Premoščanje velikih kraških jam na železniški progi Divača–Koper
1. UVOD
Drugi tir železniške proge Divača–Koper je ena največjih infrastrukturnih investicij v Sloveniji in pomemben del evropskega omrežja TEN-T. Približno 27 km dolga trasa povezuje Koper z Divačo, zaradi zahtevne topografije in okoljskih omejitev pa več kot tri četrtine trase poteka v predorih.
Predor T2 prečka Dinarski kras, kjer zakraseli apnenci, prelomne cone, podzemna voda in nepravilne podzemne votline ustvarjajo zelo spremenljive pogoje gradnje. Predhodne raziskave so na najbolj zakraselih odsekih predvidevale do deset jam na kilometer, z dimenzijami do približno 10 m. Manjše kraške pojave je bilo mogoče premostiti s togo povezavo sosednjih armiranobetonskih kampad notranje obloge.
Slika 1:Pregled projekta in lokacija predora T2.
Med izkopom je bilo odkritih več večjih in kompleksnejših jamskih sistemov, med katerimi sta bili posebej pomembni jami 2TDK-066 in 2TDK-080, ki predorski cevi sekata pod ostrim kotom. Ker so vidne odprtine predstavljale le del dejanske kraške geometrije, dodatna nenosilna območja pa so tvorili podorni apnenčasti bloki, glinasti sedimenti in skriti podaljški, je obravnava kraških pojavov presegla lokalno sanacijo posameznih votlin ter zahtevala načrtovanje trajnih nosilnih konstrukcij za premostitev velikih podzemnih jam. Pri izbiri nosilnega sistema je bilo treba upoštevati tridimenzionalno geometrijo jam, njihovo orientacijo, hidrogeološke in geomehanske razmere ter predvsem lego kompaktne nosilne hribine za temeljenje.
Slika 2: Presek predora T2 z jamskim sistemom 2TDK-080.
2. KRAŠKE RAZMERE IN IZZIVI MED IZKOPOM PREDORA
Predor T2 poteka skozi geološko kompleksno območje apnencev, prehodnih plasti in neprepustnih flišnih kamnin, ki ga seka več narivnih prelomov. Zakrasevanje je posebej izrazito v razpokanem apnencu, vzdolž prelomnih con in na stikih z manj prepustnimi kamninami. Najintenzivneje zakrasel odsek poteka po Petrinjskem in Podgorskem krasu, kjer je bilo pričakovanih približno deset jam na kilometer. Jami 2TDK-066 in 2TDK-080 sta morfološko in hidrološko povezani ter vključujeta velike rove, ki so lahko občasno poplavljeni in delno zapolnjeni z drobnozrnatimi aluvialnimi sedimenti. Ker je začetna odprtina razkrila le omejen del podzemne geometrije, so bile pred izbiro trajne rešitve izvedene dodatne preiskave. Z dodatnimi vrtinami, medvrtinskimi georadarskimi in presiometrskimi meritvami, laboratorijskimi preiskavami vzorcev kamnine ter pregledom vrtin z vrtinsko kamero so bile določene razmere na območjih temeljenja in morebitna nenosilna območja. Podatki so bili nato združeni v tridimenzionalne modele jam in okoliške hribine.
Slika 3: Lokacije vrtin in dodatne preiskave za premostitev jame 2TDK-080.
Ekstremne razmere med izkopom
Razmere med izkopom so zahtevale prilagoditev trajne rešitve posameznim jamam. Jama 2TDK-025 se je med glavno in servisno cevjo ter zunaj njunega območja raztezala več kot 120 m v dolžino in približno 36 m v višino. Zaradi razpadlega laporovca, podornih blokov in dotokov podzemne vode je izkop potekal pod geološkim nadzorom, z odstranjevanjem nestabilnega materiala in lokalnimi podpornimi ukrepi, pod predorom pa je bil izveden hidrološki obvod. Pri jami 2TDK-066 so nestabilni apnenčasti bloki nad temenom predora zahtevali nadzorovano miniranje in postopno odstranjevanje materiala, za zaščito pred padanjem kamnin pa je bil izveden zaščitni betonski blok. Jama 2TDK-080 je ležala neposredno pod traso predora in zaradi poševne orientacije zahtevala večji konstrukcijski razpon. Sanacija je poleg trajne premostitve obsegala odstranitev dela mehkega materiala, hidrološki obvod in kontrolirano zapolnitev izbranih delov jame.
