Most ev. č. 29-003, Podolský most – diagnostický průzkum

• Foto

V květnu roku 2018 firma Pontex spol. s r. o. dokončila diagnostický průzkum tohoto mostu na základě smlouvy s ŘSD závod České Budějovice. Diagnostický průzkum byl proveden za účelem zhodnocení aktuálního stavu konstrukce a jako podklad pro projekt rekonstrukce mostu.

Most převádí silnici I/29 přes vzdutou hladinu vodního díla Orlík u obce Podolí I. Mostní konstrukce je železobetonová, monolitická a má celkem 9 polí. Hlavní třetí pole je tvořeno vetknutým obloukem o světlosti 150,0 m a dvěma odlehčovacími dvoukloubovými oblouky. Ostatní mostní pole o světlosti 35,65 m jsou tvořeny dvoukloubovým obloukem. Železobetonová mostovka je tvořena trámovým roštem se stěnami vetknutými do podporových příčníků – staticky tak působí jako rám. Trámový rošt je tvořen 5 podélníky (trámy), deskou mostovky, podporovými a mezipodporovými příčníky. Opěry a pilíře jsou železobetonové, monolitické, komorové. Římsy – zábradelní zídky jsou monolitické železobetonové a jsou součástí nosné konstrukce mostu. Zídky jsou celkové tloušťky 165 mm a jsou na vnitřním i vnějším líci opatřeny omítkou tloušťky 20 – 30 mm.

PŘEHLED ZÁKLADNÍCH ČINNOSTÍ

V rámci diagnostického průzkumu byly provedeny následující práce:

• hlavní prohlídka mostu a fyzická prohlídka dutin opěr a pilířů
• zkoušky betonu, odběr jádrových vývrtů, celkem 48 ks
• stanovení pevnosti betonu v tlaku, objemové hmotnosti, nasákavosti, modulu pružnosti a popis betonu na odebraných jádrových vývrtech,
• ověření odolnosti betonu proti působení vody a rozmrazovacích látek,
• ověření mrazuvzdornosti římsové tvarovky oblouku
• stanovení pevnosti betonu v tahu povrchové vrstvy betonu (odtrhové zkoušky),
• odběr vzorků ocelové výztuže pro tahové zkoušky
• nedestruktivní určení pevnosti ocelové výztuže (tvrdoměrné zkoušky),
• ověření přítomnosti chloridových iontů orientačně,
• ověření hloubky karbonatace betonu,
• pasportizace trhlin, měření polohy, délky a šířky trhlin,
• korozní potenciálová mapa betonářské výztuže,
• ověření tloušťky krycí betonové vrstvy a polohy výztuže nedestruktivně i destruktivně (lokálně),
• geodetické zaměření a vypracování přehledných výkresů (laserové scanování, 3D model mostu),
• stanovení zatížitelnosti.

Mostní konstrukce byla zpřístupněna plošinou ŘSD MOOG, žebříky, horolezecky, z lodi a z terénu. Laboratorní vyhodnocení vzorků betonu a ocelové výztuže bylo provedeno ve spolupráci s akreditovanou zkušební laboratoří Kloknerova ústavu ČVUT.

STAVEBNÍ STAV MOSTU A ZATÍŽITELNOST

Stavební stav mostu uvedený byl stanoven na základě diagnostického průzkumu a hlavní prohlídky (HPM):

• spodní stavba i nosná konstrukce'
  V – špatný
  koeficient stavebního stavu: a = 0,6.

Zatížitelnost mostu byla určena na základě podrobného statického výpočtu s těmito výslednými hodnotami:

• Vn = 19 t, maximální nápravový tlak = 14,2 t
• Vr = 57 t
• Ve = 90 t

VÝSLEDKY ZKOUŠEK BETONU

Krychelné pevnosti betonu dle ČSN EN 13791:

• základy, pilíře, opěry C 40/50
• obetonávky a mostovka C 30/37
• hlavní oblouk C 45/55
• vedlejší oblouky C 35/45
• stojky C 25/30.

Statické moduly pružnosti

• hodnoty pohybují od 22,2 do 30,8 GPa, průměrně pak 25,7 GPa

Objemová hmotnost betonu

• průměrné hodnoty pohybují od 2 320 kg/m3 do 2 420 kg/m3

Nasákavost

• průměrné hodnoty pohybují od 4,0 % do 6,1 %, (min. 2,9 %, max. 8 %)

ODOLNOSTI PROTI MRAZU V KOMBINACI S CHEMICKÝMI ROZMRAZOVACÍMI LÁTKAMI

Zkoušky prokázaly rozdílnou odolnost u jednotlivých prvků mostní konstrukce. Nejhorší odolnost měly prvky z obetonávek pilířů. Zde jeden ze dvou vzorků více než dvojnásobně překročil limitní hodnoty odpadu, u druhého byl již po 50 cyklech zaznamenán rozpad dna a zkouška byla ukončena. Podobný stav byl zjištěn u betonu pilířů a opěr, kde vyhověly pouze 2 z 5 vzorků. U vedlejších oblouků byly všechny vzorky vyzkoušeny na 75 cyklů, ovšem pouze 2 ze 4 splnily limitní hranici. U hlavního oblouku, u prvků mostovky a u stojek nevyhověly pouze 2 zkušební vzorky, a to buď překročením limitní hranice, nebo rozpadem dna vzorku po 50 cyklech. Největší odolnost proti chemickým rozmrazovacím látkám byla zjištěna u betonu základů, kde limitní kritéria splnily všechny odebrané vzorky.

