Rekonstrukce mostu v km 38,816 trati Lovosice – Česká Lípa – předepnutí mostních pilířů P3 a P4

• Foto

NÁVRH PŘEDEPNUTÍ MOSTNÍCH PILÍŘŮ
Železniční most je tvořen sedmi poli. Konstrukci spodní stavby představují dvě opěry a šest pilířů, vyzděných po obvodu z tesaného pískovcového kamene. Dřík je vyplněn betonem prokládaným lomovým kamenem. Pilíře P3 a P4, situované do koryta řeky, jsou pomocí kesonů založeny na skalním podkladě v hloubce cca 11 m pod úrovní dna řeky. Nebylo tedy potřebné provádět žádné opatření proti riziku podemletí pilířů.

Naopak bylo nutné řešit riziko rozevírání spár ve zdivu vzhledem k možnému výskytu zvýšených sil v mostních ložiscích. Proto bylo potřeba zajistit dostatečnou tlakovou rezervu ve zdivu vnesením předpětí do konstrukce pilířů. Projektant navrhnul dodatečné zesílení pilířů pomocí vysokopevnostních kotevních tyčí, předepnutých a ukotvených injekční kotevní maltou. Na každém pilíři mělo být provedeno vždy 2 × 10 vývrtů hloubky 13,0 m, umístěných podél jejich delších stran. Jako výztužné tyče byly použity celozávitové kotevní tyče CKT, kompletizované tak, aby umožňovaly předepnutí instalovaných prvků.

SPOLUPRÁCE SMP – BBC – MBO
Zajištění realizace speciálních prací – vrtání, instalace a předepnutí kotevních tyčí, zadal generální dodavatel SMP CZ a. s. dvěma specializovaným partnerům. Provedení vrtacích prací bylo zadáno společnosti BBC‑Šoun s. r. o. z Krupky u Teplic, která se více jak 20 let zaměřuje na vrtací a řezací práce diamantovou technikou. Dodávku kompletního kotevního systému spolu s jeho instalací provedla společnost Minova Bohemia s. r. o. z Ostravy, která v ČR působí jako dodavatel kotevních a injekčních systémů od roku 1995.

JÁDROVÉ VRTÁNÍ
Pro instalaci napínacích kotevních prvků musely být do pilířů provedeny vývrty hloubky 13,0 m, protože projekt počítal se zakotvením kotevního soutyčí do betonových základů. Požadovaná hloubka vrtů znemožňovala použití běžné technologie jádrových vrtáků, proto byla zvolena tzv. technologie hlubinného vrtání. Tato technologie využívá silnostěnných ocelových trubek, jejichž spojováním vzniká v podstatě „nekonečný vrták“. Sestava je osazena speciální diamantovou vrtací korunkou, vybavenou vylamovačem jádra. Tento nástroj zaručuje vyjmutí odvrtaného materiálu, což je základní předpoklad pro úspěšné osazení napínacích kotevních tyčí.

Pro ověření proveditelnosti vrtacích prací a získání informací o skutečném stavu kamenného zdiva pilířů byly, ještě za plného provozu v trati, provedeny na obou pilířích P3 a P4 zkušební vrty. Vzhledem k zjištěným skutečnostem se volba technologie hlubinného vrtání ukázala jako zcela opodstatněná. Zdivo pilířů totiž vykazovalo výrazné nehomogenity ve skladbě, střídání stavebního kamene různé kvality a poměrně významnou přítomnost dutin a kaveren, např. v souvislosti s degradovanou a vyplavenou zdicí maltou. Kvůli použití dvou typů konstrukčního materiálu (pilíř – kámen, základ – beton) tak bylo nutné střídání vrtacích korunek různých tvrdostí.

Pro vrtací práce byly použity elektrické jádrové vrtačky HILTI HDD 500, instalované na stojany DD-HD 30 s prodlouženou lafetou délky 2,0 m. Pro zajištění stability a dodržení požadovaného směru vrtu, který kopíroval sklon lícové plochy pilíře, bylo standardní vybavení doplněno stavitelnými rozpěrami, vyrobenými na míru.

I přes tuto kvalitní a zodpovědnou přípravu byly vrtací práce komplikovány zalamováním uvíznutých korunek v kavernách uvnitř pilířů. Pro tyto případy bylo připraveno vybavení pro jejich vytažení, ale nutnost jeho nasazení vždy znamenala zpomalení vrtacích prací. Osobním nasazením pracovníků se však tyto ztráty dařilo úspěšně eliminovat. 

