Most 205 na diaľnici D1 v km 1,600 – I. etapa

Trasa diaľnice D1 Jablonov – Studenec je súčasťou multimodálneho dopravného koridoru č. V, vetvy A, modifikovaného na území Slovenska trasou diaľnice D1 Bratislava – Žilina – Košice – štátna hranica. Vedie územím, ktoré patrí k dôležitým lokalitám z hľadiska jeho histórie a dejinných udalostí. Významným obdobím regiónu Spiša bola gotika so svojím charakteristickým stavebným tvaroslovím – lomeným oblúkom. Nadviazanie na tieto stavebné súvislosti a tradície viedlo projektanta k návrhu dominantného mostného objektu ako konštrukcie pozostávajúcej z oceľových oblúkov a priamopásových betónových predpolí z prefabrikovaných prvkov.

Návrh realizačného projektu
Mostný objekt rieši premostenie údolia, existujúcej cesty do Jablonova a miestnej slatiny a je zasadený do údolia v blízkosti významných kultúrnych pamiatok a známych minerálnych prameňov. Je navrhnutý ako dva súbežné samostatné mosty diaľničného profilu. Premostenie je riešené 13-poľovou nosnou konštrukciou s rozpätiami polí 60 + 70 + 3 × 80 + 70 + 60 m, rozdelenou na deväť dilatačných celkov.

Základné údaje Dĺžka premostenia v osi diaľnice: 667,50 m Rozpätie polí v osi diaľnice: 84,30 + 60 + 70 + 3 × 80 + 70 + 60 + 84,30 m Dĺžka mosta: 679,80 m Voľná šírka mosta: 11,75 m Šírka nosnej konštrukcie: 13,50 m Plocha mosta: 9 041 m2 Kríženie mosta: 88,20° Zaťaženie mosta: zaťažovacia trieda A v zmysle STN 73 6203

Geologické pomery
Základové pomery mosta možno charakterizovať ako komplikované a náročné nielen z hľadiska geologického, ale aj z hľadiska zabezpečenia statických požiadaviek z predpokladov správania mosta ako celku. Z výsledkov a záverov inžinierskogeologického prieskumu a výsledkov in situ vyplýva, že podložie mostného objektu je veľmi zložité. Zistil sa tu výskyt:

• zložitej tektonickej stavby a tektonických porúch,
• veľkej nehomogenity a vrstevnatosti zemín s veľmi rozdielnymi fyzikálno-mechanickými vlastnosťami (rajóny kvartérnych sedimentov a flyšoidných hornín rôzneho stupňa zvetrania),
• vztlakovej a mimoriadne agresívnej podzemnej vody – síranová agresivita XA3 – na betónové a oceľové konštrukcie; zatriedenie agresivity je podľa EN STN 206-1; napätá hladina podzemnej vody je ustálená v intervale 8 m až 0,3 m pod úrovňou terénu,
• súdržných zemín s mäkkou konzistenciou a podobne.

Seizmicita územia
Podľa mapy seizmických oblastí a STN 73 0036 Seizmické zaťaženia stavebných konštrukcií patrí záujmové územie do seizmickej oblasti s výskytom zemetrasení s maxi­málnou intenzitou 6. stupňa stupnice MSK-64.

Prvky zakladania
Prenos zaťaženia z hornej stavby do podložia je zabezpečený systémom vertikálnych a šikmých prvkov hĺbkového zakladania, kde sa na prenos zvislých účinkov navrhol roštový systém železobetónových veľkopriemerových pilót (VP) s priemerom 1,2 m a dĺžkou do 15 m.

Zabezpečenie zachytenia a prenosu horizontálnych síl do podložia v časti dilatačného celku (DC) s oceľovými oblúkmi sa navrhlo pomocou roštovej sústavy šikmých mikropilót (MP) s dĺžkou 18 m a v sklone α = 40˚, votknutých do základových blokov. Vzhľadom na agresivitu prostredia v podloží (síranová agresivita podľa ES STN 206-1 XA3) sú tieto konštrukčné silové prvky navrhnuté na triedu agresivity XA1 – podpery č. 4 až 7, XA2 – podpera č. 8, XA3 – podpery č. 8 až 11 a s ochranou prostredníctvom kryštalickej hydroizolácie proti účinkom síranovej korózie betónu.

