Diagnostika mostu přes R4 a porovnání degradace konstrukcí s odstupem 6 let

• Foto

ÚVOD
Stavebně technický průzkum by měl vždy být prvním krokem, který zajistí optimální návrh druhu materiálu, rozsah případné opravy a její další parametry. Jeho důležitost je v dnešní době všeobecně uznávána. Závěry však nejsou vždy brány v potaz a to hlavně z ekonomických důvodů. Na opravu je stále dost času, nebo je provedena pouze v místech, kde je po poškození a případná oprava vidět. Tento článek by chtěl na příkladu demonstrovat, bez toho, aby hodnotil, proč k tomu došlo, nebo z jakých důvodů, jak může odložená celková oprava konstrukci poškodit a zvýšit náklady na celkovou opravu této konstrukce.

Autoři článku se postupně účastnili jednotlivých fází stavebně technického průzkumu na stejné konstrukci a to s odstupem 6 let.

POPIS KONSTRUKCE
Předmětnou konstrukcí je most přes rychlostní komunikaci R4 u obce Voznice, který přes ní převádí silnici III. třídy. Jedná se o dvoupolový most z předpjatých mostních prefabrikátů typu I67, které jsou zmonolitněny železobetonovou deskou. Ta současně tvoří spádovou vrstvu. V každém poli je použito sedm nosníků. Konstrukce spodní stavby jsou tvořeny dvěma masivními krajními opěrami a střední podpěrou tvořenou čtyřmi sloupy kruhového průřezu a na nich uloženým stativem lichoběžníkového průřezu. Mostní křídla jsou rovnoběžná s osou převáděné komunikace. Na krajních opěrách (resp. na úložných prazích) jsou uložena pevná ložiska s možností pootočení a na střední podpěře jsou ložiska pohyblivá. Současně je nad střední opěrou umístěn povrchový mostní závěr. Betonové konstrukce mostu (hlavní nosná konstrukce i konstrukce spodní stavby) jsou opatřeny ochranným nátěrem.

Dalším zařízením mostu jsou zejména ochranné mostní římsy a ocelové trubkové zábradlí. Odvodnění mostu je realizováno podélným a příčným sklonem.

Na celé konstrukci mostu lze nalézt několik druhů poruch, z nichž některé by bylo možné označit u mostů za „chronické“.

STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM - 2005
Hlavní poškození prefabrikovaných předpjatých mostních konstrukcí je způsobeno nefunkčními vrstvami hydroizolace a s tím spojeným zatékáním do konstrukce mostu. Korozní procesy v betonu jsou vždy spojeny s přítomností vlhkosti, a proto je volné vnikání vody do konstrukce zdrojem většiny problémů.

V roce 2005 bylo možné z provedeného stavebně technického průzkumu konstatovat následující. Mostní konstrukce je středně korozně poškozená a hlavní poruchy spočívají v průniku vody do konstrukce mostními závěry a v mrazovém porušení úložných prahů a korozi ložisek. S těmito poruchami souvisí celá řada dalších, které v roce 2005 byly pouze podružné, a nebylo nutné je akutně řešit.

Vedle toho zatékání nefunkční hydroizolací a mostními závěry je nutné řešit aktuálně, protože bezprostředně ohrožuje jak beton, tak betonářskou i předpínací výztuž a potažmo s tím i celkovou životnost celé mostní konstrukce.

Přechodová oblast mostu, kde jsou podpovrchové mostní závěry a oblast okolo povrchového mostního závěru nad střední podpěrou, jsou poškozeny trhlinami na úložných prazích je jasně patrné zatékání do těchto partií. Současně lze předpokládat, že k takovému zatékání může docházet i v ploše mostu a tím pádem by měla voda možnost vnikat i do dutin mezi jednotlivými prefabrikovanými prvky. Na komunikacích je navíc vždy nutné počítat s přítomností chemických rozmrazovacích látek, které celou situaci ještě ztěžují.

Konstrukce úložných prahů jsou viditelně poškozovány působením mrazu a chemických rozmrazovacích látek. Původní řešení úložného prahu umožňuje stání vody v okolí ložisek a tím jejich korozi. Současně je plošný úložný práh kombinován s realizací spádu směrem k závěrné zídce, místo směrem od ní a navíc je na úložných prazích patrný jakýsi okraj. Pokud tedy dojde k zatečení vody mezi závěrnou zídkou a čely nosníků hlavní nosné konstrukce, tato voda se drží na povrchu a působení mrazu je mnohem razantnější než u konstrukce, po které voda pouze steče.

Bohužel žádné z doporučení, která byla po provedení stavebně technického průzkumu navržena, nebyla provedena s výjimkou vizuální opravy říms na horním líci a provizorním zajištění odtoku vody pronikající povrchovým mostním závěrem na střední stativo. Parametry konstrukce zjištěné jednotlivými zkouškami jsou patrné z přiložené tabulky 1.

STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM - 2011
V období mezi roky 2005 a 2011 docházelo neustále k zatékání vody do konstrukce a to zejména k čelům předpjatých nosníků, na úložné prahy mostu a potažmo k ložiskům mostu. S vodou do konstrukce vnikaly i chemické rozmrazovací látky, zejména chloridy. Přítomnost resp. dotace konstrukcí vodou je také příznivým prostředím pro další korozi a degradaci betonu.

Stavebně technický průzkum provedený po 6 letech byl proveden na přání realizační firmy (Metrostav a. s.), která byla pro sanaci mostu vybrána. Vzhledem k tomu, že i vizuální prohlídkou bylo možné rozpoznat pokrok v degradaci materiálů jednotlivých konstrukcí, byl nový průzkum rozsáhlejší než ten předešlý. Umožnil to i již rámcově naplánovaný postup sanačních prací, který předpokládal sanaci ložisek a úložných prahů, pro které bylo nutné nadzvednout mostní konstrukci, vybourat závěrné zídky a přechodovou oblast mostu. To umožnilo kontrolu kotev předpínacích kabelů, náhled do dutin mezi nosníky a další diagnostické postupy.

Rozsah průzkumu bylo možné navýšit i díky ochotě všech zúčastněných subjektů, od investora až po projektanta, k úpravě jednotlivých sanačních postupů v reakci na aktuálně provedený průzkum.

Jednotlivé parametry konstrukce jsou opět shrnuty v tabulce 2.

POROVNÁNÍ PRŮZKUMŮ Z ROKU 2005 A 2011
Z porovnání jednotlivých parametrů konstrukce je zřejmé, že odklad rekonstrukce mostu, i když možná z objektivních důvodů výrazným způsobem zhoršil stav částí mostní konstrukce. Některé z parametrů svým nárůstem ukazují, že došlo k logicky nastalé akceleraci degradace a kontaminace betonu. Všechny neduhy se projevily zejména na úložných prazích konstrukce a nejvíce na stativu střední podpěry.

Významný je nárůst kontaminace konstrukce chloridy a hloubka karbonatace. Oba tyto parametry významným způsobem ovlivňují trvanlivost konstrukce a riziko elektrochemické koroze výztuže. Při zjištění počínajícího rizika alkalické reakce kameniva (ASR) a jasných známek porušení konstrukce mrazem bylo nakonec přistoupeno k vybourání a nové realizaci konstrukce stativa střední opěry. Je možné konstatovat, že všechny tyto poruchy mají úzkou souvislost s neřešeným zatékáním vody (kontaminované chloridy) do konstrukce.

Pozitivní informací získanou průzkumem je stav předpínací i betonářské výztuže u konstrukcí prefabrikovaných předpjatých nosníků typu I67. Je to dáno ochranným nátěrem na povrchu konstrukce, který zpomaluje proces karbonatace krycí vrstvy betonu nad výztuží. Přepínací výztuž je vedle toho chráněna injektáží volného prostoru okolo kabelu v kabelovém kanálku. Vedle toho jsou u tohoto konkrétního mostu chráněny kotvy předpínacích kabelů vrstvou omítky tl. 20 mm, která chrání svou alkalitou kotvy proti korozi.

ZÁVĚR
Příspěvek nemá ambice ukazovat rozsah diagnostiky, nebo hodnotit aktuální stav konkrétní konstrukce. To je předmětem výsledné zprávy o konstrukci. Příspěvek chce upozornit na vztah mezi diagnostikou konstrukce a provedením sanace.

Z porovnání výsledků dvou stavebně technických průzkumů, realizovaných na stejné konstrukci s odstupem času, je patrné, že pokud je odhaleno poškození této konstrukce, není vhodné čekat s opravou delší dobu. Neřešení příčin začínajícího poškození může vést k akceleraci degradačních procesů, nebo k celkové destrukci konstrukce. Ta může dosáhnout takové míry, že náklady na opravu konstrukce porostou a mohou dosáhnout takové výše, že již nebude oprava konstrukce vůbec možná. K tomu mohou přispět i technické důvody

Diagnostics of the Bridge Over R4 and Comparison of Structure Degradation with the Off-set of 6 Years
In 2005 technical-construction examination of bridge structure over the R4 Expressway section Praha – Příbram was conducted. Examination results pointed out to the defects that may have had impact on its lifetime. Recommended measures on the bridge were not carried out; instead only light maintenance was performed. After 6 years, the diagnostics of the same bridge structure was done, the result called for necessary complete reparation including demolition of the central pier. Submission tries to point out the importance of performing the technical- construction examination and follow its recommendations in order to extend the overall lifetime of the structure.

Autoři

• Ing. Vávra Zdeněk
• Pumpr Miroslav
• doc. Ing. Dohnálek Jiří CSc.