Zkoušky obsahu chloridů v betonu
Průzkumem chloridových iontů v konstrukci se potvrdil předpoklad, že ke kontaminaci betonu mostní konstrukce dochází v místech aktivního zatékání (okolí odvodňovačů a dilatací, vstupní otvory). Hodnoty zde dosahují až desetinásobku povolených hodnot. V místech konstrukce, kde nejsou viditelné závady a nedochází k zatékání, kontaminace chloridovými ionty není.

Značný stupeň kontaminace chloridy vykazují stojky i pilíře. Beton hlavního oblouku je kontaminován chloridy nejvíce na boku ve vrcholové oblasti, kde se vyskytují výluhy a vlasové trhliny. Kontaminace chloridovými ionty v betonu vedlejších oblouků dosahuje lokálně až místy šesti násobku povolených hodnot. V případě mostovky se nejvýraznější kontaminace chloridovými ionty vyskytují v oblasti pod vstupy z vozovky, kde dosahují až šesti násobku.

Zkoušky karbonatace betonu
Na základě výsledků zkoušek karbonatace lze konstatovat, že na většině zkušebních míst na různých prvcích mostu se tloušťka zkarbonatované vrstvy pohybuje zpravidla v rozmezí 0 – 35 mm, přičemž více než 50 % zkušebních míst vykazuje tloušťku zkarbonatované vrstvy menší než 10 mm. Naopak pouze necelých 10 % míst pak mělo tloušťku zkarbonatované vrstvy větší než 35 mm. Maximální hodnota 70 mm byla zjištěna na podélníku mostovky. Průměrná hodnota tloušťky zkarbonatované vrstvy betonu všech zkušebních míst je přibližně 15 mm. Obecně nejméně karbonatace zasažený beton byl zjištěn v místech opatřených vrstvou omítky.

U většiny zkušebních míst tak dochází ke karbonataci zasahující pouze do povrchových vrstev betonu. Tloušťka krycí vrstvy betonu betonářské výztuže se v závislosti na konstrukčním prvku mostu zpravidla pohybuje nad těmito hodnotami a tím pádem je betonářská výztuž uložena v pasivovaném betonu. Výhledově s postupující karbonatací betonu však může docházet ke ztrátě pasivace výztuže okolním betonem a betonářská výztuž tak do budoucna může být ohrožena zvýšeným rizikem koroze.

Odtrhové pevnosti povrchu betonu

• hodnoty pevností v tahu povrchových vrstev betonů spodní stavby (pilířů a opěr) se pohybovaly zpravidla mezi 1,3 – 7,1 MPa, průměrná hodnota z měření byla 3,6 MPa.
• hodnoty pevností v tahu povrchových vrstev betonů nosné konstrukce se pohybovaly mezi 1,3 – 7,5 MPa, průměrná hodnota z měření byla 4,7 MPa. Průměrné hodnoty jednotlivých dílčích částí nosné konstrukce jsou u prvků mostovky 4,5 MPa, stejně tak u oblouků a stojek oblouků. Nejvyšší pevnost v tahu povrchových vrstev betonu vykázal hlavní oblouk, kde se hodnoty pohybovaly mezi 4,5 a 6,6 MPa, průměrně pak 5,5 MPa.

Zhodnocení korozního potenciálového měření
30 zkušebních míst bylo na konstrukci rozmístěno tak, aby pokrývala všechny prvky mostu – hlavní, vedlejší oblouky, stojky, mostovku, pilíře i opěry mostu. Byla zvolena jak místa, na která pravidelně zatéká, tak místa bez zatékání. Výsledky měření ukázaly, že prvky nosné konstrukce nejsou ohroženy aktivní korozí – pouze v jednom případě na spodním líci oblouku u opěry 1 (PPM29) byly naměřeny hodnoty odpovídající 50% riziku aktivní koroze výztuže. U spodní stavby je situace zcela opačná. Na všech zkoušených místech bylo zjištěno riziko vzniku aktivní koroze 50 %. Nejvíce zasaženy jsou obetonávky pilířů a místa, která pravidelně přicházejí do kontaktu s vodou, ať již z důvodu vyústění odvodnění mostu nebo z důvodu zatékání.

