Uzol 218 – rozhodujúci uzol pre úspešnú stavbu D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec

Most s ev. č. 11-204 na ceste I/11 v intraviláne mesta Čadca je významným dopravným uzlom. Prevádza takmer celú dopravu smerujúcu zo Žiliny do ČR a Poľska, pričom po ňom denne prejdú tisíce vozidiel. Dopravná situácia v meste Čadca je tak dlhodobo neúnosná.

Pomôcť by mala budovaná časť diaľnice D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec, v rámci ktorej sú zahrnuté aj demolácia existujúceho mosta na ceste I/11 a jeho nahradenie novým mostným objektom.

Most z roku 1949 bol navrhnutý ako spojitá štvorpoľová železobetónová rámová konštrukcia s rozpätiami približne 9,9 + 2 × 12,9 + 9,9 m. Priečny rez mostom tvorí päť trámov s celkovou výškou 0,875 m. V miestach podpier mosta sú trámy s nábehmi s výškou 1,125 m.

Aktuálny stavebnotechnický stav mosta je uspokojivý (most prešiel rekonštrukciou v roku 2010), problém predstavuje dlhodobé preťažovanie mostnej konštrukcie ťažkou dopravou a nevyhovujúci požadovaný železničný gabarit pod mostom. Výška nad niveletou koľaje nie je ani 6,0 m (nad koľajou č. 1) a prvky trakčného vedenia sú uchytené priamo k nosnej konštrukcii mosta.

Uzol 218 – charakteristika

Počas územného konania prebiehajúceho v rokoch 2005 a 2006 došlo k dohode, že rekonštrukcia mosta sa zahrnie do stavby diaľnice D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec. Z uvedených dôvodov však dôjde k jeho úplnej demolácii a nahradeniu novým mostným objektom.

V súčasnosti je výstavba spomínaného úseku D3 v plnom prúde, výstavba nového mosta a priľahlého úseku cesty I/11 je naplánovaná ku koncu lehoty výstavby. Dôvodom bolo minimalizovanie negatívneho vplyvu na už aj tak veľmi nepriaznivý stav dopravy v meste.

Súbor stavebných objektov, prác a postupov sa označil ako „uzol 218“. Úpravy v ňom sú pomerne rozsiahle – treba zdvihnúť niveletu o približne 2,5 m, vybudovať novú križovatku na mestskú časť Podzávoz, upraviť výjazd za mostom smerom k časti Bukov.

Počas demolácie a výstavby nového mosta sa doprava z cesty I/11 presmeruje na obchádzkovú trasu a dočasné mostné provizórium (samostatné pre každý smer jazdy) riešené v rámci SO 219-00, ktoré bude situované v blízkosti existujúceho mosta. V uzle sa navyše riešia preložky inžinierskych sietí, týkajúcich sa priamo železničnej trate alebo verejného osvetlenia v danej časti mesta.

Výraznou úpravou je demolácia existujúceho mosta, ktorá sa bude realizovať pri potrebných obmedzeniach na železničnej trati. Tie sa však s ohľadom na významnosť železničnej trate (koridor medzinárodného významu) musia naplánovať veľmi precízne a minimalisticky.

S ohľadom na lokalizáciu, priestorové podmienky, požiadavky na zachovanie cestnej dopravy, minimalizáciu vplyvu na prevádzku železničnej trate a v neposlednom rade technologickú náročnosť ide nepochybne o jednu z najnáročnejších etáp v rámci stavby D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec.

Dočasné premostenie – SO 219-00

Dočasné premostenie sa bude realizovať dvojicou mostných provizórií ŽM16M a ŽM60, pomocou ktorých bude zabezpečená obojsmerná premávka počas demolácie existujúceho mosta (SO 020-24) a výstavby nového mosta (SO 218-00).

Dĺžka provizória ŽM16M je 49,0 m, ŽM60 48,8 m, od seba sú vzdialené 200 mm. Mostné provizórium ŽM16M predstavuje rozoberateľnú priehradovú konštrukciu kosouhlej sústavy s prvkovou mostovkou tvorenou priečnikmi, pozdĺžnikmi a panelovou rámovou doskou.

Most je primárne navrhnutý na účinky železničnej dopravy s možnosťou transformácie na účely pozemnej automobilovej dopravy, čiže na jeho využitie ako cestného mosta. Hlavné dva nosníky sú priehradové, tvoria ich horný a dolný pás zo zváraného 2 × U400 profilu.

