Rekonštrukcia mosta M4848 na ceste III/3423 v obci Krížovany

Článok opisuje dôvody, prípravu návrhu a získané skúsenosti z rekonštrukcie mostného objektu na ceste III/3423 ponad potok Krížovianka v obci Krížovany. Pri rekonštrukcii sa pôvodná nosná konštrukcia zo železobetónových nosníkov typu Hájek nahradila doskovou konštrukciou so zabetónovanými nosníkmi.

Projekt rekonštrukcie mosta v stupni dokumentácia na realizáciu stavby a dokumentácia na ponuku vypracovala spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., Bratislava, pre objednávateľa a investora stavby, Správu a údržbu ciest Prešovského samosprávneho kraja. Stavbu zrealizovala spoločnosť Swietelsky-Slovakia, spol. s r. o., oblasť Východ, v mesiacoch júl až november 2022. Podobná technológia sa použila pri rekonštrukcii mosta na ceste III/3822 v obci Prituľany, o ktorej sme technickú verejnosť informovali v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 2/2018 [1].

Charakteristika, opis a stav pôvodnej konštrukcie mosta

Pôvodný most, identifikačné číslo M4848 a správcovské číslo 3423 – 008 (obr. 1), sa nachádzal na ceste III/3423 v km 5,507 v obci Krížovany. Most mal šírku 6,50 m medzi zvýšenými obrubami a šírku 8,90 m medzi zábradlím. Komunikácia na moste viedla smerovo aj výškovo v priamej, v miernom stúpaní v smere staničenia. Terénnu prekážku tvorilo neupravené a nevyregulované koryto potoka Krížovianka v km 4,900.

Nosnú konštrukciu mosta tvorilo 18 ks železobetónových tyčových prefabrikátov typu Hájek s priečnymi rozmermi 0,50 × 0,50 m a dĺžkou 9,15 m. Nosná konštrukcia pôsobila staticky ako prostá doska, uložená na lepenku, s dĺžkou premostenia 8,00 m. Spodnú stavbu tvorili gravitačné opory, na ktoré nadväzovali rovnobežné krídla mosta. Opory pred podmývaním čiastočne chránil kamenný obklad. Podľa údajov v mostnom zošite bol most postavený v roku 1970.

Správca mosta poskytol projektantovi Protokol z bežnej prehliadky mosta z roku 2019. Projektant v rámci spracovania projektovej dokumentácie vykonal vizuálnu prehliadku mosta, ktorá potvrdila závery z bežnej prehliadky.

Počas prehliadok objektu sa zistili nasledujúce poruchy a poškodenia jednotlivých častí mostnej konštrukcie:
• spodná stavba (obr. 2): trvalý relatívny posun, inkrustácie, znečistenie, odlamovanie betónu, rozpad betónu, pozdĺžne a ostatné trhliny,
• nosná konštrukcia: trvalé pretvorenie, inkrustácie, znečistenie, odlamovanie a rozpad betónu, priečne trhliny, poškodenie ochrannej vrstvy, biologická korózia betónu, nedostatočné krytie, obnažená a skorodovaná betonárska výstuž,
• mostný zvršok: vo vozovke išlo o vyhladenie a vypieranie povrchu vozovky, výtlky a pozdĺžne trhliny; v chodníku sa zistili deformácie, zvlnenie povrchu a rozpad krytu; v rímsach vznikali výkvety, dochádzalo k lokálnemu napúchaniu a odlamovaniu betónu, zistili sa priečne trhliny, korózia betonárskej výstuže, nežiaduca vegetácia,
• ostatné príslušenstvo a okolie mosta: výmole, podomletie základov, sadanie, poškodenie obkladu svahov, zúženie profilu koryta, erózia svahov.

Rozsah rekonštrukcie sa určil na základe zisteného stavebnotechnického stavu mosta. Podľa [2] sa objekt zaradil do stupňa VII. „havarijný“, pričom rozhodujúci bol stav spodnej stavby a nosnej konštrukcie. Po dohode so správcom objektu sa navrhlo úplné odstránenie pôvodnej konštrukcie a návrh a výstavba nového mostného objektu [3]. Nový most sa staval s vylúčením verejnej dopravy, ktorá sa presmerovala na obchádzkovú trasu s dočasným premostením, situovaným v blízkosti staveniska.