Cieľom kryštalickej hydroizolácie je utesnenie všetkých kapilár a pórov v cementovom géle tak, aby bránila agresívnym látkam prenikať do betónu a zaistila jeho trvalú odolnosť proti ich penetrácii. Tento spôsob ochrany prvkov zakladania – VP a MP  – sa po dlhodobom sledovaní úspešne laboratórne odskúšal a expertne potvrdil.

Horná stavba
Nosná konštrukcia mosta je rozdelená na deväť dilatačných celkov, kde DC1 a DC9 predstavujú takzvané predpolia a DC2 až DC8 oceľovú oblúkovú konštrukciu.

Predpolia sú navrhnuté ako spojitá konštrukcia s rozpätiami polí 26 + 32 + 26 m z atypických prefabrikovaných predpätých nosníkov DPS VP-04 s výškou 140 cm, dĺžkou 25,95 m, respektíve 31,3 m z betónu C 45/55 a so železobetónovou doskou s minimálnou výškou 18 cm z betónu C 30/37. Počet nosníkov v priečnom reze je 9 ks/pole.

Oblúky sú navrhnuté ako uzatvorený zváraný profil vonkajších rozmerov 1 000 × 1 400 mm. Je vytvorený z pásnic z plechov P 25 × 1 000 mm a zo stien z plechov P 16 × 1 350 mm. Priečne diafragmy z plechu P 12, umiestnené vnútri uzatvoreného profilu, zabezpečujú tvar prierezov oblúkov. V každom dilatačnom úseku sú navrhnuté dva rovnobežné oblúky, v priečnom smere v osovej vzdialenosti 7 000 mm. Polia tvorené dvojicou oceľových oblúkov sú navrhnuté zo spriahnutej oceľobetónovej mostovky a ich geometrický tvar zodpovedá tvaru terénu a usporiadaniu stavby.

Oceľový rošt tvorí primárnu nosnú konštrukciu vytvorenú ako zvarenec z valcovaných pozdĺžnych nosníkov (4 × HEA 600 + 2 × IPE 600), pripojených k zváraným I-nosníkom situovaným v miestach kývavých stojok v priečnom smere, prípadne k zvarencu v tvare I-profilu, ktorý je navrhnutý v mieste styku oblúka s roštom (približne v strede rozpätia dilatačného celku). Horná hrana priečnikov sleduje priečny sklon komunikácie.
Pozdĺžne nosníky sú k priečnikom pripojené tak, aby vytvárali v pozdĺžnom smere spojitý nosník. V pozdĺžnom smere sú kĺbovo, pomocou čapov pripojené k oceľovému roš­tu, ktorý nesie železobetónovú dosku mostovky.

V každom dilatačnom úseku (vždy sa rovná rozpätiu poľa) je oceľový rošt nesúci železobetónovú dosku mostovky uložený na betónové piliere a lokálne podopieraný oceľovými konštrukciami, t. j. dvojkĺbovým oblúkom, kývavými stojkami idúcimi od oblúka k oceľovému roštu a úpravou na vrchole oblúka.

Spriahajúca železobetónová doska mostovky je navrhnutá ako kompozitná doska hrubá 250 mm, tvorená prefabrikovanými filigránmi s hrúbkou 75 mm, z betónu triedy C 35/45 – XF3, XC4 (Sk) – Cl 0,4 – Dmax 16 – S3 a dobetonávkou s hrúbkou 175 mm. Filigrány sú nosné v priečnom smere mosta a ukladajú sa na pozdĺžniky, železobetónová doska je nosná vo dvoch smeroch. Je vystužená ťahovou výstužou v obidvoch smeroch mosta pri obidvoch povrchoch dobetonávky. Šmyková výstuž dosky je umiestnená vo filigránoch. Dobetonávka je spriahnutá s oceľovým roštom pomocou spriahovacích tŕňov, ktoré sa nachádzajú na všetkých oceľových priečnikoch a pozdĺžnikoch.

