Modernizace 4. úseku dálnice D1

• Foto

MODERNIZACE TRASY

Práce na trase spočívají v prvním kroku, před započetím samotné modernizace vozovkových souvrství, rozšířením tělesa dálnice o 0,75 m tak, aby bylo možno realizovat provoz v režimu 2+2 jízdní pruhy společně na jednom jízdním pásu. Na našem úseku se s využitím stoupacích pruhů takto provizorně rozšiřovalo cca 3,2 km.

Po provedení těchto prací bylo přistoupeno k modernizaci středního dělícího pásu (SDP) v celé délce úseku. Na tomto místě probíhala rekonstrukce odvodňovacího systému dálnice, který čítal především bezmála 2,5 km středové kanalizace, a pokládka nového optického kabelu spolu se silnoproudým a slaboproudým vedením dálničního systému SOS.

Ve chvíli, kdy byly všechny tyto práce hotovy, započala vlastní modernizace vozovky. Nejprve byl pomocí gilotin fragmentován stávající cementobetonový kryt, který byl odvezen na deponii, kde došlo k jeho podrcení na vhodnou frakci, tak aby mohl být v co nejvyšší míře použit zpět na modernizovaném úseku dálnice. Následovalo provedení rozšíření zbývající části dálničního tělesa, úprava a doplnění stávajících podkladních vrstev a recyklace za studena. Na tuto vrstvu byla položena vrstva cementové stabilizace a po dostatečném časovém odstupu byl obnoven dvouvrstvý vymývaný cementobetonový kryt.

Letošní rok bylo během 27 dní uloženo přibližně 20 260 m³ CB krytu. Betonáž byla velmi náročná z hlediska dopravy čerstvé betonové směsi k finišerům. Aby byl zajištěn jejich kontinuální pohyb, musí se u každého z nich denně prostřídat přibližně 25 nákladních vozů s betonem. Přibližná rychlost betonáže je v závislosti na výkonnosti betonáren a hustotě okolního provozu na dálnici přibližně 40 m/hod. Nejdelší souvislá směna trvala bezmála 32 hodin.Po pokládce spodní a horní vrstvy, dojde k nástřiku ošetřovacího postřiku a zpomalovače tuhnutí tak, aby mohla být horní vrstva po několika hodinách „vymetena“, kamenivo bylo obnaženo a dosáhlo se požadovaných protismykových vlastností. Celý proces je dokončen nařezáním krytu na jednotlivé desky, což předchází vzniku rozsáhlých smršťovacích trhlin.

Po dokončení CB krytu již mohlo být přistoupeno k doplnění krajnic a dokončovacím zemním pracím. Součástí modernizace je také oprava větví mimoúrovňových křižovatek, odbočovacích a připojovacích pruhů, obnova záchytného systému, vodorovného a svislého dopravního značení, rekonstrukce a výstavba nové protihlukové stěny a zajištění nestabilních skalních zářezů.

V následujícím textu dále se část podrobněji věnuje výstavbě nejdelšího mostu na tomto modernizovaném úseku dálnice D1, mostu přes Křešický potok.

MOST PŘES ÚDOLÍ KŘEŠICKÉHO POTOKA

Výstavba nového spřaženého čtyřpólového ocelobetonového mostu byla ovlivněna zejména značným nedostatkem času, obdobně jako všechny stavby na provozované komunikaci. Takto složitý most bylo zapotřebí od základů postavit a zprovoznit za přibližně půl roku.

Demolice stávajícího pravého mostu započala 12. 6. 2017 a postupně pokračovala přibližně tři týdny. Od 26. 6. 2017 probíhala výstavba založení a spodní stavby. 7. 8. 2017 se začala montovat nosná ocelová konstrukce a postupně betonovat spřažená deska. Práce na příslušenství probíhaly od 11. 11. 2017 a most byl dokončen 13. 12. 2017.

Uzavírka pro výstavbu druhého, levého mostu započala 31. 3. 2018, demolice nosné konstrukce byla dokončena v polovině dubna 2018, most byl uveden do provozu 8. 9. 2018. Požadované termíny zprovoznění obou mostů se i přes mimořádně napjatý harmonogram prací podařilo splnit.

Původní most

Původní dálniční most byl tvořen dvěma paralelními pětipolovými mostními konstrukcemi sestavenými z betonových předpjatých „I“ nosníků typu Šefčík v počtu 9 nosníků na jedno pole o rozpětí 30 m. Nad podporami byly umístěny mostní závěry, což se projevovalo sníženým jízdním komfortem. Most byl postaven v 70. letech minulého století. Stavební stav nosníků po více než 40 letech provozu již nebyl vyhovující. Tehdejší návrhové normy nepožadovaly tak velkou tloušťku krycí vrstvy výztuže, proto byla na nosnících dobře patrná problematika třmínkové výztuže vystupující z degradovaného povrchu betonu nosníků s následnou sanací. S ohledem na nevyhovující koncepci mostu, šířkové uspořádání i stavební stav, bylo rozhodnuto o náhradě novým mostem.

