Použití obloukových flexibilních ocelových konstrukcí B 136 při rekonstrukci mostů v km 1,580 a 1,756 trati Postoloprty - Louny

U Českých drah a.s. byly pro přestavbu mostu poprvé použity ocelové flexibilní konstrukce z vlnitého plechu, jejichž nosnost je podmíněna spolupůsobením zhutněné zeminy, kterou jsou zasypány. Při přestavbě výše uvedených mostů byly použity ocelové obloukové profily B 136 tloušťky 7 mm vyrobené firmou Voest-Alpine Krems Finaltechnik GmbH.

ÚVOD – HISTORIE MOSTŮ

Jednokolejná neelektrifikovaná trať Postoloprty - Louny byla uvedena do provozu dne 16.9.1895. V srpnu 1895 byla dokončena i výstavba inundačních mostů v zátopovém území řeky Ohře a Chomutovky v drážním km 1,580 a 1,756. Nosné konstrukce mostů tvořily vždy dvě ocelové příhradové nýtované konstrukce bez mostovky vyrobené z plávkové oceli firmou Bratři Prášilové + company Praha - Libeň. Prosté nosníky OK v km 1,580 měly rozpětí 22,62 m a 21,64 m (v km 1,756 – 2 x 21,1 m). Původní mosty z roku 1895, které nevyhovovaly na zatížení vlakem C a rychlost 50 km/hod byly v roce 1960 zesíleny. Zesílení konstrukcí bylo provedeno vytvořením spojitých nosníků z původních prostých nosníků vybudováním středních pilířů a tím byly vytvořeny na každém mostě dvě spojité konstrukce o rozpětích: v km 1,580 - 11,30 m + 11,32 m a 10,80 m + 10,84 m (v km 1,756 – 4 x 10,55 m). U ocelových konstrukcí byly zesíleny diagonály, střední svislice a byly zhotoveny příčníky nad pilíři. Na základě vyhodnocení podrobných prohlídek provedených v roce 1985 byly mosty navrženy na celkovou rekonstrukci. V roce 1986 zpracoval SUDOP Praha studii, ve které navrhl nahradit ocelové příhradové spojité konstrukce typizovanými prefabrikovanými nosníky MZD 15,0-10,5 m a MZD 16,0-12,0 m.  Vzhledem k vysokým finančním nákladům však nebyly tyto rekonstrukce realizovány a pro zajištění bezpečnosti železničního provozu bylo zavedeno TD Most trvalé omezení traťové rychlosti na 30 km/hod. Až v roce 2001, na základě jednání SMT Ústí n.L. s firmou SVITCO s.r.o. Praha, s OMT Praha a s Povodím Ohře s.p. Chomutov o možnosti využít pro přestavbu výše uvedených mostů ocelové flexibilní konstrukce z vlnitého plechu, byl vytvořen předpoklad pro odstranění dlouhodobého TOR na mostech, neboť finanční náklady na rekonstrukci s použitím ocelových flexibilních konstrukcí jsou o 50 – 60% nižší, než při použití železobetonových konstrukcí.

Vzhledem k tomu, že ocelové konstrukce na výše uvedených mostech se liší pouze minimálně, a to v rozpětí, a i způsob rekonstrukce je shodný, bude dále uváděna pouze přestavba mostu v km 1,580.

NÁVRH REKONSTRUKCE MOSTŮ

Na základě nevyhovujícího stavu mostů v km 1,580 a 1,756 trati Postoloprty – Louny bylo navrženo zrušení stávajících mostů (ocelových konstrukcí i spodní stavby) a jejich nahrazení novými typy flexibilních konstrukcí z obloukových ocelových vlnitých plechů tloušťky 7 mm z oceli S235JRG2 a vybudování zemního tělesa železničního spodku, včetně opěrných zdí a následné zřízení železničního svršku.

