Realizácia železničného mosta cez potok Varínka, sžkm 327,632

Predmetom článku je realizácia železničného mosta cez potok Varínka v sžkm 327,632 na stavbe „ŽSR, Dostavba zriaďovacej stanice Žilina-Teplička a nadväzujúcej železničnej infraštruktúry v uzle Žilina“. Stavebníkom sú Železnice Slovenskej republiky a zhotoviteľom je spoločnosť STRABAG, s. r. o.

Predmetný most sa buduje v rámci SO ­55-33-01 „Traťový úsek odb. a ZAST Varín (vrátane) – Strečno, rekonštrukcia železničných mostov cez potok Varínka, sžkm 327,632“. SO 55-33-01 rieši zmenu zakladania a spodnej stavby, výmenu nosnej konštrukcie a úpravu železničného zvršku.

Hlavným dôvodom rekonštrukcie objektu bolo zabezpečiť skvalitnenie železničnej infraštruktúry. Jestvujúci železničný most z roku 1937 už nevyhovoval požiadavkám STN 73 6201 a bol na predpokladanom konci svojej životnosti. Predmetný úsek je financovaný z fondu Európskej únie v rámci Nástroja na prepájanie Európy (CEF).

Most slúži na prevedenie železničnej trate s návrhovou rýchlosťou 110 km/h ponad vodný tok Varínka a aluviálne územie. Chodci, cyklisti a vozidlá majú umožnený prechod popod most po oboch stranách vodného toku. Objekt sa nachádza na okraji zastavaného územia obce Varín.

Z dôvodu malej vzdialenosti od obývaných oblastí vedie popri oboch koľajach konštrukcia protihlukovej steny, ktorá prechádza cez Varínku súbežne so železničným mostom. Železničná trať vedie v mieste kríženia v smerovom oblúku a klesá v smere staničenia v sklone 0,960 ‰. Most prevádza obidve traťové koľaje, pričom osová vzdialenosť sa mení z 5,94 m na košickej opore na 6,12 m na žilinskej opore.

Projektová príprava

Náročnosť projektovej prípravy spočívala predovšetkým v návrhu optimálneho technického riešenia. Preverilo sa až 7 rôznych alternatív (spôsobov premostenia) s rôznym rozsahom úprav smerového a výškového vedenia koľají, resp. rôznym zásahom do spodnej stavby a premosťovanej prekážky.

Zároveň bolo potrebné rešpektovať podmienky z EIA (Chránené územie Varínka, ktoré je súčasťou Natura 2000) – rekonštrukcia sa týkala len mostného objektu, nebola možná úprava koryta, súbežných ciest v mostnom otvore či prehlbovanie koryta. Takisto sa oproti pôvodnému stavu nemohli meniť rozpätia a návrh riešenia musel zachovať pilier v jestvujúcej polohe v toku.

Posúdenie hladinového režimu na Q100, ktoré bolo výrazne ovplyvnené vzdutím Váhu, spolu s podmienkami posúdenia z EIA znamenalo, že aj spodná hrana mosta musela zostať v rovnakej výške, ako je to v súčasnosti. Výškové vedenie nivelety koľají sa menilo vzhľadom na blízkosť výhybky z koľaje č. 2 do spojovacej koľaje 1A1 (poloha 30 m od žilinskej opory).

Návrh musel počítať aj s tým, že realizácia bude prebiehať bez dlhodobej obojkoľajnej výluky na hlavnej trati Košice – Žilina, a musel vyhovieť požiadavke Slovenského vodohospodárskeho podniku, š. p., Povodie stredného Váhu k dĺžke trvania podopretia OK podpernou konštrukciou vo vodnom toku.

Charakteristika mosta

Železničný most je zložený z dvoch mostných polí s teoretickým rozpätím 24,3 + 24,3 m. Presah za ložiská (krakorcové polia) má teoretické vyloženie 0,50 m. Nosná konštrukcia je rozdelená priečnou dilatačnou škárou na dve samostatné nosné časti, pre každú koľaj bude zriadená samostatná nosná konštrukcia.

