Diagnostický a korozní průzkum mostu na dálnici D1 u Velkého Meziříčí

• Foto

Firma Pontex provedla v lednu a v únoru 2016 diagnostický a korozní průzkum mostu Vysočina. Průzkum měl stanovit současný stav mostu, ověřit skutečnosti a poruchy zjištěné prohlídkami a doporučit eventuální způsob opravy. Podstatnou součástí průzkumu bylo vyhodnocení stavu PKO mostu a doporučení pro jeho obnovu.

Most Vysočina (ev. č. 178..1 a 178..2) se nachází na 144. kilometru dálnice D1. Pilíře jsou přes 60 m vysoké. Je tvořen dvěma souběžnými konstrukcemi (pro každý dálniční směr jedna nosná konstrukce).

Projekt ocelové konstrukce vypracovaly Vítkovické železárny, konstrukční oddělení (Ing. Pechal a kolektiv). Vlastní konstrukci dodaly Vítkovické železárny (VŽKG), na stavbě dále spolupracovaly Dopravní stavby Olomouc a Hutní montáže. Hmotnost ocelové konstrukce je, podle dostupných podkladů, 5 650 t. Most byl uveden do provozu v roce 1978.

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ MOSTU
Nosná konstrukce
Je tvořena ocelovým komorovým trámem o čtyřech polích s rozpětími 80+110+134+100 m. Výška nosné konstrukce je konstantní 4.1 m kromě prvního pole, kde je výška proměnná (snižuje se). Konstrukce je půdorysně zakřivená. Mostovka je ocelová, ortotropní. Ocelová komora je vyztužena příčnými a podélnými výztuhami a příhradovým ztužením v místě příčných výztuh. Nad podporami jsou masivní ocelová diafragmata. Podélné výztuhy jsou pod vozovkou trapézové, na stěnách a dolním pásu komory úhelníkové. Ocelová konstrukce je vyrobena z běžných ocelí S235 a S355.

Konstrukční zajímavostí mostu je podélný přeplátovaný šroubovaný spoj stěny a provedení příčných montážních styků, kdy pásy (včetně výztuh) jsou svařeny a stěny jsou spojeny třecím spojem přes příložky s VP šrouby. 

Součástí konstrukce je též tlumič kmitů umístěný ve středu největšího pole.

SPODNÍ STAVBA
Spodní stavbu tvoří dvě opěry a tři pilíři ze železobetonu (pro každý most je samostatný dřík, základ je společný). Opěry jsou železobetonové, komorové, s přechodovými deskami. Zajímavostí je velký prostor komory v opěře, kdy doprava jezdí po stropní desce komory opěry. Opěry jsou založeny na základových pasech pod jednotlivými stěnami komor. 

Sloupy pilířů mají průřez tvaru H. Průřez pilíře je proměnný, směrem k patě se rozměr v podélné ose mostu konstantně zvětšuje, čímž respektuje obvyklé statické zákonitosti. Hlavy pilířů jsou kompaktní obdélníkové s vytaženými masivními bloky pro ložiska. Založení pilířů je provedeno plošně na vrstvě z navětralého syenitu. Některé pilíře ve svahu mají stupňovitou základovou spáru s dobetonávkou. Materiál pilíře byl navržen v původním projektu z betonu B330, hlavy pilíře pak z beton B400.

DIAGNOSTICKÝ PRŮZKUM MOSTU
Vzhledem ke komplikacím během výběrového řízení na zpracovatele průzkumu se posunul termín diagnostického a korozního průzkumu mostu na leden a únor 2016. Toto není období, které by bylo pro průzkumy úplně nejvhodnější. Vzhledem k zimnímu období nebylo možné použití stálých revizních plošin, kterými je most vybaven, a zpřístupnění nosné konstrukce a horní části spodní stavby tak muselo být provedeno z pohyblivé mostní prohlížecí plošiny zapůjčené od firmy WEMO (SRN). Její použití vyžadovalo provedení dopravně-inženýrských opatření na dálnici D1, které však bylo ve dnech s nepříznivými klimatickými podmínkami omezeno požadavky na zimní údržbu dálnice. Provedení průzkumu rovněž komplikovaly nízké teploty, které ztěžují odběr vzorků, způsobují problémy s tuhnutím lepidel, vybíjením přístrojů apod.