Původně plánované provedení rekonstrukce mostů v roce 2002 bylo pro nedostatek finančních prostředků odloženo až na rok 2003. Pilotní PD a pilotní PS zpracovávala firma VALBEK spol. s r.o. – středisko Ústí n.L. a průběžně je konzultovala především s firmou SVITCO s.r.o., firmou SUDOP Praha a.s., ČD a.s. – OMT Praha a SMT Ústí nad Labem. Vzhledem k tomu, že se jednalo o zpracování pilotní PD a PS, při kterém byl firmou SUDOP Praha a.s. zpracováván souběžně MVL 991 – Flexibilní ocelové konstrukce, došlo při zpracování PS k některým změnám v porovnání se zpracovanou PD:

1. Výška přesypávky nad ocelovou obloukovou konstrukcí z vlnitého plechu byla po konzultaci se zpracovatelem MVL zvětšena na 2,1 m
2. V PS došlo ke změně typu ocelové obloukové flexibilní konstrukce z B 140 na typ B 136 se stejným rozpětím 9,25 m, ale s menší výškou 3,57 m místo původní výšky 4,10 m u typu B 140, a to z důvodu zvýšení výšky přesypávky.
3. Na základě statického výpočtu byl v PS pod železobetonové základové pasy navržen polštář ze štěrkopísku o tloušťce 2,0 m.
4. Navržením štěrkopískového polštáře došlo ke zvětšení stavební jámy a proto byly v PS navrženy i odčerpávací studny 
5. V těsné blízkosti ocelových obloukových konstrukcí byly navrženy kamenné opěrné zdi místo gabionů.
6. Na základě odkoupení pozemku č.p. 1452 byla snížena výška zdí vlevo za mostem 7. Zábradlí bylo umístěno do tělesa násypu

Stav mostu v km 1,580 po přestavbě – základní údaje

Přesný popis řešení přestavby mostu v km 1,580 tak, jak byl navržen v projektu stavbyb je uveden v níže uvedených oddílech: „Realizace přestavby mostu v km 1,580 Postoloprty – Louny“ a „Poznatky a zkušenosti z pilotního projektu a realizace“.

REALIZACE PŘESTAVBY MOSTU V KM 1,580 POSTOLOPRTY - LOUNY

Rekonstrukci mostu v km 1,580 realizovala firma Chládek & Tintěra a.s. Litoměřice.
Tato stavba byla rozčleněna na 4 SO a 1 PS :
SO 101 – Železniční svršek v km 1,380 – 1,650
SO 201 – Demolice stávajícího mostu v km 1,580
SO 202 – Železniční most v km 1,586
SO 203 – Opěrné zdi u mostu v km 1,586
PS 401 – Přeložka kabelu SSZT a ochrana kabelu OSŽT

Převážná část rekonstrukce mostu proběhla ve 45 denní nepřetržité výluce traťového úseku, ve které bylo nutno zkoordinovat další prováděné práce – zejména rekonstrukci obdobného mostu v km 1,756 prováděnou firmou N+N – Konstrukce a dopravní stavby Litoměřice s.r.o., kde byl stávající most rovněž nahrazen dvěma otvory z tenkostěnných ocelových flexibilních oblouků, dále opravu mostu s ocelovou nosnou konstrukcí v km 1,288 prováděnou vnitřním dodavatelem SMT SDC UL a rovněž opravné práce na železničním svršku v přilehlém traťovém úseku prováděné firmou N+N Litoměřice s.r.o.

Technické podrobnosti a zvláštnosti, zejména při montování ocelové konstrukce, protikorozní ochraně, hydroizolacích a budování zásypů a násypů, jsou uvedeny v oddíle „Poznatky a zkušenosti z pilotního projektu a realizace“, a proto je zde prezentována spíše chronologie samotné výstavby.

Demolice stávajícího mostu
Po předání staveniště 12.9. a nutných přípravných pracích byla 22.9.2003 zahájena výluka 45 N a po demontáži železničního svršku byly nejprve pomocí těžkých autojeřábů vyjmuty a sešrotovány staré OK o rozpětích 22,62 a 21,64m. Demolice stávajícího mostu pokračovala bouráním spodní stavby tvořené z části kamenným zdivem a v roce 1960 dodatečně dostavěnými železobetonovými pilíři č. 1 a 3.