Os nosnej konštrukcie je priama, zakrivenie prevádzanej koľaje je kompenzované centrickým osadením na vzopätie smerového oblúka (excentricita osi konštrukcie oproti osi koľaje je zhodná nad oporami aj pilierom). Osi uloženia sú vzájomne rovnobežné.

Spriahajúce dosky majú rovnaký tvar, postupný nárast osovej vzdialenosti koľají je kompenzovaný vo vyložení ríms tak, aby bola dodržaná konštantná veľkosť zrkadla medzi konštrukciami na úrovni 0,03 m.

Nosné konštrukcie sú zrealizované ako spriahnuté oceľobetónové konštrukcie so šiestimi plnostennými nosníkmi v každej konštrukcii. Osová vzdialenosť hlavných nosníkov je 0,95 m. V každom poli sú umiestnené tri medziľahlé priečniky. Nad podperami sú jednotlivé nosníky rovnako spojené priečnikmi.

Výška oceľových nosníkov je konštantná, 0,96 m, v celej dĺžke mosta. Betónová doska má premennú hrúbku, keďže je v priestore koľaje kopírované prevýšenie p = 60 mm. Na hornom povrchu sa rovnako nachádzajú poistné bloky a spádovanie pre odvod zrážkovej vody.

Most je navrhnutý na účinky zvislého pohyblivého zaťaženia reprezentovaného zaťažovacími modelmi LM 71, SW/0 a SW/2 s kategorizačným súčiniteľom α = 1,21 spolu s ďalšími zaťaženiami vyplývajúcimi zo súboru STN EN 1991.

Oceľová časť nosnej konštrukcie

Nosná konštrukcia sa skladá zo 6 nosníkov, ktoré sú spojené 3 medziľahlými priečnikmi v poli a nadpodperovými priečnikmi v mieste uloženia. Osová vzdialenosť nosníkov je 0,95 m. Priečniky sú od opory k pilieru vo vzdialenostiach 6,90 + 6,90 + 6,90 + 3,60 = 24,30 m.

Z transportných dôvodov bola konštrukcia rozdelená v pozdĺžnom smere na 5 montážnych dielcov. Na stavenisku bola skompletizovaná a následne presunutá do definitívnej polohy.

Spodný pás je konštantný po celej dĺžke konštrukcie (P 40 × 490). V miestach nadpodperových priečnikov sú nábehy z dôvodu lepších tokov napätí v konštrukcii. Horný pás v oblasti poľa tvorí plech P 20 × 390, v nadpodperovej oblasti sa mení na platňu spoločnú pre všetkých 6 nosníkov, ktoré sú na ňu privarené ako rebrá v tvare obráteného T. Celková šírka hornej pásnice je v danej oblasti 5 580 mm, hrúbka plechu je 40 mm.

Celková dĺžka tejto oblasti je 7,60 m, teda 3,80 m na každú stranu od teoretickej osi uloženia. Stena hlavných nosníkov má premenný prierez, aby boli kompenzované zmeny hrúbok pásnic. V mieste úložných priečnikov je výška 0,88 m, v poli 0,90 m. Prechod v hornej pásnici aj v stene je riešený skosením v pomere 1 : 5. Hrúbka plechu je 20 mm a je konštantná po celej dĺžke nosnej konštrukcie.

Priečniky oceľového roštu majú rozdielne prierezy. Na horných pásniciach priečnikov sú umiestnené spriahajúce tŕne. Po vytuhnutí železobetónovej dosky tak vznikol spriahnutý rošt.

Úložný priečnik nad oporami má priebežný rozmer hornej pásnice P 40 × 600, stena je z plechu P 30 × 880 a spodná pásnica z plechu P 40 × 300. V miestach napojenia hlavných nosníkov boli vyhotovené zaoblenia s polomerom R = 150 mm. Excentricita umiestnenia hornej pásnice k zvislej osi priečnika je 400/200 mm smerom k závernému múriku nosnej konštrukcie.

