Rekonstrukce železničního mostu Gagarin v km 5,872 na trati Český Těšín – Ostrava‑Kunčice

• Foto

Pro odstranění těchto statických poruch zadal v roce 2006 správce objektu, SDC SMT Ostrava, vypracování přípravné projektové dokumentace s úkolem technického návrhu obnovy hydroizolačního systému mostovky. Jelikož původní konstrukce mostovky neumožňovala provedení spolehlivého hydroizolačního sytému, byla do této dokumentace zapracována i nová konstrukce mostovky, tvořená železobetonovou vanou, spřaženou s původní nosnou konstrukcí z dodatečně předepnutých betonových nosníků.

Při projednávání tohoto technického řešení byl z titulu potřeby přepravy mimořádně těžkých vlakových souprav pro hutnický průmysl v regionu vznesen dodatečný požadavek na zesílení objektu pro statický účinek zatížení železniční dopravou modelu zatížení SW/2 podle EN, který vedl k doplnění původního návrhu o statické zesílení nosných konstrukcí volně vedenými předpínacími kabely. Na základě takto schváleného řešení byla následně vypracována prováděcí projektová dokumentace a provedena vlastní rekonstrukce mostu, při které bylo dosaženo statických a prostorových parametrů v kvalitě nového mostu při vynaložení cca 30 % investičních nákladů, které by bylo nutné vynaložit pro realizaci nových nosných konstrukcí.

PŮVODNÍ STAV MOSTU
Jednokolejný železniční most o pěti otvorech. Nosná konstrukce mostu je tvořena pěti deskovými konstrukcemi, prostě uloženými, každá konstrukce se skládá ze čtyř příčně sepnutých dodatečně předpjatých nosníků. Rozpětí jednotlivých polí je 30,0 m. Osazení konstrukcí je na typizovaných ocelových ložiskách. Pevná ložiska jsou ocelová tangenciální (II.P.3), pohyblivá jsou ocelová dvouválcová ložiska (II.V.3). Spodní stavba masivní, tížné opěry s rovnoběžnými zavěšenými křídly, mezilehlé pilíře s kruhovými dříky a stativy půdorysu nepravidelného šestiúhelníku. Na stativech pilířů jsou vpravo koleje osazeny trakčními stožáry. Založení konstrukcí spodní stavby je plošné. Konstrukce mostovky byla tvořena nosníkovými konzolami, kotvenými do spádového betonu nosných konstrukcí a do horních pásů krajních nosníků. Konzoly nesly konstrukci chodníků, tvořenou prefabrikovaným železobetonovým kabelovým žlabem.

Provedené diagnostické práce a vyhodnocení stavebně technického stavu
Při provedených průzkumech a prohlídkách objektu byly zjištěny tyto závady: Na spodní stavbě nebyly u obou opěr zjištěny závažnější závady s výjimkou znečištěných úložných lavic a nevyhovujících říms. Mezilehlé pilíře byly narušeny zejména v oblasti stativ, kde je místně ve velkých plochách odvětraná povrchová vrstva betonu až na výztuž. Na prazích bylo patrné protékání vody na úložnou lavici a její prosakování až k dříkům pilířů. Válcové dříky pilířů byly lokálně narušeny až na výztuž. Poruchy nosných konstrukcí byly vyvolané hlavně erozním působením vody prosakující nefunkčními izolacemi a příčnými dilatačními spárami. U konstrukcí bylo zřejmé zejména zatékání vody do středních podélných spár, kam byla voda soustředěna spádováním ke středovým odvodňovačům. Bylo zde patrné zatékání mimo odvodňovače, kdy voda prosakovala podélnou střední spárou s výluhy a krápníky. Vážnější koncentrace povrchových poruch betonu byly soustředěny kolem prostupů trubek odvodňovačů. Voda rovněž protékala netěsnými kabelovými žlaby, tvořícími konstrukci chodníků. Další výrazné poruchy byly zapříčiněny protékáním vody příčnými spárami mezi nosnými konstrukcemi, kdy došlo k vážnému eroznímu narušení nosných konstrukcí v prostorech nad ložisky. Zjištěné poruchy nosných konstrukcí lze v plném rozsahu přisoudit škodlivému působení vody. Poruchy vlivem statického působení zatížením nebyly zjištěny. Únosnost konstrukcí byla v roce 1990 ověřena zatěžovací zkouškou, která potvrdila, že konstrukce vyhovují pro návrhové zatížení zatěžovacím vlakem třídy „A“ dle ČSN 73 6202 z roku 1953. Při diagnostickém průzkumu, provedeném v dubnu 2008 skupinou Ing. Klusáčka, FAST VUT Brno, byla prověřena kvalita betonů a stav předpínacích kabelů a jejich zainjektování.