Na uloženie oceľového oblúka na železobetónové bloky spodnej stavby sú navrhnuté pevné hrncové ložiská so zvýšenou horizontálnou únosnosťou na prenesenie nepriaznivých seizmických účinkov. Aby sa ložiská neznečistili alebo nepoškodili, sú vybavené kapotážou zo sklolaminátových, prípadne plastových dielcov.
Všetky oceľové časti mosta sú zabezpečené protikoróznou ochranou. Časti oceľovej konštrukcie priamo vystavené poveternostným vplyvom (prostredie C4 – vysoké priemyselné znečistenie) sú v súlade s STN EN ISO 12 944-5 (Náterové látky. Protikorózna ochrana oceľových konštrukcií ochrannými náterovými systémami. Časť 5: Ochranné systémy) ošetrené epoxidovo-polyuretánovým náterom s celkovou hrúbkou 260 μm.

Kobercové mostné závery sú navrhnuté na pohyb ±50 mm na krajných oporách č. 1 a 14. Na podporách č. 4 a 11 sú navrhnuté kobercové mostné závery na pohyb ±130 a na podporách č. 5 až 10 sú navrhnuté kobercové mostné závery umožňujúce pohyb ±180 mm.

Sústava odvodňovacieho žľabu na odvedenie zrážkovej vody pozostáva z oceľového nosného rámu z tvarovaného prierezu IPE 80, oceľového profilu plechu s hrúbkou 4 mm a kotvenia. Typické diely sú spájané skrutkovým spojom pomocou prírub, medzi ktorými je gumová vložka. V mieste kontaktu dilatačných celkov sú tri typy špeciálne vytvorených dilatačných dielov, umožňujúcich nielen posuny ±150 mm, ale aj pootočenie dilatačných dielcov žľabu (α = 3°).

Zvodidlo na moste je navrhnuté v zmysle technických predpisov na úroveň zachytenia H2, typ Kremsbarrier 1 KB RH2-K, so vzdialenosťou stĺpikov 1,90 m na vnútornej strane mosta s rímsou a na vonkajšej strane mosta na bezrímsovom zvršku, typ Kremsbarrier KB 1 RH2-BZ, s osovou vzdialenosťou stĺpikov 1,267 m.

Realizácia objektu
Spoločnosť Doprastav, a. s., závod Zvolen, ako líder Združenia Jablonov – Studenec (členmi sú Váhostav – SK a Inžinierske stavby Košice) začal stavebné práce v júli 2009 zriadením prístupových ciest na stavenisko pre mostný objekt č. 205-00. Stavenisko zaberalo pomerne veľkú plochu – časť budúceho diaľničného diela.Tento most je významným nosným objektom predmetnej stavby I. etapy diaľnice D1 Jablonov – Studenec, pričom na jeho realizácii sa v zmysle dohodnutého rozsahu podieľala aj spoločnosť Váhostav – SK ako člen združenia. Práce na výstavbe mosta začali hĺbkovým zakladaním objektu, a to zrealizovaním skúšobných veľkopriemerových pilót na základoch č. 7, 8 a 9, ktoré sa nachádzali v mieste mostných oblúkov. Zaťažovacími skúškami sa preukázala nedostatočná únosnosť podložia, teda odlišné geologické pomery, ako sa predpokladalo v realizačnej projektovej dokumentácii spracovanej v zmysle zadávacích podkladov objednávateľa. Z tohto dôvodu bolo nevyhnutné vykonať doplnkový inžinierskogeologický prieskum pri každom základe oblúkovej časti mosta.

V auguste 2009 sa začalo hĺbkové zakladanie na predpolí mosta, pričom zmenené geologické pomery v podloží dovoľovali realizovať práce hĺbkového zakladania len na tejto časti mosta.

V súbehu s prácami intenzívne prebiehalo hľadanie technického riešenia problému hĺbkového zakladania v miestach oceľovej konštrukcie objektu tak, aby nemalo veľký vplyv na zdržanie prác podľa časového harmonogramu. Po vyhodnotení zaťažovacích skúšok veľkopriemerových pilót a doplnkového inžinierskogeologického prieskumu sa zistilo, že je nevyhnutné zachytiť aj vodorovné sily prostredníctvom šikmých mikropilót, v dôsledku čoho vznikli aj geometrické zmeny tvaru zá­kladu. Realizácia spomínaných mikropilót bola veľmi komplikovaná a zdĺhavá.