Výplňové prúty priehradových nosníkov sú diagonály zo zváraného I-profilu. Mostovku tvoria priečniky, pozdĺžniky z I-nosníkov a panelová mostovka v oceľovom ráme. Na moste bude konzolovo osadený verejný chodník.

Mostné provizórium ŽM60 tvorí spodný pás I-profilu s výškou 1 000 mm, do ktorého sa pripevňuje diagonála mosta ako jeden tuhý celok spoločne s horným stužovadlom so vzperami.

Panelovú mostovku tvorí jeden tuhý celok na celej šírke vozovky, vkladá sa medzi spodné pásy pomocou skrutkových spojov v mieste stykových dosiek s výstuhami. Nosná konštrukcia je uložená na spodnú stavbu pomocou dvojice oceľových ložísk.

Pri moste ŽM 16M tvorí medziľahlú podperu pružné uloženie, ktoré sa aktivuje pri priehybe NK. Ložiská sú uložené na úložnom prahu z betónu C30/37 vystuženom kari sieťou 150 × 150 × 10 pri oboch povrchoch, v mieste ložísk sú strmienky s priemerom 12 mm.

Spodná stavba opôr č. 1 a 2 je založená plošne, tvoria ju prefabrikáty s plošnými geomrežami na podkladovom betóne s hrúbkou 300 mm vystuženom kari sieťou. Opory č. 3 a 4 sú založené na mikropilótovom základe, pričom mikropilóty podopierajú úložné prahy opôr a prefabrikáty sú založené plošne na vankúši zo štrkodrviny s hrúbkou 300 mm.

Nový most – SO 218-00 Most ev. č. 11-204 na ceste I/11

S ohľadom na minimalizáciu výluk na železničnej trati sa koncepcia mosta oproti DSP zmenila. Most je navrhnutý ako 1-poľový s mostovkou tvorenou deviatimi oceľovými nosníkmi a spriahajúcou železobetónovou doskou.

Zo statického hľadiska bola konštrukcia navrhnutá ako prosté pole s rozpätím 44,0 m. Priečny rez nosnou konštrukciou je spriahnutý trámový, s premennými vyloženiami konzol. Minimálna výška priečneho rezu je 1,7 m. Nosná konštrukcia je uložená na železobetónové opory, ktorých šírka zodpovedá premennej šírke mosta.

Prevádzaná komunikácia po moste (cesta I/11) je vo vrcholovom oblúku (R = 600 m), smerovo v prechodnici prechádzajúcej do priamky. Navyše je na moste navrhnuté vytratenie rozšírenia v križovatke nachádzajúcej sa v smere staničenia pred mostom, z ktorej sa schádza do mestskej časti Podzávoz.

Na moste teda dochádza k zmene šírkového usporiadania, čo bolo nevyhnutné riešiť premennou šírkou nosnej konštrukcie. Most prevádza aj verejný chodník so šírkou 2 m. Nad železničnou traťou sú navrhnuté protidotykové zábrany.

Prekážku tvorí železničná trať so štyrmi existujúcimi koľajami. Dve koľaje sú súčasťou medzinárodného koridoru smerujúceho do ČR, jedna koľaj je lokálna a jedna výťažná. Nové technické riešenie rešpektuje aj
výhľadovú modernizáciu trate (ŽSR, Modernizácia koridoru štátna hranica ČR/SR – Čadca – Krásno nad Kysucou (mimo), železničná trať).

Spodnú stavbu mosta tvorí dvojica krajných opôr, na ktoré je nosná konštrukcia uložená prostredníctvom elastomérových ložísk. Založenie mosta je navrhnuté hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Prechodové oblasti za obomi oporami sú navrhnuté ako vystužené geosyntetickou výstužou.

Pozdĺž koľaje č. 20c vedie existujúci zárubný múr, ktorého súčasťou je aj existujúca opora mosta. Pred samotnou realizáciou nového zárubného múra sa v rámci objektu SO 020-24 zdemoluje časť existujúceho múra na dĺžke približne 45,0 m po úroveň existujúcich dilatácií a následne sa nahradí novou konštrukciou.

Obe opory pozostávajú zo základového pásu, z drieku a úložného prahu so záverným múrikom. Súčasťou opory sú aj rovnobežné krídla votknuté do základu a drieku opory. Pôdorysný tvar opory vychádza z tvaru prevádzanej komunikácie a vedenia železničnej trate pod mostom.

