Železniční most z předpjatého betonu na přeložce trati Březno u Chomutova - Chomutov

Ing.Roman Šafář, SUDOP PRAHA a.s.
Ing.Blanka Karbanová, Stanislav Tichý, České dráhy s.o.
Ing.Lukáš Bludský, Stavby silnic a železnic a.s.

Úvod

V současné době probíhá výstavba přeložky železniční trati Březno u Chomutova – Chomutov v délce přibližně 7,1 km. Stávající trať bude zrušena z důvodu rozšiřování povrchového uhelného dolu. V km 0,425 přeložky trati pokračuje realizace nového železničního monolitického mostu z předpjatého betonu o osmi polích celkové délky 201,200 m.

Mostní objekt převádí jednokolejnou železniční trať přes údolí se silnicí, potokem a polní cestou. Most se nachází v prostoru s poměrně nepříznivými geologickými poměry - je založen na souvrství tvořeném zejména jíly, jílovci a uhlím, kde lze očekávat určité nerovnoměrné sedání jednotlivých podpěr mostu. Za těchto okolností bylo ze statického hlediska možné navrhnout konstrukci mostu buď jako řadu prostých polí, nebo jako spojitý nosník s malou ohybovou tuhostí a tedy i s menší citlivostí na poklesy podpěr. Z hlediska údržby je vhodnější konstrukce spojitá, která výrazně omezuje počet ložisek a mostních závěrů, které patří k nejnáročnějším detailům pro údržbu.

Na základě uvedených důvodů byla nosná konstrukce navržena jako spojitý nosník s poměrně malým rozpětím polí a s nízkým příčným řezem. Kompaktní betonová deska je však naopak dostatečně tuhá pro namáhání kroucením od větru, od zakřivení konstrukce do směrové oblouku a od odstředivé síly a zajišťuje minimální rozdíly v průhybech pod levým a pravým kolejnicovým pásem v důsledku zkroucení nosné konstrukce. Projektová dokumentace byla vypracována v roce 1997, v současné době probíhá realizace přeložky trati i mostního objektu. Zahájení provozu na nové trati je plánováno na rok 2003.

Popis mostního objektu

Nosná konstrukce

Nosnou konstrukci mostního objektu tvoří spojitá monolitická deska z předpjatého betonu o osmi polích rozpětí 20,0 + 22,0 + 3 x 26,0 + 2 x 22,0 + 20,0 m s výškou průřezu 1,50 m. Protože kolej na mostě je ve směrovém oblouku o poloměru 550,0 m s převýšením kolejnic 130 mm, je horní i dolní povrch nosné konstrukce v jednostranném příčném sklonu 5 %. Podél nižšího okraje nosné konstrukce je navržen protispád rovněž 5 %. Ve vzniklém úžlabí jsou umístěny odvodňovače pro odvodnění mostního objektu. Deska je navržena bez vylehčovacích otvorů, aby v konstrukci nevznikaly obtížně kontrolovatelné a udržovatelné dutiny. Vylehčení příčného řezu je dosaženo maximálním možným vyložením konzol a zúžením střední – nejsilnější části průřezu. Nosná konstrukce je z betonu C30/37-3a, betonářská výztuž je z oceli 10 505 (R). V podélném směru je konstrukce dodatečně předpjatá pomocí předpínacího systému Dywidag. Předpínací výztuž tvoří 14 kabelů z 22 lan Ć 15,7 mm – 1770/1570 MPa. V každé pracovní spáře se vždy část kabelů spojkuje, část probíhá bez přerušení a napíná se až z následující pracovní spáry. Předpětí nosné konstrukce je navrženo jako plné s ohledem na základové poměry.

Nosná konstrukce je uložena na každé podpěře na dvě hrncová ložiska Reisner & Wolff – na opěrách jsou ložiska s únosností 3,75 MN, na pilířích jsou ložiska s únosností 7,50 MN. Pevné uložení je na pilíři P5, na ostatních podpěrách je uložení posuvné. Maximální posuny ložisek na koncích nosné konstrukce jsou +/- 89 mm.