3. RAZVOJ KONCEPTA PREMOSTITVE
Zaradi razlik v velikosti, obliki, zapolnitvi in pogojih temeljenja enotna rešitev ni bila primerna. S študijo variant so bili opredeljeni štirje konstrukcijski koncepti za različne razsežnosti kraških pojavov.
Za manjše votline z razponi do približno 15 m je bila izbrana varianta 1, za večja jamska sistema 2TDK-066 in 2TDK-080 pa varianta 2. Armiranobetonska ločna konstrukcija je predstavljala najboljšo kombinacijo konstrukcijske robustnosti, izvedljivosti ter prilagodljivosti razpoložljivim pogojem temeljenja.
4. PREMOŠČANJE VELIKIH KRAŠKIH JAM Z ARMIRANOBETONSKIMI LOKI
Premostitvena konstrukcija je zasnovana kot monolitni armiranobetonski lok, togo vpet v plitke pasovne temelje na kompaktni kamniti podlagi, pri čemer so bili lokalni glinasti žepi odstranjeni in nadomeščeni z masivnim betonom. Izkop je sledil konturi loka, med lokom in okoliško hribino pa je bil vgrajen sloj plošč iz ekspandiranega polistirena (EPS), ki omogoča kontrolirane deformacije, preprečuje neposredni stik z neravno hribino in zmanjšuje lokalne koncentracije napetosti.
4.1 Geometrija in konstrukcijska zasnova
Geometrijo loka sta omejevala globina izkopa in radij ukrivljenosti. Z izbiro ustreznega razmerja med višino in razponom loka (f/L) je bila zagotovljena ugodna razporeditev notranjih sil in ekonomičnost izvedbe.
Slika 4: Tloris premostitvene konstrukcije 2TDK-080-SC.
4.2 Določitev lege temeljev
Pri velikih kraških sistemih konstrukcijskega razpona ni bilo mogoče določiti zgolj na podlagi vidne odprtine, saj so se v hribini lahko skrivali sedimenti, razpoke in dodatne votline. Temelje je bilo zato treba umestiti na kompaktno in zvezno nosilno hribino, njihova končna lega in globina pa sta bili določeni na podlagi 3D-modelov jam in predora, geološke interpretacije ter dodatnih preiskav območij temeljenja.
5. POVEZANO 3D-MODELIRANJE IN NUMERIČNE ANALIZE
Zasnova je bila preverjena z geotehnično in statično analizo po metodi končnih elementov. Analizi sta bili povezani s prenosom izračunane togosti temeljenja iz 3D-geotehničnega v statični model.
5.1 Geotehnična analiza
3D-geotehnične analize so bile izvedene v programu DIANA FEA na podlagi 3D-skenirane geometrije podzemnega prostora in pomembnih faz gradnje. Hribina je bila glede na razmere modelirana z Mohr-Coulombovim modelom oziroma modelom razpokane hribine. Analize so pokazale, da so bili pričakovani posedki temeljev velikostnega reda nekaj milimetrov, kontaktne napetosti pa znotraj nosilnosti kompaktne kamnite podlage.
Slika 5: 3D-geotehnični model jame in premostitvene konstrukcije.
5.2 Statična analiza
Statična analiza je bila izvedena po metodi končnih elementov v programu SOFiSTiK ter je zajemala pomembne faze gradnje in uporabe. Armiranobetonski lok je bil analiziran ob upoštevanju geometrijskih nepopolnosti in nelinearnega kontakta med temelji in nosilno hribino. Statični in geotehnični model sta bila medsebojno usklajevana.