Zemní práce a spodní stavba
Na základě geologického průzkumu a statického posouzení bylo nutno pro založení nového mostu vyměnit do hloubky 2m pod základové pasy základovou zeminu. Do vytvořené základové jámy byla natažena geotextilie 500 g/m2, na kterou byl potom po vrstvách za současného hutnění (PS 100%) navážen podkladní polštář tvořený vrstvou 1,75m štěrkopísku a vrchní vrstvou 0,25m hutněné štěrkodrti pro dosažení větší únosnosti (Edef=80Mpa). Po provedení zatěžovacích zkoušek a převzetí základové spáry a podkladního betonu byly vybetonovány 4 základové pasy šířky 1,5m a délky 17,30m z betonu C 25/30-XF3 a oceli R 10505, neboť obloukové profily přenášejí do základů i vodorovné síly. V horních plochách základových pasů byly vyprofilovány drážky 150/120 mm pro uložení patek OK. Dále byly vyhloubeny základy pro čelní kamenné zdi a navazující gabionové patní zídky.

Ocelová konstrukce
Na volné deponii proběhla předmontáž z ocelových segmentů šířky 2,5m z profilů B 136 - tl.7mm na líci i rubu opatřených systémem PKO a vlastní montáž ocelové konstrukce do připravených základů byla prováděna dle kladečského plánu pomocí autojeřábu. Do drážek v základu se prvky usazují na volně ložený úhelník, který je součástí dodávky a vzájemně se spojují pomocí speciálních VP šroubů. Po dorovnání a osazení se drážka zalije cementovou maltou C 25/30 s kamenivem do 4 mm. Montáž probíhala pod dohledem specialistů výrobce za průběžné kontroly geometrie a dotahování spojovacích prvků momentovým klíčem na 100-300 Nm. Vlastní montáž na železobetonové základové pasy byla zahájena 10.10. a již 14.10. 2003 proběhla přejímka hotové a dotažené konstrukce. Rozpětí smontované konstrukce je 9,25 m, šířka v úrovni zákl. pasů je 16,9 m a výška 3,57 m. Celková hmotnost OK je 14,8 t.

Obsyp a zásyp objektů
Po převzetí ocelové konstrukce byl 14.10. dán souhlas k zahájení obsypu objektu a budování vlastního násypu v přilehlé oblasti, což pro výsledek celé rekonstrukce byly klíčové práce, neboť bezpodmínečné dodržování technologické kázně při budování a hutnění jednotlivých vrstev má zásadní vliv na udržení správné geometrie ocelové konstrukce a tím i její statické funkce. Důležité nejsou jen tloušťky jednotlivých hutněných vrstev, použitý zásypový materiál, ale i hmotnosti, směry pojezdu, zastavování a rozjíždění jednotlivých hutnících prostředků. Velkou pozornost bylo třeba věnovat zejména hutnění nad vrcholem ocelových oblouků, kde je pro aktivaci pasivních zemních tlaků v bocích oblouků důležité použití těžších hutnících prostředků, a proto byla v projektu zvětšena vzdálenost mezi vrcholem oblouku a plovoucí izolací na 400 mm. Plovoucí hydroizolace byla situována do dvou úrovní, jednak spodní mezi oběma oblouky B 136 a dále vrchní v min. vzdálenosti 400 mm nad vrcholem oblouků. Oba tyto systémy byly doplněny drenážemi vyvedenými příčně na povrch. 21.10.2003 byly zásypy mostu dokončeny a byla převzata spára pro položení vrchní hydroizolace. Po jejím položení bylo dne 22.10. zahájeno dosypávání nadnásypu do celkové výšky 2,10m. Dne 29.10. 2003 byla převzata pláň železničního spodku požadovaných parametrů o příčném sklonu 5% a 30.10. byla zahájena pokládka žel.svršku.