V osových vzdialenostiach 6,90 m sú umiestnené dva medziľahlé priečniky zo zváraného prierezu v tvare I. Rozmery pásnic sú 20 × 300, stena má rozmer 12 × 500. Priečniky sú zarovnané k hornej hrane hlavných nosníkov. Styk horných pásnic je riešený bez zaoblenia.

Posledný medziľahlý priečnik je vo vzdialenosti 6,90 m od priečnika v poli a 3,60 m od priečnika nad pilierom. Ide o obrátený zváraný T-profil, ktorý je privarený na nadpodperový plech hornej pásnice. Stena je z plechu P 20 × 880, spodná pásnica z plechu P 40 × 300. V miestach prípojov na spodnú pásnicu boli zrealizované kružnicové nábehy s polomerom R = 150 mm.

Nadpodperový priečnik na pilieri má v najužšom mieste šírku 500 mm, hrúbka je totožná s hrúbkou spodnej pásnice tf2 = 40 mm.
Spriahnutie oceľového roštu so železobetónovou doskou bolo zabezpečené spriahajúcimi tŕňmi s Ø 22 mm s hlavou s Ø 35 mm.

Oceľové konštrukcie sú zrealizované v triede zhotovovania EXC3 podľa STN EN 1090-2 + A1 z 03/2012 a zhotoviteľ preukázal zhodu CE podľa normy STN EN 1090-1. Konštrukcie sú vyrobené s nadvýšením, ktoré bolo vypočítané v súlade s požiadavkami STN EN 1993-2 a STN EN 1990.

Betónová časť nosnej konštrukcie

Betónová doska bola navrhnutá ako spriahnutá s hornými pásnicami oceľových nosníkov, pričom každá koľaj má samostatnú dosku. Dosky sú z betónu triedy C 40/50 vystužené betonárskou výstužou triedy B 500B.
Po okrajoch spriahajúcej dosky sú osadené poistné bloky (obrubníky) ako náhrada poistných uholníkov.

Rímsy na okrajoch dosky majú rozdielnu veľkosť vyloženia, aby sa kompenzovala rozbiehajúca sa vzdialenosť konštrukcií. Svetlá vzdialenosť medzi rímsami konštrukcie je 0,03 m po celej dĺžke nosnej konštrukcie mosta.

Izolácia nosnej konštrukcie bude riešená ako striekaná hydroizolácia (POLYUREA, alt. Stirling Lloyd Eliminator) s hrúbkou 3,0 mm. Všetky vonkajšie pohľadové povrchy budú na záver ošetrené ochranným náterom na betón.

V železobetónovej doske sa vykonali opatrenia proti účinkom bludných prúdov, tzn. výstuž je vodivo prevarená.

Príslušenstvo mosta

Vo vzdialenosti 1,5 m od osi koľaje sú umiestnené poistné bloky so šírkou 200 mm a s výškou 230 mm od hornej hrany dosky. Na vnútornej časti koľaje sú rozdelené v intervale 4,10 m na odvedenie dažďovej vody z oblasti koľají otvorom so šírkou 100 mm. Voľná šírka medzi krajnými poistnými blokmi a konštrukciou PHS bola určená pre revízny chodník.

Povrch služobných chodníkov má eliminované nerovnosti pre bezpečný pohyb osôb. Keďže poistné bloky nie je možné výškovo eliminovať, bol ich povrch opatrený žlto-čiernym náterom v zmysle STN ISO 3864-1 a nariadenia vlády SR č. 387/2006. Priestor medzi blokmi je vyplnený polymérbetónom s hrúbkou 20 mm.

Mostné rímsy s výškou 150, resp. 240 mm od hrany dosky sú umiestnené na okrajoch mosta. Rímsy sú zakončené vyložením za okraj spriahajúcej dosky. Pred betonážou bola do debnenia vložená PVC odkvapová lišta na zabezpečenie odkvapového nosa na rímse. Vo vonkajšej rímse na NK boli v koľaji č. 2 umiestnené tri rúrky pre prevedenie káblov príslušných SO.

