Zakladanie železničného mosta nad Nosickou priehradou

Na zakladanie železničného mosta nad Nosickou priehradou treba vyhotoviť niekoľko desiatok veľkopriemerových pilót umiestnených pod dnom Nosickej priehrady, ktorá sa nachádza medzi mestami Púchov a Považská Bystrica. Pilóty s dĺžkou do 13 metrov sa budujú z pontónu umiestneného na hladine priehrady. Sú hĺbené technológiou vŕtania, pričom betón použitý na ich výrobu musí spĺňať prísne kritériá vyhotovovania pilót v mokrom prostredí a zároveň požiadavky na dlhodobú spracovateľnosť a čerpateľnosť na vzdialenosť väčšiu ako 100 metrov – na hladine Nosickej priehrady alebo pod ňou.

Modernizácia trate Púchov – Žilina

Realizácia stavby „ŽSR, Modernizácia trate Púchov – Žilina pre rýchlosť do 160 km/hod., I. etapa“ sa uskutočňuje v rámci projektu rozvoja železničnej infraštruktúry ako súčasť koridoru Bratislava – Žilina – Čadca – Skalité – št. hranica s Poľskom. Projekt sa delí na štyri časti: Púchov – Považská Bystrica s dĺžkou 8,3 km, úsek Považská Bystrica s dĺžkou 2,8 km, úsek Považská Bystrica – Považská Teplá s dĺžkou 1,9 km a úsek Považská Teplá s dĺžkou 3 km.

Celý projekt zahŕňa návrh 13 železničných a 8 cestných mostov. Jedným z týchto stavebných objektov je aj SO 44.33.21.1 Púchov – Považská Bystrica, Nový železničný most nad Nosickou priehradou. Vzhľadom na spôsob zakladania takmer celého objektu v koryte priehrady, ako aj na komplikovanú polohou z hľadiska prístupu technológií počas realizácie patrí tento most medzi najnáročnejšie objekty v rámci celej stavby [1].

Územné podmienky

Územie v mieste nového mosta sa nachádza v extraviláne a má údolný charakter (Považské podolie). Most bude preklenovať údolnú nivu rieky Váh. V mieste mosta sa nachádza nádrž priehrady vodnej elektrárne Nosice, ktorá je zo západu ohraničená komunikáciami II/507 a III/5171. Nádrž má prúdnicu umiestnenú pri komunikácii druhej triedy. Od tohto miesta dno pozvoľne stúpa k strane, na ktorej sa nachádza obec Milochov. Od priehrady na obe strany vystupujú masívy pohoria Javorníkov, resp. Súľovských skál.

Na realizáciu stavby modernizácie železničnej trate bude nevyhnutné vyhotoviť železničný most, ktorý prevedie modernizovanú železničnú trať ponad Nosickú priehradu z tunela Diel a ďalej nadviaže na SO 44.33.21.2 – most popod dvojkoľajnú železničnú trať, ktorý prevádza cestu z Milochova do Považskej Bystrice. Most bude umožňovať splavnosť dvomi plavebnými šírkami, a to v poliach 3 a 4 [1].

Obr. 1  Vŕtacia súprava na hladine Nosickej priehrady

Konštrukcia mosta

Most prevádza dvojkoľajnú trať cez Nosickú priehradu pomocou dvanástich mostných polí s dispozíciou 39,0 + 10 × 51,5 + 37,59 m a s celkovou dĺžkou nosnej konštrukcie 593,6 m, čo tento most zaraďuje medzi najdlhšie železničné mosty na Slovensku. Trať vedie v mieste kríženia s Nosickou priehradou v oblúku s polomerom R1 = 2 000 m, pričom má konštantné klesanie 5,2 ‰ smerom k Považskej Bystrici. Osová vzdialenosť koľají na moste bude 4,2 m.

Objekt je založený na veľkopriemerových pilótach, širokú dvojkomorovú nosnú konštrukciu podopierajú kruhové piliere. Navrhnutá nosná konštrukcia dvanásťpoľového priamopásového extradosového mosta z predpätého betónu je výhodná pre nižšie náklady na jeho výrobu aj údržbu, možnosť osvedčenej realizácie metódou letmej betonáže a tiež pre zníženú hlučnosť. Most má šírku 16,47 m a bol navrhnutý ako dvojkoľajný s obojstrannými chodníkmi pre chodcov a cyklistov na pravej strane a s revíznym chodníkom na ľavej strane. Súčasťou mosta sú pylóny s výškou 6,55 m, ktoré dotvárajú závesný EDS systém mosta.

Obr. 2  Čerpanie betónu po hladine Nosickej priehrady

Krajná opora mosta OP1 sa bude nachádzať v tesnej blízkosti východného portálu tunela Diel. Druhá krajná opora OP13 sa bude nachádzať v tesnej blízkosti súbežnej pôvodnej trate ŽSR Bratislava – Žilina a komunikácie III/5171. Vnútorné podpery mosta P2 až P12 sú situované v priestore vodnej prekážky so základovými konštrukciami umiestnenými výškovo pod dnom priehrady [1].

