prstencovou metodou, která byla používána v té době i při výstavbě pražského metra. Díky tomuto uspořádání vnímavému pozorovateli neunikne, že na východním (vršovickém) portálu jsou tunely čtyři, byť se vždy zmiňuje trojice Vinohradských tunelů, čemuž odpovídá i počet tunelů na portálu u Hlavního nádraží.

V současnosti je jednokolejnými tunely Vinohradského tunelu III vedena trať z Prahy na jih do Českých Budějovic, případně z odbočky ve Veselí nad Lužnicí historickým směrem do Českých Velenic, Gmündu a Vídně.

2. Zástavba v oblasti nízkého nadloží tunelů

2.1 Charakteristika staré a nové zástavby

Obr. 2: Schéma podchycení stávajícího domu Nad Muzeem č.p. 343 (podklad [1] – upraveno)

Stará zástavba podél Vinohradské třídy nad budoucím tunely II a III byla zbourána v roce 1939–1940 Ministerstvem pošt a telegrafů, s výjimkou domu „Nad Muzeem“ (č.p. 343), pod kterým se chystala výstavba tunelu II. Dům byl před ražbou tunelu II podchycen klasickým způsobem pomocí železobetonových nosníků zajišťujících nosné zdi objektu. Šachtové pilíře, tvořící podpěry podchycovacích nosníků, přenášely zatížení objektem do úrovně základové spáry tunelů II a III (obr. 2).

Další čtyři domy na nároží ulic Římská a Rubešova byly zbourány v roce 1965, takže vedle budovy Čs. rozhlasu vznikla rozsáhlá proluka, situovaná též nad tunelem III.

V souvislosti se stavbou tranzitního plynovodu z tehdejšího SSSR do zemí střední Evropy byla tato proluka využita pro stavbu komplexu budov Ústředního dispečinku tranzitního plynovodu podniku Transgas. Výstavba proběhla v letech 1972–1978 a řadila se k několika dalším významným stavbám tzv. brutalistního slohu. Nejdůležitější částí komplexu byla poměrně nízká budova dispečinku, která měla průčelí do Vinohradské třídy (obr. 3 – budova C), v zadní části proluky byly postaveny dvě mohutné kancelářské věžové budovy (obr. 3 – budovy A a B).

Obr. 3: Komplex Transgasu před rokem 2019 (www.Google – upraveno)

Obr. 4: Pohled z Římské ulice po demolici budov Transgasu

Obr. 5: Komplex Administrativního centra Vinohrady (poklad [5] – upraveno)

V roce 2014 se začalo uvažovat o demolici celého komplexu Transgasu a vytvoření moderního administrativního centra. Jelikož Ministerstvo kultury zamítlo zařazení této významné stavby kategorie „A“ mezi kulturní památky, začal se nový záměr, přes poměrně výrazný odpor veřejnosti, uskutečňovat a 15. února 2019 započala demolice, která byla z hlediska horní stavby na jaře roku 2020 prakticky dokončena (obr. 4).

V uvolněném prostoru se předpokládá vybudování Administrativního centra Vinohrady (dále ACV – obr. 5) a ke stávajícímu domu č.p. 343 „Nad Muzeem“ bude jeho soukromým majitelem připojen poměrně úzký objekt dostavby (dále DOST – viz obr. 8 a 12).

2.2 Charakter ovlivnění tunelů II a III demolicí a novou výstavbou

Před zahájením demoličních prací na komplexu Transgasu byla provedena podrobná pasportizace ostění tunelů II a III, při níž nebyla dokumentována žádná poškození tunelů související s jejich předchozím zatížením.

Demolice objektů Transgasu, vyhloubení stavebních jam pro nové objekty ACV a DONM a jejich následná výstavba, která bude situována v ochranném pásmu dráhy, to vše představuje výrazné a opakované změny v zatížení tunelů II a III, jelikož úrovně dna stavebních jam byly vyprojektovány do bezprostřední blízkosti rubu kleneb obou tunelů. Výšková úroveň základové spáry nových objektů musela být po provedeném auditu [6] v projektech dodatečně upravena tak, aby byl vyloučen průnik dna stavebních jam do výrubu tunelů II a III (podklad [9]). Minimální vzdálenost od rubu horní klenby tunelů II a III je požadována na 0,75 m vzhledem k velikosti vícevýlomu pro rubovou izolaci, typickou pro tehdejší výstavbu tunelů.

Odlehčení ostění tunelů při demolici a vyhloubení stavebních jam, které bude mít asymetrický charakter, způsobí neobvyklé deformace a vznik trhlin v ostění. Tyto nežádoucí efekty bylo nutno podrobně analyzovat kvalitními statickými výpočty.

