Oprava OK mostu v km 12,061 trati Chrást-Stupno

Příspěvek pojednává o přípravě opravy a zkušenostech z opravy železničního mostu přes řeku Klabavu v Chrástu u Plzně. Most o třech polích má ocelové, příhradové, nýtované nosné konstrukce s parabolicky zakřiveným dolním pásem z roku 1892.

1. HISTORIE OBJEKTU

Radnicko bylo v dávných dobách obdařeno velkým nerostným bohatstvím. Přeprava zejména uhlí a chemických výrobků (kyseliny sírové tehdy zvané oleum) si vyžádala stavbu odbočky západní dráhy Chrást-Stupno-Radnice. V roce 1862 se začalo s výstavbou pilířů a opěr. Následovala stavba 38 m vysokého a 190 m dlouhého železničního dřevěného provizória o 6 patrech. V říjnu roku 1863 byla dokončena železná konstrukce mostu.

Již v roce 1892 bylo zjištěno, že stávající konstrukce je nevyhovující a bylo rozhodnuto o její výměně. Novou železnou nýtovanou konstrukce vyrobili v pražské mostárně Českomoravské společnosti. Ta byla navezena na stávající most, který byl postupně rozebrán. Následovalo její spouštění do definitivní polohy, při němž došlo k havárii a konstrukce 1. pole spadla z výšky 1 m, ale naštěstí se zachytila mezi pilíři a zůstala nakloněná viset. Toto neštěstí si vyžádalo 6 lidských životů. Most byl uveden do provozu a spolehlivě sloužil téměř sto let. Stavební stav mostu se postupem doby zhoršoval, protože protikorozní ochrana provedená naposledy v roce 1938 degradovala.

Začátkem roku 1990 byla zpracována přípravná dokumentace na výměnu nosných konstrukcí. Nové konstrukce byly navrženy z plnostěnných nosníků se zapuštěnou prvkovou mostovkou.

Se změnou politického režimu nastala i změna v potřebách využívání železnice a velké investice do vedlejších tratí se nedařilo prosazovat.

Přepočtem v roce 2000 byla stanovena přechodnost 80% traťové třídy A při rychlosti 10 km/h a uvažovalo se o ukončení provozu na mostě a tím i po jedné z regionálních tratí Plzeňska od roku 2003.

V dnešní době je trať více využívána pro osobní dopravu. Nákladní doprava pro dřevařské a keramické společnosti je pouze omezená. Přestože most není uzpůsoben pěšímu provozu, slouží k tomuto účelu zejména v letních měsících. Důvodem je výrazně kratší cesta přes hluboké údolí Klabavy do sousedních obcí. "Pěší a cyklistický provoz" udržoval, během dosavadní životnosti mostu, hlavy nýtů horního pásu hlavního nosníku v kovovém lesku.

Lehká nýtovaná konstrukce dnes vytváří významný krajinotvorný prvek.

2. POPIS STÁVAJÍCÍ NOSNÉ KONSTRUKCE

Jednokolejný mostní objekt o třech otvorech tvoří ocelová trámová, příhradová, nýtovaná nosná konstrukce ve všech mostních otvorech shodná. Rozpětí hlavních nosníků je 37,00 m a jejich vzdálenost je 2,8 m. Příhradové nosníky jsou složené soustavy s přímým horním pásem a parabolicky zakřiveným dolním pásem. Výška nosníku nad podepřením je 1,498 m a ve středu rozpětí je 4,575 m. Hlavní nosník má 11 příhrad o vzdálenostech 2,95+3,3+7x3,5+3,3+2,95 m.

Horní pás je tvaru T složeného ze stěny, krčních úhelníků a pásnice. Dolní pás je tvaru I a jeho konstrukce je obdobná.

Diagonály jsou v první příhradě vytvořeny ze čtveřice úhelníků a nad podporou jsou doplněny stěnou, která spojuje horní a dolní pás hlavního nosníku. V dalších příhradách jsou diagonály a svislice z dvojic úhelníků, sesazených do tvaru T.

Prvková mostovka je tvořena příčníky a podélníky, na které jsou plošně uloženy dubové mostnice. Příčníky jsou příhradové tvaru I s výjimkou podporových, které jsou plnostěnné. Podélníky v osové vzdálenosti 1,8 m jsou plnostěnné tvaru I, sestavené ze stojiny a krčních úhelníků.

Styčníkové plechy příčníků a svislic jsou vytaženy až k horním krčním úhelníkům podélníků. Horní okraj plechu je vyztužen úhelníky, které propojují podélník se svislicí hlavního nosníku. Konstrukční řešení tohoto detailu spolehlivě přenáší podélné i příčné vodorovné síly od železničního provozu bez únavových poškození, které bývá častou příčinou poruch prvkových mostovek.