Zmena zakladania a spodnej stavby

V pôvodnom projekte sa počítalo so zachovaním jestvujúcej spodnej stavby, pričom by došlo k jej zosilneniu mikropilótami a previazaniu drieku a základu prútmi. Úložné lavice a záverné múriky sa mali vymeniť. Pri overovacích vrtoch boli v základoch opôr zabudované koľajnice, pričom horizont uloženia sa nachádzal ~4,50 m pod úrovňou predpokladanou zo stavebno-technických prieskumov.

Hustota rozmiestnenia koľajníc znemožňovala kompletné prevŕtanie spodnej stavby, preto sa zakladanie zmenilo na technológiu baranených železobetónových ihlanových pilót, ktoré budú s jestvujúcou spodnou stavbou spojené rozšírením základu. Pred sanáciou základov pilierov bolo nutné vytvoriť v rieke Varínka ohrádzku zo štetovnicových profilov a následne zrealizovať tesniacu injektáž dna, aby sa zabránilo prelomeniu dna stavebnej jamy.

Ložiská

V pozdĺžnom smere sú na oporách umiestené pohyblivé uloženia. Pevné uloženie konštrukcie bude na pilieri. Zvislé reakcie prenášajú hrncové ložiská. Použité sú všesmerné ložiská (opory) a priečne posuvné ložiská (pilier). Na prenos horizontálnej reakcie kolmo na os koľaje sú v osi nosnej konštrukcie umiestnené vodiace oceľové ložiská.

Vzhľadom na nízku vlastnú tiaž nosnej konštrukcie vzniká riziko nadvihnutia ložísk pri prejazde vlaku, preto sú na oporách umiestené ťahové ložiská, ktoré majú zabrániť zdvihnutiu nosnej konštrukcie. Ložiská sú umiestnené na ložiskové bloky a zapustené do úložnej lavice.

Nosná konštrukcia protihlukovej steny (PHS)

Nosná konštrukcia PHS vedie v podobe dvoch prostých nosníkov rovnobežne s hranou betónovej dosky priľahlej NK mosta. Maximálna svetlá vzdialenosť od hrany priľahlej rímsy je 50 mm. Z výškového hľadiska je horná hrana debnového nosníka zarovnaná s hranou rímsy. Rozpätia nosníkov sú 23,6 m pri koľaji č. 1 a 23,7 m pri koľaji č. 2. Odstup NK je 50 mm od hrany ríms mostov.

Pri obidvoch NK je použitý uzavretý prierez. Vnútri debnových nosníkov sa nachádzajú diafragmy v intervale 2,0 m. Na stĺpiky pre uloženie segmentov PHS sa navrhli valcované profily HEB 200, ktoré sa vo vzdialenosti 1,5 m rozširujú pomocou rozrezaných profilov HEB 200. Vzdialenosť stĺpikov je 4,0 m. Rovnaký typ sa použil aj na vedení PHS na mostných krídlach. PHS má výšku 3,0 m pri koľaji č. 1 a 4,7 m pri koľaji č. 2, ktorá je vo vrchnej časti zalomená.

Na NK PHS č. 2 vedie káblová chránička 300 × 300 mm. Jej uloženie sa riešilo pomocou rozšírenia hornej pásnice z vonkajšej strany PHS. Na oboch PHS sú vo výške 1,1 m držadlá zábradlia, ktoré sú priamo uchytené na segmenty PHS. NK PHS je zložená zo 4 parciálnych častí, z ktorých každá sa dodala na stavbu vcelku, po dĺžke sa tak nenachádzajú montážne zvary.

Izolácie

Horný povrch železobetónovej dosky sa zaizoluje striekanou plošnou izoláciou s hrúbkou izolačného súvrstvia minimálne 3,0 mm. V mieste umiestnenia odvodňovačov je hydroizolácia dôkladne naviazaná na konštrukciu vpustov.

Izolácia prebieha aj cez poistné bloky vrátane vynechaných medzier na odvodnenie priestoru koľaje. V priestore medzi poistnými blokmi sa použila z hľadiska súdržnosti zálievková hmota z polymérbetónu s hrúbkou 20 mm.