Výstavba nových objektů ACV a DONM bude mít na deformace vzniklé při demolici a vyhloubení stavebních jam logicky výrazně příznivý vliv – deformace se podstatně zredukují a trhliny se uzavřou. I tento stav byl podrobně analyzován statickými výpočty.

V průběhu všech tří zásadních fází současné výstavby – demolici budov Transgasu, vyhloubení stavebních jam a při výstavbě nových objektů ACV a DONM – je nutno provádět geotechnický monitoring dle zpracovaného projektu. Geotechnický monitoring, kromě kontroly výsledků provedených statických posouzení, má výrazně bezpečnostní význam, neboť umožňuje sledování reálných deformací provozovaných tunelů (podklad [5]). Správce tunelů a všichni účastníci výstavby budou mít nepochybně mimořádný zájem na vyhodnocování této nedílné součásti výstavby, neboť probíhá v těsné blízkosti tunelových konstrukcí, tj. v již zmíněném ochranném pásmu dráhy.

3. Posouzení vlivu demolice a nové výstavby na tunely II a III

3.1 Inženýrskogeologické poměry

Obr. 6: Polohy hornin zastižených v zájmové oblasti (poklad [2] – upraveno)

Inženýrskogeologické poměry v oblasti budoucí výstavby ACM, DONM a příslušného úseku Vinohradských tunelů byly podrobně popsány na základě archivních podkladů, devíti nových jádrových vrtů a provedených rozborů v Závěrečné zprávě IG průzkumu z roku 2018 (podklad [2]).

Vinohradské tunely jsou v celé zájmové oblasti tunely situovány do horninového prostředí. Horninové prostředí zhodnotil IG průzkum a určil pro statické posouzení ostění Vinohradských tunelů, ovlivněného budoucí výstavbou, všechny potřebné pevnostní a deformační parametry zastižených hornin i pokryvných útvarů.

Vinohradské tunely byly raženy v libeňském souvrství pražského ordoviku, při čemž jsou v zájmové oblasti zastiženy dvě litologické facie tohoto souvrství – jednak prachovitojílovité břidlice mírně až silně zvětralé, s nižší pevností, jednak křemence zvětralé až zdravé, s vysokou pevností. Z podstatné části je horninové prostředí v zájmové oblasti nové výstavby tvořeno polohou křemenců (obr. 6), v okrajových částech staveniště se nacházejí břidlice. V průzkumné zprávě 2] je zpracováno pět geologických profilů, z nichž je dále uveden ten, který byl, vzhledem k asymetrickému zatížení a základové spáře nových budov v těsné blízkosti rubu ostění tunelů, podstatný pro posouzení tunelů II a III. Jedná se o geologický profil 1-1´ (obr. 7) v průčelí budov u Vinohradské třídy.

Obr. 7: Geologický profil 1-1´ (poklad [2] – upraveno)

3.2 Statické posouzení vlivu nových staveb na tunely II a III

Statické posouzení bylo provedeno opakovaně různými zpracovateli. V dalším textu je stručně popsán postup výpočtu [3], který byl proveden metodou konečných prvků s využitím programu rovinného řešení, který modeluje ostění tunelů v interakci s okolním prostředím a identifikuje místa možného vzniku trhlin.

Obr. 8: Příčné řezy vedené novými objekty ACV a DONM (poklad [3] – upraveno)

Výpočty [3] byly provedeny mimořádně podrobně ve čtyřech vybraných řezech I´, I´´, II a III´ (obr. 8) volených tak, aby postihly postup výstavby a změny v zatížení tunelů s asymetrickým namáháním. Poměry ve zbývajících řezech I, II‘ a III byly dostatečně reprezentovány výpočty ve čtyřech vybraných řezech.

Výpočty [3] byly rozděleny do šesti stavebních fází, kterými byly primární napjatost (fáze 100), výstavba tunelů (fáze 200 a 300), stávající stav (fáze 400 – přitížení tunelů od stávajících objektů), stavební jáma (fáze 500 – demolice budov Transgasu, odtěžení zeminy ze stavební jámy), nová zástavba (fáze 600 – zatížení stavbami ACV a DONM). Pro posouzení vlivu stávajících objektů a nové výstavby na Vinohradské tunely jsou relevantní fáze 400 až 600.

Výsledky výpočtů jsou v podkladu [3] pro fáze výpočtu 400 až 600 a pro všechny sledované řezy I´´, I´, II, III´ graficky zobrazeny formou hlavních napětí v ostění, radiálních zatížení ostění, kontaktního napětí mezi ostěním a horninou, deformacemi ostění a místy vzniku tahových trhlin v ostění.

V dalším textu je uvedeno pouze posouzení fází výstavby 500 a 600 (demolice + stavební jáma + nová zástavba) v řezu III´, které byly pro posouzení tunelů II a III nejvýznamnější, vzhledem k působení asymetrického zatížení na tunel III a základové spáře nových budov v těsné blízkosti ostění tunelu III.