Technológia realizácie spodnej stavby

Zakladanie mosta
Zakladanie mosta je navrhnuté ako hlbinné na veľkopriemerových pilótach s priemerom 880 mm. Na pilóty je určený betón do mokrého, prípadne suchého podložia so špecifikáciou C30/37 – XA1, XC2, (SK) – Cl0,4 – Dmax 16 – S4.

Zakladanie opôr
Opora OP1 bude založená hĺbkovo na 18 ks pilót. Druhá opora OP13 bude založená plošne. Vzhľadom na to, že sa nachádza v prudkom svahu pri brehu Nosickej priehrady, bude mať odskočené úrovne základových pásov.

Zakladanie pilierov
Piliere P2 až P12 budú založené hĺbkovo na 30 ks pilót. Piliere 3, 4 a 5 budú založené na vŕtaných pilótach s priemerom 880 mm a dĺžkami 9,7, 12 a 16,5 m, realizovaných z pontónovej plošiny z hladiny Nosickej priehrady (obr. 1). Pilóty pilierov 6 až 12 s priemerom 880 mm a dĺžkou 14,3 m sa budú realizovať z pilótovacej plošiny na násype [1].

Obr. 3  Betonáž pod vodu pomocou násypky

Technológia vŕtania pilót

Vŕtané pilóty sú typickým predstaviteľom skupiny pilót typu „non displacement“, keďže pri ich výrobe sa ťaží zemina z priestoru, ktorý vŕtaná pilóta zaberá. Vŕtané pilóty sa realizujú v zeminách a horninách vŕtaním a ťažením a majú nosný driek, ktorý prenáša zaťaženie. Vlastný technologický postup výroby vŕtaných pilót sa skladá z týchto krokov:
•    vŕtanie a ťažba (nezapažených vrtov, vrtov zapažených oceľovými pažnicami),
•    prípravné práce pred betonážou (čistenie vrtu, príprava a osadenie armokoša),
•    betonáž pilóty (do sucha či pod vodu) a eventuálne vyťahovanie pažníc.

Vrty s priemerom 880 mm sú hĺbené metódou rotačno-náberového vŕtania ako pažené. Paženie pomocou oceľových pažníc sa vykonáva ich zavŕtavaním rotačným spôsobom. Pri vŕtaní vo vrstvách zvodnených pieskov a štrkov musí mať pažnica vždy dostatočný predstih pred vrtným náradím, aby nedochádzalo k prevaleniu dna vrtu a uvoľneniu štrkov.

Čistenie dna vrtu pilót zapažených oceľovými pažnicami sa vykonáva tesne pred osadením armokoša a pred betonážou. Armokoše sú pripravené vopred a do vrtov sa zapúšťajú v celku. Vŕtané pilóty sa betónujú transportbetónom. Konzistencia betónovej zmesi musí byť na stupni S4 sadnutím Abramsovho kužeľa (160 – 210 mm). Betonáž pilóty sa vykonáva v zásade dvojakou technológiou – betonážou do sucha alebo betonážou pod vodu.

Obr. 4  Uskladnenie skracovateľných rúr

Betonáž pod vodu sa realizuje pomocou sypákovej skracovateľnej rúry (obr. 4), zasahujúcej na dno vrtu a vybavenej násypkou (obr. 3), pričom v priebehu betonáže (s výnimkou jej začatia) musí byť hĺbka ponorenia sypákovej rúry v betóne dva metre. Betonáž musí prebiehať plynulo bez prerušenia v celej dĺžke pilóty. Betón vŕtaných pilót sa nesmie zhutňovať vibráciou.

Vyťahovanie pažníc sa môže začať až vtedy, keď je dostatočný stĺpec betónu v pažniciach, ktoré vyvodia dostatočný pretlak, aby sa zabránilo vniknutiu vody alebo zeminy do vrtu a aby nedošlo k povytiahnutiu armokoša. Pažnice sa musia vytiahnuť v čase, keď má betón ešte vhodnú spracovateľnosť. Počas vyťahovania pažníc v nich musí byť dostatočné množstvo a výška betónu, aby sa zachovala rovnováha vzhľadom na okolitý tlak zeminy a aby medzikružie vzniknuté pri vyťahovaní pažníc bolo priebežne vyplnené betónom [2].

