Rekonstrukce Žďákovského mostu, Polemika k článku firmy COLAS z čísla 4/2015 časopisu Silnice Železnice

• Foto

V roce 2008 byla provedena mimořádná prohlídka Žďákovského mostu, při které bylo zjištěno, že není dostatečně funkční vodotěsná izolace desky mostovky a že je zcela nefunkční odvodňovací systém. Proto některé ocelové prvky trámu mostovky v místech lokálního zatékání byly napadeny korozí, zatím bez korozního oslabení. Na betonové spodní stavbě, tj. na opěrách, na pilířích a na konzolách pod kloubem oblouku, byly při prohlídce zjištěny trhliny a lokální separace krycí vrstvy betonářské výztuže. Odstranění závad zjištěných při mimořádné prohlídce v roce 2008 a výměna mostních závěrů byly hlavním důvodem pro přípravu rekonstrukce Žďákovského mostu, jejímž cílem bylo odstranění jediné hlavní příčiny omezující zatížitelnost mostu a dále oprava všech ocelových a betonových prvků mostu, aby bylo zabráněno jejich degradaci. V roce 2011 byla zpracována na základě podrobného diagnostického průzkumu dokumentace pro zadání stavby pro rekonstrukci Žďákovského mostu. Výběr zhotovitele byl prodlužován v důsledku odvolání neúspěšného uchazeče, a proto byla rekonstrukce zahájena až 8. 6. 2015.

KONSTRUKCE MOSTU
Ocelový obloukový most celkové délky 542 m překonává přehradní nádrž Orlík, niveleta mostu je téměř 50 m nad hladinou Vltavy (obr. 1). Hlavní nosná konstrukce mostu se skládá z ocelových oblouků, ocelových stojek, železobetonových pilířů a trámu mostovky.

Ve středním poli mostu jsou dva ocelové dvoukloubové plnostěnné oblouky o rozpětí 330 m a vzepětí 42,5 m. Oblouky leží ve svislých rovinách v osové vzdálenosti 13 m. Obloukové nosníky mají komorový průřez o výšce 5 000 mm, s osovou vzdáleností stěn 1 000 mm. Oba obloukové nosníky jsou vzájemně ztuženy při horních i dolních pásech podélným příhradovým ztužením. Oblouky jsou uloženy na železobetonových konzolách, na kterých je patní klub tvořený čepem o průměru 430 mm.

Trám mostovky je podpírán ocelovými stojkami, které jsou ve středním poli uloženy na komorových obloukových nosnících a v krajních polích na betonových patkách. Stojky jsou v podélném směru ve vzdálenosti 23,4 m, v příčném směru 12 m. Délka stojek je proměnná od 0,5 do 41,4 m. Stojky tvoří svařované kruhové trubky průměru 450 až 1000 mm. Na obou koncích jsou trubky zúženy a zakončeny ocelolitinovým kulovým kloubem. Jako zajímavost lze uvést, že dlouhé stojky byly kvůli změně vlastní frekvence vyplněny štěrkem, aby nedocházelo k jejich rozkmitávání větrem.

Železobetonové pilíře jsou od sebe vzdáleny 379,6 m a jsou 46,9 m vysoké. Každý pilíř má dva dříky, které jsou ve vrcholu propojeny rámovou příčlí.

Trám mostovky se skládá ze dvou ocelových podélných nosníků, příčníků a desky mostovky. Pevný bod je uprostřed rozpětí oblouku, na obou opěrách a na betonových pilířích jsou nosníky trámu uloženy posuvně na jednoválcových ložiskách. Nosník trámu je svařovaný nesymetrický I průřez o výšce 1 800 mm. Příčníky jsou zapuštěné do trámů mostovky a jsou umístěny ve vzájemné vzdálenosti 2 600 mm. Rozpětí příčníků je 12,0 m. Příčníky jsou svařované průřezu I s proměnnou výškou stěny, neboť horní pásnice příčníku má střechovitý sklon 2 % a dolní pásnice je vodorovná. Výška příčníků je 880 až 1 000 mm. Horní pásnice je spřažená s betonovou deskou mostovky prostřednictvím přivařených kozlíků. Deska mostovky je železobetonová, s konstantní tloušťkou 180 mm. Deska byla vybetonovaná do ocelového tvarovaného odnímatelného bednění. Deska výrazně přispívá k vodorovné tuhosti relativně velmi úzkého (vzhledem k rozpětí) mostu.

Na mostě je vozovka šířky 10,5 m a dva chodníky šířky 1,25 m. Celková tloušťka vozovkového a izolačního souvrství činí 120 mm, na chodnících 50 mm. Výška obrubníků je 180 mm. Na vnější straně chodníků je zábradlí výšky 1 050 mm.

Hmotnost ocelových konstrukcí celkem je 4 465 t, což vztaženo na plochu mostu 7 050 m² dává spotřebu 633 kg/m². Z toho ocel jakosti S355 tvoří 3 304 t (74 %) a ocel jakosti S235 zbývajících 1 161 t.