Obchádzková trasa a dočasné premostenie

Obchádzkovú trasu tvorilo cestné teleso a dočasné premostenie. Násyp cestného telesa sa vybudoval z nesúdržných zemín vhodných do násypov podľa [4]. Komunikácia sa vybudovala v kategórii C 4,75/30 s dĺžkou asi 65 m. Konštrukcia vozovky mala hrúbku 400 mm. Cestné teleso malo miestami výšku viac ako 2,00 m a zasahovalo do Lesného potoka, ktorý tvorí ľavostranný prítok potoka Krížovianka. Z dôvodu zabezpečenia odtoku vody sa do násypového telesa obchádzkovej trasy osadila korugovaná rúra DN600 s kruhovou tuhosťou SN8. Rúra sa uložila do betónového lôžka.

Dočasné premostenie sa zhotovilo z prvkov mostovej súpravy MS60 [5]. Mostová súprava je oceľový rozoberateľný most s dvomi hlavnými priehradovými nosníkmi a s dolnou mostovkou z vlnitého plechu. Hlavnými časťami sú stredné a koncové mostné diely, úložný prah, úložná doska a rampovník.

Stredné a koncové diely majú dĺžku 3,00 m a výšku 1,85 m. Tvorené sú horným a dolným pásom s dvomi krajnými a dvomi strednými zvislicami.

Opory provizória sa zrealizovali zo železobetónových prefabrikátov IZM 1,90 × 2,40 × 1,00 m so zásypom z kameniva G3. Spojenie prefabrikátov sa navrhlo pomocou závitových tyčí M24 s pevnosťou 8.8. Pod prefabrikátmi sa zhotovil vankúš zo štrkodrviny s hrúbkou 300 mm, zhutnený na Edef,2 = min. 50 MPa, s požadovaným pomerom modulov deformácie Edef,2/Edef,1 < 2,6. Na hornú vrstvu prefabrikátov IZM sa položili cestné panely, ktoré sa prepojili betonárskou výstužou privarenou k okám vyčnievajúcim z panelov. Vjazd na most a zjazd z mosta sa zabezpečoval prostredníctvom rampovníkov.

Most sa montoval po moduloch na násype a postupne sa vysúval ponad prekážku po vodiacich valčekoch. Konštrukcia mala po vysunutí rozpätie 15,00 m a nosnosť pre jednotlivé bremeno 40 ton. Mostné provizórium malo voľnú šírku 4,00 m vymedzenú obrubníkmi a vonkajšiu šírku 5,14 m a umožňovalo striedavú jednosmernú premávku. Bezpečnostné zariadenie na obchádzkovej trase tvorili betónové a oceľové cestné zvodidlá.

Kontrolu mostovej súpravy počas stavebných prác na rekonštruovanom objekte vykonával prenajímateľ mostovej súpravy, spoločnosť TEBRICO, spol. s r. o., Žilina, v týždňových intervaloch. Počas prehliadky sa mechanicky dorazili spojovacie čapy a závlačky. Ak to bolo nevyhnutné, poškodené súčasti sa vymenili.

Demolácia jestvujúceho objektu

Jestvujúci most sa odstránil po vybudovaní obchádzkovej trasy a dočasného premostenia. Postupne sa demolovalo bezpečnostné zariadenie a ďalšie príslušenstvo mosta, vrstvy vozovky a monolitické rímsy. Po vybúraní vyrovnávacej vrstvy hrúbky asi 200 mm sa demontovala nosná konštrukcia, prefabrikované nosníky typu Hájek. Búracie práce potom pokračovali odstránením železobetónových úložných prahov, betónových opôr a mostných krídel.

Návrh a realizácia novej mostnej konštrukcie

Mostný objekt na ceste III/3423 je navrhnutý na mieste pôvodného objektu, preklenuje potok Krížovianka.

Most sa nachádza priestorovo v priamej, v stúpaní 0,5 %. Na moste sa navrhlo šírkové usporiadanie pre kategóriu cesty C 7,5/50. Na ľavej strane mosta (v smere staničenia) sa nachádza chodníková doska šírky 1,65 m so služobným chodníkom šírky 0,90 m. Na pravej strane sa nachádza rímsová doska v šírke 0,80 m.

Chodníková a rímsová doska sú z monolitického železobetónu s prímesou polypropylénových vlákien s dĺžkou 12 mm. Dosky majú povrch upravený metličkovaním a sú končené rímsovým prefabrikátom z polymérbetónu. Bezpečnostné zariadenie na moste je tvorené schváleným zábradľovým zvodidlom úrovne zachytenia H2 so zvislou výplňou. Zvodidlo je osadené pri vnútornom okraji chodníkovej dosky a v rímsovej doske. Na vonkajšom okraji chodníkovej dosky, v ktorej sú zabudované chráničky na vedenie inžinierskych sietí, sa navrhlo segmentové oceľové zábradlie s výškou 1,10 m.

