Estakáda na mimoúrovňovém křížení silnice R35 u Opatovic nad Labem

• Foto

KŘIŽOVATKA SILNIC R35 A I/37 U OPATOVIC NAD LABEM
Historie návrhu a provádění Mezi významné rychlostní komunikace, o které má být v blízké době rozšířena silniční síť v České republice, patří i silnice R35 v části mezi dálnicí D11 u Hradce Králové a pokračováním směrem na Vysoké Mýto a Olomouc. U Lipníku nad Bečvou má být potom silnice R35 napojena na Dálnici D1 směrem na Ostravu a bude tak tvořit alternativní spojení mezi Prahou, Olomoucí a Ostravou, místo nyní používané dálnice D1.

Na podzim roku 2009 byla do provozu uvedena první část od D11 po první mimoúrovňovou křižovatku se silnicí I/37 u Opatovic nad Labem. Vzhledem k nedokončení dálnice D11 do Hradce Králové pro majetkové spory nahrazuje zčásti i spojení na Hradec Králové. MÚK Opatovice nad Labem je v současné době především křížením se silnicí I/37, která spojuje Hradec Králové a Pardubice.

O křižovatce, která je situována v rovině těsně u Elektrárny Opatovice, se hovoří jako o „třípatrové“ křižovatce. „Přízemí“ tvoří historický Opatovický kanál (postaven na přelomu 15. a 16. st. v délce 35 km pro napájení rybníků). Ten je přemostěn mostem na silnici I/37. Ve druhém patře je okružní křižovatka (rondel) se čtyřmi mostními objekty – přemostěním Opatovického kanálu a silnice I/37. Nad tím vším je estakáda rychlostní silnice R35 se sjízdnými a nájezdovými rampami k rondelu, tento mostní objekt je označen jako SO 206.

V první etapě výstavby křižovatky v letech 2008 až 2009 byla vybudována první část estakády (objekt SO 206.1) a to první 3 pole s rozvětvením na nájezdovou a sjezdovou rampu na rondel, tyto rampy jsou označeny jako větev 7 a větev 8 křižovatky. Prakticky hned na jaře následujícího roku 2010 byly zahájeny práce na hlavní části estakády (SO 206.2), která svými 20 poli překračuje rondel a místní komunikace a vychází z ní rozvětvení na sjezdové a nájezdové rampy na rondel z olomoucké strany, rampy zde jsou označeny jako větve 3 a 4. Práce na této části estakády však byly bohužel záhy v srpnu 2010 v rámci tehdy uplatňovaných úsporných opatření zastaveny a stavba byla zakonzervována. Pokračování výstavby bylo zahájeno až v létě roku 2013 a na konci letošního roku by měla být stavba estakády dokončena.

V současné době se zpracovává projektová dokumentace pro stavební povolení navazujícího úseku rychlostní silnice R35 Opatovice – Časy, kde investor ŘSD ČR správa Pardubice zajišťuje výkupy pozemků pro umožnění pokračování výstavby této potřebné komunikace.

Řešení estakády „třetího patra“
Estakáda tzv. třetího patra mimoúrovňového křížení je rozdělena dilatačními závěry na 3 úseky hlavního mostu na rychlostní komunikaci R35 a na 2 rampy napojení rondelu směrem k D11 (větve 7 a 8) a 2 rampy (větve 3 a 4) napojení rondelu směrem na Olomouc. Celková délka nosné konstrukce estakády v trase R35 je 1 145,5 m, délka nosné konstrukce ramp je 231,7 + 159,7 + 178,4 + 261,7 m (celkem 831,5 m). Nosná konstrukce mostu je z předpjatého betonu komorového průřezu výšky 3,2 m u hlavní trasy estakády a 1,9 m u ramp. Rozpětí polí estakády na hlavní trase se pohybuje od 36,2 do 61,0 m estakáda má celkem 23 polí, rozpětí polí ramp je 21,8 až 35,2 m a rampy mají 5 až 8 polí.

KONSTRUKCE ESTAKÁDY
Založení a spodní stavba
Geologicky není území mostu příliš složité. Skalní podloží je tvořeno tmavě šedými slínovci až slínitými prachovci, které jsou na povrchu eluviálně zvětralé a mají charakter zemin. Nadloží těchto vrstev je tvořeno terasovými sedimenty řeky Labe. V souvrství se střídají písky, písky se štěrky a štěrky. Střídání těchto zemin je nepravidelné a jednotlivé vrstvy často rychle vykliňují. Povrch skalního podloží se nachází v hloubce cca 13 m pod povrchem terénu. Estakáda je založena hlubině na vrtaných pilotách profilu 1180 mm, délky pilot se pohybují mezi 13,0 a 15,0 m, vetknutých do vrstev zvětralých slínovců.