KOTVENÍ
Poznatky, získané z ověřovacích vrtů, se promítly také do řešení technologie kotvení. Přítomnost nehomogenit a kaveren ve zdivu pilířů totiž způsobovala, že se do konstrukce volně dostávala voda z řeky. Takže po odvrtání vývrtu na celou délku docházelo k jeho zaplavení až do úrovně, korespondující s hladinou vody v řece. Tím, že byla celá kotevní oblast kotevního soutyčí zalita vodou, nebylo možné použít navrženou kotevní směs na cementové bázi. Jednak hrozilo riziko jejího rozplavení při aplikaci do vody a potom nešlo vyloučit, že se rozplavená směs nedostane přes spáry ve zdivu do vodního toku. To by znamenalo nejen ztrátu kotevního účinku, ale došlo by i k ohrožení životního prostředí. Přítomnost vody ve vývrtu znamenala automaticky i vyšší nároky na antikorozní ochranu kotevního soutyčí. Z toho důvodu byla jako kotevní směs použita organicko-minerální pryskyřice GEOFLEX z produkce Minova. Svými vlastnostmi (krátká doba reakce, odolnost proti rozplavování) a mechanickými parametry (mj. velmi dobrá přídržnost i k mokrým povrchům) je pro podobně problematické případy přímo předurčena – minimalizuje riziko ztráty kotevní směsi, nepředstavuje riziko pro životní prostředí atd.

Původně uvažovaná sestava kotevního soutyčí doznala výměnou kotevní směsi pouze malé úpravy, a to nahrazení injekčních hadic pro aplikaci směsi za typ s menším vnitřním průměrem. Jako výztužné tyče pro předepnutí byly použity celozávitové kotevní tyče CKT ∅ 28 mm S 670 H (670/800 MPa), opatřené na volné délce HDPE ochranným návlekem a impregnací. Celková délka kotevního soutyčí byla 13,7 m, z toho kotevní délka 6,0 m, volná délka 7,0 m a 0,7 m pro instalaci napínacího zařízení. Takové řešení umožňuje provést i dodatečné předepnutí instalovaného kotevního soutyčí ve vývrtu. Původně se totiž počítalo s trochu jiným postupem upínání. Nejprve se mělo provést zalití pouze kotevní oblasti tyče, po vytvrzení zálivky její předepnutí, a následně dolití zbývajícího objemu vývrtu tak, aby kotevní tyč byla po celé délce chráněna kotevní zálivkou. Použitá sestava kotevního soutyčí umožnila jeho zainjektování po celé délce pouze v jediném pracovním kroku, a předepnutí výztužných tyčí bylo možné provést dodatečně, pro všechny tyče najednou a v systémově správném pořadí. Tím pádem se práce zrychlily a do konstrukce nebylo vnášeno excentricky působící zatížení.

Upřednostnění kotevní injekční směsi na chemické bázi před cementovou směsí nakonec přineslo ještě další výhodu. Podstatně se zjednodušily technologie, spojené s aplikací kotevní směsi. Bylo možné použití mobilního a prostorově méně náročného čerpacího zařízení, které dávalo možnost reagovat na jakoukoliv změnu v organizaci práce v závislosti na postupu prací ostatních profesí.

ZÁVĚR
Zvoleným řešením provádění vrtacích a kotevních prací se nakonec podařilo eliminovat nepříznivé dopady, které vyplývaly z problematického stavu kamenného zdiva mostních pilířů. Přispělo také pro vyrovnání se s velmi omezeným pracovním prostorem na zhlaví pilířů, kde se cyklicky střídalo několik pracovních činností v souvislosti
s vrtáním, kotvením a přípravou pro následující profese. Je potřeba si uvědomit, že veškerá doprava pracovníků, materiálu a technologií byla možná pouze po vodě, protože práce probíhaly v době, kdy ocelové konstrukce původního mostu již byly sneseny. To vyžadovalo více než kdy jindy ochotu spolupracovat, komunikovat a nacházet okamžitá řešení při výskytu provozních problémů. Bez takového přístupu jednotlivých subjektů a osobním nasazením všech zúčastněných pracovníků by se zdárné provedení zakázky v požadovaném termínu podařilo jen těžko. Pro provedení vrtacích a kotevních prací na obou pilířích bylo v harmonogramu vyhrazeno pouhých 10 dní. Vždyť jenom celková délka vývrtů na obou pilířích byla 520 bm, což si vyžádalo souběžné nasazení celkem čtyř pracovních skupin na vrtání, z důvodu dodržení časového harmonogramu prací bylo v případě potřeby provádět injektáže třeba i v noci. Práce byly náročné nejenom na provedení a technologické zajištění, ale i na dodržování bezpečnosti práce.

Reconstruction of the Bridge in km 38.816 of Lovosice – Česká Lípa Track – Prestressing of the Bridge Pillars P3 and P4
The two previous articles described the original state of the structure and the reconstruction work procedures especially in relation to the replacement of three steel bridge spans over the Elbe River. In the light of the European trends, the replacement method was unique due to the technologies used to prestress the two bridge pillars situated in the Elbe River bed.

Autoři

• Ing. Grossmann Michal
• Ing. Šulc Jiří