Obtežbe so vključevale lastno težo, gradnjo, promet, temperaturne vplive in reološke učinke betona. Najzahtevnejša kombinacija je nastopila med gradnjo ob hkratni obtežbi opažnega vozička mase 125 t, vozila za prevoz betona mase 15 t in stalnih obtežb.
Slika 6: 3D-statični model premostitvene konstrukcije.
6. IZVEDBA IN MONITORING LOČNIH KONSTRUKCIJ
Potrebno je bilo izvesti štiri armiranobetonske ločne konstrukcije in vse štiri so bile uspešno dokončane. Izvedba je obsegala izkop in varovanje območij temeljenja, armiranje, opaženje ter betoniranje lokov z uporabo običajne mehanizacije, ki je bila na voljo na gradbišču.
V loke so bili vgrajeni optični senzorji za spremljanje deformacij in temperature. Obremenilni preizkusi z dvema voziloma skupne teže približno 782 kN so pokazali zelo majhen odziv konstrukcije in potrdili predvideno obnašanje.
Slika 7. Izvedba armiranobetonskega loka.
7. ZAKLJUČEK
Gradnja železniške proge Divača–Koper skozi Dinarski kras je pokazala, da velike podzemne votline zahtevajo rešitve, ki presegajo običajne podporne ukrepe v predorogradnji. Manjše votline so bile premoščene s togo povezavo sosednjih kampad notranje obloge, večja jamska sistema 2TDK-066 in 2TDK-080 pa s samostojnimi armiranobetonskimi ločnimi konstrukcijami. Razponi in lege temeljev so bili določeni na podlagi 3D-geometrije jam, geološke interpretacije, ciljnih preiskav in numeričnega modeliranja. Povezane geotehnične in statične analize so omogočile ustrezno obravnavo interakcije med konstrukcijo in hribino ter določitev končne geometrije loka. Izvedene so bile štiri ločne konstrukcije z razponi od 25 do 45 m, njihova uspešna izvedba pa potrjuje učinkovitost armiranobetonskih lokov v kombinaciji s podrobnimi raziskavami in povezanimi 3D-analizami pri premoščanju velikih in nepravilnih kraških jam.
Pripravili:
Peter Zupančič, dipl. inž. grad.
Peter Jemec, dipl. inž. grad.
Simon Arčan, mag. inž. grad.
Martin Hostnik, mag. inž. grad.
Tina Živec, univ. dipl. inž. geol.
LITERATURA
Jemec, P., Zupančič, P., Frank, D., Živec, T. (2023). Predori v krasu. Elea iC.
Jemec, P., Zupančič, P., Arčan, S., Hostnik, M. (2025). Premoščanje kraških pojavov v predoru T2 na drugem tiru železniške proge med Divačo in Koprom. ITA Slovenia.
Jemec, P., Dvanajščak, D., Škerbec, E. (2019). Varies challenges for a new railway connection between Divača and Koper. WTC.
Prelovšek, M. (2022). Poročilo krasoslovnega nadzora za jamo 2TDK-024, 14. avgust 2022.
Prelovšek, M. (2022). Poročilo krasoslovnega nadzora za jamo 2TDK-025, 15. oktober 2022 in 6. december 2022.
Prelovšek, M. (2024). Poročila krasoslovnega nadzora za jamo 2TDK-066, januar–februar 2024.
Prelovšek, M. (2024). Poročila krasoslovnega nadzora za jamo 2TDK-080, april–maj 2024.
Živec, T., Fux, J., et al. (2019). Building a 3D geological database as a decision-making support in tunnel design and excavation in karstic areas. Geotechnical Challenges in Karst, ISRM Specialised Conference.
Živec, T., Schmidt, M., Richter, T., Hostnik, M. (2025). Application of borehole radar measurements as part of the geotechnical analysis for bridging caves inside tunnel T2 of the new Divača–Koper railway line. Proceedings of the 15th International Tunnelling and Underground Structures Conference, Ljubljana, Slovenia, 19–21 November 2025.