Celková šírka mosta je 9,95 m. Novonavrhnutý mostný objekt má nasledujúce dĺžkové parametre (šikmé vzdialenosti): dĺžka premostenia 8,00 m, uvažované rozpätie mosta 8,80 m, dĺžka nosnej konštrukcie 9,50 m, celková dĺžka mosta 19,25 m.

Zakladanie a spodná stavba

Počas prípravy územia sa vytýčili všetky inžinierske siete v dotyku so stavbou. Zemné práce sa zrealizovali po odstránení porastu, odhumusovaní a sprístupnení priestoru stavby. Stavebné jamy sa v súlade s projektom zabezpečili pomocou štetovníc, nižšie svahy sa vyhotovili v sklone 1 : 1. Z dôvodu plynulého prístupu techniky a stavebných materiálov na stavenisko sa založila a postavila najprv opora 2 a až následne opora 1. Súčasne, v závislosti od postupu prác, sa usmerňoval vodný tok striedavo k jednej alebo k druhej opore.

Stavebné jamy sa zabezpečili proti možnému prítoku povrchovej a podzemnej vody. V rohoch odvodňovacích priekop sa zriadili studne, z ktorých sa pri väčších prítokoch voda odčerpávala čerpadlami do potrubí a odvádzala sa do potoka.

Pri búracích prácach sa v mieste opôr zistili prizmatické baranené pilóty, o existencii ktorých projektant pri spracovaní projektovej dokumentácie rekonštrukcie nemal žiadne informácie. Pilóty sa ponechali na mieste a skrátili sa na dĺžku, ktorá neprekážala ďalším technologickým postupom. Betonárska výstuž na hlavách pilót sa očistila zbíjacími kladivami od betónu (obr. 3).

Výstuž sa neskôr previazala s výstužou základov opôr, čím sa zabezpečila lepšia interakcia mostného objektu a podložia. Opory mosta sa navrhli masívne, monolitické, šikmé a založené na plošných základoch. Opory sa vystužili tak, aby ich bolo možné vybudovať po jednotlivých pracovných záberoch. Na zachytenie účinkov zemného tlaku telesa cesty a s ohľadom na stabilitu cestného telesa sa navrhli rovnobežné krídla mosta. Krídla majú dĺžku 4,00 m a sú od opôr oddilatované. Založené sú na plošných základoch.

Kvôli urýchleniu postupu prác sa v priestoroch stavebného dvora vytvorilo pracovisko, kde sa vopred pripravili armokoše výstuže pre prvky spodnej stavby. Armokoše sa naložili na nákladné automobily a pomocou mobilného žeriavu sa položili na miesto zabudovania. Po doplnení výstuže podľa projektu, osadení a stabilizácii debnenia sa časti spodnej stavby vybetónovali.

Na rube opôr a krídel sa vyhotovila plošná drenáž, ktorú tvorili dve vrstvy drenážnej geotextílie (min. 300 g/m2) a jedna vrstva nopovej fólie. Na rube opôr sa osadila drenážna rúrka Ø 150 mm v sklone 3,0 %.

Nosná konštrukcia

Priečny rez nosnou konštrukciou je tvorený železobetónovou doskou so zabetónovanými oceľovými nosníkmi. Zvárané oceľové nosníky majú tvar obráteného T-prierezu. Dolná pásnica má profil P 30 × 280 mm, stena P 10 × 240 mm. Steny oceľových nosníkov sú ukončené vlnou, ktorá zabezpečuje spriahnutie ocele s betónom.

Oceľové nosníky sú navrhnuté z konštrukčnej ocele S355J2, trieda zhotovenia konštrukcie podľa [6] je EXC2, stupeň koróznej agresivity C4 – vysoký. V priečnom smere sú nosníky v osových vzdialenostiach 0,86 m, spriahnuté sú s monolitickou železobetónovou doskou, ktorá je vystužená betonárskou výstužou triedy B500B. Priečna výstuž dosky pri spodnom povrchu je prevlečená cez otvory vyvŕtané v stene nosníkov. Betón nosnej konštrukcie je triedy C 35/45.

Geometria nosnej konštrukcie je daná smerovým a výškovým vedením cesty. Je navrhnutá v 0,5 % pozdĺžnom sklone a v 2,5 % priečnom strechovitom sklone. Hrúbka dosky je premenná, v osi komunikácie má doska hrúbku 0,52 m, v osi úžľabia 0,43 m. Nosná konštrukcia má šírku 9,46 m.

