Geotechnické průzkumy pro rozšíření dálničních úseků D1 a D2 u Brna

Dálnice D1 a D2 v okolí Brna narážejí na kapacitní limity. Stávající čtyřpruh i křižovatky Brno-centrum a Brno-jih ve špičkách zpomalují provoz a zvyšují riziko kolizí. Řešením je rozšíření D1 v úseku Kývalka–Holubice (30 km) na šest pruhů. Rozšíření je rozdělené do sedmi navazujících staveb: úprava napojení na D2, I/23, I/50, I/52 a budoucí D73 a D52, zkapacitnění D2 při příjezdu do Brna a výstavba Jižní tangenty spojující D2 s D52.

Historie dálničního řešení u Brna

Dálnice D1, hlavní tah mezi Prahou a Ostravou, se na území Brna dostala v roce 1972, kdy byl uveden do provozu první moravský úsek Kývalka–Brno-západ. Následně v letech 1976–1978 pokračovala výstavba křižovatek Brno-centrum a Brno-jih a v roce 1982 byla dokončena trasa na východ k Holubicím.

Dálnice D2, spojující Brno s Bratislavou, byla budována v návaznosti na D1. První úsek z Brna k Blučině byl otevřen v roce 1978 a kolem roku 1980 byla dokončena celá trasa až ke státní hranici u Lanžhotu. Součástí této výstavby byla i mimoúrovňová křižovatka Brno-jih, která propojila D1 a D2.

Od 70. let se v územních plánech objevují rezervy pro napojení dalších směrů, zejména budoucích dálnic D73 a D52. Postupný nárůst dopravy a stáří konstrukcí ze 70. a 80. let vyvolaly potřebu zásadní modernizace a rozšíření. Rozhodnutí o rozšíření D1 na šest pruhů a o zkapacitnění D2 v brněnském uzlu přímo navazuje na více než padesátiletý vývoj dálniční sítě v regionu.

Projekční řešení rozšíření dálnice

V úseku MÚK Kývalka–Brno-západ představuje stavba rozšíření prvního moravského úseku dálnice D1 z roku 1972 ze čtyřpruhové kategorie D 26,5/120 na šestipruhovou kategorii D 33,5/130 se středním dělicím pásem šířky 4 m. Rozšíření využívá stávající těleso dálnice D1, osa rozšířeného tělesa kopíruje osu stávající dálnice D1.

Stavba začíná před MÚK Kývalka v km 181,500. Dnešní neúplná křižovatka Kývalka bude přestavěna na všesměrovou křižovatku. Tvar křižovatky vychází z dnešního tvaru. Jižní část křižovatky bude doplněna o velkou okružní křižovatku, do které budou zapojeny silnice I/23, II/602 a větve křižovatky. Následně trasa dálnice klesá k Brnu. Ve stoupání na Prahu klesla rychlost návrhového pomalého vozidla pod 70 km, proto je v km 182,480 až 185,355 navržen stoupací pruh šířky 3,50 m.

Dnešní most přes Aušperský potok v km 186,7 bude využit a rozšířen na obě strany. Oproti tomu dálniční most přes silnici III/15267 Veselka–Troubsko v km 186,875 bude zbourán z důvodu špatného technického stavu a postaven znovu. Silnice III/15267 bude v nezbytné délce upravena.

Čerpací stanice v km 187,5 budou zachovány a napojeny na dálnici pomocí odbočovacích a připojovacích pruhů. Dálniční křižovatka Bosonohy v km 188,5 s připravovanou kapacitní komunikací I/73 Brno – Moravská Třebová a „D52 Brno, Jižní tangenta, včetně zkapacitnění D2“, nejsou součástmi stavby.

V úseku MÚK Brno-západ – MÚK Brno-centrum představuje stavba rozšíření úseku dálnice D1 z let 1976 a 1978 ze čtyřpruhové kategorie D 26,5/120 na šestipruhovou návrhovou kategorii D 33,5/130 se středním dělicím pásem šířky 4 m z důvodu homogenizace kategorie s navazujícími úseky. V oblasti křižovatek Brno-centrum a Brno-jih bude provedeno rozšíření na čtyřpruhovou kategorii D 28/120.