Spodní stavbu tvoří pilíře složené ze šestiúhelníkových sloupů pod ložisky spojených ve střední části profilovanou stěnou tloušťky 0,8 m. Sloupy mají šířku 1,3 m,
v podélném směru mostu je šířka sloupů 1,6 a 2,0 m. Poměrně jednoduchý tvar pilířů byl volen s ohledem na technologii výstavby většiny nosné konstrukce na spodní výsuvné skruži. Most je uložen na hrncových ložiskách.

Nosná konstrukce na hlavní trase
Mosty LM1 (levý most 1. část) a PM1 (pravý most 1. část) mají nosnou konstrukci komorového průřezu výšky 3,20 m. Komora má šířku spodní desky 6,45 m. Stěny jsou šikmé ve sklonu 0,585 m na výšku stěny (2,696 m vlevo a 2,648 m vpravo), vnější konzoly pak mají vyložení 2,715 m, celková šířka nosné konstrukce (horní desky) je 13,05 m. Tloušťka spodní desky je 220 mm, horní desky 250 mm, desky jsou ve vetknutí do stěn zesíleny náběhy na 430 mm. Tloušťka konzol je proměnná od 430 mm ve vetknutí do 250 mm na koncích. Tloušťka stěn je 500 mm v polích a 600 mm nad vnitřními podporami (na délku 8,0 m). Vnější hrany mezi spodní deskou a stěnou jsou zkoseny 50/50 mm, ve vetknutí mezi konzolou a stěnou je pak vetknutí zkoseno 80/100 mm. Nad podporami je konstrukce zesílena příčníky tvaru U na délku 1,6 m.

Mosty LM2 (levý most 2. část) a PM2 (pravý most 2. část) mají nosnou konstrukce od „rozpletu“ (u LM2 od mezipodporového příčníku v poli L19-L20 po opěru L23; u PM2 od podpěry P18 po opěru P23) dvoukomorového průřezu výšky 3,20 m. Komora má proměnnou šířku spodní desky (LM2 – 8,460 až 11,750 m; PM2 – 8,460 až 12,240 m). Stěny jsou šikmé ve sklonu 0,585 m na výšku stěny (2,696 m vlevo a 2,648 m vpravo), vnější konzoly pak mají vyložení 2,715 m, celková šířka nosné konstrukce (horní desky) je proměnná (LM2 – 15,450 do 18,765 m; PM2 – 15,450 až 18,950 m). Ostatní rozměry jsou shodné s průřezem mostů LM1 a PM1. Od rozpletu je nosná konstrukce rozdělena na dvě samostatné komory, jedna pro hlavní most, druhá pro odbočnou větev. Rozměry komory hlavního mostu jsou shodné s LM1 a PM1. Komora pro odbočnou větev má šířku spodní desky 4,625 m, šířku horní desky 10,700 m. Ostatní rozměry jsou shodné s LM1 a PM1.

Mosty LM1, PM1 jsou předepnuty 15lanovými kabely z lan ∅ 15,7 – 1 660/1 860 MPa, mosty LM2, PM2 pak z 13lanovými kabely z lan ∅ 15,7 – 1 660/1 860 MPa. Rozdílnost v počtech lan v kabelu je dána jinými předpínacími systémy firem provádějících levý a pravý most.

Nosná konstrukce sjízdných a nájezdových ramp
V příčném řezu je nosná konstrukce ramp komorového průřezu o výšce 1,9 m. Komora má šířku spodní desky 5,18 m, stěny jsou šikmé ve sklonu 0,30 m na výšku 1,4 m, konzoly pak mají vyložení 2,71 m vlevo a 2,21 m vpravo. Celková šířka nosné konstrukce je pak 10,7 m. Tloušťka spodní desky je 220 mm, horní desky 250 mm, desky jsou ve vetknutí do stěn zesíleny náběhy na 400 mm. Vnější hrany mezi spodní deskou a stěnou jsou zkoseny 50 × 50 mm a mezi konzolou a stěnou jsou zkoseny 100 × 100 mm. Nad podporami je konstrukce zesílena příčníky tvaru U na délku 1,6 m.

Rampa 3 je předepnuta 15lanovými kabely z lan ∅ 15,7 – 1 660/1 860 MPa, rampa 4 pak z 13lanovými kabely z lan ∅ 15,7 – 1 660/1 860 MPa. Rozdílnost v počtech lan v kabelu je dána jinými předpínacími systémy firem provádějících levý a pravý most.

