Přestavba železničního mostu v km 535,437 trati
Praha Masarykovo n. - Děčín („Četrans“)

Ing. Stanislav Fousek, Chládek + Tintěra a. s.
Ing. Tomáš Wangler, SUDOP PRAHA a. s.

Návrh přestavby objektu

Základní koncepce řešení

Železniční most v km 535,437 trati Praha Masarykovo n. - Děčín se nachází v katastru obce Malšovice na území CHKO České Středohoří a převádí dvoukolejnou železniční trať I.  tranzitního koridoru ČD přes polní cestu, Račí potok a příjezdovou komunikaci do kamionového překladiště firmy Četrans.

Původní nosná konstrukce mostu z r.1849 byla tvořena pěti půlkruhovými klenbami o světlosti po 5,60 m. V roce 1971 bylo zdivo mostu sanováno injektáží a torkretovým nástřikem, izolace však dle dostupných podkladů obnovena nebyla. Vrstva torkretu proto zjevně uzavřela vlhkost ve zdivu, což jeho degradaci vlivem vlhkosti a mrazového zvětrávání dále urychlilo. Klenby nad komunikací byly navíc značně poškozeny opakovanými nárazy vozidel. Pro účely zpracování přípravné dokumentace optimalizace traťového úseku Ústí n.L. - Děčín v roce 1996 byl zpracován stavebně technický průzkum, který stanovil výpočtovou pevnost hrubě mezerovitého zdiva kleneb na pouhých 1,3 MPa. S přihlédnutím k problematickému prostorovému uspořádání na mostě i pod mostem bylo proto již během zpracování přípravné dokumentace rozhodnuto o jeho přestavbě.

V přípravné dokumentaci byla navržena přestavba na most o čtyřech mostních otvorech (sloučením mostních otvorů nad komunikací), přičemž nosné konstrukce z desek se zabetonovanými nosníky měly být uloženy na rekonstruované stávající spodní stavbě. Doplňkový průzkum však prokázal, že rekonstrukce stávajících pilířů není vzhledem ke stavu zdiva účelná a rovněž jejich základy by bylo nutno podchytit. Horní části spodní stavby by během přestavby musely být odbourány hluboko pod paty kleneb v sousední provozované koleji, což by zjevně komplikovalo zajištění jejich stability. V neposlední řadě estetické působení objektu o čtyřech polích v dispozici 3x 7,12 m + 14,41 m bylo nutno považovat za problematické.

Na základě výše uvedeného byl v projektové dokumentaci rozpracován alternativní návrh přestavby mostu na objekt se spojitou spřaženou nosnou konstrukcí o dvou polích, jehož dispozice byla uspořádána tak, aby novou spodní stavbu bylo možno vybudovat ještě před demolicí stávající klenby. Toto uspořádání mostu vychází z požadavků na minimalizaci výluk trati ČD během přestavby.

Při návrhu stavebních postupů byly zvažovány dvě varianty. Podle první z nich by v oboukolejné výluce byly demolovány nosné konstrukce kleneb pod oběma kolejemi a následně by byla do koleje č. 2 příčně zasunuta nová nosná konstrukce. V takovém případě by podle konzultací se specializovanými firmami oboukolejná výluka musela trvat minimálně 96 h, což bylo pro provozní složky ČD nepřijatelné. Proto bylo nutno rozpracovat technicky náročnější variantu postupné přestavby objektu v jednokolejných výlukách, která je podrobně popsána ve druhé části příspěvku.

Střední pilíř, společný pro nosné konstrukce v obou kolejích, byl situován do stávajícího mostního otvoru č. 3, aby mohl být vybudován zcela nezávisle na železničním provozu. Štěrkové podloží s proměnlivou ulehlostí muselo být vylepšeno tryskovou injektáží, která byla provedena pod stávajícími klenbami. Nové úložné prahy krajních opěr byly umístěny vně krajních kleneb a uloženy částečně na stávajících opěrách a částečně v železničním náspu za jejich rubem. Homogenita jejich podloží a stabilita dříku stávajících opěr byla zajištěna rovněž tryskovou injektáží, prováděnou přímo ze železničního svršku mezi pražci. Opěry byly provedeny po polovinách pod ochranou pažení. Nosná konstrukce v koleji č. 2 mohla být při této dispozici mostu osazena po odbourání části podélně rozříznutých kleneb, přičemž původní spodní stavba zůstala zachována v celém rozsahu a stabilizovala provozovanou část kleneb v koleji č. 1.