Povrchová úprava oceľovej časti nosnej konštrukcie sa zrealizovala náterovým systémom so životnosťou min. 15 rokov. Stupeň prípravy povrchov je Sa 2½. Skladba náteru je nasledujúca:
• 1x ZN EP 100 µm,
• 1x MN EP 100 µm,
• 1x VN PUR 80 µm.
Na stupeň Sa 2½ sa pripravil celý povrch nosníka. Základný náter a medzivrstvový náter sa aplikoval na celej časti spodnej pásnice a na stene nosníka do výšky 50 mm. Vrchný náter sa zrealizoval na celej spodnej pásnici a na stene nosníka do výšky 30 mm.

Nosná konštrukcia sa zhotovila v dvoch etapách. V prvej etape sa vybetónovala spodná časť priečnikov, na ktorú sa položili prostredníctvom elastomérových pásov hrúbky 20 mm oceľové nosníky. Po uložení nosníkov, osadení debnenia a uložení betonárskej výstuže sa konštrukcia zmonolitnila. Pred betónovaním sa oceľové nosníky podopreli bárkami (obr. 4).

Na debnenie dosky medzi nosníkmi sa použilo stratené debnenie z CETRIS dosiek s hrúbkou 30 mm. Krajné konzolovito vyložené časti prierezu sa debnili pomocou dreveného debnenia. Doska prierezu a priečniky sa vybetónovali v jednom zábere.

Prvky mostného zvršku

Mostný zvršok sa navrhol a zrealizoval podľa platnej STN 73 6242 a VL 4 – Mosty, s celoplošnou izoláciou (pod rímsami s dvojnásobnou izoláciou) z asfaltových pásov a s konštrukciou vozovky s celkovou hrúbkou 90 mm. Priečny sklon na moste je strechovitý, konštantný 2,5 %, s protispádom v mieste úžľabia 2,5 %.
Nosná konštrukcia sa uložila na pružných elastomérových pásoch s hrúbkou 20 mm a so šírkou 400 mm.

Vzhľadom na očakávané dilatačné pohyby sa mostné závery nenavrhli. V mieste škáry medzi záverným múrikom a nosnou konštrukciou sa vozovka zarezala na šírku 20 mm a hĺbku 20 mm a vyplnila sa trvalo pružným tmelom s predtesnením.
Odvodnenie mosta je riešené pozdĺžnym a priečnym sklonom vozovky. Odvodňovače sa nenavrhli. Povrchová voda je z mosta vedená pozdĺž obrubníkov k sklzom zaústeným do vsakovacích jám.

Odvodnenie povrchu izolácie mosta je riešené pozdĺžnym drenážnym kanálikom s vyústením cez odvodňovacie tvarovky (6 ks) a rúrky Ø 50 mm (6 ks) zabudované v nosnej konštrukcii. Os odvodnenia sa nachádza vo vzdialenosti 250 mm od vnútorného okraja rímsy. Drenážne kanáliky majú šírku 100 mm a vyplnili sa polymérnym drenážnym plastbetónom s kamenivom frakcie 8 – 16 mm. Odvodnenie za rubom opôr zabezpečuje drenáž Ø 150 mm, uložená na podkladovom betóne. Drenáž je vyvedená do koryta potoka, kde je ukončená vyúsťovacími objektmi.

Ostatné príslušenstvo a okolie mosta

Prechodové dosky sa navrhli z monolitického železobetónu. Dĺžka dosiek je 4,00 m. Dosky sa zhotovili na celú šírku vozovky s medzerou šírky 50 mm pozdĺž mostných krídel na uloženie debnenia. Pozdĺžny sklon dosiek je 1 : 10. Priečny sklon je daný priečnym sklonom vozovky v oblasti prechodovej dosky. Prechodové dosky sa vybetónovali na podkladový betón s hrúbkou 150 mm.

Prechodová oblasť siaha približne 6,00 m za rub opory. V tejto časti sa na vybudovanie násypu použila veľmi vhodná zemina (G1 až G3). Zemina sa zhutňovala po vrstvách s hrúbkou maximálne 0,30 m na mieru zhutnenia Id = 0,85.

Izolácia rubu opory sa ochránila štrkopieskovým zásypom so šírkou 1,05 m. Na vyvedenie presiaknutej vody spoza rubu opôr sa osadila drenážna rúrka DN150 s drenážnym obsypom na podkladovom betóne, ktorá sa zaústila do potoka. Pod drenážou je tesniaca vrstva s hrúbkou 300 mm.