Vybavení mostu
Na mostě je navržena živičná třívrstvá vozovka tloušťky 135 mm, na římsách jsou osazena zábradelní ocelová svodidla, zábradlí a v některých částech protihluková stěna. Odvodnění mostu je rovněž řešeno klasicky pomocí odvodňovačů typu Labe a podélného podvěšeného potrubí ze sklolaminátu.

Nosná konstrukce hlavního mostu je rozdělena na 3 dilatační úseky, na koncích nosné konstrukce u opěr a mezi těmito dilatačními úseky jsou pak navrženy povrchové lamelové dilatační závěry. Na první části mostu byly použity závěry typu MAGEBA, na druhé části mostu budou osazeny závěry typu RW WSG plus v úpravě se sníženou hlučností. Počet dilatačních spár závěrů je dle dilatačních posunů 2 až 7.

Zvláštností vybavení mostu bude jeho osazení samočinným postřikovacím systémem, který vzhledem ke značné délce mostu usnadní jeho zimní údržbu a přispěje k bezpečnosti jízdy po mostě.

VÝSTAVBA LEVÉHO MOSTU
Spodní stavba
Estakáda je založena na hlubinných velkoprůměrových železobetonových pilotách profilu 1 180 mm, délky mezi 13 až 15 m. Ty byly vrtány do předem připravených šablon z prostého betonu pomocí výpažnice. Na podkladním betonu byl osazen armokoš a stěnové bednění MANTO, ztužené spínacími tyčemi. Po vybetonování a zatvrdnutí betonu základu byl osazen předem připravený armokoš pilíře a poté speciálně navržené stěnové bednění od společnosti DOKA. Bednění pilíře lze rozdělit na základní formu výšky 11,9 m, složenou z předem připravených panelů (dřevěné překližky, nosníků H20, ocelové paždíky, opěry, vzpěry a spínací tyče) a ze šplhavého bednění MF240 pro vyšší pilíře, které dosahovaly až 17 m. Šplhavé bednění bylo osazeno pomocí závěsných míst (kotvy a šplhací kónusy) zbudovaných v předchozím kroku.

Založení a vertikální systém pro podpěrné skruže
Jak již bylo uvedeno, mostní objekt byl rozdělen na tři technologické etapy, pro které byly navrženy různé podpěrné systémy z inventárního materiálu společnosti Metrostav a. s. Nicméně všechny tyto technologické celky byly vertikálně podepřeny mostním pilířem PIŽMO.

V místě opěry, byla podpěrná konstrukce založena na rozšířeném základu opěry. V místě pilířů byly budovány tzv. bárky, které částečně využívaly již zhotovený základ mostního pilíře, a částečně využily rovnaninu ze silničních panelů. Na základ pilíře byla položena geotextilie, která sloužila jako ochranná a separační vrstva. Na ni byly položeny ocelové nosníky R2, ty byly vypodloženy dřevěnými klínky do projektované nadmořské výšky a podlity betonem. Na panelovou rovnaninu byly osazeny patky N2 s nastavitelnými nánožkami N3 a dle potřeby odbedňující rámečky N1. Mezi bárkami byly budovány tzv. mezibárky, ty již plně využívaly panelovou rovnaninu. Pod panelovou rovnaninou, kterou tvořily 2 vrstvy silničních panelů, v místě základové spáry, byly ověřeny minimální parametry únosnosti zeminy (E_defII = 50 Mpa, Id = 0,8 a E_defII / E_defI < 2,5) statickou popřípadě i dynamickou zkouškou.

Dříky pilíře PIŽMO tvořily konstrukce ze sloupků S1-S5 a ztužidel Z1-Z6. Sloupy měly základní osovou vzdálenost 1,0, 2,0 nebo 3,72 m a byly vzájemně spojeny svislými a vodorovnými ztužidly. Stabilita úzkých bárek založených na základech pilířů byla zajištěna převázkami z profilů SRU 447 s využitím otvorů od bednění pilířů. Hlavy opěr jsou tvořeny roštovým systémem R2 nebo ŽM16, na kterých je uloženy dle technologie přímo vodorovné nosné konstrukce, odskružovací hrnce či fundamenty. Pro každou bárku či mezibárku bylo vypracováno VTD.