Spodní stavba

Pilíře s posuvnými ložisky jsou z betonu třídy C25/30 a mají průřez tvaru I. Pilíř P5, na kterém jsou umístěna pevná ložiska, byl oproti ostatním pilířům zesílen tak, aby přenesl poměrně značnou brzdnou sílu dosahující hodnoty až 1300 kN. Je proto z betonu C30/37 a má průřez doplněný na obdélník s pouze mělkým pohledovým vybráním. Opěry jsou monolitické železobetonové z betonu C25/30. Pro umožnění kontroly mostních závěrů je mezi čelem nosné konstrukce a závěrnou zídkou ponechán přístupný prostor šířky 0,75 m.

Založení

Založení spodní stavby (konečný návrh – Ing.Dušek) je provedeno na vrtaných velkoprůměrových pilotách. Opěry jsou založeny na osmi pilotách (6 pilot pod vlastní opěrou a 2 piloty pod křídly) Ć 0,90 m a délky 10,0 m, pilíře s posuvnými ložisky na šesti pilotách Ć 1,20 m a délky 13,0 až 16,0 m, „pevný“ pilíř P5 na osmi pilotách Ć 1,20 m a délky 16,0 m. Protože v místě mostu se vyskytuje podzemní voda, která je vlivem síranů agresivní na beton, jsou piloty navrženy z betonu C25/30-5b. Vlastnímu zakládání objektu předcházela statická zatěžovací zkouška jedné nesystémové piloty, která potvrdila odpovídající shodu mezi spočítanými a naměřenými výsledky (hodnotami zatlačení piloty).

Mostní svršek a vybavení

Na mostě budou monolitické železobetonové římsy z betonu C25/30-3b. Aby se zabránilo spolupůsobení říms s nosnou konstrukcí, budou římsy pravidelně děleny příčnými dilatačními spárami. Převáděná železniční trať není v současné době elektrifikována. Aby však elektrifikace byla v budoucnu možná bez větších komplikací, budou na mostě připravena kotevní místa pro uchycení stožárů trakčního vedení. Římsy budou rozšířeny v těchto místech pro jejich zakotvení do betonových kotevních bloků.

Na mostě bude ocelové trubkové trojmadlové zábradlí, kotvené zalitím plastbetonem do kapes vynechaných v římsách.

Kolej na mostě bude bezstyková s kolejovým ložem a přes koncové opěry bude procházet bez přerušení. U každého okraje mostu budou dva kabelové žlaby.

Systém vodotěsné izolace žlabu kolejového lože je na mostě navržen z modifikovaných asfaltových pásů s tvrdou ochranou litým asfaltem. Svislé stěny budou opatřeny tvrdou ochranou z asfaltobetonu. K odvodnění mostního objektu budou sloužit odvodňovače umístěné ve vzdálenostech po 6 m v úžlabí podél nižšího okraje nosné konstrukce. Odvodňovače budou zaústěné do podélného svodu z nerezové oceli DN 200 mm, který bude opatřen chrliči pro vypouštění vody na terén zpevněný v těchto místech pohozem lomovým kamenem.

Provádění mostního objektu

Provádění nosné konstrukce

Nosná konstrukce byla betonována na pevné skruži po dvou polích s konzolou do dalšího pole tak, že pracovní spára je za každým druhým pilířem v přibližném místě nulových momentů. Konstrukce byla navržena tak, že po napnutí kabelů v pracovní spáře bylo možno hotovou část konstrukce odskružit a skruž přesunout pod další úsek. Vzhledem ke složitým geologickým poměrům v místě staveniště bylo nutné, aby se vhodným způsobem omezilo riziko namáhání konstrukce vlivem nerovnoměrných poklesů podpěr. Byl proto formulován požadavek, aby veškeré podpěry skruže byly založeny zásadně jen na definitivních základových blocích opěr a pilířů, a maximální možná část zatlačení základů proběhla během betonáže ještě před zatvrdnutím betonu.

Skruž

Pro betonáž nosné konstrukce byla použita skruž firmy PERI. Jako hlavní nosníky skruže byly použity nosníky HE 1000 B, délky nosníků byly 18,0 m pro pole 20 a 22 metrů a nosníky délky 22,0 pro rozpětí 26 m. V každém poli bylo použito 10 hlavních nosníků. Spolupůsobení nosníků a příčnou tuhost skruže zajišťovala ztužidla – dvojice profilů U 200 nad a pod hlavními nosníky stažená svislými svorníky. Stabilitu nosníků proti překlopení zajišťovala výdřeva mezi nosníky a stažení skruže vodorovnými svorníky. Stojky skruže byly založeny na základových blocích opěr a pilířů, použily se systémové stojky HD 200. Vlastní bednění bylo tvořeno překližkou nesenou dřevěnými příhradovými nosníky Peri a závorami SRZ s rozpěrnými tyčemi SLS pod konzolami desky. Nadvýšení skruže bylo řešeno vypodložením mezi hlavními nosníky a bedněním.