Nové nosné konstrukce o rozpětí 2x 19,38 m byly navrženy jako spojité spřažené ocelobetonové se čtyřmi hlavní nosníky. Hlavní nosníky jsou opatřeny náběhy nad střední podporou a nemají žádné příčné ztužení v poli. Stavební výška činí 1,794 m, takže přes značné zvětšení světlosti mostního otvoru odpovídá volná výška nad přemosťovanou komunikací (min 4,866 m) výšce klenáků původních kleneb a nepředstavuje tak nadále omezení pro průjezd kamiónů.

Spřažené ocelobetonové konstrukce

Ve snaze zjednodušit montáž na staveništi byly navrženy nosné konstrukce s monolitickými ocelobetonovými úložnými příčníky. Toto uspořádání vychází z koncepce integrovaného rámového mostu, u kterého je nosná konstrukce zmonolitněním provázána se spodní stavbou. U takového mostu odpadají ložiska i mostní závěry, což výrazně zjednodušuje jeho provádění a následnou údržbu.

Při daném harmonogramu provádění (nutnost příčného přesunu nosných konstrukcí) nebylo možno rámový most zřídit. Zmonolitněné rámové rohy byly upraveny na použití úložných příčníků spřažených. Ocelová část těchto příčníků má tvar korýtka, které tvoří dolní pásnici pod železobetonovým obdélníkovým průřezem masivního úložného příčníku.

Ocelová část příčníku je spřažena s betonovým průřezem trny, a proto výrazně staticky spolupůsobí. Zároveň slouží jako ztracené bednění příčníku a montážní podpora hlavních nosníků.

Vetknutí hlavních nosníků do krajního úložného příčníku je realizováno spřahovacími trny a příčnou výztuží procházející otvory ve stojině. Do vnitřního úložného příčníku jsou hlavní nosníky vetknuty prostřednictvím čelní desky. Spřahovací trny, rozmístěné na čelní desce, přenášejí svislé smykové síly. Tlakové síly od záporného momentu nad podporou jsou do železobetonového průřezu vnášeny prostřednictvím zesílené roznášecí desky v oblasti náběhu hlavního nosníku. Tahové síly od záporného momentu nad podporou jsou přenášeny podélnou výztuží železobetonové desky mostovky a průběžnou horní pásnicí hlavního nosníku, která je v místě podpory zesílena.

Při provádění nosné konstrukce tedy postačuje osadit ocelové části úložných příčníků na montážní podpory, průběžně je podepřít a přesně geometricky vyrovnat. Součástí ocelové části příčníků jsou montážní tangenciální ložiska, na která se osadí ocelové hlavní nosníky. Uspořádání ložisek zajistí přesnou a jednoznačnou geometrickou polohu nosníků. Stabilita nosníků se zajistí ocelovými plechy, které budou vešroubovány mezi příčné výztuhy nosníků a při betonáži příčníků poslouží zároveň jako bednění.

Ocelové nosníky se osazují jako běžné prefabrikáty či zabetonované nosníky. Montážní styky ocelové konstrukce se omezují na svařované styky horní pásnice hlavních nosníků nad podporou. Díky jejich následnému zabetonování odpadá i nutnost obnovy protikorozní ochrany po montážním svařování. Také ostatní detaily jsou z hlediska protikorozní ochrany jednodušší. (Optimálním řešením detailu nad podporou by bylo přenést tahové síly výhradně betonářskou výztuží a tím zcela eliminovat montážní styky ocelové konstrukce. Pro železniční zatížení a danou dispozici mostu se však detail nepodařilo v prostém betonu nadimenzovat - alespoň za předpokladu, že předpětí desky by provádění spíše zkomplikovalo).

Tuhé úložné příčníky umožňují osadit na každé opěře pouze dvě ložiska a zjednodušují i provizorní podepření konstrukcí při montáži a osazování. Zároveň zajišťují dolní pásnice u mezilehlé podpěry proti klopení a přispívají ke stabilitě konstrukce proti nadzdvižení krajních ložisek a překlopení.

Most je navržen na účinky návrhového zatěžovacího schématu ČD T a ČD SZS dle ČSN 73 6203, traťová rychlost pro soupravy s naklápěcími skříněmi bude na mostě činit 160 km/h.

Nosné konstrukce jsou provedeny z oceli S355. Celková hmotnost konstrukční oceli včetně zábradlí a odvodňovačů činí 104,2 t (tj. 505 kg/bm 1 NK).

Nosné konstrukce jsou uloženy na vyztužených elastomerových ložiskách. Žlab kolejového lože je v plném rozsahu opatřen membránovou nástřikovou izolací Stirling Lloyd Eliminator. Podélná spára mezi nosnými konstrukcemi je těsněna lamelovými mostními závěry typu Mageba RS. Spřažená deska mostovky je ukončena přesahem přes závěrnou zídku. Odvodňovací systém nosných konstrukcí je proveden jako uzavřený, v nerezovém provedení. Nezabetonované části ocelové nosné konstrukce (tzn. hlavní nosníky a úložné příčníky) byly opatřeny čtyřvrstvým epoxipolyuretanovým protikorozním ochranným systémem, zábradlí je chráněno kombinovaným protikorozním systémem, sestávajícím ze žárového zinkování a epoxipolyuretanových nátěrů. Krycí vrstva je provedena ve smaragdově zeleném odstínu.