Vodorovné systémy podpěrné skruže
Výstavba hlavního mostu mezi pilíři L04B až L18 probíhala na přesuvné podpěrné skruži zhotovené pomocí svislého mostního pilíře PIŽMO a vodorovných nosníků ŽM16. Vodorovná ocelová konstrukce ŽM16, dlouhá 109 m, se skládala z typizovaných, příhradových a rozebíratelných prvků, výsuvného nosu, kluzných desek, hydraulických lisů atd. V příčném řezu byly 2 prostorové hlavní nosníky, každý o 2 stěnách. Stavební výška konstrukce hlavních nosníků byla 4,10 m. Přenos zatížení od NK byl zajištěn mezivrstvou tvořenou z válcovaných nosníků HEA400. Veškeré manipulace se skruží při odbednění a přesunu do dalšího betonážního stádia byly ovládány hydraulicky. Pro zajištění výsunu jsou dolní pasy ŽM16 opatřeny kluznými deskami.

V jednotlivých betonážních taktech byla skruž zavěšena vzadu na závěsech, sloužících jako podpora skruže v místě konzoly předcházejícího betonážního taktu a vpředu opřena o pilířovou podporu a mezi-podporu (bylo‑li jí za potřeby) PIŽMO. Pomocí závěsu bylo zkracováno vlastní rozpětí skruže a eliminovaly se rozdílné deformace v místě betonážní spáry. Závěs byl tvořen horní převázkou, závěsnými tyčemi a spodní převázkou. Horní převázka byla složena ze vzájemně zatužené dvojice IP100 s výztuhami v místech lokálního působení sil, které byly uloženy na mostovce předcházejícího betonážního taktu, v místě stěn komory. Do těchto IP100 byly kotveny závěsné tyče vybavené hydraulickými dutými zvedáky pro výškovou rektifikaci závěsu a potažmo celé skruže. Spodní převázka byla tvořena dvojicí nosníků R1 pro každý tubus skruže.

Přesunu z jednoho taktu do druhého vždy předcházelo spuštění závěsů skruže a spuštění hydraulických lisů v místě posuvných fundamentů. Skruž se přesouvala mezi takty v poloze „ODBEDNĚNO“, tedy dále od pilířů, tak aby ve směrovém oblouku nedocházelo ke kolizi s pilíři. Pohyb vpřed byl uskutečněn pomocí tažných zařízení TVZ 30. Zpříčení, způsobené bočními rázy při přesunu, bylo zajištěno pomocí bočního vedení, vodítek, ke kterému vlivem pomalému tažení nedocházelo.

Příčný posun mezi polohami „ODBEDNĚNO“ a „ZABEDNĚNO“ probíhal ve dvou fázích. V první fázi byly rozposunuty nosné příčné prvky HEA400 délky 10 m tzv. mezivrstvy o 1 300 mm a poté ve druhé fázi by rozposunuty oba tubusy ŽM16 o 1 800 mm. Celková vzdálenost mezi bedněním tedy činila 6 200 mm, která dostačovala k obejití jednotlivých pilířů. Pro umožnění spojení/ rozpojení mezivrstvy byla pod mezivrstvou zavěšena montážní lávka. Ve 13. betonážním taktu bude skruž při betonáži zavěšena vpředu i vzadu a po předepnutí kabelů soudržnosti bude spuštěna na zem, kde bude rozmontována na jednotlivé elementy.

Bednění pro betonáž bylo zhotoveno ze systémového bednění ULMA, pomocí nosníku MECCANO, OMEGA a modulových trubek. Na tyto nosníky byly přibity pohledové třívrstvé bednící desky 500 × 2 500 × 21 mm. Samotná betonáž probíhala ve dvou fázích, kde v první fázi byla vyarmována a zabetonována spodní deska a stěny komorového nosníku (účko komory). Po dosažení stanovené pevnosti betonu byly odbedněny ramenáty vnitřních stěn a konstrukce byla částečně předepnuta. Poté byly vysunuty vozíky bednění stropu z předchozího taktu. Tato technologie vyžadovala úpravu projektové dokumentace, při které byl příčník betonovaný ve dvou fázích, avšak se ukázala jako velice časově úsporná pro přípravu bednění stropu komory. Poté byla vybetonována horní deska komorového nosníku. Po dosažení předepsané pevnosti betonu (při optimálních podmínkách 3 dny) byla konstrukce předepnuta a celý krok se s drobnými úpravami pro jednotlivá pole opakoval.

Výstavba hlavního mostu od pilíře L18 až k opěře L23 probíhala na pevné skruži zhotovené pomocí svislého mostního pilíře PIŽMO a vodorovných nosníků IP 1000, 750, 600 různých délek. Vodorovné ocelové nosníky byly uloženy na hlavicích z pasů ŽM16 nebo roštů R2, které byly natočeny ve sklonu mostu pro celoplošný přenos sil. Tímto bylo zajištěno omezení hranového napětí mezi ocelovým nosníkem a hlavicí bárky PIŽMO, které vzniká vlivem šikmého uložení nosníků na bárky. Po zaměření nosníků geodetem a zavětrováním nosníků se na skruž osadila pracovní podlaha a poté se začalo montovat bednění.