Základová doska opory má pri opore č. 1 rozmery 14,68 × 5,00 m a pri opore č. 2 11,43 × 5,00 m, výška v mieste drieku opory je 1,2 m. Základovú dosku podporuje sústava 18 ks (opora č. 1), resp. 15 ks (opora č. 2) pilót s priemerom 0,9 m. Horná hrana základovej dosky je vyspádovaná v sklone 7,0 %.

Driek opory č. 1 má šírku 1,4 m. Výška drieku od úrovne pracovnej škáry po dolnú hranu úložného prahu je 6,735 m. Od tejto úrovne sa začína konštrukcia opory úložným prahom s výškou minimálne 0,8 m. Úložný prah je v postavení k drieku opory vyložený na lícovej strane o 100 mm a na rubovej strane o 1 070 mm.

V rámci úložného prahu sú osadené elastomérové ložiská v počte 4 ks (opora č. 1), resp. 3 ks (opora č. 2). Horná hrana úložného prahu je vyspádovaná smerom k lícu drieku v sklone 4,0 %. Do konca úložného prahu je votknutý záverný múrik s hrúbkou 0,55 m a výškou približne 2,2 m.

Na vrchole záverného múrika sú kĺbovo uložené prechodová doska a kapsa pre mostný záver. Horná hrana mostného záveru kopíruje sklon vozovky bez zalomenia do protispádu v mieste osi odvodnenia. Medzi záverným múrikom a nosnou konštrukciou mosta je vytvorený prielezný otvor s minimálnymi rozmermi 0,69 × 1,20 m.

V rámci oboch opôr budú do drieku a základovej dosky votknuté krídla s hrúbkou 550 mm.
S cieľom minimalizovať pôsobenie vodorovných síl na konštrukcie mostných opôr zo zemného telesa za rubom opôr sa zásypový materiál spevní výstužnými geomrežami.

Tým sa vytvorí vystužená zemná konštrukcia, ktorá prenesie všetky vodorovné sily vzniknuté deformáciou násypového materiálu, tvoreného štrkovitým materiálom frakcie 0 – 63 mm s plynulou krivkou zrnitosti.

Na železobetónové krídla, ktoré sú súčasťou opôr č. 1 a 2, plynulo nadväzujú samostatné krídla tvorené vystuženou geotechnickou konštrukciou so železobetónovou pohľadovou plochou z lícových prefabrikátov. Na opore č. 1 sú samostatné krídla realizované vľavo (krídlo č. 1.1) aj vpravo (krídlo č. 1.2).

Na opore č. 2 je samostatné krídlo realizované vľavo (krídlo č. 2.1). Zárubný uholníkový múr, ktorý nahrádza zdemolovanú časť existujúceho zárubného múra popri výťažnej koľaji, pozostáva zo základovej dosky, z drieku a výstužných rebier.

Pôdorysný tvar múra je daný smerovým vedením súbežnej výťažnej koľaje a miestami napojenia pred a za novým mostným objektom. Po dĺžke je konštrukcia múra rozdelená do troch dilatačných celkov s dĺžkami 10,0, 18,6 a 16,9 m. Výška zárubného múra v prvom dilatačnom celku je 4,2 m, v druhom 4,66 m a v treťom 5,12 m.

Základová doska múra má šírku 4,0 až 4,5 m v závislosti od výšky múra. Výška dosky v mieste votknutia drieku je 0,6 m. Z dôvodu zvýšenia stability uholníkového múra od priťaženia mostným svahovým kužeľom je konštrukcia vystužená rebrami so šírkou 0,6 m. Uholníkový múr je založený plošne.

Nosná konštrukcia mosta 218-00 je navrhnutá ako spriahnutý prierez z oceľových nosníkov s výškou 1,5 m a zo železobetónovej spriahajúcej dosky s minimálnou hrúbkou 200 mm. Priečny rez mostom tvorí 9 ks oceľových nosníkov spojených koncovými priečnikmi.

Nosníky sú rozdelené do troch trojíc, ktoré vzájomne zvierajú malý uhol, čím je dosiahnutý premenný priečny rez. Nosníky majú dĺžky 44,7 – 45,5 m. Na oceľové nosníky sa zrealizuje stratené debnenie, ktoré bude tvoriť spodnú hranu spriahajúcej dosky zohľadňujúcu zmenu šírky.

Horný povrch spriahajúcej dosky bude v priečnom aj pozdĺžnom smere sledovať niveletu mosta. Steny nosníkov sú vystužené zvislými výstuhami. Počas montáže a betonáže dosky bude konštrukcia spojená aj pomocou priečnych stužovadiel. Výška nosníkov v mieste prieniku s koncovými priečnikmi je 1 500 mm.