Nejprve byl rekonstruován pravý most (směr na Brno) a proto bylo zapotřebí dopravu kompletně převést na levý dálniční most (směr Praha) v uspořádání 2+2 jízdní pruhy. Šířka mostu však nebyla dostatečná, proto musel být most rozšířen vně přidáním dalšího předpjatého nosníku taru „T“, tím bylo dosaženo volné šířky na mostě mezi svodidly 13 m (obr.3). Pro uložení dalšího nosníku bylo potřebné rozšířit stativa na pilířích, kdy dobetonávky stativ byly připojeny ke stávajícím částem prostřednictvím vnějšího předpětí tyčemi a lepenými spřahováními trny. Aby se předešlo případným následkům nepříznivých únavových jevů degradace materiálu, byly převislé části stativ ještě podepřeny dočasnou inventární konstrukcí (PIŽMO).

Demolice starého mostu

Nejprve byl most odstrojen od veškerého příslušenství a jednotlivé konstrukční vrstvy původního vozovkového souvrství byly odfrézovány. Následně se přistoupilo k separaci jednotlivých nosníků, kdy byly impaktorem odstraněny dobetonávky mezi nosníky při horním i dolním povrchu. Poté se postupně po polích nosníky hydraulickými
nůžkami v blízkosti podpor přerušily a nechaly se volně snést pod most na předem připravený povrch (obr. 4). Následovala demolice pilířů, opěr a plošných základů.

Nový dálniční most

Údolí Křešického potoka má poměrně strmé svahy a dno tvoří relativně široká údolní niva. Ve svazích je mělko zastižená kvalitní žula, ve dně jsou naplaveniny a pevná hornina je v hloubce až 6 m pod dnem údolí. V daných geologických podmínkách bylo navržené v zadávací dokumentaci plošné založení nových pilířů a opěr.

Na rozdíl od původního mostu, který měl pět prostých polí stejného rozpětí, je nový most spojitá konstrukce. Efektivně navržená s ohledem na vyrovnání ohybových momentů má krajní pole kratší než mezilehlá. Pokud by se ponechalo pět polí o nestejných délkách, vyšly by krajní pilíře do údolních svahů, kde by se obtížně zakládaly. Navržen byl tedy most čtyřpolový o rozpětích 34,5 + 40 + 40 + 34,5 m a to přesto, že se jedná o sudý počet polí, což se sice obecně z estetických důvodů nedoporučuje, ale při lichoběžníkovém tvaru údolí, most působí příznivě. Sudý počet polí je zejména nevhodný pro oblá údolí, kde je střední pilíř v místě největší hloubky údolí.

Hlavní nosnou konstrukci mostu tvoří dva ocelové nosníky výšky cca 2 m se spřaženou betonovou mostovkou tloušťky přibližně 350 mm. Pilíře jsou jednodříkové v horní části rozšířené do hlavice, na které jsou umístěna ložiska přímo uložených ocelových nosníků. Pevná ložiska jsou přisouzena střednímu pilíři.

Za zmínku stojí úvaha o použitém materiálu nosné konstrukce. Původní předpjatý betonový most byl nahrazen mostem ocelovým. Přestože je poněkud zvýšeno rozpětí, předpjatá betonová konstrukce spojitého mostu na rozpětí 40 m je zcela běžná. Vlastnosti spřaženého mostu v zimním období nejsou zdaleka tak problematické jako u mostů s ocelovou ortotropní mostovkou. Z hlediska rychlosti výstavby je ocelová spřažená a předpjatá betonová konstrukce také srovnatelná. V tomto případěo volbě konstrukce rozhodují investiční a údržbové náklady.

Výstavba pravého mostu (směr Brno)

Výstavba spodní stavby probíhala standardní postupem.

Pro montáž ocelové konstrukce se zvažovala výstavba buď postupným výsuvem ocelové konstrukce, nebo montáž pomocí jeřábů. Údolí pod mostem je celkem dobře přístupné. Protože se jedná o modernizaci stávající dálnice, je na rozdíl od novostaveb prostor za opěrami již zasypán původním násypovým tělesem. Není tu tedy dost prostoru pro rozvinutí výrobny ve výškové úrovni budoucí konstrukce. Dočasné odtěžení náspu by bylo značně neekonomické. Alternativou bylo také vysouvat konstrukci ve zvýšené úrovni nad pilíři. To by vyžadovalo vybudovat na spodní stavbě určité přípravky, které by umožnily spuštění konstrukce do požadované úrovně. Po detailním vyhodnocení všech kladů a záporů bylo přistoupeno k montáži ocelové konstrukce pomocí jeřábů.

Při této technologii se zvažovaly konkrétní délky montážních dílů. Nakonec bylo vyhodnoceno, že je optimální montovat kratší díly a to díl podporový – délky 12 m vyrobený převážně z tlustých plechů a díl polový – délky 28 m vyrobený z tenčích plechů. Montážní díly se osadily na provizorní podpory umístěné vedle definitivních pilířů. Přestože bylo vybudováno celkem šest provizorních podpor, montáž se zvládla pomocí méně nosných jeřábů, které bylo možné snadno umístit do prostoru staveniště.