Provádění objektu

Technologický postup rekonstrukce mostu vycházel z celkového harmonogramu stavby „ČD DDC, Optimalizace traťového úseku Ústí n.L. – Děčín“. Limitujícím požadavkem bylo zachování železničního provozu alespoň v jedné traťové koleji po celou dobu rekonstrukce mostu a zachování silničního provozu na příjezdové komunikaci do areálu ČETRANS.

S ohledem na tyto požadavky musel být, kromě rutinních stavebních postupů při výstavbě nových masivních částí mostu a samotné nosné konstrukce, kladen zvýšený důraz na zajištění stability stávajících kleneb v 1. traťové koleji (dále TK), které po úplném odbourání kleneb ve 2. TK musely zajistit bezpečný a plynulý železniční provoz až do dokončení nové konstrukce ve 2. TK a jejího zprovoznění. Tyto práce zahrnovaly zejména vybudování záporových stěn a pažení, podélné rozříznutí kleneb mezi 1. a 2. TK a následné stažení kleneb v 1. TK kleštinami.

S výjimkou prací prováděných za provozu se rozhodující procesy realizovaly ve dvou hlavních nepřetržitých výlukách, z nichž výluka 2. TK trvala celkem 92 dnů a výluka 1. TK jen 77 dní.

Práce před hlavními výlukami

Před zahájením hlavních výlukových prací byly v předsunuté 7 denní výluce 1. TK realizovány přípravné práce nezbytné pro zajištění stability kleneb. Pro zřízení kotvené záporové pažící stěny bylo z úrovně štěrkového lože vyvrtáno celkem 88 vrtů průměru 245 mm, do kterých byly osazeny zápory z válcovaných profilů I 160 a 180, přičemž jejich paty byly zabetonovány. Stejnými vrtnými soupravami byla poté provedena trysková injektáž podzákladí krajních opěr v 1. TK.

Je třeba přiznat, že v této fázi se projevily jediné vážnější problémy celé realizace, neboť některé z vrtů, nasazovaných ve štěrkovém loži, poněkud „ujely“ z roviny pažicí stěny, což následně poněkud zkomplikovalo provádění vlastního pažení. Rovněž při tryskové injektáži za opěrami vnikla vlivem mezerovitosti podkladu injektážní směsi do štěrkového lože a způsobila výškovou deformaci koleje, kterou se však před skončením výluky podařilo odstranit.

Nezávisle na výluce byla provedena trysková injektáž podzákladí nového pilíře ve stávajícím mostním otvoru č. 3.

Práce ve výluce 2. TK

Výluka 2. TK byla zahájena 16. 6. 2001. Po demontáži železničního svršku ve 2. koleji byla provedena trysková injektáž obou opěr ve 2. TK, kde stejně jako v sousední koleji byly použity vrty průměru 105 -140 mm tak, aby průměr sloupu tryskové injektáže byl min 1,15 m a pevnost injektované zeminy v prostém tlaku 0,5 MPa. Pro cementovou injekční směs byl použit cement třídy C II. Nové krajní opěry v koleji č. 2 a střední pilíř, společný pro obě konstrukce byly vybetonovány monoliticky, klasickým způsobem.

Na volném prostranství vedle 2. TK byla souběžně vybudována konstrukce PIŽMO pro montáž ocelové části nosné konstrukce. Osazení a montáž ocelové konstrukce se díky použití spřažených ocelobetonových úložných příčníků značně zjednodušily. Na průběžně podepřené a geometricky vyrovnané ocelové části úložných příčníků byly osazeny hlavní nosníky. Poloha nosníků byla stabilizována plechovými deskami vešroubovanými mezi příčné výztuhy, které zároveň s ocelovými „korýtky“ úložných příčníků posloužily jako bednění při následné betonáži. Roštové působení hlavních nosníků při betonáži desky mostovky bylo zajištěno příhradovými montážními ztužidly, připojenými šroubovanými úhelníky ke stojinám hlavních nosníků ve třetinách rozpětí. Střední část spojité konstrukce byla před betonáží nadvýšena o 40 mm.

Pro betonáž nosné konstrukce byla použita výztuž z oceli 10 505 (R) a beton C-/35-3b. Nejprve byly vcelku zabetonovány úložné příčníky. Po jejich zatuhnutí byla provedena deska mostovky rovnoměrnou betonáží od střední podpory k oběma koncům. Aby byla zaručena nepřetržitá betonáž, byl zajištěn nepřetržitý přísun betonové směsi pumpami a průběžně na místě prováděny předepsané zkoušky betonu. S ohledem na uspořádání výztuže byl kladen důraz na optimální používání ponorných vibrátorů.