Čelní kamenné zdi a gabionové konstrukce
Pro ukončení obou obloukových konstrukcí byly vybudovány opěrné kamenné zdi výšky 1,0 – 2,0 m s lícem a rubem v úklonu 5:1 založené ve sklonu 1:10. Do výšky Q100+0,50m byly svahy nad těmito zdmi obloženy obkladem z lomového kamene. Paty navazujících nových náspů byly vybudovány z gabiónových zdí a drátokamenných matrací vytažených rovněž 0,50m nad Q100, neboť most se nachází v zátopovém území. Tyto drátokamenné konstrukce byly ukládány na 0,25 m tlustou vrstvu štěrkodrti a separační geotextilii.

Dokončovací práce a ukončení výluky
Hlavní prohlídka byla provedena ve dnech 31.10.2003 a 4.11.2003. Výluka byla ukončena podle plánu dne 5.11.2003 a byl zahájen zkušební provoz. Po nezbytné konsolidaci železničního spodku a svršku byla dne 19.11.2003 zavedena plná traťová rychlost 60 km/h, a tím došlo k odstranění TOR v tomto úseku trati a naplnění vlastního cíle rekonstrukce. Celá stavba byla ještě dokončena 21.11.2003 osazením zábradlí do připravených betonových patek.

POZNATKY A ZKUŠENOSTI Z PILOTNÍHO PROJEKTU A REALIZACE

Projekční příprava
Mosty z vlnitého ocelového plechu, které byly použity v Postoloprtech patří mezi konstrukce, pro které SUDOP, na základě požadavku ČD a.s. a ve spolupráci s dodavateli těchto konstrukcí, vypracoval v roce 2003 Mostní vzorový list 991 s názvem „Flexibilní ocelové konstrukce“. Jako náhrada za dva inundační mosty byly podle projektu stavby použity 4 oblouky B136, každý o rozpětí 9,25 m, výšce 3,57 m a váze 14,8 tun. Před zadáním PD firmě Valbek byla zvažována i alternativa přestavby mostů s využitím uzavřených profilů MF ve tvaru široké tlamy. Tyto uzavřené profily, na rozdíl od obloukových, nepotřebují žádné základové pasy, jsou však těžší a proto je i jejich dodávka a montáž finančně náročnější. Při nutnosti dodržet na jednáních požadovaný minimální příčný profil a minimální tloušťku přesypávky ve vrcholu profilu MF a zároveň i s ohledem na hydrotechnické posouzení bylo od jejich použití, v tomto případě, upuštěno. Použití MF profilů, tam, kde by to bylo technicky možné, by však znamenalo výrazné zkrácení výluky při realizaci a v případech, kdy je základová zemina málo únosná by na základě statického posouzení mohla vzniknout situace, kdy profily MF by vyhověly únosností i bez výměny základové zeminy, zatímco pro obloukové profily by muselo dojít k výměně základové zeminy. V takovémto případě by použití profilů MF mohlo být celkově finančně nižší, než použití obloukových profilů. V každém případě spočívá výhoda flexibilních ocelových konstrukcí především v jejich možnostech, ve stavebnictví nevídaných, přenášet bezporuchově deformace, které by pro jiné typy konstrukcí znamenaly destrukci a konec únosnosti.

Popis ocelové konstrukce
Při požadovaném rozpětí mostních oblouků 9,25 metru a při daném svislém pohyblivém zatížení vyvozeném těžkým zatěžovacím vlakem T (1,25 x UIC-71) byla únosnost ocelové konstrukce, s nosnou vlnou o výšce 50 a délce 200 mm, která má ideální statické hodnoty, kompletně vyčerpána. Na základě statického výpočtu metodou konečných prvků, který provedl SUDOP-Praha, byla zvolena maximální tl. plechu 7mm. Potřebný počet nosných šroubů dosáhl rovněž maxima, 20 VAKF vysokopevnostních šroubů M20/8.8 na běžný meter podélného spoje.