V prvej fáze bolo potrebné zrealizovať veľkopriemerové pilóty a následne spätne zasypať stavebnú jamu tak, aby sa vrtnej súprave na zriadenie mikropilót umožnil prístup do polohy stavebnej jamy. Ďalším problémom, s ktorým sa bolo treba vyrovnať, bol výskyt agresívnej vody v podloží. Tá mohla mať v budúcnosti nepriaznivý vplyv na betón pilót, injektážnu maltu mikropilót a ich výstuž. Z toho dôvodu bolo potrebné riešiť sekundárnu ochranu betónu, ako aj ochranu zálievky mikropilót, a to prostredníctvom prísady do betónu, respektíve prísady do injektážnej malty. Po vyriešení týchto problémov sa naplno pristúpilo k zakladaniu časti mostného objektu v mieste oblúkovej konštrukcie mosta.

V zimnom období (december 2009 – január 2010) sa zrealizovali predpolia z tyčových prefabrikátov, ktoré sa následnej zmonolitnili. Ukladanie prefabrikátov na oboch predpoliach realizoval Doprastav, a. s., závod Prefa.

Po zrealizovaní betónových častí spodnej stavby (základy, piliere, úložné prahy a priečniky) bolo možné začať montáž oceľovej konštrukcie. Oceľová konštrukcia sa montovala od stredu mostného objektu smerom k predpoliam na začiatku a na konci mosta. Montáž jedného dilatačného celku oceľovej oblúkovej časti mostnej konštrukcie pozostávala z montáže častí oblúkov, dopravených na stavbu v piatich častiach. Pri montáži dvojice oblúkov spojených priečnikmi s osovou vzdialenosťou 7 m v jednom mostnom poli sa oblúky stabilizovali podpornou skružou. Po kompletizácii oblúkov sa namontovali stojky, ktoré prenášajú celkové zaťaženie od oceľového roštu. Zvarené časti roštu sa na oblúky a stojky ukladali v troch častiach.

Vzhľadom na časový harmonogram výstavby sa takmer všetky oceľové časti nosnej konštrukcie mosta zvárali počas nepriaznivých klimatických podmienok, preto bolo nutné vybudovať v miestach zvárania dovezených oceľových dielcov nosnej konštrukcie stany, vykurované elektrickými agregátmi. Montážne otvory v oceľovej konštrukcii umožňovali vstup zváračom do jednotlivých oblúkov, čím sa zabezpečilo zváranie aj zvnútra. Veľký dôraz sa kládol na bezpečnosť, preto muselo byť zaistené dôkladné odsávanie. Po zvarení konštrukcie jednotlivých dilatačných celkov a odskúšaní jednotlivých zvarov na oceľových častiach mosta sa začala demontovať podporná konštrukcia, ktorá slúžila na montáž jednotlivých dilatačných celkov.

Súbežne s prácami na oceľovej časti mosta na kompletnom dilatačnom celku sa na roš­ty oceľovej konštrukcie ukladali prefabrikované filigrány, ktoré sa stali súčasťou zmonolitňujúcej spriahajúcej dosky. Po ich uložení pokračovali armovacie práce na spriahajúcej doske vytváranej z monoblokov zváraných sietí, čo značne urýchlilo postup prác. Betonáž spriahajúcich dosiek sa ukončila v apríli 2010, čo umožnilo rozvinúť realizáciu mostného zvršku.

V máji 2010 sa skompletizovali všetky časti mostného zvršku a konštrukcia sa podrobila zaťažovacím skúškam (statická aj dynamická). Po ich úspešnom ukončení sa pristúpilo k finalizácii záverečných úprav a výraznou mierou sa posilnili kapacity na terénne úpravy v oblasti mosta.

Záver
Na záver treba podotknúť, že práce, ktoré súviseli s montážou oceľovej konštrukcie, sa realizovali v extrémnych podmienkach a značnom časovom vypätí. Napriek tomu Združenie D1 Jablonov – Studenec spolu s poddodávateľom oceľovej konštrukcie mosta dokázal postaviť uvedenú konštrukciu za obdobie od januára 2010 do konca marca 2010, teda za tri mesiace počas zimného obdobia. Tieto práce si vyžadovali enormné úsilie, personálne nasadenie aj nároky na materiál a mechanizáciu.

TEXT: Ing. Ladislav Bača, Ing. Juraj Skaličan
FOTO: Doprastav

Ladislav Bača je vedúci projektant v spoločnosti Geoconsult, spol. s r. o.

Juraj Skaličan je stavbyvedúci v spoločnosti Doprastav, a. s., závod Zvolen.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.