V úseku mezi křižovatkami Brno-centrum a Brno-jih bude dálnice rozšířena na kategorii D 34,5/130 čtyřpruh s oboustrannými přídavnými pruhy. Stavba začíná v km 189,500 před MÚK Brno-západ a končí v km 194,542 před mostní estakádou D1-233 přes železniční trať. MÚK Brno-západ je křižovatka trubkového typu a bude upravena tak, aby vyhovovala šířkovému uspořádání rozšířené dálnice D1.

Bude zachován stávající tvar MÚK Brno-centrum pouze s úpravou napojení na dálnici D1, směr Ostrava, pomocí kolektoru. Bude upraveno směrové a výškové vedení větví tak, aby umožnilo budoucí realizaci VRT. V blízkosti obytné zástavby jsou nově navrženy protihlukové stěny výšky 4,5 až 6 m, které budou mít příznivý účinek na snížení hlukové zátěže.

V úseku Brno-jih – Brno-východ představuje stavba rozšíření úseku dálnice D1 z let 1982 a 1983 ze čtyřpruhové kategorie D 26,5/120 na šestipruhovou návrhovou kategorii D 33,5/130 se středním dělicím pásem šířky 4 m.

Stavba začíná v km 197,500 za MÚK Brno-jih před dálničním mostem přes železniční trať, který bude v rámci stavby rekonstruován a rozšířen. Napojení odpočívky Brněnské Ivanovice bude upraveno zřízením odbočovacích a připojovacích pruhů. Se silnicí III/15283 Slatina–Tuřany je navržena křižovatka Brno – Černovická terasa, která je propojena oboustranně kolektory s křižovatkou Brno-Slatina do jedné útvarové křižovatky Brno – Černovická terasa, jež je předmětem samostatné stavby „Připojení BPZ Černovická terasa na D1“.

Dálniční most přes silnici III/15289 Slatina–Tuřany bude rekonstruován a rozšířen. Nadjezd silnice III/15286 bude snesen a na jeho místě vznikne nový nadjezd, který bude vyhovovat šestipruhovému uspořádání na D1. Dálniční most přes větev křižovatky bude opraven a rozšířen na každou stranu o 3,75 m. Stavba končí v km 204,730 za připojením křižovatkových větví MÚK Brno-východ, kde navazuje na stavbu „D1 01312 MÚK Brno-východ – MÚK Holubice “.

V úseku MÚK Brno-východ – MÚK Holubice dojde k rozšíření dálnice z let 1982 a 1983 ze čtyřpruhové kategorie D 26,5/120 na šestipruhovou návrhovou kategorii D 33,5/130 se středním dělicím pásem šířky 4 m z důvodů homogenizace kategorie s navazujícími úseky.

Stavba začíná v km 204,730 v místě připojení větví MÚK Brno-východ, která bude upravena. Větev Brno–Ostrava bude upravena na návrhovou rychlost 80 km/h. Z tohoto důvodu bude zvětšen poloměr směrového oblouku a dvoupruhově bude připojena na dálnici. Odpojení větve –Ostrava–Brno bude rovněž dvoupruhové. Most přes údolí Říčky u Podolí bude zbourán a místo něho bude postaven nový most o šesti polích.

Levá strana odpočívky Rohlenka (směr Brno) bude zrušena. Pravá polovina je zachována, bude upraveno napojení přes plánovanou všesměrnou MÚK Tvarožná.
Odpočívka Rohlenka se nachází při MÚK Tvarožná v km 206,7, připojená je na D1 pomocí odbočovacího a připojovacího pruhu v obou směrech. Vzhledem ke stávajícímu využití odpočívky je nutné její připojení legislativně a dopravně narovnat, tedy odpojit z D1 a napojit přes plánovanou všesměrnou MÚK Tvarožná pomocí dvou okružních křižovatek s napojením na silnice II/430.

Jižní tangenta, která bude spojovat D52 se zkapacitněnou D2 začíná na nové rozštěpné MÚK Chrlice II s dálnicí D2 v km 4,4. Křižovatka umožňuje propojení ve směru D1 – Rajhrad a opačně. Dostavba křižovatky o větve D52 – Břeclav a opačně proběhne až s výstavbou tzv. Jihozápadní tangenty. Větve křižovatky umožňují napojení buď přímo na dálnici D2, nebo do kolektorů podél dálnice D2.