Při provedených průzkumech byl zjištěn s výjimkou nedostatečné injektáže střední části nosníků čtvrtého pole vyhovující stav těchto prvků, odpovídající dokumentaci skutečného provedení mostu. Současně s tímto průzkumem byl proveden, na základě zjištěných výsledků, upřesněným statickým výpočtem, průkaz dostatečné únosnosti navrhovaných úprav mostní konstrukce podle výše zmíněných požadavků. Kolej na mostě byla stykovaná na dřevěných pražcích a s ocelovými pojistnými úhelníky. Kolejové lože bylo silně znečištěno a značně přesypáno nad úroveň konstrukcí chodníků, kdy padání štěrku pod most provizorně zabraňovaly desky opřené o zábradlí.

NOVÝ STAV MOSTU
Řešení rekonstrukce mostu navrhovalo provedení těchto prací:

• Odbourání stávajících říms a konstrukcí chodníků a kabelových žlabů,
• Odbourání stávajících izolací a spádových betonů,
• Vyzdvižení konstrukcí, vyjmutí a sanace stávajících ocelových ložisek, povrchová úprava úložných lavic, elektroizolační úprava pod ložisky plastbetonem, zpětné osazení konstrukcí na ložiska,
• Nové úložné bloky kotvení trakčních stožárů na pilířích mostu,
• Nová železobetonová konstrukce vany kolejového lože, staticky spřažená se stávajícími nosnými konstrukcemi,
• Statické zesílení předpětím volnými předpínacími kabely,
• Nové stěrkové izolace a nové závěry dilatačních spár,
• Nové závěrné zdi a římsy rovnoběžných křídel opěr,
• Nové ocelové zábradlí,
• Sanace povrchů nosných konstrukcí,
• Zesílené konstrukce ZKPP.

Technologické postupy prací na rekonstrukci mostního objektu
Po odstranění štěrkového lože, demolici říms byly odbourány závěrné zídky umožňující odhalení čel NK a vytvoření prostoru pro přístup k mostním ložiskům. Úložné plochy na opěrách i pilířích v 1., 3. a 5. otvoru byly upraveny tak, aby bylo umožněno synchronní zvedání a spouštění NK. Ve 2. a 4. otvoru byly pro vyzvednutí použity ocelové pilíře sestavené z prvků mostních pilířů Pižmo (dále jen OK – Pižmo). V místech uložení pilířů OK – Pižmo byl podklad upraven panelovou rovnaninou dle výkresové dokumentace.

Podpěry Pižmo P01, P02, P03 a P04 se lišily od schváleného projektu, protože dle našeho názoru a realizačních zkušeností nebylo možné podle schváleného projektu z časového ani technického hlediska technologii zvedání a spouštění NK tímto způsobem provádět. Schválený projekt nekonkretizoval jednotlivé fáze zvedání a spouštění polí K2 a K4.

Manipulace s NK se lišila v lichých a sudých polích mostu. V lichých polích byla manipulace provedena zvednutím ze spodní stavby, tj. z úložných prahů. V sudých polích s ohledem na výšku zdvihu a prostorovým možnostem byla manipulace prováděna pomocí podpěrných konstrukcí z OK – Pižmo.

Zvedání bylo zahájeno až po dostatečné aktivaci podpěrné konstrukce (konsolidaci podloží), kdy se ustálily úbytky tlaku v zapojených hydraulických okruzích. Prověření dostatečné únosnosti podpěrné konstrukce jako celku, bylo provedeno ponecháním NK ve zvednuté poloze nad ložisky do 2 cm, po dobu cca 15 min., kdy byla souběžně provedena její prohlídka, zaměřená na viditelné deformace prvků a vychýlení podpěrné konstrukce ze svislé polohy. Vizuálně byl rovněž prověřen stav NK (podélné spáry mezi nosníky, podpěrné/kontaktní body a dilatační spáry).

