Rekonštrukcia mosta II/547 020 Ružín

Mostný objekt sa nachádza na ceste II/547 a premosťuje vodnú nádrž Ružín. Stavba bola nevyhnutná z dôvodu vzniku havarijného stavu na mostnom objekte – v strednom poli mosta bola viditeľná trvalá deformácia mostovky. Zaradením mosta do stavebno-technického stavu VII, t. j. do havarijného stavu, bol správca nútený mostný objekt uzatvoriť pre cestnú dopravu. Cieľom rekonštrukcie bolo odstrániť havarijný stav mosta, zvýšiť zaťažiteľnosť a zvýšiť bezpečnosť premávky pri požadovanej životnosti 50 rokov po rekonštrukcii.

Pôvodná mostná konštrukcia

Samotný most bol postavený v roku 1967. Mostný objekt tvorí rámová konštrukcia s rozpätiami 38,5 + 77,0 + 38,5 m s posuvným kĺbom uprostred stredného poľa. Celková šírka mosta je 10,65 m, celková dĺžka mosta je 154,8 m. Vstup do mostného objektu je cez dva poklopy nad rámovými stojkami.

Nosná konštrukcia

Nosná konštrukcia (NK) mosta bola vybudovaná technológiou symetrickej letmej montáže z pilierov č. 2 a 3 v symetrických vahadlách. Priečny rez rámovou priečľou tvoria dva samostatné komorové prierezy s premennou výškou. Medzi montované vahadlá sa dodatočne osadili železobetónové doskové prefabrikáty s rebrovým prierezom. Rámová priečľa je predopnutá konzolovými káblami (39 ks, 24 d 7,0 mm/1 200 MPa), ktoré vedú vo vaničke hornej dosky komory. Počas montáže sa napínali aj montážne káble, ktoré vedú voľne v rohoch spodnej dosky komory.

Spodná stavba

Tvoria ju dve krajné gravitačné opory s rovno­bežnými gravitačnými krídlami. Medziľahlé pi­liere č. 2 a 3 sú votknuté do NK. Piliere tvorí dvo­jica stĺpov s obdĺžnikovým prierezom. Betonáž prebiehala do strateného debnenia, tvoreného betónovým prefabrikátom. Spodná stavba sa zakladala plošne na základových pätkách.

Spôsob odstránenia havarijného stavu mosta

Riešenie pozostávalo z týchto fáz:

• komplexná diagnostika stavu mostného objektu,
• realizácia búracích prác, odstránenie pôvodných ríms, vozovky a bezpečnostných prvkov mosta,
• zmonolitnenie stredového kĺbu mosta, zosilnenie vnútorných konštrukcií mosta, osadenie deviátorov,
• vnesenie dodatočného predpätia pomocou voľnej predpínacej výstuže,
• rekonštrukcia vrchnej stavby mosta a ukončenie prác.

Spoločnosť STRABAG, s. r. o., bola okrem realizácie stavebných prác aj dodávateľom projektovej dokumentácie. V rámci verejného obstarávania predložila dokumentáciu k ponuke, ktorú v rámci realizácie prác dopracovala do stupňa DRS.

Pohľad na deformáciu mosta v strednom poli pred rekonštrukciou

Komplexná diagnostika stavu mostného objektu

Spracoval ju doc. Ing. Martin Moravčík, vedúci oddelenia betónových konštrukcií a mostov Stavebnej fakulty Žilinskej univerzity, na účely zmonitorovania stavu jestvujúcich konštrukcií mosta. Diagnostika bola zameraná na viaceré aspekty, a to na rozsah a šírenie trhlín v jednotlivých lamelách (prefabrikátoch) a na monitoring stavu štyroch pilierov pod hladinou vodnej nádrže. Na pilieroch sa nezistili žiadne vážnejšie poškodenia alebo statické poruchy v podobe trhlín či odlomených kusov betónu a pod. Stav nosných materiálov a predpätia sa skúmal v prvej fáze na stave kotiev v komorách, pričom sa vykonala deštruktívna kontrola stavu kotiev.

Predpínacie drôty boli aj napriek zatečeniu kotvy len povrchovo skorodované na úrovni max. šupinatenia. Drôty boli bez známok väčšieho vzájomného sklzu v kotevnej objímke. Stav predpínacej výstuže sa skúmal na odhalenej kotve – vykonala sa aj kontrola profilu patentovaného drôtu na niekoľkých drôtoch, potom aj na vzorkách po odbere z kábla na priečniku nad oporou č. 4. Tieto vzorky sa následne podrobili ťahovej skúške, ktorá potvrdila potrebnú ťahovú pevnosť ocele drôtov. V druhej etape diagnostického prieskumu sa odhalila predpínacia výstuž z hornej strany mostovky prakticky na celom reze hornej príruby dosky, resp. „vaničky“, kde sa podľa projektovej dokumentácie (PD) mala nachádzať výstuž.

Vonkajšie deviátory po predopnutí voľných káblov

V tomto prípade sa zistilo, že na vahadle zo strany Margecian sú pôvodné káble pôdorysne posunuté smerom k vonkajšiemu okraju dosky asi o 30 cm oproti PD. To znamenalo, že krajné káble sa dostali až do bezprostrednej blízkosti odvodňovačov. V týchto miestach došlo pri niektorých kábloch prakticky k úplnému odkorodovaniu predpínacích drôtov. Ostatné káble mali v týchto miestach už hĺbkovú koróziu s rozsahom približne od 10 až do 50 %.

Vzhľadom na to, že predpínacie drôty nie sú chránené kanálikom ani injektážou a sú umiestnené prakticky v úžľabí mostovky, išlo o veľmi nevhodný konštrukčný detail – výrobnú chybu, ktorá vznikla pri realizácii mosta. Posledným faktorom, ktorý negatívne vplýval na stav mosta, boli lokálne nenatavené izolačné pásy na spádovom betóne mostovky, čo svedčí o nedostatočnej oprave vykonanej v roku 1993. Izolačné pásy neboli lokálne vôbec preplátované. Úbytok stavu predpätia sa stanovil interakčnou metódou na úrovni medzi hodnotami 35 až 40 %.

Voľne vedené káble pred injektážou v komore mosta

Búracie práce, odstránenie ríms, vozovky a bezpečnostných prvkov

Stavebné práce sa začali prakticky v deň odovzdania staveniska odstránením existujúcich vrstiev vozovky mosta. Súbežne s búracími prácami prebiehala aj vyššie uvedená diagnostika s cieľom čo najskôr zapracovať zistené výsledky do realizačnej projektovej dokumentácie. V tejto fáze výstavby bolo úlohou zhotoviteľa čo najskôr pripraviť dielo do fázy začatia prác na statické zabezpečenie mosta. Práce prebiehali nepretržite do večerných hodín sedem dní v týždni. Okrem odobratia vozovky, ríms, mostných záverov a zábradlia sa vybúrali aj záverné múry z dôvodu zosilnenia krajných priečnikov.

Zmonolitnenie stredového kĺbu mosta, zosilnenie vnútorných konštrukcií, osadenie deviátorov

Po odstrojení mosta a obnažení nosnej konštrukcie mostovky sa pristúpilo k zmonolitneniu stredového kĺbu, ktorý sa nachádzal v strednom poli. Podľa výpočtov bolo treba pred samotným zmonolitnením stredového kĺbu vyvolať vnútorné predpätie konštrukcie rozovretím stredového kĺbu (staticky dvoch protiľahlých konzol) o 12 mm. Túto úlohu sa podarilo vyriešiť pomocou štyroch hydraulických lisov so silou výtlaku 80 t. Následne sa stredový kĺb spriahol betonárskou výstužou pomocou tŕňov a zmonolitnil v jednej technologickej etape.

Zosilnenie vnútorných konštrukcií mosta prebiehalo na nadpodperových a krajných priečnikoch. Zosilnenie nadpodperových priečnikov prebehlo ich rozšírením z hrúbky prierezu 0,3 m na 0,5 m. Samotná výplň priečnikov sa z dôvodu ich neprístupnosti zrealizovala formou nízkotlakovej injektáže z mostovky. Injektáž sa zabezpečila cez obturátor odvŕtanými otvormi s hĺbkou 700 mm a priemerom 50 mm (pre každý priečnik samostatne). Zosilnenie krajných priečnikov prebehlo s výkopom príslušnej časti prechodovej oblasti pri každom priečniku po polovici tak, aby sa zabezpečil nepretržitý prístup na mostovku. Krajné priečniky boli zosilnené z prierezu 1,5 m na 2,0 m. Pred betonážou sa uložili do debnenia roznášacie dosky pre predpínacie jednotky.

Zosilnený krajný priečnik a debnenie záverného múra

Koncové priečniky sú navrhnuté zo železobetónu triedy C 35/45 -XC4, XD1, XF2. V rámci zosilnenia priečnikov a realizácie nových záverných múrikov bolo nevyhnutné zrealizovať na stavbe takmer 1 000 m jadrových vrtov s priemerom od 12 mm až po 250 mm. Úlohou zosilnených priečnikov bolo preniesť dodatočné namáhanie z voľne vedených káblov do pilierov. Na stavbe sa použili tri typy deviátorov, a to deviačné rúry osadené v nadpodperových priečnikoch, deviátory osadené pod mostovku a betónové deviátory v komorách mostovky.

Úlohou deviátorov bolo zmeniť smer predpínacích káblov a preniesť zaťaženia od káblov do nosnej konštrukcie mostovky. V nadväznosti na dlhšiu výrobu deviátorov prebehla ich montáž (rúr) až na konci statického zosilnenia priečnikov. To znamená, že deviátory bolo potrebné dodatočne zmonolitňovať v už zosilnených priečnikoch injektážou. Vzhľadom na opätovne ťažké prístupové podmienky k betónovým deviátorom, ktoré sa nachádzali v časti komory s výškou do 1 500 mm, prebehla ich betonáž opätovne formou nízkotlakovej injektáže cez otvory v mostovke. Montáž deviátorov pod mostovkou prebehla pomocou ťažkej techniky tak, že celá oceľová konštrukcia každého deviátora sa montovala postupne po etapách. Táto fáza výstavby sa úspešne ukončila posledný augustový deň 2017.

Stredový kĺb pred zmonolitnením

Vnesenie dodatočného predpätia pomocou voľnej predpínacej výstuže

Na statické zabezpečenie mosta vnesením dodatočného predpätia sa použili predpínacie káble tvorené dvomi skupinami. Prvá skupina káblov pozostáva zo 4 ks káblov 15xLs15,7/1860, ktoré vedú priamo v hornej časti komorového prierezu. Druhá skupina káblov pozostáva zo 4 ks káblov 15xLs15,7/1860, ktoré vedú systémom betónových a oceľových deviátorov. Úlohou týchto káblov bolo vyvolať silový účinok, protichodný proti poklesu mostovky v strednom poli. Ochrana predpínacích káblov je zabezpečená kanálikmi HDPE f110, PE100, ktoré sú vyplnené injektážnou maltou. Predpínacie napätie je 1 200 MPa. Káble sú kotvené v miestach zosilnenia koncových priečnikov. Predpínanie sa ukončilo úspešne v polovici septembra 2017. Priehyb mostovky sa po predopnutí znížil o 40 mm, čo korešpondovalo so statickým výpočtom projektanta.

Rekonštrukcia vrchnej stavby mosta a ukončenie prác

Po ukončení statického zabezpečenia mosta sa centrum prác presunulo na povrch mostovky. V tejto fáze výstavby sa zriadila pomocná pracovná lávka po oboch stranách mostovky, pričom v krátkom časovom slede nasledovali betonáž spádového betónu mostovky, vytvorenie hydroizolačného súvrstvia, realizácia monolitických ríms, osadenie nových mostných záverov atď. Medzi dôležité práce, ktoré bolo treba v tom čase ukončiť, patrila výmena kyvných stojok za hrncové ložiská a realizácia nových záverných múrikov. Čo sa týka výmeny kyvných stojok za nové hrncové ložiská, dve pôvodné monolitické železobetónové kyvné stojky, nachádzajúce sa na oboch stranách opôr, sa nahradili štyrmi hrncovými ložiskami.

Tento náročný proces pozostával z dočasného zdvihu mostovky prostredníctvom troch hydraulických lisov, ktoré boli uložené na dočasných oceľových kyvných stojkách. Toto dočasné riešenie poskytlo čas potrebný na vybudovanie nových blokov pod ložiská a na ich osadenie. Po osadení ložísk sa nosná konštrukcia spustila na nové funkčné uloženie a dočasné podoprenie sa zdemontovalo. Tesne pred ukončením prác prebehla za účasti projektanta a objednávateľa statická zaťažovacia skúška, ktorú vykonala Stavebná fakulta Žilinskej univerzity.

Zaťažovacia skúška na moste prebehla podľa schváleného pracovného programu. Na základe vyhodnotenia výsledkov merania vychádzajúceho z posúdenia kritérií pri základnej statickej zaťažovacej skúške podľa čl. 58 až 68 normy STN 73 6209: Zaťažovacie skúšky mostov zaťažovacia skúška preukázala, že mostný objekt SO 200-00 Rekonštrukcia mosta II/547 020 cez VN Ružín, stavba Odstránenie havarijného stavu mosta II/547-020, Ružín – rekonštrukcia, vyhovel všetkým vyššie uvedeným kritériám, ktoré predpisuje norma.

Pohľad na most po rekonštrukcii

Záver

Spoločnosť STRABAG, s. r. o., mala v procese verejného obstarávania, ktoré trvalo šesť mesiacov, tri týždne na predloženie alternatívneho riešenia projektu rekonštrukcie. Treba povedať, že všetky predpoklady, s ktorými spoločnosť počítala pri alternatívnom riešení vo fáze ponuky, sa naplnili, pričom vo fáze výstavby nevznikol žiadny zásadný problém, ktorý by stavbu zastavil. Vzhľadom na nepretržitú výstavbu bolo dielo náročné na koordináciu a na každú situáciu bolo treba promptne reagovať. Spoločnosť STRABAG, s. r. o., so svojimi partnermi (spoločnosť Dopravoprojekt, a. s., a doc. Ing. Martin Moravčík, PhD.) zrealizovala uvedené dielo v zmluvnom termíne počas piatich mesiacov v období mesiacov júl až december 2017.

TEXT: Ing. Viktor Kanda
FOTO: STRABAG, s. r. o.

Viktor Kanda pôsobí v spoločnosti STRABAG, s. r. o.

Literatúra

1. Moravčík, M.: Navrhovanie predpätých konštrukcií podľa európskych noriem, Edis, ŽU Žilina, 2017.
2. Moravčík, M.: Príčiny havárie a rekonštrukcia mosta z prvej generácie prefabrikovaných predpätých mostov na Slovensku. BETON TKS, 4/2017.