Dnešní MÚK Rajhrad se silnicí I/52 bude přestavěna na rozštěpnou křižovatku. Bude do ní zapojena silnice I/52. Křižovatka bude umožňovat propojení ve směru Mikulov – I/52 a opačně, I/52 – II/425 a opačně a II/425 – D2. V místě dnešní křižovatky silnice II/425 x III/42510 vznikne okružní křižovatka, do které bude zapojena spojka k silnici III/00219 do Popovic. Trasa končí za odpočívkou Rajhrad. Se silnicí III/39513 bude vybudována MÚK Syrovice, která je navržena jako osmičková.

Koncepce geotechnických průzkumů

Společnost INSET s.r.o. se v letech 2023 a 2024 podílela na sérii geotechnických průzkumů, které měly za úkol poskytnout podklady pro projekční řešení plánovaného rozšíření a zkapacitnění jednotlivých dálničních úseků. Jednalo se o úseky:

• D1 stavba 01171 MÚK Kývalka – Brno-západ
• D1 stavba 01191.B MÚK Brno-západ – MÚK Brno-centrum
• D1 stavba 01311 Brno-jih – Brno-východ
• D1 stavba 01312 MÚK Brno-východ – MÚK Holubice
• D52 Brno, Jižní tangenta, včetně zkapacitnění D2

Mimo tyto úseky jsou součástí projekčního řešení u Brna ještě úseky „D1 stavba 01191.C Brno-centrum – Brno-jih“ a křížení D1 a D2 pod označením „D1 stavba 01191.A MÚK Brno-jih“. Úsek 01191.C je již v provozu a přestavba MÚK Brno-jih začne již na podzim 2025. Tyto úseky nebyly objektem v článku popisovaných průzkumných prací.

Geotechnický průzkum (dále GTP) spolu s definováním geotechnických dat má za úkol poskytnout podklady pro vypracování příslušného druhu projektové dokumentace, tj. musí poskytnout veškeré údaje nutné k řádné charakteristice horninového prostředí a spolehlivému stanovení charakteristických hodnot parametrů, které budou použity ve výpočtech při návrhu stavby.

Tyto údaje musejí zahrnovat i stanovení agresivity základové půdy na beton a betonové konstrukce a informace o režimu a agresivitě podzemní vody na staveništi a v jeho okolí. Při uplatňování požadavků na geotechnický průzkum i při jeho provádění musejí být uplatňovány zásady etapovosti a hospodárnosti.

Pracemi GTP se rozumí práce přípravné, projektové a kamerální, sledování a řízení terénních prací, práce vrtné a kopné, práce prováděné hornickým způsobem, terénní zkoušky a měření, laboratorní zkoušky a práce vyhodnocovací. GTP musí být vymezen věcně, místně a časově s cílem získat podklady pro projektování a provedení stavby.

Geotechnickou průzkumnou činnost je nutné již od nejnižší etapy zaměřit na složité úseky trasy komunikace a na nepříznivá území, aby v nich bylo možné zajistit včasnou přípravu a provedení podrobnějších průzkumů. Základové poměry, které mohou ovlivnit rozhodnutí o zařazení do geotechnické kategorie, se mají stanovit, pokud možno, co nejdříve, jelikož se touto kategorií řídí charakter a rozsah průzkumu. Ve všech etapách geotechnického průzkumu je nezbytná trvalá spolupráce zhotovitele GTP s objednatelem, případně dalšími uživateli výsledků průzkumu, zejména projektanty.

Průběh realizace geotechnických průzkumů

Práce na geotechnických průzkumech byly zahájeny pro čtyři úseky po podpisu smluv v červenci 2023. Poslední řešený úsek D1 MÚK Brno-východ – MÚK Holubice byl zasmluvněn v říjnu 2023. Kompletně byly práce dokončeny a předány formou závěrečných zpráv v průběhu roku 2024 až v únoru 2025.

V rámci průzkumných prací bylo vyhloubeno 559 vrtů do hloubky 3,0–31,0 m. Celková metráž realizovaných vrtů na všech komentovaných úsecích činila 6101 m. Mimo to bylo provedeno 35 penetračních sond o celkové délce 531 m.