OPRAVA A PŘEPOČET MOSTU
V rámci pravidelné údržby koncem léta roku 1998 se zjistilo, že ve stěně podélných nosníků trámu mostovky jsou na třech místech svislé trhliny. Most byl ihned preventivně pro veškerý provoz uzavřen. Velmi rychle bylo nutné most opravit. Dále bylo nutné vyhledat příčiny vzniku trhlin a navrhnout opatření, která dalším poruchám tohoto typu na mostě předejdou. Po prohlídce trhlin, předběžných výpočtech a zhodnocení situace bylo rozhodnuto provést rychlou opravu tak, že se postižená místa v celé výšce stojiny přeplátovala jednostrannými příložkami z vnější strany.

K poškození stojiny podélného nosníku trámu mostovky došlo v důsledku zmrznutí vody, která se nahromadila v uzavřené výztuze stojiny nosníku. Voda do uzavřeného prostoru mezi stěnou nosníku a svislou výztuhou vnikla v důsledku poruchy hydroizolace. Preventivně proto byly všechny uzavřené výztuhy stojiny po celé délce mostu v dolní části provrtány, takže k nahromadění vody zde ani v budoucnosti již nedojde. Odvrtané dutiny byly opatřeny protikorozní ochranou na bázi parafinů.

V roce 1999 došlo k instalaci nových revizních zařízení. Přístup k mostní konstrukci od té doby zajišťují tři pohyblivé lávky, jedna lávka pojíždí na obloucích a dvě pod trámem mostovky.

V souvislosti s hledáním příčin vzniku trhlin byl v roce 1999 proveden přepočet mostu, který současně sloužil i pro stanovení zatížitelnosti mostu. Pro přepočet mostu byl vytvořen prostorový výpočetní model co nejvýstižněji zachycující skutečnou konstrukci. Výsledky přepočtu byly porovnány s původními výpočty a ukázalo se, že někdejší ruční výpočty velmi dobře souhlasí s novými výpočty.

Výpočet zatížitelnosti mostu byl proveden podle ČSN 73 6220 a vyplynuly z něj následující zatížitelnosti: normální 32 t (limitována oblouky), výhradní 102 t (limitována příčníky) a výjimečná 273 t (limitována stojkami).

VÝSLEDKY DIAGNOSTICKÉHO PRŮZKUMU
V letech 2008 až 2011 byl proveden rozsáhlý diagnostický průzkum mostní konstrukce, který podrobně specifikoval stav konstrukce a rozsah závad. Průzkumem byly zjištěny dále uvedené skutečnosti.

Ocelová konstrukce oblouků a jejich podélných ztužidel nevykazuje statické závady ani korozní oslabení. Byla zjištěna pouze lokální povrchová koroze uvnitř komorových nosníků oblouků a ve styčnících podélných ztužidel. Stav protikorozní ochrany (PKO) odpovídá jejímu stáří a při rekonstrukci bude nutno provést celkovou obnovu PKO. Rovněž stav kloubů oblouků nevykazuje žádné statické závady (obr. 2).

Na podélných nosnících trámu mostovky a na příčnících byla zjištěna lokální koroze, zejména na vnitřních plochách nosníků a přilehlé části příčníků (obr. 3). Většinou se jedná o povrchovou korozi bez znatelného korozního oslabení, výjimečně s oslabením do 2 %. Výraznější koroze se vyskytuje na koncových částech konzol příčníků a na římsovém nosníku v důsledku zatékání v přípoji sloupku zábradlí (obr. 4).

Na ocelových stojkách nebyly zjištěny žádné statické závady. Dochází pouze k povrchové korozi v místech horních kloubů.

Ocelová ložiska na opěrách a na betonových pilířích jsou v dokonalém stavu, jsou konzervována silnou vrstvou vazelíny (obr. 5).

Vážné závady ale byly zjištěny na mostních závěrech umístěných na opěrách. Stav válcových mechanismů atypických mostních závěrů byl klasifikován jako havarijní (obr. 6). Příčinou závad je skutečnost, že mostní závěry nikdy nebyly vodotěsné a tudíž všechny jejich prvky dlouhodobě trpěly trvalou vlhkostí a pokračující korozí. Některé prvky závěrů byly korozí zcela zničeny.

Betonová spodní stavba je ovlivněna dlouhodobým zatékáním. U opěr se jedná o již zmíněné zatékání v místech mostních závěrů, u pilířů voda tekla z nefunkčních odvodňovacích svodů do dutin mezi prefabrikovanými prvky, tvořícími ztracené bednění monolitické částí průřezu pilíře (obr. 7). V některých místech voda viditelně vytéká ze spár mezi prefabrikovanými dílci. Betonové konstrukce spodní stavby jsou porušené četnými trhlinami s výluhy, degradací betonu a separací krycí vrstvy. Rovněž u betonových konzol, na kterých jsou uloženy patky ocelových oblouků, byly zjištěny poruchy v podobě trhlin a lokální degradace betonu.