Odvodnenie nosnej konštrukcie

Zrážková voda je z horného povrchu mosta odvádzaná do líniových odvodňovačov (ACO Multiline). Na každej nosnej konštrukcii vedú dva odvodňovače, vždy v strede medzi nosníkmi č. 1/2 a 5/6. Odvodnenie žľabu je vyvedené priamo do mostného otvoru bez zberného potrubia.

Hlavné zásady postupu výstavby

Členenie stavebných postupov vychádza z riešenia dopravnej technológie, ako aj z konštrukčných a technologických princípov montáže oceľovej konštrukcie, betonárskych prác a zo zhotovovania príslušenstva mosta.
Harmonogram fáz je nastavený na realizáciu v dlhodobých výlukách koľají v súhrnnom trvaní:
• koľaj č. 2: 7 mesiacov,
• koľaj č. 1: 6,5 mesiaca.

Fáza 1

Je vylúčená a demontovaná koľaj č. 2, koľaj č. 1 je v prevádzke. Vopred budú realizované preložky inžinierskych sietí z káblových žľabov na moste koľaje č. 2 a z priestoru medzi nosnými konštrukciami. Pre dočasné preloženie sietí (riešia samostatné PS/SO) bude nutné pripraviť provizórne žľaby pripevnené z vonkajšej strany NK koľaje č. 1. Pred začatím výkopových prác je potrebné za rubom opôr realizovať dočasnú pažiacu stenu medzi koľajami č. 1 a č. 2. Pri realizácii dočasného paženia je potrebné brať ohľad na možné dočasné preložky trasovania káblov vedúcich popri trati. Na návodnej strane piliera bude zriadená dočasná štetovnicová stena, aby mohla prebehnúť reprofilácia betónovej ohrádzky. Odstráni sa mostný zvršok z koľaje č. 2 a celá konštrukcia sa pripraví na znesenie.

Fáza 2

Jestvujúca NK na koľaji č. 2 sa presunie na demontážnu plošinu, kde sa bude postupne rozpaľovať. Okolo návodnej strany piliera sa vytvorí dočasná pažiaca stena slúžiaca na odvodnenie počas prác na sanácii piliera.

Fáza 3

Odbúrajú sa jestvujúce úložné prahy na oporách a pilieri po celej šírke až po dilatačnú škáru medzi segmentmi opôr/piliera po určenú výšku. Dokončí sa rozpaľovanie starej konštrukcie. Odstráni sa štrkový zásyp betónovej ohrádzky, doplnia sa bloky betónovej ohrádzky. Železničný zvršok za oporami sa znesie až do hĺbky uloženia prechodových oblastí.

Fáza 4 Zosilnenie spodnej stavby

Vybudovanie rozšírenia základov opôr
• zabaranenie štetovníc pozdĺž funkčnej koľaje
• zabaranenie štetovníc okolo opory vrátane steny za oporou
• priťaženie terénu za pažiacou stenou pozdĺž opory betónovými blokmi
• vyhĺbenie jamy vedľa funkčnej koľaje po I. úroveň – 2 m
• zhotovenie vzpery z profilu HEB
• odkop jamy vedľa funkčnej koľaje po II. úroveň – 4 m
• zhotovenie rozpery z oceľovej rúry
• odkop jamy vedľa funkčnej koľaje na celú hĺbku
• odkop jamy v priestore opory s postupnou demoláciou základu opory až po základovú škáru roznášacej dosky
• razenie ihlanových pilót; v prípade nezabaranenia na predpísanú úroveň sa pilóty skrátia na predpísanú úroveň základovej škáry roznášacej dosky
• zhotovenie podkladového betónu medzi hlavami pilót
• osadenie závitových tyčí na hlavy pilót
• položenie spodnej časti armokoša dosky na podkladový betón
• položenie U profilov na hlavy pilót
• položenie vrchnej časti armokoša dosky
• betonáž roznášacej dosky
• zásyp priestoru za oporou sypaninou so zhutnením
• zhotovenie drieku opory
• vybudovanie mostného krídla
• postupné rozoberanie rozpier a vzpier s budovaním zhutneného násypu a prechodovej dosky za oporou a krídlom
• vytiahnutie dočasných štetovníc a odstránenie betónových blokov
• odrezanie štetovníc pri opore na požadovanú úroveň, ak boli zabaranené vyššie ako upravený terén