Obr. 9: Výstavba fáze 500 Demolice a Stavební jáma v řezu III´– (podklad [3] – upraveno)

Fáze 500

Obr. 10: Deformace tunelů II a III ve fázi 500 (podklad [3] – upraveno)

Schéma pro posouzení ve fázi 500 – Demolice a Stavební jáma – je na obr. 9. Vyhloubení stavební jámy bylo uvažováno pouze provedení jámy pro objekt ACV. Vzhledem k nepříznivému asymetrickému zatížení neprovedeným výkopem stavební jámy pro DONM leží výpočet na straně bezpečnosti. Ve fázi 500 – Demolice a Stavební jáma – dochází k výraznému asymetrickému namáhání horní klenby tunelu III s maximální deformací 4,1 mm v levé části klenby a mírně asymetrickému namáhání tunelu II s deformací 0,6 mm (obr. 10).

Obr. 11: Tahová poškození tunelů II a III trhlinkami ve fázi 500 (podklad [4] – upraveno)

K tahovému namáhání tunelu III (obr. 11) došlo na rubu levé části horní klenby, na líci horní klenby v jejím středu a v pravé části, šířky trhlin se pohybují okolo hodnoty 0,1 mm. K tahovému poškození dochází i na líci levé opěry, které lze z hlediska únosnosti celého ostění pokládat za málo významné, stejně tak jako tahové poškození v základech opěr. U tunelu II je patrné malé tahové namáhání na líci horní klenby v jejím středu a na levém rubu klenby, šířka trhlin je pod 0,05 mm. I zde lze poškození v základech opěr hodnotit jako málo významné (podklad [4]).

Obr. 12: Nová výstavba v řezu III´– fáze 600 Objekty ACV a DONM (podklad [3] – upraveno)

Fáze 600

Schéma pro posouzení nové výstavby v řezu III´ ve fázi 600 pro současné působení objektů ACV a DONM je na obr. 12. Výsledky výpočtů ve fázi 600 – výstavba objektů ACV a DONM – prokázaly, že po přitížení oběma novostavbami dochází v inkriminovaných oblastech průřezů klenby k eliminaci asymetrických deformací a ke změně tahového namáhání na namáhání tlakové, což vede k uzavření trhlin v horních klenbách tunelů II a III i v opěrách a základech opěr.

4. Závěr

Demolice čtyř objektů Transgasu proběhla nad Vinohradskými tunely II a III za nepřerušeného železničního provozu. Stejně tak za provozu budou vyhloubeny stavební jámy a výstavba nových objektů Administrativního centra Vinohrady a dostavby Nad Muzeem.

Provedené statické výpočty [3], [4], [5] potvrdily, že nepříznivé působení demolice a vyhloubení stavebních jam jsou zatížením od nových objektů téměř zcela eliminovány, takže statická funkce a bezpečnost tunelových ostění je i nadále zachována. Audit statických výpočtů [6], objednaný správcem tunelů, výsledky výpočtů potvrdil s následným požadavkem úpravy projektu tak, aby základová spára nových objektů byla min. 0,75 m nad vrcholem rubu tunelových ostění.

5. Podklady

1. Expertní popis a posouzení „Stavba Vinohradských tunelů II a III v letech 1940/45“. Pro SPŽU Praha zpracoval Ing. Jaroslav Sedláček, 02/1980.
2. Závěrečná zpráva inženýrskogeologického průzkumu pro projekt AC Vinohradská v Praze 2. Zpracovala firma SG Geotechnika a.s., 02/2018.
3. Administrativní centrum Vinohradská, Vinohradská 325/8, Praha 2. Posouzení vlivu novostavby na konstrukci stávajících tunelů ČD, část Statické posouzení. Zpracovala firma VIN Consult s.r.o., 04/2019.
4. Vinohradské tunely. Nelineární posouzení únosnosti ostění tunelů. Zpracovala firma Červenka Consulting, s.r.o., 04/2019.
5. Demolice Transgasu a Administrativní centrum Vinohradská 8. Statický výpočet. Projekt Geotechnického monitoringu stávajících železničních tunelů pod staveništěm. Technická zpráva. Zpracovala firma SUDOP Praha, a.s., 02/2018.
6. Kontrola statických posudků a odborný audit ovlivnění Vinohradských tunelů stavbou Administrativního centra Vinohradská a dostavbou objektu Nad Muzeem. Zpracoval prof. Ing. Jiří Barták, DrSc., 09–11/2019.
7. Rozsypal, A., Pruška, J.: Minimalizace rizik při výstavbě tunelů. Vydalo České vysoké učení technické v Praze. Praha, 2019.