Horní vodorovné ztužení je z pásů z ploché oceli. Propojením s podélníky působí také jako spojité brzdné ztužidlo. Dolní vodorovné ztužení je z úhelníků.

Podlaha chodníku je z borových fošen, které jsou uloženy na podélnících z U profilu.

Konstrukce je uložena na ocelolitinových ložiskách.

Železniční trať přechází přes most v přímé a vodorovné bez převýšení. Železniční svršek S49 na rozponových pokladnicích je osazen na dřevěných, plošně uložených mostnicích. Nad oběma pilíři a radnické opěře jsou umístěna malá dilatační zařízení.

Příčný řez mostem po opravě

3. ODŮVODNĚNÍ OPRAVY

Stavební stav nosné konstrukce vyvolal potřebu odborného posouzení a návrhu opravy. Přípravná dokumentace, zpracovaná koncem roku 2000 firmou MCO Olomouc, a.s., prokázala, že pro odstranění nevyhovující zatížitelnosti ZUIC = 0.38 (rozhoduje podélník) je nezbytná oprava nosné konstrukce.

Z jejích závěrů vyplynulo, že provedením opravy PKO a zesílením příp. výměnou nevyhovujících prvků bude stabilizován stavební stav a zajištěna požadovaná přechodnost B2/60 a minimální průchodnost MPP 2,2.

Od roku 2003 hrozilo zastavení provozu. S ohledem na stav mostu by tedy SMT Plzeň v blízké době riskovala jeho zřícení. Současně OPŘ Plzeň požadovala udržení provozu.

Přes dlouholeté problémy (od roku 1980) s realizací opravy mostu se nakonec, těsně před ukončením provozu, podařilo opravu zahájit a tím i zachovat provoz po trati, která příznivě ovlivňuje obslužnost regionu.

4. DIAGNOSTIKA MOSTU

Před návrhem oprav byl proveden stavebně technický průzkum zaměřený na korozní úbytky, způsobené zcela degradovanou protikorozní ochranou.

Horní pásy hlavních nosníků byly zkorodovány pouze povrchově. Na dolních pásech byly patrné korozní úbytky pásnic a krčních úhelníků.

Diagonály a svislice byly zkorodovány mírně, zejména pak ve formě "pecek" v místech styků a křížení. Místy patrné lokální roztažení spáry mezi spojovanými prvky rzí způsobila větší vzdálenost spínacích nýtů až 10d.

Korozní oslabení horního ztužení bylo zejména v místech křížení pásků diagonál, kde došlo k roztažení přeplátovaného spoje rzí. U dolního ztužení byly zkorodovány zejména styčníkové plechy v přípoji k dolnímu pásu, kde se hromadily nečistoty. Dále to byla místa uložení dřevěných revizních lávek. V několika případech byly příčle dolního vodorovného ztužení zcela přerušeny.

Korozní úbytky na krčních úhelnících podélníků byly především v místech uložení mostnic. Tyto úhelníky byly navíc oslabeny i otvory po původních svislých mostnicových šroubech. Zábradlí chodníků je plošně poškozeno korozí. Chodníkové fošny jsou místy zahnilé. Korozní oslabení je u všech tří konstrukcí obdobné.

Pro potřeby opravy mostu byly odebrány vzorky. Chemický rozbor prokázal svařitelnost materiálu a při zkoušce tahem byla naměřena mez kluzu 240 MPa a mez pevnosti 310 MPa.

5. NÁVRH OPRAVY MOSTU

Celkový rozsah opravy mostu zahrnuje:

• opravu železničního svršku vč. výměny mostnic
• opravu konstrukce vč. zesílení a provedení protikorozní ochrany
• opravu vodorovných ploch úložných prahů spodní stavby

Z hlediska náročnosti stavebních prácí, omezení provozu a objemu finančních prostředků je oprava OK mostu rozdělena na etapy.

První část opravy tzn. kompletní 1. pole a zesílení hlavních nosníků 2. pole byla provedena v roce 2002. Zbylá část opravy je předpokládána v průběhu roku 2003.

Před realizací opravy byla velká pozornost věnována její přípravě. Jednotlivé montážní kroky byly řešeny ve spolupráci se zhotovitelem. Výhodou při zpracovávání byly dochované archivní výkresy, které odpovídaly skutečnému provedení. Výsledkem byla projektová dokumentace s podrobnými výkresy jednotlivých položek včetně detailního postupu provádění opravy OK.

Pro všechny tři ocelové konstrukce byly navrženy tyto úpravy:

• zesílení hlavních nosníků a podélníků
• výměna horního a dolního ztužení vč. revizní lávky
• výměnu zábradlí vč. chodníkových fošen

Nejnáročnější částí přípravy a následně i opravy bylo zesílení hlavních nosníků.