Vybudovanie rozšírenia základu na pilieri

• podopretie oceľovej nosnej konštrukcie mosta na koľaji č. 1 pomocou podpornej konštrukcie
• zabaranenie štetovníc okolo základu piliera
• zhotovenie násypu po pracovnú úroveň 352,000 m n. m. v rámci stavebnej jamy
• razenie ihlanových pilót; v prípade nezabaranenia na predpísanú úroveň sa pilóty skrátia na predpísanú úroveň základovej škáry roznášacej dosky; v prípade potreby sa použijú nadstavce na zabaranenie pilót do predpísanej úrovne
• zhotovenie tesniacej injektáže do vrtov okolo piliera – v prvom kroku vonkajší rad vrtov, v druhom kroku vnútorný rad vrtov
• odkop stavebnej jamy po základovú škáru s čerpaním vody, so zhotovením vystuženia štetovnicovej steny a s demoláciou základu piliera
• odkop zeminy medzi hlavami pilót a vyplnenie priestoru podkladovým betónom s väčšou hrúbkou
• zhotovenie podkladového betónu medzi hlavami pilót podľa výkresovej časti projektovej dokumentácie
• osadenie závitových tyčí na hlavy pilót
• položenie spodnej časti armokoša dosky na podkladový betón
• položenie U profilov na hlavy pilót
• položenie vrchnej časti armokoša dosky
• betonáž roznášacej dosky
• zhotovenie zahádzky z lomového kameňa na návodnej strane piliera
• zásyp priestoru okolo piliera sypaninou so zhutnením a reprofilácia dna vodného toku pri pilieri
• zhotovenie drieku piliera
• dokončenie zásypu okolo piliera s postupným rozoberaním stuženia pažiacej steny

Fáza 5

Prebehne betonáž nového úložného prahu.

Fáza 6

Skompletizuje sa nová oceľová konštrukcia na montážnej plošine za žilinskou oporou v koľaji č. 2.

Fáza 7

Nová NK sa osadí na ložiská.

Fáza 8

Prebehne betonáž spriahnutej dosky prechodových dosiek a úložných blokov.

Fáza 9

Osadia sa nosníky PHS, na stĺpiky PHS sa pripevní drevená konštrukcia zábradlia, ktorá sa odstráni pred osádzaním výplňových segmentov. Prebehne zhotovenie príslušenstva mostovky a preložia sa káble do trvalej chráničky na PHS koľaje č. 2. Po skončení prác na fáze 9 sa koľaj č. 2 uvedie do prevádzky.

Fáza 10

Prebehne rovnaký postup pri dlhodobej výluke na koľaji č. 1.

V čom spočíva jedinečnosť mosta?

Výnimočná bola betonáž spriahnutej železobetónovej mostnej dosky súčasne s izolačnými podložkami pod podkladnice a upevňovadlá uzlov Vossloh DFF 300-1 a koľajnicami pomocou stabilizačno-rektifikačného zariadenia BRENS v predpísanej GPK technológiou „Top down“. Do dnešného dňa nie je na tento systém priameho upevnenia koľaje na mostovke vydaný povoľovací list a v podmienkach ŽSR takýto spôsob realizácie mostovky a zvršku nebol ešte nikdy overený.

Spojitý dvojpoľový most vo Varíne je navrhnutý na rýchlosť 110 km/h s prevýšením koľaje 60 mm a traťou v oblúku a spáde a patrí medzi najvyťaženejšie v sieti ŽSR. Uvedený systém sa napríklad v podmienkach Českých dráh používa len na lokálnych a vlečkových tratiach na krátkych jednopoľových mostoch pri obmedzených parametroch (max. rýchlosť 20 až 30 km/h, nulové prevýšenie koľaje).

FOTO A TEXT: STRABAG, s. r. o.