Průzkum spodní stavby
Diagnostický průzkum spodní stavby byl proveden na opěrách i na pilířích mostu.

Hlavy pilířů byly prozkoumány z mobilní mostní prohlížecí plošiny, dříky pilířů byly zpřístupněny horolezeckým způsobem, kdy průzkumník spouštěný na laně prováděl kontrolu stavu pilířů. Spolu s hlavou pilíře byla diagnostikována i ložiska. Vnitřní komory krabicových opěr byly zpřístupněny za pomoci lešení a žebříků.

Práce na diagnostickém průzkumu spodní stavby byly provedeny v následujícím rozsahu:

• stanovení pevnosti betonu spodní stavby v tlaku, objemové hmotnosti, nasákavosti a popis betonu spodní stavby na odebraných jádrových vývrtech, ověření odolnosti betonu spodní stavby proti působení vody a rozmrazovacích látek,
• ověření tloušťky krycí betonové vrstvy spodní stavby a polohy výztuže,
• ověření hloubky karbonatace betonu spodní stavby,
• ověření přítomnosti chloridových iontů u betonů spodní stavby,
• ověření stavu betonářské výztuže,
• ověření odtrhové pevnosti betonu spodní stavby,
• ověření rozhodujících trhlin v betonu stavby

Na základě provedeného průzkumu lze konstatovat, že u pilířů ani opěr nebyly zjištěny žádné statické trhliny, které by souvisely s přemáháním konstrukcí. Spodní stavba povrchově degraduje z důvodu zejména nedostatečné tloušťky krycí vrstvy příčné betonářské výztuže (třmínků). U řady povrchů je tloušťka krycí vrstvy betonářské výztuže jen mezi 5 – 15 mm. Vlivem působení prostředí tak dochází k aktivní korozi této výztuže. Následné bobtnání výztuže korozními produkty způsobuje separaci krycí vrstvy. Tento problém byl zjištěn i na opěrách, které byly již v minulosti sanovány a to pod vrstvami sanačních hmot. Podle výsledků zkoušek jsou pevnostní třídy betonu obecně vyšší, než bylo předpokládáno v původní projektové dokumentaci, dostatečné jsou i tahové pevnosti betonu pro provedení oprav. Podle předběžných výsledků zkoušek lze tak na spodní stavbě provést opravy a sanace bez výrazných zásahů do její konstrukce.

Průzkum nosné konstrukce
Součástí diagnostického průzkumu byl korozní průzkum pro zjištění stavu ocelové konstrukce (dále OK). Korozní průzkum byl prováděn na vnějším povrchu OK (z mobilní plošiny) a rovněž uvnitř komory. Cílem korozního průzkumu PKO bylo vyhodnocení stavu stávajícího nátěrového systému, stanovit eventuální využití stávajících nátěrových vrstev a doporučit nový nátěrový systém. Průzkum byl prováděn v následujícím rozsahu:

• Vizuální vyhodnocení nátěrových systémů, stanovení stupně prorezivění, měření korozních úbytků
• Měření tlouštěk PKO
• Destruktivní zkoušky nátěrové vrstvy – odtrhy, mřížkové zkoušky, X-řezy
• Měření množství chloridů na povrchu OK

Podle výsledků korozního průzkumu lze konstatovat, že nátěry na vnějším povrchu už jsou za svou životností a je třeba provést kompletní renovaci vnějších nátěrů. Nátěry uvnitř komory byly opravovány v r. 2001 a jsou většinou v dobrém stavu. Nicméně je třeba provést lokální opravy především na horním pásu, kde vyvařováním poškozených svarů pod vozovkou došlo k lokálnímu spálení nátěru. Novou protikorozní ochranu je rovněž nutné doplnit v koncových oblastech nosné konstrukce nad opěrami, kde před výměnou původních mostních závěrů masivně zatékalo a docházelo zde i ke korozi nosné konstrukce.