Montážní firmy OK
V km 1,756 prováděla montáž OK v Rakousku u dodavatelské firmy Voest-Alpine Krems Finaltechnik GmbH vyškolená a certifikovaná firma SANTECH CZ společně s firmou N+N Litoměřice s.r.o. Firma Chládek & Tintěra se rozhodla pro montáž OK v km 1,580 vlastními montéry. Z tohoto důvodu navštívili zástupci firmy několik obdobných staveb v zahraničí a za odborného dohledu české zastupitelské firmy Svítek Consult provedla firma Ch & T montáž sama. Protože oba dvouobloukové mosty byly víceméně identické, probíhala na stavbě zdravá soutěž o to, kdo lépe a rychleji zvládne celou stavbu.

Termíny
Kompletní OK pro čtyři mostní oblouky byla dopravena z Rakouska 6. a 7.10.03 na čtyřech návěsech, přivezeno bylo celkem cca 60 tun ocelových dílů. V úterý 7.10.03 byla zahájena předmontáž na montážní ploše, cca 20 metrů vzdálená od vlastního místa určení, kde v té době probíhala poslední fáze betonáže základových pasů. Za 4dny po předání staveniště byla předmontáž ukončena, tzn. že jednotlivé plechy byly sešroubovány po dvou až osmi kusech do větších, pro montáž vhodných celků. V sobotu 11.10. začala firma SANTECH společně s firmou N+N osazovat smontované osmidílné oblouky o hmotnosti cca 2,3 tuny do drážek v základových pasech. Tato montáž byla ukončena za čtyři dny, tzn. 14.10.03. Kompletní montáž třicetitunové konstrukce trvala celkem 8 dní. U firmy Chládek & Tintěra proběhla montáž ve stejném časovém rozpětí i když trochu jiným způsobem, neboť firma Ch & T zvolila podstatně nižší stupeň předmotáže, na konečném termínu se to ovšem neprojevilo.

Montáž OK
Montáž probíhala podle kladečského plánu, ve kterém je přesně a jednoznačně zakreslena poloha každé desky, popř. druhu desky. Každá deska má na vnitřní straně vyraženo „Montážní číslo“. V tzv. „Všeobecném montážním předpise“ jsou zakresleny všechny zásady montáže. Všechny vysokopevnostní šrouby M20/8.8 mají hlavu upravenou tak, aby celoplošně dolehla do sedla nebo do vrcholu vlny. Při správném osazení šroubů se tím zamezí jeho protáčení při dodatečném dotahování matky, která se na šroub osazuje z vnitřku oblouku. Délky šroubů (dříků) jsou 30,40 nebo 50 mm a po dotažení v ideálním případě vystupují z matky dva kompletní závity. Šrouby se musí utahovat klíčem na hodnoty mezi 100 až 300 Nm. Dotažení šroubů je nutné při zásypu vizuálně stále a momentovým klíčem občas kontrolovat, protože stálý žádoucí pohyb konstrukce při zásypu může zapříčinit jejich povolení.

Protikorozní ochrana
Korozní prostředí pro inundační mosty bylo projektem stanoveno na C3 – středně těžká zátěž. Pro životnost OK je standardně požadováno 100 let. Na základě těchto podmínek byla zvolena protikorozní ochrana známá pod názvem DUPLEX-SYSTEM. Drážní předpisy uvádějí, že tento kombinovaný protikorozní systém pomocí tzv. Synergie-Effektu zvyšuje životnost o 30 až 80 %, než jakou je možno očekávat u stejných, ale samostaně používaných systémů. Již ve výrobních halách VAKF byla OK kompletně žárově pozinkována ponorem podle ČSN EN ISO 14713 v nominální tloušťce 85 µm neboli 610 gr/m2. Druhou protikorozní vrstvu tohoto DUPLEX-SYSTEMU tvořily nátěrové systémy. Pro lícovou stranu byl zvolen nátěr Gehopen EX Protect, 1x140 µm v barvě RAL 7035 (světle šedá). Pro rubovou stranu (zemní) byl zvolen černý nátěr Teerepoxydharz, 1x120 µm. Před aplikací nátěrových systémů byla OK kompletně očištěna a odmaštěna tzv. jemným opískováním neboli abrazivním ometením. Nátěrové systémy byly aplikovány u certifikovaného subdodavatele v Rakousku. Pro oba systémy PKO byl předložen výpočet životnosti konstrukce. Za daného korozního prostředí byla pro obě vrstvy vypočítána střední životnost 138 roků. Podle ISO 14713 je životností míněn časový interval do první údržby. Spojovací materiál, vysokopevnostní šrouby VAKF M20/8.8, byl rovněž standardně žárově pozinkován a to v nominální tl. 45 µm. K ochraně nátěrového systému na zásypové straně byl proveden bezprostřední obsyp konstrukce středně zrnitým a tedy nenamrzavým pískem (S1/SW-ČSN 73 1001) v šířce cca 30 cm.