Nosníky sú stužené pásikovými výstuhami s hrúbkou 10 mm. V rámci montážnych blokov sú vonkajšie steny krajných nosníkov spravidla hladké bez výstuh, výstuhy sú orientované smerom k strednému nosníku. Výstuhy stredného nosníka sú obojstranné.

Maximálny rozstup výstuh je 3 750 mm uprostred rozpätia, postupne sa znižuje na 3 000, resp. 2 250 mm. Na koncoch nosníkov sú výstuhy individuálne. Okrem toho sú na koncoch nosníkov tuhé koncové výstuhy z dvojíc pásikových výstuh s hrúbkou 20 mm.

Koncový priečnik vznikne navarením plnostenných nosníkov v tvare I medzi konce hlavných nosníkov. Výška koncového priečnika je 1 500 mm, horná aj dolná pásnica majú rovnako rozmery 500 × 30 mm a stena 1 440 × 10 mm.

K vonkajšej stene priečnika je privarený vodorovný plech s hrúbkou 10 mm, formujúci spodný povrch betónového priečnika, ktorý v sebe obsahuje vrecko na dilatačný záver. Stabilitu konštrukcie počas montáže a betonáže zaisťujú priečne stužovadlá, ktoré sú navrhnuté ako priehradové rámy.

Po dĺžke nosníka (resp. po dĺžke montážneho bloku pozostávajúceho z troch nosníkov) je navrhnutých päť priečnych stužovadiel. Spriahnutie ŽB mostovkovej dosky s oceľovými nosníkmi je navrhnuté ako pružné pomocou spriahacích kolíkov s hlavou (ďalej tŕňov) s Ø 18 mm a dĺžkou 125 mm.

Počet tŕňov zodpovedá priebehu šmykovej sily. Na hornej pásnici nosníka sú v priečnom reze vedľa seba tri rady tŕňov v rozstupoch 200, resp. 75 mm od okraja pásnice.

Na moste je navrhnuté štandardné príslušenstvo (vozovka, rímsy, zvodidlá, zábradlia, odvodnenie), navyše bude na ňom aj verejné osvetlenie, ktorého stožiare sú ukotvené na lokálne rozšírenú časť rímsy. V zmysle TP 010 sú navrhnuté zvodidlá s úrovňou zachytenia H3. Dôležitou súčasťou sú protidotykové zábrany.

Projektové práce

Stavba D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec prebieha podľa zmluvných podmienok žltého FIDICu. Generálnym projektantom je spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., ktorá zároveň rieši aj hlavné stavebné objekty v uzle 218. Nosnú konštrukciu a príslušenstvo na moste 218-00 rieši spoločnosť SHP.

Celý mostný objekt bol navrhnutý BIM metódou v softvéri Allplan Nemetschek. Horná stavba mosta bola navrhnutá pomocou parametrického modelovania, ktoré umožnilo presný návrh konštrukcie, keďže okrajové podmienky geometrie mosta boli zložité.

Digitálny model obsahuje geometrické a negeometrické informácie o konštrukcii. Jednotlivé časti konštrukcie obsahujú podrobné informácie týkajúce sa či už materiálových charakteristík, alebo ich výmer.

Betónové časti obsahujú 3D výstuž, čo umožňuje jej presné výkazy a zároveň kontrolu kolízií. Pri tvarovo náročných konštrukciách bola prínosom možnosť vytvárať rezy konštrukciou v ľubovoľných miestach, a tak zabezpečiť presnosť geometrie tvarov a úsporu času.

Výstupom návrhu konštrukcie metódou BIM sú výkresy tvarov, výstuže a samotný digitálny model obohatený informáciami, o ktoré sa možno podeliť v ďalších fázach stavebného procesu so zúčastnenými stranami.

Využívať informácie je možné prostredníctvom výmenného formátu IFC alebo cez CDE (common data environment), kde možno celý projekt spravovať, pripomienkovať, koordinovať a udržiavať v aktualizovanej podobe počas celej životnosti konštrukcie.

Záver

Výstavba nového mostného objektu prebieha v súčasnosti schvaľovacími procesmi, či už na strane objednávateľa, alebo budúceho správcu.

Realizáciou tohto diela dôjde nepochybne k skvalitneniu života obyvateľov mesta Čadca. Most bude pôsobiť zároveň esteticky a bude dôstojnou vstupnou bránou, ktorú uvidia cestujúci prichádzajúci vlakmi z ČR do prvého mesta na území SR.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 6/2019.