Příčinou nízké zatížitelnosti bylo kromě korozního oslabení také konstrukční řešení přípoje diagonál a svislic. Prvky tvaru T byly připojeny jednostranně ke stěnám dolního resp. horního pásu tzn. s excentricitou, která nebyla při původním návrhu zohledněna a způsobovala přídavné namáhání prvků ohybovým momentem. Tyto přídavné účinky vyčerpávaly nezanedbatelnou část únosnosti prvků.
Detaily zesílení diagonál a svislic hlavního nosníku

Diagonály a svislice byly zesíleny přídavnou pásnicím, která byla připojena k dolnímu resp. hornímu pásu pomocí příložky s vložkou. Příložka byla zapojena přes polovinu nýtů ve styčníku (min.4 nýty). Tento způsob zesílení prutů zároveň omezil vliv jejich excentrického připojení. Tím, že nemusely být zcela uvolněny zesilované pruty bylo umožněno provádění opravy bez zajišťování tvaru konstrukce a bez obav z přerozdělování vnitřních sil.

Oprava protikorozní ochrana (PKO)
Pro obnovu PKO nosné konstrukce byl zvolen čtyřvrstvý nátěrový systém DERISOL ONS 14a s celkovou tloušťkou 280 mm od firmy Dr. Demuth, GmbH, Německo. Vrchní vrstva s obsahem železité slídy je v červenohnědém odstínu DB 301. Odstín byl vybrán po dohodě s referátem životního prostředí OÚ Plzeň.

Pro plechy na hlavách mostnic se použil úsporný ONS s celkovou tloušťkou 180 mm. Podlahové rošty revizní lávky jsou žárově pozinkovány (tloušťka 80 mm).

Pro zamezení koroze ve spáře nové pásnice se stávajícími prvky bylo navrženo očištění kontaktní plochy stávajících prvků na St 2 s následnou ochranou základním nátěrem v tl. 40 mm (u 1.pole bylo provedeno strojní očištění na Sa 2,5).

Spáry a mezery mezi spojovanými prvky do šířky 10 mm byly zatmeleny. V místech, kde nová pásnice a stávající prut nedoléhaly těsně k sobě z důvodu jeho stříškovitosti, a dokonalé sevření kontaktní plochy nebylo možno provést, byl upraven postup nýtování tak, aby došlo k sevření spáry alespoň u horní hrany prutu. Tím se zabránilo vniknutí vody do spáry před jejím zatmelením. Tmelení bylo provedeno po základním nátěru tmelem SIKAFLEX-11 FC.

Oprava železničního svršku
Součástí opravy železničního svršku byla kromě výměny mostnic i výměna pozednic. Dvě řady narušeného zdiva závěrné zídky byly přezděny.

Plechy na hlavách mostnic byly přizpůsobeny novým žebrovým podkladnicím S4M, které nahradily stávající rozponové. Kolejnice S49 byly ponechány vč. dilatačních zařízení.

Na předpolích je navržena výměna vadných pražců a doplnění štěrku, na chrásteckém předpolí v délce 9,0 m a na radnickém v délce 17,0 m. Směrová a výšková úprava koleje v délce 100 m proběhne až po dokončení prací a úpravách na radnickém předpolí.

Oprava vodorovných ploch úložných prahů
Cílem opravy vodorovných ploch úložných prahů je omezení degradace spodní stavby zatékající vodou a mrazem. Vodorovné plochy byly mechanicky očištěny. Spáry mezi kamennými kvádry byly vyplněny sanační maltou PERMAPATCH P-35-AC. Kovové spony spojující kvádry byly ošetřeny NITOPRIME ZINCRICH. Pro zajištění vodoodpudivosti povrchu úložných prahů je navržen transparentní nátěr s hydrofobním účinkem NITOCOTE SN502, který nezabraňuje difuzi vodních par.

Výrobcem sanačních materiálů je firma FOSROC International Company.

6. POPIS OPRAVY OK

Oprava mostu začala montáží zavěšeného třípatrového lešení v 1. poli. Závěsy pro lešení byly uchyceny na horních pásech. Fošnová podlaha byla opatřena ochrannou geotextílií pro zachycení nečistot a písku použitého při čištění povrchu OK.

Pro urychlení provádění oprav byla konstrukce 1. pole nejprve očištěna a opatřena základní vrstvou PKO. Tím se kvalitně ošetřily i styčné plochy, které následně překryly nové příložky také předem opatřené základním nátěrem. Tento způsob přípravy konstrukce se osvědčil. Je však nutné, aby vrstva nátěru vytvořila kompaktní povlak. V našem případě byla částečně podceněna hrubost povrchu, povlak nátěru se na některých místech neuzavřel, a v krátké době se vytvořily výkvěty rzi.

Zesílení hlavních nosníků bylo prováděno postupně max. ve čtyřech příhradách najednou.