Bednění pro betonáž bylo zhotoveno ze systémového bednění PERI, které bylo zhotoveno pomocí nosníku GT 24 podporované vřetenem SRS a závorami SRU. Na tyto nosníky byly přibity pohledové třívrstvé bednící desky 500 × 2 500 × 21 mm. Samotná betonáž probíhala ve dvou fázích, kde v první fázi bylo zhotoveno účko komory. Po zatvrdnutí betonu a odbednění ramenátů vnitřních stěn účka bylo smontováno lešení PERI UP s nastavitelnými hlavicemi, do kterých byly osazeny nosníky GT 24 a poté bylo osazeno bednění stropu zhotovené z krabic na míru, které mohly být použity opakovaně. Po zabetonování horní desky komorového nosníku a po dosažení předepsané pevnosti betonu byla deska předepnuta. 

Demontáž vodorovné konstrukce skruže probíhala teprve po odstrojení vodorovných nosníků od podlah a zábradlí. Odskružení bylo provedeno popuštěním skruže na odskružovacích rámečcích N1 a odskružovacích hrncích (bárky u opěry a u pilířů). Poté se vodorovné nosníky posouvaly po hlavicích bárek PIŽMO mimo vybetonovanou nosnou konstrukci, tam se pomocí kolového jeřábu snesly dolů.

Výstavba větve 4 od opěry 41 až k pilíři 49A probíhala na podpěrné skruži zhotovené pomocí svislého mostního pilíře PIŽMO a vodorovných nosných prvků ŽBM 30. Vodorovné ocelové nosníky byly uloženy na hlavicích z pasů ŽM16 nebo roštů R2, které byly natočeny ve sklonu mostu pro celoplošný přenos sil. Tímto bylo zajištěno omezení hranového napětí mezi ocelovým nosníkem a hlavicí bárky PIŽMO, které vzniká vlivem šikmého uložení nosníků na bárky. Po zaměření nosníků geodetem a zavětrováním nosníků se na skruž osadila pracovní podlaha a poté se začalo montovat bednění. Roštové nosníky byly ke sloupkům PIŽMO kotveny šrouby nebo bodovými svary.

Bednění pro betonáž bylo zhotoveno ze systémového bednění ULMA, pomocí nosníku MECCANO, OMEGA a modulových trubek. Na tyto nosníky byly přibity pohledové třívrstvé bednící desky 500 × 2 500 × 21 mm. Samotná betonáž probíhala ve dvou fázích, stejně jako u hlavního mostu.

Demontáž vodorovné konstrukce skruže probíhala teprve po odstrojení vodorovných nosníků od podlah a zábradlí. Odskružení bylo provedeno popuštěním skruže na odskružovacích rámečcích N1 a odskružovacích hrncích (bárky u opěry a u pilířů). Poté se vodorovné nosníky posouvaly po hlavicích bárek PIŽMO mimo vybetonovanou nosnou konstrukci, tam se pomocí kolového jeřábu snesly dolů.

Statické posouzení podpěrných skruží bylo provedeno po jednotlivých bárkách (polích) skruže ve statickém software SCIA ESA 2009.

ZÁVĚR
Estakáda přes okružní křižovatku u Opatovic nad Labem zajistí plynulé mimoúrovňové křížení dopravy dvou významných silnic R35 a I/37. Pro její plné využití je však nutné co nejdříve vybudovat další navazující úsek silnice R35 Opatovice – Časy. Doufejme, že jeho další výstavba již nebude brzděna dalšími územními spory, případně nevhodnými úspornými zásahy.

Koncepční řešení a projekt mostu byl vypracován firmou PRAGOPROJEKT, a. s., stavbu provádělo sdružení firem Skanska a. s. a METROSTAV a. s.

Elevated Road on the Grade Separation of the R35 Road at Opatovice nad Labem
The elevated road bridge forms the third floor of an elevated crossing; the overall length of the elevated road’s main branch is 1.15 km. The second part of the elevated road was being built from 2013 to 2015 by “Sdružení Skanska-Metrostav, estakáda R35” (Skanska‑Metrostav Association, R35 elevated road); the company SKANSKA a. s. constructed the bridge on the right, METROSTAV a. s. the bridge on the left. The structure was built on sliding formwork, branching and fixed formwork ramps.

Autoři

• Ing. Mikula Jiří
• Ing. Baffi Lukáš
• Ing. Groulík František
• Ing. Rakouš Richard
• Ing. Ředina Martin
• Ing. et Ing. Hofírek Radovan