V okolí mosta sa potok Krížovianka upravil. Úprava má dĺžku asi 23,00 m a je smerovo v priamej. Pozdĺžny sklon potoka 2,5 % vychádza z existujúcich terénnych podmienok. Nové koryto potoka sa navrhlo na prietok storočnej vody Q100 = 60,0 m3/s so šírkou dna kynety 2,00 m. Sklony svahov sú navrhnuté v pomere 1 : 2. Dno a svahy sa opevnili kamennou dlažbou v hrúbke 200 mm uloženej do betónového lôžka s hrúbkou 150 mm na výšku 1,00 m.

Na zaistenie stability a ochranu proti vymieľaniu koryta sa vybudovali priečne a pozdĺžne prahy. Svahy v sklone 1 : 1,5 až 1 : 2 okolo mosta na vtokovej a výtokovej strane sa spevnili kamennou dlažbou v hrúbke 150 mm uloženej do betónu s hrúbkou 100 mm. Okraje spevnenia sa ohraničili obrubníkmi. Vybudovali sa prístupové schodiská. Zostávajúce časti svahov sa vysiali trávnym semenom.

V rámci úprav sa nahradil kryt vozovky a z dôvodu búrania spodnej stavby mosta sa vymenila konštrukcia vozovky v plnej hrúbke 8,00 m pred a 8,00 m za mostom. Nová konštrukcia vozovky sa zrealizovala v hrúbke 500 mm. Na pláni vozovky sa požadovala a dosiahla miera zhutnenia (modul deformácie) Edef,2 = min. 50 MPa a pomer modulov Edef,2/Edef,1 < 2,6.

Súčasťou projektových prác bola vizualizácia stavby. Vizualizácie mohol investor použiť na prezentáciu pri príprave rekonštrukcie, ale stali sa aj dobrou pomôckou pre zhotoviteľa pri organizácii prác. Na obr. 5 až 10 sú na porovnanie snímky zobrazujúce predstavy a návrhy projektanta a fotografie zachytávajúce stav objektu po dokončení rekonštrukcie.

Záver

Správca mostného objektu M4848 (III/3423 – 008) na ceste III/3423 ponad potok Krížovianka v obci Krížovany sa v pomerne krátkom čase po rekonštrukcii mosta v Prítuľanoch rozhodol pre rovnaké technické riešenie. Možno očakávať, že konštrukcie so zabetónovanými oceľovými nosníkmi nájdu uplatnenie aj v budúcnosti.

Ich výhodou je použitie pri rekonštrukciách prefabrikovaných mostov s malými a strednými rozpätiami, pretože v súčasnosti sa na stavebnom trhu nenachádza celý sortiment prvkov ako náhrada za pozdĺžne delené nosníky. Ďalšou výhodou doskových mostov so zabetónovanými nosníkmi sú rekonštrukcie mostných objektov s nízkou stavebnou výškou. Aj v týchto prípadoch dokáže projektant vhodným návrhom predložiť investorom efektívne technické riešenie.

TEXT: Ľubomír Kožlej, Tomáš Olexa,
Gabriel Maczko, Peter Kráľ
FOTO A OBRÁZKY: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., Swietelsky-Slovakia, spol. s r. o.

Ľubomír Kožlej, Tomáš Olexa a Gabriel Maczko
pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., Peter Kráľ pôsobí v spoločnosti
Swietelsky-Slovakia, spol. s r. o., oblasť Východ.

[ 1 ]    Kožlej, Ľ. – Kundrát, K. – Kožlejová, V. – Kvočák, V.: Doskové mosty so zabetónovanými nosníkmi a ich uplatnenie v praxi. Inžinierske stavby / Inženýrské stavby 2/2018
[ 2 ]    Technické podmienky TP 060 Prehliadky, údržba a opravy cestných komunikácií. Mosty
[ 3 ]    Kolektív: Rekonštrukcia mosta č. 3423 – 008 Krížovany. Dokumentácia na realizáciu stavby/Dokumentácia na ponuku, Amberg Engineering Slovakia, s.r.o., Bratislava, 2/2021
[ 4 ]    STN 73 6133 Stavba ciest. Teleso pozemných komunikácií
[ 5 ]    https://ztsvvu.eu/solutionsresenia/mostova-suprava-ms60/ , prístupné: apríl 2024
[ 6 ]    STN EN 1090-2 Zhotovenie oceľových a hliníkových konštrukcií. Časť 2: Technické požiadavky na oceľové konštrukcie
[ 7 ]    TP 068 Protikorózna ochrana oceľových konštrukcií mostov