Po rozpojení kříže ve styku diagonál byly připojeny nové pásnice ke stávajícím prutům spínacími nýty. Ve středních příhradách, kde délka pásnic je téměř 5,0 m, byla jejich montáž přes trubky lešení velmi náročná.

Následovalo postupné zapojování pásnic ke styčníkům. Nejprve u dolního pásu a pak u horního pásu. Subtilnost konstrukce ztěžovala nýtování, protože docházelo k rozechvívání nýtovaných prvků. Zkušení zámečníci překonali prvotní obtíže a nakonec se jim podařilo zanýtovat i křížení diagonál dolního ztužení, které bylo navrženo jako svařované.

Horní ztužení a mostovka byly opravovány v 28 denní výluce (08-09/2002). Horní krční úhelníky podélníků byly vyměněny. Spoje krčních úhelníků jsou svařované. Vodorovná příruba tupým V svarem a svislá příruba koutovým svarem po obvodě příložky. Tak bylo zajištěno, že nedojde ke svarovému spojení úhelníku se stávající stěnou podélníků, které by mohlo způsobovat poruchy. Na nové krční úhelníky byla přivařena přídavná pásnice. Na nové pásnice byly přivařeny svislé příčné plechy pro připevnění mostnic přes vodorovný šroub s distančními kroužky dle MVL 701.

Různou velikostí opracování mostnic a ocelových podložek bylo redukováno velké nadvýšení konstrukce (cca 50 mm). Optimalizací počtu podložek a velikosti zářezů mostnic byla hodnota nadvýšení stanovena na 25 mm, což je stále více než doporučuje ČSN, ale vyhovuje požadavkům provozu. Před koncem výluky byla provedena PKO mostovkové části, aby mohly být osazeny mostnice. Po výměně pražců na chrásteckém předpolí a osazení koleje došlo k obnovení provozu.

Zároveň s prováděním PKO probíhala výměna zábradlí a montáž podélníků nové revizní lávky. Po jejím dokončení bylo zavěšené lešení postupně demontováno a přesouváno do 2. pole. Během demontáže lešení byly prováděny závěrečné opravy PKO a instalována pochozí plocha revizní lávky z podlahových roštů s protiskluznou úpravou a nové dubové fošny na chodníku. Provedení hydrofobního nátěru na úložných prazích bylo z důvodu nepříznivého počasí přesunuto na rok 2003.

Ve 2. poli byla oprava OK zahájena výměnou dolního ztužení, po které následovalo zesílení diagonál a svislic hlavního nosníku.

S ohledem na nepřístupnost styčníku u horního pásu bude jeho připojení provedeno v další etapě.

Osazením plechů na hlavách mostnic byla na začátku prosince 2002 ukončena první část opravy mostu.

Částečně zesílené 2. pole přezimuje do jara se zavěšeným lešení, kdy je předpokládána další část opravy.

7. PROVOZ NA MOSTĚ BĚHEM OPRAVY OK

Zajištění bezpečnosti provozu během opravy OK vyžadovalo podrobnou přípravu omezení dopravy s ohledem na velmi nízkou zatížitelnost stávající konstrukce.

Jednotlivé pracovní kroky byly navrženy tak, aby osobní doprava byla přerušena pouze v úplné výluce.

Při zavěšeném lešení a čištění OK pro první vrstvu ONS nebylo možno zachovat nákladní dopravu. Omezená nákladní doprava (vložené prázdné vozy) byla umožněna během zesilování OK a nanášení dalších vrstev ONS. Provádění oprav v dopravních pauzách umožnila součinnost s OPŘ Plzeň (žst. Rokycany).

8. ZÁVĚR

Postupnou výměnou prvků a celkovou obnovou PKO se podařilo při velmi přijatelných nákladech (cca 6,5 mil. Kč na jedno pole) opravit most. Technologie opravy mostu umožnila její postupnou realizaci, dle finančních možností SDC Plzeň. Výměna stávajících konstrukcí by se při dnešní situaci a cenách obtížně prosazovala.

Při opravě mostu dojde k odstranění 23 t starých položek a k dodání 52 t nových položek. Celková nátěrová plocha vč. podlahových plechů je 3x1220 m² = 3660 m².

Po dokončení opravy mostu bude zajištěna přechodnost B2/60.

Záchranou této ojedinělé konstrukce se podaří udržet provoz na trati Chrást-Stupno, která v roce 2003 oslaví 140 let.

Investor:	ČD DDC, Správa dopravní cesty Plzeň
Zpracovatel dokumentace:	SUDOP PRAHA a.s.
Hlavní zhotovitel opravy mostu:	CHLÁDEK & TINTĚRA, a.s., Litoměřice
- zhotovitel opravy OK mostu:	STAMAKOCEL, s.r.o., Brodek u Přerova
- zhotovitel opravy PKO:	PROFICOLOR, s.r.o, Praha 10 - Hostivař

zpět na seznam