Následně betonovaná římsa rozdělena příčnými dilatačními spárami s plastovou výplní, aby bylo vyloučeno její spolupůsobení s nosnou konstrukcí. Po technologické přestávce na zrání betonu byl otryskán povrch žlabu kolejového lože, na který byla aplikována membránová izolace Eliminator. Po vyzrání betonu byla popuštěním střední podpory redukována tahová napětí v desce mostovky nad pilířem.

Souběžně pokračovaly práce na zajištění provozu v 1. TK. Do předem připravených zápor osazeno pažení z fošen a záporová stěna byla ukotvena převázkami ze dvou svařených dvojic profilů U 120, kotvenými prostřednictvím tyčí Dywidag o průměru 15,5 mm za hlavy pražců a do průčelní zdi kleneb. Tato pažicí stěna zajistila kolejové lože a přesypávku kleneb, současně však bylo nutno zamezit uvolnění věnce klenby, do kterého byly zápory vetknuty. Pro tento účel byla klenba stažena soustavou kleštin a spínacích tyčí, osazených do jádrových vrtů v rubovém betonu. Všech pět kleneb bylo rozříznuto diamantovým lanem a postupně odbouráváno. Je nutno podotknout, že přes počáteční obavy proběhla tato fáze naprosto bez problémů.

Co nejdříve po demolici kleneb ve 2. TK byla kompletní nosná konstrukce zasunuta po příčné zasouvací dráze z materiálu ŽM16 do osy a pomocí soustavy lisů HYRA spuštěna do definitivní polohy. Ložiska byla zalita plastbetonem a aktivována.

Po obnově železničního svršku a trakčního vedení proběhla úspěšně hlavní prohlídka mostu a statická zatěžovací zkouška. Dne 15. 9. 2001 byla výluka 2. TK ukončena a mohl být obnoven železniční provoz.

Práce ve výluce 1. TK

Bezprostředně po obnovení provozu ve 2. TK byla 16. 9. 2001 zahájena výluka 1. TK. Hlavní změnou oproti postupům 2. TK byla možnost odbourat zbývající část kleneb bez obav o stabilitu sousední koleje a možnost provádět nosné konstrukce na rovnaninách přímo na připravené spodní stavbě. Ihned po zahájení výluky byla proto demolovány klenby v koleji č. 1 a zahájena výstavba krajních opěr.

Sled prací a použité technologie při výrobě nové konstrukce byly analogické jako v sousední koleji. Zkušenosti z 1. TK se projevily zkrácením termínů provádění. Proto se např. montážní prohlídka nosné konstrukce mohla konat pouhé 3 dny po dílenské přejímce u zhotovitele. Po betonáži byla nosná konstrukce spuštěna soustavou zvedáků HYRA za použití podpěrné bárky vedle nového pilíře do definitivní polohy.

Po úspěšném průběhu hlavní prohlídky a statické zatěžovací zkoušky byla dne 2. 12. 2001 ukončena výluka a obnoven železniční provoz na celém mostě.

Závěr

Přestavba mostu u Četransu proběhla bez vážnějších problémů. Na základě zkušeností z realizace se domníváme, že je tomu tak především proto, že se podařilo nalézt soulad mezi projektem a možnostmi zhotovitelů v oblasti konstrukčního řešení i stavebních postupů. Použitá koncepce nosné konstrukce si podle našeho názoru zaslouží další vývoj a jistě brzy znovu nalezne uplatnění.

Neskromně věříme, že řada koridorových mostních staveb byla rozšířena o další zajímavý a snad i pohledný objekt zásluhou přístupu všech zúčastněných.

Objednatel:	ČD DDC, Stavební správa Praha
Hlavní zhotovitel objektu:	Chládek + Tintěra a. s. (stavitel J. Vlček)
Výroba a montáž OK:	SOK Třebestovice s. r. o.
Trysková injektáž a pažení:	Zakládání staveb a. s.
Manipulace s OK:	SOŽ Olomouc
Projekt:	SUDOP PRAHA a. s. (Ing. T. Wangler, Ing. V. Veselý, Ing. P. Nosek)

Literatura:

Schleich, J. B.; Witry A.: Neues Konzept für einfache Verbundbrücken mit Spannweiten von 20 m bis 50 m, Arbed, Luxemburg,1993,

Stráský J.; Svadbík P.; Lapáček L.: Most přes Ploučnici ve Stružnici, sborník konference Mosty 2000, Brno, 2000.

zpět na seznam