Postup betonáže

Vypočtený průhyb hlavních nosníků skruže byl v nejdelších polích mostu cca 70 mm, a proto vznikla obava ze vzniku trhlinek při spodním líci konstrukce při nárůstu průhybu skruže během betonáže v betonu, ve kterém již započalo tuhnutí. Proto byl vypracován podrobný návrh postupu betonáže tak, aby došlo k co nejrychlejšímu nárůstu průhybu v každém poli skruže a byla použita taková receptura betonu, která zajistila zpracovatelnost betonu po minimálně 4 hodiny od dopravení na stavbu. Betonáž nosné konstrukce proto probíhala tak, že bylo do každého pole mostu uloženo 85% objemu betonu do čtyř hodin od okamžiku zamíchání, což znamená, že 85% průhybu skruže proběhlo v čase, kdy byl beton zpracovatelný a nehrozilo jeho porušení.

Dodavatelem betonové směsi byla betonárka TBG severní Čechy s. r. o., výrobna Chomutov. Pro zpomalení tuhnutí směsi byl použit zpomalovač Adiment VZ1 v dávkování 4 litry na m³ (tj. 1 litr / 100 kg cementu). U prvního betonážního úseku byl použit zpomalovač všude v konstrukci, po vyhodnocení betonáže 1. úseku, kdy bylo nutno čekat mezi uložením směsi do vrchní vrstvy konstrukce a úpravou horního povrchu a použití zpomalovačů pro veškerý dodávaný beton zvyšovalo čas míchání na 1,5 násobek, byl postup upraven tak, že do spodního 0,50 m desky se použil zpomalovač v množství 4 l/m³, na prostřední část desky v množství 2 l/m³ a na vrchní 0,15 m vrstvu se použila směs bez zpomalovače. K urychlení betonáže byla zároveň posílena dodávka betonu téže receptury na stavbu z betonárky TBG severní Čechy s. r. o., provozovna Most (tato betonárka byla rovněž po celou dobu betonáže v záloze).

Dopravní vzdálenost z betonárky na stavbu byla 12 km, čas od začátku míchání do dopravení na stavbu byl cca 30 minut, beton se dopravoval kontinuálně autodomíchávači. K ukládání betonu se použila dvojice čerpadel s takovou délkou výložníku, která umožňovala betonáž celého úseku bez přestavování.

Během betonáže každého úseku se geodeticky sledovala deformace skruže (průhyb hlavních nosníků a deformace příčných ztužidel) a časový vývoj zatlačování základů.

Předpínání a injektáž

Kabely byly protaženy do kanálků před betonáží každého úseku. Předpínání se provádělo při pevnosti betonu minimálně 80% výsledné krychelné pevnosti ve stáří betonu minimálně 5 dní. Předpínání a injektáž kabelových kanálků prováděla firma SM 7. Vzhledem k nepříznivým klimatickým podmínkám se nepodařilo před příchodem zimy zainjektovat kabelové kanálky ve třetím úseku a kabely spojitosti mezi druhým až třetím a třetím až čtvrtým úsekem. Proto byla provedena dodatečná protikorozní ochrana kabelů v kanálcích a kanálky byly hermeticky uzavřeny. Injektáž se uskuteční na jaře, případně během zimy, pokud nastane delší období teplejšího počasí.

Závěr

Ke konci listopadu 2001 je dokončena nosná konstrukce. V jarních měsících roku 2002 začne realizace osazení dilatačních závěrů, betonáže monolitických říms, aplikace systému vodotěsných izolací, osazení zábradlí a dalších dokončovacích prací.

Doufáme, že se podaří po delší době první větší železniční monolitický předpjatý most zdárně dokončit a předat do užívání Českých drah včas a v odpovídající kvalitě.

zpět na seznam