Betón na pilóty

Betón, ktorý sa používa na zhotovovanie pilót technológiou rotačno-náberového vŕtania, musí spĺňať prísne kritériá na čerpateľnosť a čas spracovateľnosti. Čas dopravy čerstvého betónu z betonárne v Považskej Bystrici na miesto, kde sa bude prečerpávať, je približne 30 minút v závislosti od dopravnej situácie v centre Považskej Bystrice. Na mieste vykládky z domiešavača sa betón leje do čerpacieho zariadenia, na ktoré nadväzuje potrubie s dĺžkou väčšou ako 100 metrov (obr. 2), vedené na hladine Nosickej priehrady, prípadne pod hladinou v čase extrémnych podmienok betonáže s vysokými teplotami ovzdušia.

Technológia hĺbenia pilót si vyžaduje počas betonáže aj krátke, niekoľkominútové technologické prestávky, keď dochádza k potrebnému rozpojovaniu zvislých skracovateľných rúr, ktorými prúdi betón v realizovanej pilóte v hĺbke aj 20 metrov pod vodnou hladinou. Tieto prestávky si vyžadujú opätovné zastavovanie a spúšťanie čerpacieho zariadenia, čo by pri nevhodnej konzistencii a viskozite betónu mohlo spôsobiť upchatie potrubia betónom.

Čerstvý betón musí byť po takomto tlakovom namáhaní v potrubí stále tekutý a stabilizovaný, aby pri ústí potrubia, ktoré je v pilóte ponorené 2 metre pod hladinu betónu, mohol ľahko prúdiť. Tieto úkony predlžujú navyše celú betonáž až do trvania 120 minút od zamiešania betónu na betonárni.

Obr. 5  Zabezpečenie dna štetovnicami

Na zabezpečenie dokonalej čerpateľnosti a dostatočného času spracovateľnosti a s ohľadom na vyššie uvedené požiadavky bolo nevyhnutné navrhnúť špeciálnu receptúru betónu C30/37. Z požiadavky spracovateľnosti a čerpateľnosti až do 120 minút vyplynula potreba prehodnotiť krivku zrnitosti betónu a zásadne zvýšiť objem jemných podielov, ktoré zabezpečujú dobrú čerpateľnosť aj po danom čase. Vzhľadom na požiadavky čerpateľnosti a viskozity, stále sa zvyšujúce teploty ovzdušia v letnom období a na vysokú dávku cementu v betóne pre pilóty v mokrom prostredí bolo potrebné modifikovať aj superplastifikačnú prísadu na báze polykarboxylátov.

Modifikáciou sa zásadne zvýšila schopnosť čerstvého betónu udržať si požadované vlastnosti aj po dlhšom čase od zamiešania na betonárni. Ide najmä o udržanie konzistencie čerstvého betónu na hodnote S4 sadnutím Abramsovho kužeľa na mieste čerpania aj ukladania betónu. Jedine v tejto konzistencii možno zabezpečiť dokonalé tečenie betónu v potrubí počas všetkých technologických úkonov potrebných pri zhotovovaní pilót. Modifikovaným superplastifikátorom sa získala aj nižšia viskozita betónu. Zároveň sa po vykonaní skúšok čerstvého betónu potvrdilo, že betón nevykazuje segregáciu, krvácanie či potenie ani po zamiešaní, ani po dvoch hodinách od zamiešania.

Po špecifikácii betónu objednávateľom bolo nevyhnutné premietnuť jeho neštandardné vlastnosti do novej koncepcie návrhu receptúry betónu C30/37. Na tento účel sa vypracovala nová skúška v zmysle aktuálnej STN EN 206-A1. Úspešné overenie a doladenie novej receptúry prebehlo v betonárni v Považskej Bystrici v reálnych podmienkach výroby, dopravy a ukladania betónu. Vďaka skúsenostiam a flexibilite všetkých zúčastnených pracovníkov prebieha v súčasnosti realizácia veľkopriemerových pilót v súlade s časovým harmonogramom.

Obr. 6  Pohľad na vrtnú súpravu na pontóne

Foundation of the railway bridge over Nosice Dam

To build a railway bridge over Nosice Dam, it is necessary to produce several tens large-diameter pilots, located below the bottom of the Nosice Dam, between the towns of Púchov and Považská Bystrica. Pilots with a length of up to 13 meters are built from a pontoon located on the Nosice Dam. The pilots are drilled, the concrete used for their production must meet the strict criteria for the production of piles in the wet background and at the same time must meet the requirements for long workability and the possibility of pumping over 100 meters, at or below the surface of the Nosice Dam.

Literatúra
1.    Technická správa stavby „ŽSR, Modernizácia trate Púchov – Žilina pre rýchlosť do 160 km/hod., I. etapa“.
2.    Technologický postup pre realizáciu spodnej stavby „ŽSR, Modernizácia trate Púchov – Žilina
pre rýchlosť do 160 km/hod., I. etapa“.

TEXT: Ing. Martin Šuster, Ing. Marek Magyar
FOTO: autori

Martin Šuster pôsobí v spoločnosti Betón Racio, s. r. o.
Marek Magyar pôsobí v spoločnosti TBG Slovensko, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 3/2017.