Měření trhlin
Vzhledem k tomu, že se jedná o železobetonovou konstrukci, lze výskyt trhlin v konstrukci očekávat. Na konstrukci se pravidelně vyskytují systematicky trhliny, jejichž poloha, délka a šířka byly zmapovány na celé konstrukci mostu. Většina trhlin kopíruje ocelovou výztuž. V převážné většině vznikly v důsledku koroze uložené výztuže a jejího rozpínání, ty jsou pak spojené i s celkovou separací krycí vrstvy betonu. V konstrukci vrchlíku hlavního oblouku byly zjištěny příčné trhliny šířky až 0,8 mm. V obloucích některých polí byly zjištěny příčné trhliny ve vrcholu na spodním líci a na bocích.

VÝZTUŽ MOSTU

Pevnosti
V tabulce 1 je shrnutí pevností ocelové výztuže. Tabulka je převzata z expertní zprávy Kloknerova ústavu ČVUT. Provedeny byly zkoušky tvrdosti oceli dle Brinella, a to jak na části odebraných vzorků (v laboratoři), tak i na výztuži in situ na mostě.

Tabulka 1 – Shrnutí pevností ocelové výztuže

Poloha, oslabení a krytí výztuže
Poloha výztuže a ověření tloušťky krycí betonové vrstvy výztuže bylo provedeno nedestruktivně pomocí magnetického indikátoru výztuže Hilti Ferroscan PS 200 (monitor PS 200 M a snímač PS 200 S) a pomocí systému Hilti PS 1000 X-Scan system pracujícím na principu radaru. Ověření správnosti výsledků bylo provedeno lokálními destruktivními zkouškami.

Ověření stavu betonářské výztuže bylo lokalizováno 50 míst, kde lze očekávat oslabení průřezu prutů korozí. Ojediněle byl nalezen jiný typ a průměr výztuže (výztuž Roxor pr.12mm místo hladké výztuže pr.8mm), než je uvedeno v archivní dokumentaci.

Krytí je v průměru vyšší, než bývá běžné u mostů postavených v tomto období. Hodnoty jsou velmi proměnné.

Minimální hodnoty 10 – 20 mm u desky mostovky, u oblouků 40 – 200 mm, stojky a pilíře 30 – 65 mm.

Koroze výztuže a její oslabení bylo zjištěno pouze v místech výrazného zatékání. Obvykle se jednalo pouze o lokální oslabení, které nemá vliv na únosnost mostu.

Ke staticky významnému oslabení dochází na výztuži podélníků mostovky. Špatný stav je v okolí zpřístupňujících poklopů z vozovky. Zde dochází ke korozi a oslabení všech prutů až o 20 %.

PROHLÍDKA DUTIN PILÍŘŮ

Pomocí lanových přístupů do dutin pilířů bylo možné prohlédnout 100 % povrchu vnitřních částí pilířů mostu. Jako nejzávažnější závadu lze považovat dlouhodobé zatékání skrz netěsnící vstupy ve vozovce. Agresivní voda zatéká z vozovky do dutin pilířů, kde následně dochází k odpadávání krycí vrstvy betonu a korozi odhalené výztuže. Odvodňovače a jejích upevnění místy výrazně korodují. Některé odvodňovače jsou prasklé a dochází k vytékání odváděné vody do dutin pilířů. Obecně je prostředí v dutinách velmi vlhké se všemi souvisejícími následky.

ZÁVĚRY

Doporučená krátkodobá opatření

• osadit na most dopravní značení omezující zatížitelnost a omezit rychlost na 60 km/hod,
• provést základní údržbu tak, aby se nezhoršoval stavební stav mostu,
• prověřit možný výskyt alkalicko-síranová reakce na přibetonovaných blocích na horním líci oblouku.

Doporučení pro návrh opravy mostu
Provést kompletní opravu mostu v horizontu cca 5 let. Ve střednědobém horizontu lze předpokládat progresivní nárůst poškození mostu a tím i výrazně vyšší zásahy do konstrukce a tedy i vyšší náklady na opravu. Po provedených opravách mostu je možné dosáhnout vyšší zatížitelnosti celého mostu. Opravou se výrazně prodlouží životnost celého mostu a zvýší se jeho zatížitelnost. Otázkou je vymístění VTL plynového potrubí z mostu, které není dle současné legislativy možné.

Bridge Reg. No. 29-003, Podolsko Bridge – Diagnostic Survey
Podolsko Bridge Reg. No. 29-003, which crosses the Vltava River, is a technically unique piece of work and one of the most beautiful bridges in the Czech Republic. The bridge was built in 1938 – 1943 based on a technical design prepared in 1937 and it was put into operation in 1945. After more than 70 years of operation, the bridge obviously requires a major repair so that the state of the bridge does not deteriorate. The bridge has not undergone any considerable repair yet. In 1997, the road situated on the bridge and the steel consoles for gas piping VTL 600 were repaired. New steel consoles replaced the original VTL 600 piping suspensory system dated 1968.

Autor

• Ing. Hvízdal Václav