Betonová deska mostovky vykazuje rozdílnou kvalitu provedení. Zjevně nedostatečná je tloušťka krycí vrstvy dolní výztuže. Dochází k průsakům u stěny podélných nosníků trámu mostovky a nad příčníky. Skutečný stav betonové desky a její výztuže nebylo možno nedestruktivními metodami stanovit.

Celkový stav ocelových a betonových nosných prvků z hlediska zatížitelnosti po 48 letech provozu je velmi dobrý. Zatížitelnost Žďákovského mostu před jeho rekonstrukcí je výrazně ovlivněna pouze havarijním stavem mostních závěrů.

PROBÍHAJÍCÍ REKONSTRUKCE MOSTU
Jak již bylo výše uvedeno, v roce 2011 byla pro rekonstrukci mostu zpracována projektová dokumentace ve stupni DZS, která sloužila pro výběr zhotovitele rekonstrukce. Obsah rekonstrukce lze zhruba shrnout do čtyř bodů:

• Výměna mostních závěrů.
• Obnova vodotěsné izolace mostovky.
• Sanace povrchů betonových konstrukcí.
• Obnova protikorozní ochrany ocelových konstrukcí.

Na obou opěrách budou stávající mostní závěry vyměněny za nové moderní vodotěsné lamelové závěry. S tím souvisí odbourání části opěr a křídel (obr. 8) a zhotovení nového úložného prahu, nové závěrné zdi a části křídel. Stav k říjnu 2015: Rekonstrukce levobřežní opěry je dokončena, mostní závěr není osazen. Pravobřežní opěra je zatím v původním stavu.

Dle projektu byla odstraněna vozovka včetně izolace v rozsahu celého půdorysu mostu. Dále byl proveden lokální destruktivní průzkum betonové desky mostovky za účelem ověření skutečného stavu desky a její výztuže a stavu horních pásnic příčníků včetně prvků spřažení (obr. 9). Bylo zjištěno, že výztuž desky je v dokonalém stavu bez známek koroze. Rovněž horní pásnice příčníku a prvky spřažení jsou bez známek koroze. Tím bylo vyloučeno možné vybourání degradované části betonové desky mostovky. Při dalším postupu prací bude povrch betonové desky otryskán vodním paprskem, aby byly odstraněny zbytky izolace. Následně bude zhotovena stříkaná vodotěsná izolace, ochrana izolace a dvouvrstvá vozovka.

Součástí rekonstrukce mostovky jsou ocelové chodníkové konzoly, které budou nahrazeny novými včetně nové římsy a nového zábradlí. Pod mostovkou bude zhotoveno nové odvodnění.

Sanace povrchů se týká betonových pilířů včetně jejich konzol, původních částí opěr a betonových základů pod stojkami. Dále bude lokálně sanován spodní líc betonové desky mostovky.

Na celé ocelové konstrukci bude obnovena PKO. Ocelový povrch bude otryskán na požadovaný stupeň čistoty a následně bude provedena nová PKO. Obnova PKO se předpokládá po dobu dvou let za provozu na mostě. 

V průběhu celé rekonstrukce Žďákovského mostu bude kladen velký důraz na kvalitu prováděných prací. Za tím účelem si ŘSD správa České Budějovice objednala u Stavební fakulty ČVUT supervizi na celou dobu rekonstrukce.

ZÁVĚR
Žďákovský most patří k nejslavnějším a nejkrásnějším ocelovým obloukovým mostům u nás i ve světě. Jedná se o technicky i esteticky dokonale navržené a provedené mostní dílo. Most je zhruba v polovině své plánované životnosti. Celkový stav ocelových a betonových konstrukcí je v dobrém stavu, s výjimkou mostních závěrů, a neovlivňuje zatížitelnost mostu. Je to výsledek promyšleného návrhu, kvalitní výroby a montáže a v neposlední řadě i pravidelné údržby. Provedením poměrně nákladné rekonstrukce v letech 2015 až 2017 bude zajištěna dlouhodobě spolehlivá a bezpečná funkce Žďákovského mostu v druhé polovině jeho životnosti. Žďákovský most tak bude nadále chloubou českého mostního stavitelství.

The Reconstruction of Žďákov Bridge – The discussion concerning the article by the COLAS company from the issue 4/2015 of the magazine Silnice Železnice
The article about the activities of COLAS company contains apart from other things also brief information on the reconstruction of Žďákov Bridge. An uniformed reader could suppose that the entire Žďákov Bridge is in serious disrepair after 48 years in operation and therefore, it needs to be renovated. However, the truth is that all the steel and concrete load bearing parts of the bridge are almost flawless as regards their statics, except for the bridge joints. Their serious state of disrepair resulted in adoption of the traffic measure restricting the passage of heavy vehicles and the decision to replace them.

Autor

• Doc. Ing. Rotter Tomáš CSc.