Spřažená betonová mostovka byla betonována do bednění připojeného na ocelové nosníky, přičemž byla zabedněna celé plocha mostovky a betonáž proběhla v rámci pěti taktů (obr. 5).

Dokončovací práce

Vzhledem k napjatému harmonogramu stavebních prací bylo zapotřebí dokončovací práce realizovat v podzimním období, pro které jsou typické již nízké teploty, časté deště i možné sněžení. Zejména zhotovení mostního izolačního souvrství vyžaduje přísné technologické podmínky. Aby bylo možné veškeré tyto podmínky dodržet, byl na mostě postaven velký vytápěný stan, ve kterém byla udržována požadovaná teplota a vlhkost vzduchu i konstrukce (obr. 6). Stan byl postaven na třetině délky mostu a postupně dvakrát přemístěn.

Římsy a vozovky pak byly provedeny již běžným způsobem. Následovala montáž svodidel a protihlukové stěny na vnější straně mostu.

Výstavba levého mostu (směr Praha)

S cílem vytvořit časovou rezervu, byl výkop pro základ středního pilíře levého mostu zahájen již před zahájením uzavírky. Následně byl vybudován základ a ten ochráněn vrstvou zeminy a panelovou rovnaninou.

Ochrana byla prověřena během demolice mostu, kdy při řízeném pádu nosníků nedošlo k žádnému poškození základu, ani vyčnívající přesahové výztuže.

Vlastní výstavba probíhala obdobně jako na pravém mostě minulou stavební sezónu s tím rozdílem, že doba pro dokončovací práce již vyšla do letního období a nebylo zapotřebí budovat stan. Pro výstavbu velmi příznivé klimatické podmínky umožnily stavbu stihnout v termínu bez dalších zvláštních dodatečných opatření.

Problematika výstavby

Výstavba objektu na provozované dálnici je velmi náročná i z organizačního hlediska. Stavební postupy je potřebné koordinovat s výlukami provozu a s dočasným vedením provozu. Dálnice D1 je jednou z dopravně nejzatíženějších komunikací, kde je dominantní provoz nákladní dopravy.

Například postranní plachta stanu umístěná podél sousedního mostu, ač řádně ukotvena, neustále silně vlála vlivem projíždějících kamionů.

Dálnice modernizaci potřebuje a je zcela pochopitelné, že je nutné ji realizovat za uvedených náročných podmínek. Aplikace postupu zadávání veřejných zakázek, kdy projektant v zadání navrhne konstrukci, kterou je již velmi obtížné jakkoliv upravit, je však problematická. Například i přes kvalitní inženýrskogeologický průzkum, se při realizaci zjistily určité odchylky, při kterých by bylo vhodné technologii zakládání upravit. Proces schválení změny je ale tak legislativně složitý a náročný, že bývá minimálně z časového hlediska téměř nezvládnutelný. V konečném důsledku změnu nelze navrhovat a to ani přesto, že by byla pro stavbu a investora značným přínosem.

ZÁVĚR

Realizace demolice a výstavby mostu v jedné omezené stavební sezóně a za plného provozu jedné z nejvytíženější komunikací je úkol značně problematický a stavební postup vyžaduje mimořádnou koordinaci a optimalizaci jednotlivých činností. Modernizace těchto mostů byla pro zhotovitele výzva, se kterou se ale úspěšně vypořádal.

Zadávání staveb podle současných zvyklostí, kdy nejsou umožněny alternativy, nevede k efektivnímu návrhu konstrukce. Projektant nemůže předem vyhodnotit všechny souvislosti a zejména ekonomické srovnání v době, kdy se vysoutěžená cena pohybuje obvykle výrazně pod cenami projektantskými. V tomto silně konkurenčním prostředí se lépe uplatní zadání typu „design and build“, kdy je v zájmu všech zúčastněných postavit kvalitní a efektivní dílo s minimálními udržovacími náklady.

Jistá volnost v technickém řešení by vedla k úspoře času, zjednodušení konstrukce a zlepšení užitných vlastností stavby.

Section 4 of D1 Motorway Modernized
The modernization of section 4 of the most busy Czech D1 Motorway situated between municipalities Ostředek (exit 34.0) and Šternov (exit 41.0) which has been ongoing throughout the last two construction seasons is coming to its end. A planned deadline of putting it into operation was September 29, 2018. In February 2017, the association of companies Hochtief CZ a. s. and Beton‑technik GmbH won a contract for modernizing this section having the length of 7.2 km. Modernization primarily aims at adjusting original category D 26.5 to D28. Construction includes 5 bridges in total, and 4 of them will be completely replaced by new structures. In 2017, two overpasses were built up across the motorway and two motorway bridges along lanes to Brno. This year, 2 motorway bridges have been built up along a lane leading to Prague. A rigid cement‑concrete road payment is designed for the whole section and a non‑rigid asphalt pavement is built up only in sections across bridges and in bridge pre‑sections.

Autoři

• Dr. Ing. Vítek Petr
• Ing. Faltýnek Jan