Na mostní nosné konstrukci nebyla zjištěna korozní oslabení, která by měla vliv na statické působení mostu.

Průzkum vybavení mostu
V rámci průzkumu byla kontrolována ložiska, mostní závěry, vozovka, svodidlové sloupky (včetně dutin) a zábradlí. Jako problematická se jeví ložiska (zvláště pohyblivá), u kterých bude doporučeno připravit jejich výměnu. Na opěrách nejsou ložiska řádně podbetonovaná. U ostatních součástí příslušenství mostu lze konstatovat, že se jedná o spotřební součásti a je potřeba takto k nim přistupovat a postupně je opravovat, resp. vyměňovat.

STATICKÝ PŘEPOČET MOSTU
Byla ověřena zatížitelnost mostu v souladu s ČSN 736220. Výpočet byl proveden na modelu, který zohlednil vliv boulení a smykového ochabnutí podle ČSN EN 1993-1-5. Redukce materiálu vychází při uplatnění tohoto předpisu větší než podle ČSN 736205, což má nepříznivý vliv na výslednou zatížitelnost mostu.

S ohledem na velká rozpětí polí do výpočtu výrazně vstupuje vliv rovnoměrného zatížení a vysoký dynamický součinitel při výpočtu normální zatížitelnosti.

I když jsou pilíře velmi vysoké a pohledově štíhlé, jejich značná vlastní hmotnost má výrazný stabilizující účinek. Spodní stavba o zatížitelnosti mostu nerozhoduje.

Výsledné zatížitelnosti jsou tak ovlivněny zejména vlivem boulení spodního pasu v oblasti pilířů. 

Na základě provedeného přepočtu je zatížitelnost mostu Vn = 26 t, Vr = 80 t, Ve = 196 t.

ZÁVĚR 
Jednoznačně lze konstatovat, že mostní konstrukce nevykazuje závady, které by nebylo možno opravit a zajistit tak plnou funkčnost mostu.

Protikorozní ochrana mostu na vnějších plochách je zcela dožilá a je ji nutno obnovit. U vnitřních ploch je potřeba provést opravu PKO na místech, kde je tato poškozena (cca 10 % plochy). Je nutno vyměnit všechna posuvná ložiska, u pevných ložisek je výměna ze strany zpracovatele průzkumu doporučena, nicméně rozhodnutí je ponecháno na objednateli. Na opěrách je ložiska nutno repasovat a řádně podbetonovat.

U spodní stavby je nutno provést sanace pilířů a opěr s tím, že na opěrách bude nutno lokálně provést vybourání degradovaného betonu a jeho náhradu betonem novým.

Provedený diagnostický průzkum a přepočet zatížitelnosti mostu je podkladem pro návrh opatření na mostě, která budou provedena v rámci Modernizace dálnice D1. Je zřejmé, že konstrukce mostu je v poměrně dobré kondici, nicméně nosná konstrukce neumožňuje jak svým technickým řešením, tak svou zatížitelností snadné rozšíření mostu. Zásadním rozhodnutím pro zpracování projektu Modernizace bude, zda most rozšiřovat a muset tak zasáhnout i do globálního nosného systému mostu a zesilovat nebo ztužovat nadpilířové průřezy, nebo ponechat původní šířkové uspořádání a využít maximálně stávající vlastnosti mostu a provést jen opravy a sanace stávající konstrukce.

The Diagnostic and Corrosion Survey of the Bridge on D1 Highway near Velké Meziříčí
In order to prepare the Modernization of D1 Section 19, it is necessary to provide underlying project documents for the construction modifications of the bridge near Velké Meziříčí, sometimes referred to as Vysočina Bridge. It is one of the most significant bridges on D1 Highway. Crossing approximately 76-meter-deep Ostrava valley, it is among the highest bridges in the Czech Republic. There is a chateau park on the slopes of the valley. The route of II/360 road runs along Ostrava.

Autoři

• Ing. Míčka Tomáš
• Ing. Matoušek Petr
• Ing. Dědek Ondřej
• Ing. Havlík Martin
• Ing. Junek Vladimír