Hydroizolace
Šroubované spoje konstrukcí z vlnitého ocelového plechu nejsou vodotěsné. Dodavatelská firma Voest-Alpine ovšem doporučuje použití tzv. plovoucí hydroizolace, která má za úkol odvádět srážkovou a jinou vodu mimo dosah OK mostního objektu. Pro Postoloprty byla investorem zvolena třívrstvá hydroizolace v následujícím složení : GEOFELT 700 g/m2, TERANAP TP 431, GEOFELT 700 g/m2. Hydroizolace vč.odvodnění byla položena 400 mm nad vrcholem oblouků s jednostranným spádem. V prostoru mezi mostními oblouky byla provedena ještě jedna vrstva izolace, zhruba v poloviční výšce OK.

Obsyp resp. přesyp OK
Na zemní materiál pro obsyp a přesyp ocelové konstrukce byly ze strany dodavatele mostní konstrukce kladeny obzvláště vysoké požadavky, protože jak již bylo uvedeno výše, kombinace rozpětí a svislého pohyblivého zatížení kladou mimořádné požadavky na nosný systém, který je zde tvořen klenbou ze zemního materiálu. Zatímco při normálních standardních podmínkách požaduje dodavatel OK, firma Voest-Alpine, aby štěrkodrť pro obsyp po zhutnění vykazovala modul přetvárnosti 30 Mpa, byl v Postoloprtech na základě statického výpočtu, požadován modul přetvárnosti 80 Mpa. Na štěstí leží mostní objekty na trati Postoloprty-Louny a tedy na okraji Českého Středohoří tzn. v krajině původu sopečného. Čedičový lom firmy TARMAC-SEVEROKÁMEN je vzdálen necelých 12 km od staveniště. Čedičová, upravená štěrkodrť MZK s frakcí 0/45 vykazuje při dostatečném zhutnění hodnoty mezi 120 a 140 Mpa. Na tomto místě je nutné poděkovat investorovi za skutečně mimořádně rychlé a odborně vysoce kvalitativní rozhodnutí, které bylo spojeno s volbou tohoto, sice skoro dvojnásobně dražšího, než původně plánovaného, ale vysoce hodnotného zemního materiálu. SGS – Středočeská geologická společnost vypracovala „Návrh pro provádění a kontrolu zemních prací“. Podle tohoto plánu byl statický modul přetvárnosti kontrolován na základě ČD S4-Železniční spodek, přílohy 5. Kontrola hutnění byla prováděna kalibrovanou radiometrickou sondou Humboldt 5001 C (podle ČSN 73 7375 a ČSN 72 1006, nepřímá zkušební metoda) s okamžitým vyhodnocením výsledků in situ. Pro každý použitý hutnicí prostředek byla provedena zjednodušená hutnicí zkouška a stanoven nutný počet pojezdů pro optimální zhutnění použitého materiálu. Na základě těchto opatření proběhly montáž a zásyp bez větších pohybů OK, největší naměřené deformace, které jsou cíleně pomocí hutnicí techniky do konstrukce vnášeny, nepřekročily hodnotu 4 cm.

zpět na seznam