V souladu s Technickými podmínkami TP 76 pro provádění geotechnických průzkumů pro pozemní komunikace, vydanými Ministerstvem dopravy ČR, byly součástí prací i další odborné činnosti. Pro získání relevantních podkladů pro další projekční práce byly provedeny rešeršní práce archivní dokumentace z předchozích etap průzkumů z období výstavby dálnice.

V terénu předcházelo vlastním sondážním pracím vytyčení míst sond a jejich zaměření, ověření případných kolizí podzemních inženýrských sítí s pozicemi průzkumných sond, zajištění povolení vstupu a vjezdu na pozemky dotčené průzkumnými pracemi a vyřízení dopravně inženýrských opatření (DIO) v souvislosti s prováděním vrtných prací na komunikacích.

V rámci terénních prací byly provedeny sondy statické penetrace jako doplněk k inženýrskogeologickým vrtům, presiometrické zkoušky ve vrtech, geofyzikální měření, korozní průzkum a hydrogeologické vsakovací zkoušky ve vrtech.

Po geologické dokumentaci vrtného jádra, kdy byly na místě přítomným geologem popsány zastižené zeminy a horniny, byly odebrány vzorky zemin a vody k následným laboratorním analýzám. V průběhu kancelářských prací byly vyhotoveny geologické popisy vrtů, interpretovány geotechnické vlastnosti zemin s provedených sond statické penetrace, vyhodnoceny výsledky laboratoří, sestaveny geologické řezy a stabilitní výpočty projektovaných zemních těles násypů.

Jednotlivé stavební objekty, jako jsou dálniční úseky rozdělené na násypy, zářezy, trasy vedoucí po terénu, MÚK, včetně jejich ramp, opěrné zdi, přeložky silnic, obslužné komunikace, retenční nádrže, a zejména mosty byly vyhodnoceny formou samostatných zpráv nebo kapitol v závěrečné zprávě. Pro přehlednou práci s daty při navazujících projekčních pracích byly pro jednotlivé objekty připraveny rovněž tzv. pasporty, které shrnují stručně poznatky průzkumu, tj. geologii v místě daného stavebního objektu, geotechnické vlastnosti zastižených zemin, vodní režim a doporučení pro výstavbu z pohledu geotechniky.

Výsledky prací a zjištěné poznatky

Z hlediska regionálního geologického členění leží zájmová lokalita v blízkosti rozhraní Brněnského masivu a Karpatské předhlubně, která je součástí vnějších západních Karpat. Převážná část území je součástí spodnobadenské předhlubně (s mořskou sedimentací), která je vyplněna vápnitými jíly („tégly“) s písky, místy s okrajovými či bazálními klastiky, na JV při okrajích s vložkami vápenců. Bázi tvoří obnažený fundament paleozoika a mezozoika.

Pro zemní práce je podstatná geologická skladba v kvarterním souvrství území a hydrogeologické poměry kvarterní zvodni. Výjimku představuje zakládání mostů hlubinným způsobem na pilotách, kdy jsou paty pilot situovány do předkvartérního únosného podloží.

Průzkumnými pracemi bylo potvrzeno, že pokryv převážné části zkoumaných úseků dálnice tvoří eolické a eolickodeluviální sedimenty, které jsou zastoupeny sprašemi a sprašovými hlínami. Jedná se o jemnozrnné, soudržné zeminy o proměnlivé mocnosti v rozmezí 1 až 10 m.

Mladším souvrstvím jsou fluviální sedimenty údolních niv, které jsou taktéž reprezentovány převážně soudržnými zeminami, místy s vložkami až polohami zajílovaných písčitých a štěrkovitých zemin. Spodní část souvrství údolních niv je místně budována nesoudržnými, jemně až hrubě zrnitými písky a štěrky. Předkvaterní podloží je budováno miocénními (mořskými) jíly, které náležejí k výplni jižní části karpatské předhlubně, tzv. brněnské tégly. Jedná se o typický třetihorní sediment na území Brna a jeho okolí.

