Czym jest strefa kontaktowa w tunelu TS-26 na S3?
30.11.2021
Trwa budowa drogi ekspresowej S3 na odcinku Bolków - Kamienna Góra, gdzie powstaje najdłuższy drążony w skale tunel dwunawowy w Polsce. Budowa prowadzona jest na obszarze o bardzo skomplikowanej budowie geologicznej, składającym się z kilkunastu różnych jednostek strukturalnych.
Drążenie tunelu TS-26 odbywa się z dwóch stron:
- od portalu północnego obie nawy tunelu TS-26 prowadzono dotąd w łupkach krystalicznych, tzw. metamorfiku Gór Kaczawskich. Były to różnorodne łupki - początkowo grafitowe, później serycytowe i kwarcytowe. Skały te powstały w okresie ordowiku (około 480-440 mln lat temu) w wyniku metamorfozy starszych osadów płytkomorskich.
- od portalu południowego wyrobiska tunelu drążone są w skałach osadowych tzw. niecki śródsudeckiej, gdzie dominują zlepieńce, a ponadto występują również pokłady piaskowców, mułowców oraz łupków ilastych i węglistych. Ta część serii osadowej powstała w okresie karbonu dolnego (około 350-340 mln lat temu).
Nawa północno-wschodnia
3 listopada br. wykonawca prowadząc prace drążeniowe w nawie północno-wschodniej, dotarł do strefy kontaktowej pomiędzy skałami metamorfiku kaczawskiego i niecki śródsudeckiej. Ma on charakter zaledwie 2-3-metrowej szerokości strefy poślizgu tektonicznego (uskoku), wypełnionej ilastą, ciemną „mączką uskokową”. Strefa ta zapada się na południe pod kątem około 70 stopni. Można ją określić jako zaskakująco wąską, jak na granicę uskokową pomiędzy dwiema największymi jednostkami strukturalnymi Sudetów.
Warto zwrócić uwagę na łupki krystaliczne w strefie przykontaktowej, które są pocięte uskokami o różnej orientacji (Fot. 1) i rozmiarach (skali przemieszczenia). Największe z nich stanowią granice większych bloków tektonicznych, wyraźnie przemieszczonych względem siebie (w obrębie których orientacja łupków jest różna).
Fot. 1. Przykontaktowa strefa łupków metamorficznych cięta różnokierunkowymi uskokami - wskazanymi strzałkami (tunel dł. 542 mb.; fot.: K.D. Zagożdżon).
Niektóre z uskoków to powierzchnie lub dość wąskie strefy poślizgu mas skalnych, inne mają większą szerokość (rzędu 20 centymetrów) i wypełnione są skałą o charakterze kakirytu (silnie spękana, strzaskana tektonicznie) (Fot. 2). Górotwór do około 30 m od strefy kontaktu wykazuje silne spękanie, a skała często jest rozsypliwa (krucha).
Fot. 2. Sieć drobnych uskoków w łupkach krystalicznych (tunel dł. 540 mb.), kolorem żółtym wskazano około 20-centymetrowej szerokości strefę uskokową z kakirytem, o orientacji zbliżonej do orientacji strefy kontaktowej (Fot. K.D. Zagożdżon).
Ponadto część górotworu położoną tuż za strefą kontaktową budują skały osadowe niecki śródsudeckiej. Są to gęste przewarstwienia (Fot. 3) tzw. brekcji osadowych (zbliżonych do zlepieńców, ale składających się z ostrokrawędzistych okruchów skalnych) oraz łupków ilastych i węglistych, konsekwentnie zapadających w kierunku południowym. Wszystkie te skały są ciemnoszare, a nawet czarne, co świadczy o dużej zawartości substancji organicznej (węglistej) (Fot. 4).
Fot. 3. Widok karbońskiego kompleksu osadowego w odległości około 2 m od strefy kontaktu, widoczne naprzemienne warstwy brekcji osadowych i ciemnych łupków (tunel dł. 575 mb.; fot.: K.D. Zagożdżon).
Fot. 4. Przykłady skał osadowych występujących w bezpośredniej bliskości strefy kontaktowej (pobrane na stanowisku widocznym na fot. 3): na górze - brekcja osadowa, na dole - łupek silnie strzaskany tektonicznie (powierzchnie szlifowane).
Górotwór w przykontaktowej strefie łupków krystalicznych jest raczej suchy, co jest wynikiem silnego ich zuskokowania, spękania i kakirytyzacji. Dzięki temu woda łatwo przenika w głąb górotworu. Odmiennie sytuacja wygląda za kontaktem, w obrębie zespołu skał osadowych. Występują tam miejscami duże dopływy wód. Jest to konsekwencja przebijania robotami górniczymi (wykonywanie tunelu, wiercenia) warstw skalnych o różnych parametrach hydrogeologicznych - przepuszczalnych (brekcje osadowe, piaskowce) i słabo przepuszczalnych (łupki ilaste). Woda przesiąkająca od strony strumienia płynącego ponad strefą kontaktową infiltruje stopniowo, zgodnie z układem warstw, ku północy. Gromadzi się ona ponad horyzontami łupkowymi, a ich przebicie powoduje dopływ wód do wyrobiska.
Nawa północno-zachodnia
16 listopada 2021 r. wykonawca robót doszedł do strefy kontaktowej również w nawie północno-zachodniej.Przeprowadzona została pełna inwentaryzacja zastanej zmiany warunków. Przy określeniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa współpracy górotworu oraz prowadzonych robót, podjęto decyzje o kontynuacji dalszych prac na czole przodka.
Dojście do strefy kontaktowej oraz napływ wody, powoduje spowolnienie tempa drążenia, (obecnie od 2 m do 3 m na dobę w jednej nawie). Zachowując wszelkie środki ostrożności związane z realizacją robót górniczych, odstąpiono od drążenia metodą strzałową. Drążenie odbywa się mechanicznie z użyciem koparki tunelowej. Roboty realizowane są przy pełnym i szczegółowym monitoringu pracy górotworu, umożliwiającym natychmiastowe podejmowanie decyzji w konieczności użycia specjalistycznych zabezpieczeń oraz odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych (typy obudów).
S3 Bolków - Kamienna Góra
W ramach inwestycji na odcinku od węzła Bolków do węzła Kamienna Góra Północ zostanie wybudowana dwujezdniowa droga ekspresowa S3 o długości ok. 16,1 km. Każda jezdnia będzie miała po dwa pasy ruchu i pas awaryjny. Powstaną również dwa dwunawowe tunele drogowe - tunel TS-26 o długości ok. 2300 m, pomiędzy miejscowościami Sady Górne, Stare i Nowe Bogaczowice, oraz tunel TS-32 o długości ok. 320 m niedaleko miejscowości Gostków. Tunel TS-26 będzie po wybudowaniu najdłuższym pozamiejskim tunelem w Polsce drążonym w skale i zostanie wyposażony we wszystkie istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa systemy. Ponadto na tym odcinku zostanie wybudowanych 15 obiektów inżynierskich (13 przejść zwierząt oraz 39 przepustów), sieci przyłączy oraz obustronny MOP Jaczków. Zostaną zrealizowane drogi dojazdowe, a istniejąca sieć dróg zostanie odpowiednio przebudowana i zmodernizowana.
Umowna wartość całej budowanej drogi ekspresowej S3 od Bolkowa do Lubawki szacuje się na prawie 2,5 mld zł. Inwestycja współfinansowana jest ze środków Unii Europejskiej z Funduszu Spójności w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko.