Výzvy pre mostárov na diaľnici D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec

Diaľničný úsek Čadca, Bukov – Svrčinovec je súčasťou diaľničného ťahu D3. V križovatke Hričovské Podhradie sa napája na diaľnicu D1, ktorá tvorí základný ťah v Slovenskej republike v smere východ – západ. Riešený úsek D3 (obr. 1) dopĺňa diaľničnú sieť v smere Žilina – Kysucké Nové Mesto – Čadca – Skalité, čím vytvára s úsekom D1 od Bratislavy jednu zo severojužných dopravných osí Slovenska.

Diaľnica D3 vrátane jej úseku Čadca, Bukov – Svrčinovec je súčasťou nosného koridoru č. VI (Gdaňsk – Grudziadz/Varšava – Katovice – Skalité – Čadca – Žilina). Tento koridor zabezpečuje okrem vnútroštátnej prepravy aj významnú tranzitnú medzištátnu prepravu v severojužnom smere s napojením na Českú republiku (cez výhľadovú R5) a Poľsko.

V súčasnosti vedie doprava na celom úseku D3 po existujúcich cestách I/11 a I/12, ktoré sa využívajú aj na tranzitnú medzištátnu prepravu. V sledovanom úseku prechádzajú tieto komunikácie intravilánmi mesta Čadca a obce Svrčinovec, čo výrazne znižuje plynulosť a rýchlosť dopravy, znehodnocuje životné prostredie nadmerným hlukom a exhalátmi a ohrozuje bezpečnosť a zdravie obyvateľov týchto sídiel.

Obr. 1 D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec

Obe komunikácie vyúsťujú na hraničných priechodoch – cesta I/11 na priechode SR/ČR – Svrčinovec/Mosty u Jablunkova a cesta I/12 na priechode SR/P – Skalité/Zwardoń. Samotná cesta I/11 je v súčasnosti preťažovaná najmä tranzitnou nákladnou dopravou, ktorej požiadavkám nevyhovuje. V polovici tohto roka sa plánuje uviesť do prevádzky úsek D3 Svrčinovec – Skalité, ktorý bezprostredne nadväzuje na predmetný úsek, takže sa predpokladá ďalší nárast dopravy na celom dopravnom ťahu.

Stavba D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec sa oficiálne začala slávnostným poklepaním základného kameňa 24. januára tohto roka.

Geologická stavba územia

V etape podrobného inžinierskogeologického a hydrogeologického prieskumu na trase D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec bolo cieľom posúdiť hydrogeologické pomery v miestach vybraných stavebných objektov (mosty, násypy, zárezy a zárubné konštrukcie).

Geologickými útvarmi podieľajúcimi sa na stavbe územia sú horniny paleogénu a kvartérne sedimenty. Hydrogeologické pomery v záujmovom území a v širšom okolí projektovanej trasy diaľnice D3 sú podmienené geologickou stavbou územia, tektonickým porušením hornín, geomorfologickými, hydrologickými a klimatickými pomermi územia.

Podľa hydrogeologickej rajonizácie Slovenska leží záujmové územie v hydrogeologickom rajóne PQ-028 paleogén a kvartér povodia Kysuce s rozčlenením na dva čiastkové rajóny – VH-10 čiastkový rajón kvartéru a VH-20 čiastkový rajón paleogénu.

Podzemné vody v hodnotenom území sa z geologického hľadiska zaraďujú k hydrogeologickým celkom podzemných vôd paleogénu a vôd kvartérnych sedimentov.

Mostné objekty

Približne 40 % z celkovej trasy predmetného úseku diaľnice tvoria mosty. Na diaľnici sa nachádza 12 mostov, z toho tri sú na mimoúrovňových vetvách križovatiek a dva sú na miestnych komunikáciách nad diaľnicou. Na ostatných cestách je ešte sedem menších mostov.

Medzi najvýznamnejšie mosty na trase diaľnice patrí estakáda Podzávoz (SO 205) s dĺžkou 832 m, most v križovatke Podzávoz (SO 206) s dĺžkou 511 m a most Furmanec (SO 209) s dĺžkou 477 m. Pri návrhu mostov sa vychádzalo najmä z územných a inžinierskogeologických podmienok.

Územné podmienky sú zohľadnené pri smerovom a výškovom návrhu ciest, na ktorých sa mosty nachádzajú. Inžinierskogeologické podmienky sú veľmi zložité s množstvom geodynamických javov. Spodná stavba mostov predstavuje štandardné riešenia, v ktorých sa navrhuje založenie základov na pilótach.

Pri realizácii navrhnutých mostných objektov v danom úseku sa počíta s takýmito technológiami výstavby nosných konštrukcií mostov: predpäté, spojité, resp. rámové, komôrkové alebo dvojtrámové konštrukcie budované na výsuvnej alebo pevnej skruži, monolitické, predpäté, spojité, komôrkové konštrukcie s premennou výškou budované letmou betonážou, monolitické, predpäté, spojité, komôrkové konštrukcie priamopásové, postupne vysúvané, monolitické, predpäté tyčové prefabrikáty s monolitickou železobetónovou spriahajúcou doskou (tab. 1).

Tab. 1 Stručný prehľad mostných objektov D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec v stupni DSP

Najdôležitejšie mosty na stavbe

205-00 Estakáda Podzávoz v km 39,600 D3 (obr. 2)

Objekt je umiestnený v k. ú. Čadca. Most prevádza štvorpruhovú, smerovo rozdelenú diaľnicu D3 kategórie D24,5/80 v km 39,150 – 40,000 cez údolie rieky Čierňanky a Čadečanky, cestu I/11, železničnú trať ŽSR, miestnu komunikáciu a prístupovú komunikáciu do priemyselnej zóny Čadca – Podzávoz. Na mostnom objekte je voľná šírka komunikácie 11,25 m + 11,25 m.

Mostný objekt sa člení na tri dilatačné celky. Nosnú konštrukciu prvého dilatačného celku tvoria spojité 4-/3-poľové (ĽM/PM) dvojtrámové nosníky z predpätého betónu s rozpätiami bežných polí 45,0 m, s celkovými rozpätiami 160,0/115,0 m a výškou prierezu 2,5 m. Nosnú konštrukciu druhého dilatačného celku tvoria spojité 5-/6-poľové (ĽM/PM) komorové, letmo budované nosníky z predpätého betónu s rozpätiami bežných polí 75,0 m, s celkovými rozpätiami 340,0/395,0 m a výškou prierezu 2,5 – 4,5 m.

Nosnú konštrukciu tretieho dilatačného celku tvoria spojité 6-/6-poľové (ĽM/PM) dvojtrámové nosníky z predpätého betónu s rozpätiami bežných polí 45,0 m, s celkovými rozpätiami 250,0/250,0 m a výškou prierezu 2,5 m. Šírka nosnej konštrukcie je 13,150 m s vyloženými konzolami so šírkou 3,05 m.

Zaťaženie nosnej konštrukcie sa prenáša na spodnú stavbu pomocou hrncových ložísk. Spodnú stavbu tvorí dvojica krajných opôr. Počiatočná opora má predĺžené krídla tvorené uhlovými múrmi (stenami). Medziľahlé podpery tvoria v DC 1 a 3 dvojice pilierov s obdĺžnikovým prierezom a v DC 2 stenové piliere s obdĺžnikovým prierezom. Most je založený hlbinne na veľkopriemerových pilótach s priemerom 1 200 mm. Prístup k stavbe mosta bude z existujúcej cesty I/11.

Obr. 2 Vizualizácia mosta 205-00 Estakáda Podzávoz v km 39,600 D3 

Parametre mosta
Dĺžka premostenia (ĽM/PM): 754,0/764,0 m
Dĺžka mosta (ĽM/PM): 803,0/832,0 m
Šikmosť mosta: kolmý
Šírka medzi obrubníkmi (ĽM/PM): 11,25/11,25 m
Šírka služobného chodníka (ĽM/PM): 1,05/1,05 m
Šírka medzi zábradliami: 27,9 m (medzi PHS)
Výška mosta: cca 15,0 m
Stavebná výška DC 1/2/3: 2,59 m/2,59 – 4,59 m/2,59 m
Plocha mosta (ĽM/PM): 9 764,8 m²/9 893,8 m²
Zaťaženie mosta: podľa STN EN 1991-2

206-00 Most na diaľnici v križovatke Podzávoz v km 40,415 D3 (obr. 3)

Most sa nachádza v extraviláne k. ú. Čadca, na diaľnici v km 40,415. Prevádza navrhovanú štvorpruhovú, smerovo rozdelenú komunikáciu D3 kategórie D26,5/80 ponad údolie a vetvu PB križovatky Podzávoz. Na mostnom objekte je voľná šírka komunikácie 11,25 m + 11,25 m.

Nosnú konštrukciu mostného objektu tvorí spojitý dvojtrám z predpätého betónu s počtom polí 11 (ľavý most) a 13 (pravý most). Celková dĺžka nosnej konštrukcie je pri ľavom moste 457,985 m, pri pravom moste 506,375 m. Rozpätie jednotlivých polí v osi D3 je 24,0 + 34,0 + 40,0 + 7 × 44,0 + 40,0 + 40,0 + 25,0 m. Šírka nosnej konštrukcie je 13,15 m, pričom osová vzdialenosť trámov je 7,0 m a konzoly priečneho rezu sú vyložené na dĺžku 2,125 m.

Výška prierezu nosnej konštrukcie je 2,5 m. Horná doska má premennú hrúbku – 0,25 m pri voľnom okraji konzol, 0,5 m v mieste votknutia do stien komory a 0,3 m medzi trámami nosnej konštrukcie. Zaťaženie nosnej konštrukcie sa prenáša na spodnú stavbu pomocou hrncových ložísk. Spodná stavba je navrhnutá z dvojice krajných opôr, ktoré sú v pozdĺžnom smere navzájom od seba odsadené z dôvodu rôznej dĺžky ľavého a pravého mosta.

Opory sú navrhnuté zo železobetónu a založené hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Teleso násypu diaľnice v zrkadle medzi oporami je chytené pomocou železobetónových krídel, založených takisto hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Z vonkajšej strany majú opory zavesené krídla. Medziľahlé podpery tvoria piliere s elipsovitým tvarom. Piliere sú založené hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Prístup k stavbe mosta bude po vopred vybudovanej staveniskovej ceste.

Obr. 3 Vizualizácia mosta 206-00 Most na diaľnici v križovatke Podzávoz v km 40,415 D3

Parametre mosta
Dĺžka premostenia (ĽM/PM): 454,21 m/503,15 m
Dĺžka mosta (ĽM/PM): 492,78 m/510,77 m
Šikmosť mosta: kolmý
Šírka medzi obrubníkmi: 11,25 + 11,25 m
Šírka služobného chodníka: 0,75 + 0,75 m
Šírka medzi zábradliami: 27,0 m
Výška mosta: max. 15,5 m
Stavebná výška (ĽM/PM): 2,68 m/2,78 m
Plocha mosta (ĽM/PM): 5 677,7 m²/6 289,4 m²
Zaťaženie mosta: podľa STN EN 1991-2

209-00 Most na diaľnici v km 41,065 FURMANEC

Objekt je umiestnený v k. ú. Čadca a Svrčinovec. Most premosťuje dlhé údolie a bezmenný potok. Premostenie je riešené jedným dilatačným celkom, trámovým mostom s komorovým priečnym rezom s celkovou dĺžkou mosta 476,6 m. Mostný objekt 209 tvoria dve samostatné konštrukcie s rozdielnou dĺžkou, ktoré prevádzajú celú šírku diaľnice.

Ľavý most tvorí spojitý predpätý nosník s ôsmimi poľami s rozpätiami 40,0 + 6 × 50,0 + 40,0 m. Pravý most tvorí spojitý predpätý nosník s deviatimi poľami s rozpätiami 40,0 + 7 × 50,0 + 40,0 m. Priečny rez mosta tvorí komorový prierez s vyloženými konzolami. Výška nosnej konštrukcie je konštantná 2,8 m. Pravý most sa od opory 1 po pilier 5 rozširuje o 2,0 m, pričom toto rozšírenie sa odohrá v konzolách.

Krajné opory tvoria úložné prahy na veľkopriemerových pilótach s rovnobežnými krídlami a opornými múrmi. Oporné múry zachytávajú svah medzi oporou 1 pravého mosta a oporou 2 ľavého mosta. Krídlo opory P1 je predĺžené oporným múrom, aby sa zmenšil rozsah zemných prác a záberu pre svah objektu diaľnice D3. Piliere tvoria stenové prvky s tvarovaným prierezom.Piliere sú uložené na pilótových základoch.

Šírkové usporiadanie na moste zodpovedá diaľnici kategórie D 24,5/80. Voľná šírka na moste je 2 × 11,25 m. Po oboch stranách mosta sa nachádza služobný chodník so šírkou 0,75 m. Spodnú stavbu mosta tvoria vnútorné piliere a dve krajné opory. Krajné opory sú navrhnuté ako úložné železobetónové prahy s rovnobežnými krídlami, doplnené opornými múrmi medzi oporami P1 a L2. Vnútorné piliere tvoria stenové prvky na základoch.

Opory a piliere sú založené hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Piliere sú založené na 16 ks veľkopriemerových pilót s priemerom 1 200 mm. Základová doska s rozmermi 8,0 × 9,5 × 2,0 m sa zhotoví na podkladový betón s hrúbkou 0,20 m. Základ sa zhotoví v otvorenej stavebnej jame. Horná plocha základu bude smerom k okrajom základov sklonená.

Parametre mosta
Dĺžka premostenia (ĽM/PM): 374,07 m/430,96 m
Dĺžka mosta (ĽM/PM): 398,85 m/476,59 m
Šikmosť mosta: kolmý
Šírka vozovky medzi obrubníkmi (ĽM/PM): 11,25/11,25 – 13,25 m
Šírka služobných chodníkov: 0,75 + 0,75 m
Šírka mosta medzi zábradliami (ĽM/PM): 12,5/12,5 až 14,5 m
Výška mosta: 25,5 m
Stavebná výška: 3,12 m
Plocha mosta (ĽM/PM): 4 674,5 m²/5 862,6 m²
Zaťaženie mosta: podľa STN EN 1991-2 

Realizácia projekčného riešenia

Na úspešnú aplikáciu projekčného riešenia pri výstavbe mostov na predmetnom úseku diaľnice D3 bude treba prijať tieto opatrenia:

1. V miestach zosuvov a zamokrených území bude treba ešte v predstihu prekládky inžinierskych sietí realizovať hĺbkové odvodnenie územia pomocou horizontálnych odvodňovacích vrtov alebo sanačných objektov tak, aby sa zabezpečila vyššia stabilita územia a aby voda počas stavby neprekážala.
2. Zakladanie mostov bude ovplyvňovať hlavne výskyt spodnej vody a jej hladina, zosuvné a zamokrené územie, ako aj sklon svahov terénu. Vysoké svahy otvorených výkopov stavebných jám sa stabilizujú torkrétovaním a klincovaním alebo použitím záporového paženia. Stavebné jamy na zakladanie mostov v blízkosti tokov a trate ŽSR sa opatria štetovnicovými ohrádzkami. Tam, kde to geotechnické podmienky umožňujú, sú navrhnuté otvorené stavebné jamy bez stabilizácie so sklonom svahov 1 : 1.
3. V strmých svahoch treba zabezpečiť aj stabilitu násypov prípadných dočasných prístupových ciest k stavebným jamám, a to kotvením a klincovaním.
4. V miestach, kde križujú novonavrhované komunikácie obvod stavebných jám na zakladanie podpier mostov, sa musia tieto podpery mostov zakladať v predstihu pred budovaním telesa prístupovej komunikácie.
5. Násypy pred a za mostom v mieste zosuvov a málo únosného podložia sa zabezpečia použitím výstužných geotextílií a terén pod násypom sa upraví na uloženie drenážnej a roznášacej vrstvy. Až po realizácii drenážnej a roznášacej vrstvy bude možné dobudovať násypy pri oporách týchto mostov.
6. Spodná stavba mostov predstavuje štandardné riešenia, založenie základov sa bude realizovať na pilótach.

Záver

Konfigurácia a rozmanitosť územia, členitosť terénu a niekoľko prírodných prekážok na predpokladanej trase diaľnice pripravili projektantom mnohé úskalia, s ktorými sa museli vyrovnať. Najväčšou výzvou na stavbe budú okrem mnohých geotechnických konštrukcií práve mostné objekty, ktoré svojím rozsahom, veľkosťou, technologickou náročnosťou a dĺžkou premostení tvoria významnú a rozhodujúcu časť celého projektu. Na úseku sa budú navyše nachádzať rozličné typy mostných objektov v rôznych priestorových podmienkach, na základe čoho bude treba ku každému mostnému dielu pristupovať veľmi individuálne.

V súčasnosti prebiehajú optimalizačné návrhy. S ohľadom na skutočnosť, že stavba sa realizuje v zmysle zmluvných podmienok žltej knihy FIDIC, požaduje Združenie zhotoviteľov Strabag, Porr, Hochtief od generálneho projektanta Amberg Engineering Slovakia, s. r .o., riešenia, aby mohli čo najlepšie využiť svoje technologické možnosti pri zachovaní okrajových podmienok daných súťažnými podkladmi. Projektantom to v spolupráci so zhotoviteľmi a objednávateľom ponúka dokonalú možnosť na sebarealizáciu a poskytuje priestor na prekonávanie výziev a prekážok, ktoré ich počas realizácie stavby ešte čakajú.

Stavba D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec, celkový rozsah stavby v stupni DSP

Celková dĺžka úseku D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec: 5 673 m
Šírkové usporiadanie (kategória diaľnice): D 24,5/80
Počet mimoúrovňových križovatiek: 2 (neúplná križovatka Bukov a Podzávoz)
Počet mostov na diaľnici: 7 (dĺžka spolu: 2 449 m)
Počet mostov v diaľničných križovatkách: 3 (dĺžka spolu: 757 m)
Počet mostov nad diaľnicou: 2 (dĺžka spolu: 119 m)
Počet mostov na ostatných komunikáciách: 7 (dĺžka spolu: 238 m)
Počet múrov na diaľnici: 19
Počet múrov na ostatných cestách: 8
Protihlukové steny na diaľnici: 11 130 m
Privádzač Podzávoz: 56 m
Úprava cesty I. triedy: 368 m
Počet preložiek a úprav miestnych a účelových komunikácií: 8
Počet preložiek a úprav poľných ciest: 2
Počet prístupových komunikácií na stavenisko: 4
Demolácie objektov: 33

Challenges for bridge-constructors on motorway D3, Čadca, Bukov – Svrčinovec

Lot Čadca, Bukov – Svrčinovec is a part of motorway D3. On the junction Hričovské Podhradie motorway D3 is connected to motorway D1 creating the main line in east – west direction. Solved part of motorway D3 (Fig. 1) complements motorway network in the direction Žilina – Kysucké Nové Mesto – Čadca – Skalité and therefore with motorway D1 creates one of the main traffic axis from Bratislava south – north direction.

TEXT: Ing. Martin Číž, Ing. Jozef Čížik, PhD., Ing. Martin Bakoš, PhD.
OBRÁZKY: Amberg Engineering Slovakia, s. r .o.

Martin Číž, Jozef Čížik a Martin Bakoš pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r .o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 2/2017.