Pro projekční práce a následné stavební práce je třeba respektovat geotechnická doporučení stanovená na základě výsledků průzkumů. Jedná se především o zajištění geotechnického dozoru během výstavby, který by se měl soustředit zejména na dozor při vrtání pilot a přebírky konečných hloubek a kontrolu paty vrtů pro piloty. Dále je nutno zajistit odvodnění stavebních jam v místech, kde byla zdokumentována vysoká hladina podzemní vody.

Doporučeným sanačním prvkem zemních prací v místech neúnosného podloží je drenážní hutněný polštář ze štěrkodrtě, oddělený od podloží filtračně-separační geotextilií. Při očekávané skladbě nově budovaných násypů (přísypů ke stávajícímu násypovému tělesu provozované dálnice) v podobě hrubozrnných navážek, které mají velmi malou soudržnost, hrozí při větší výšce stěny nestabilita.

Proto se pro navázání přísypu na stávající násyp doporučuje provádět zazubení s výškou laviček max. 1,0 m (při sklonu stěny lavičky 2 : 1). V rámci doplňkové etapy GTP se doporučuje na zeminách, které se budou vyskytovat v aktivní zóně nebo v podloží násypu, zajistit zlepšení jejich vlastností. Vhodnou recepturu bude třeba ověřit laboratorními zkouškami IBI a CBR, a případně i v průběhu výstavby poloprovozním pokusem.

Na několika částech území podél stávajícího dálničního tělesa byly identifikovány potenciální svahové nestability, které by mohly v budoucnu nepříznivě ovlivnit průběh výstavby. Z toho důvodu se doporučuje rovněž věnovat těmto místům patřičnou pozornost, připravit návrhy možných sanačních zásahů a zajistit pro období před samotnou výstavbou jejich geotechnický monitoring.

Závěry průzkumných prací prokázaly, že projekční návrhy na rozšíření dálničních úseků u Brna jsou realizovatelné za dodržení podmínek výstavby doporučených v závěrech provedených geotechnických průzkumů.

Rozsah prací geotechnických průzkumů pro plánované rozšíření dálničního tělesa na D1 u Brna na šestipruh, včetně zkapacitnění D2 a výstavby tangenty spojující dálnice D2 a D52 u Brna, byl svým záběrem mimořádný, avšak odpovídal velikosti řešeného území a rozsahu projekčního záměru.

Přejme si, aby navazující práce v podobě posouzení vlivu stavby na životní prostředí, projekce, výkupů pozemků, vysoutěžení zhotovitele a dalších nezbytných činností probíhaly odpovídajícím tempem a řidiči se v přijatelné době dočkali plynulého průjezdu okolo Brna bez obtěžujících kolon.

Text: Ing. David Rupp, ředitel divize Morava, Inset s.r.o., geotechnik

Zdroje
1. MINISTERSTVO DOPRAVY. TP 76 – Geotechnický průzkum pro pozemní komunikace.
Část A – Zásady geotechnického průzkumu. Schváleno MD-OSI č.j. 485/09-910-IPK/1 dne 17. 6. 2009, účinnost od 1. 7. 2009. Praha: Ministerstvo dopravy ČR, 2009.
2. ČSN EN 1997-2 (73 1000). Eurokód 7 – Navrhování geotechnických konstrukcí – Část 2: Průzkum a zkoušení základové půdy. Praha: Český normalizační institut, 2008.
3. Ředitelství silnic a dálnic ČR. Dálnice D1, stavba 01171 MÚK Kývalka – Brno-západ. Informační leták. Stav k 05/2023.
4. Ředitelství silnic a dálnic ČR. Dálnice D1, stavba 01191.B MÚK Brno-západ – MÚK Brno centrum. Informační leták. Stav k 05/2023.
5. Ředitelství silnic a dálnic ČR. Dálnice D1, stavba 01311 Brno-jih – Brno-východ. Informační leták. Stav k 05/2023.
6. Ředitelství silnic a dálnic ČR. Dálnice D1, stavba 01312 MÚK Brno-východ – MÚK Holubice. Informační leták. Stav k 09/2023.-
7. Ředitelství silnic a dálnic ČR. Dálnice D52, stavba Brno, Jižní tangenta, včetně zkapacitnění D2. Informační leták. Stav k 04/2023.

Článek byl uveřejněn v časopise Inženýrské stavby 5/25.