Před zahájením spouštění byla NK geodeticky zaměřena (pro zjištění případných poklesů ve zvednuté poloze), byla provedena kontrola stavu podpěrné konstrukce, technologického zařízení po jeho osazení a ověření průchodnosti NK k uložení na repasovaná ložiska. Zvedání bylo prováděno synchronním hydraulickým zařízením fy Enerpac, jehož chod je řízen počítačem a zdvih konstrukce je sledován elektronickými senzory zdvihu s přesností na 1 mm. Manipulací jednotlivých polí docházelo ke změně výškové úrovně o cca 300 a 2 000 mm, dle zjištěných výškových poměrů. V definitivní nové poloze byla nosná konstrukce osazena na rekonstruovaná mostní ložiska, která dosedla na sanované úložné plochy opěr a pilířů.

Zesílení jednotlivých polí mostu bylo provedeno předpětím volnými předpínacími kabely. K zesílení byly použity čtyřlanové kabely složené z monostrendů, které byly vedeny v polygonální dráze a napínány z obou konců. Betonem původní konstrukce procházejí náhradními kabelovými kanálky zhotovenými diamantovou vrtací technologií v mezerách mezi nosníky. Kabely byly kotveny v kotevních oblastech uzavřeným kotevním systémem. Náhradní kabelové kanálky mají vnitřní průměr 52 mm a jejich rozmístění po konstrukci a teoretické body pro vrtání byly provedeny dle výkresové dokumentace. Vrtání probíhalo zdola nahoru, protože pro zesílení konstrukce bylo rozhodující dodržení polohy sedel na spodním povrchu konstrukce.

Po odkrytí konstrukce se z horního povrchu se provedly niky pro rozvod jednotlivých monostrendů do kotev. Niky byly prováděny diamantovým řezáním bočních ploch a odběrem odděleného betonu sekáním. Sedla (deviatory) byly osazeny v původním betonu nosníků a vlastní výztuž sedel se přiložila na podmazávku tl. 2 až 3 mm a připevnila šrouby M8 pomocí rozpěrných kotev do betonu M8 (např. kotva HKD M8). Montáž výztuže sedla byla provedena za současné kontroly osy kabelového kanálku a osy budoucího kabelu při spodním povrchu desky tak, aby monostrendy kabelu opouštěly výztuž sedla po tečně k jeho radiálnímu zakřivení.

Průběžně a dle možností dopravních omezení byla prováděna sanace všech částí mostů. Betonový podklad byl tryskán pomocí bezprašného tryskání vlhkým pískem (nad trakčním vedením bylo tryskáno suchým pískem z důvodů zapnutých elektrických trolejí). Místa s nesoudržným betonem byla odsekána. Na připravený podklad se aplikoval sanační systém firmy Sika.

Hrubá reprofilace byla nanášena na místech, kde se tloušťka sanační vrstvy pohybuje do 30 mm. Reprofilační malta byla provedena strojním nebo ručním nanášením a na místech, kde tloušťka vrstvy přesáhne 30 mm bylo použito stříkaného betonu. Při nevyhovující soudržnosti podkladu nebo při tloušťce vrstvy nad 50 mm bylo využito kotvení a vyztužení reprofilační vrstvy sítí.

Jemná stěrka byla rovněž aplikována strojním nebo ručním nanášením po provedení hrubé reprofilace na celé spodní stavbě mimo mostovku. Sjednocující nátěr byl aplikován nástřikem na všech sanovaných konstrukcích.

Po vybetonování zesilující desky nosných konstrukcí byla prováděna nová hydroizolace na bázi polyuretanu aplikovaná nástřikem. Po izolaci včetně ochrany byl zpětně osazen železniční svršek, následně byla realizována montáž trakčního vedení a po provedení ověřovací a zatěžovací zkoušky byl most připraven k první hlavní prohlídce. Po přezkoumání všech dokladů a zkoušek byl rekonstruovaný most uveden do provozu.

Zkoušky a sledování objektu
Pro ověření statického působení spřažené železobetonové desky je prováděno dlouhodobé sledování konstrukce za účelem ověření předpokladů projektu v dlouhodobém provozu a prokázání vhodnosti použité technologie pro sanaci obdobných objektů v železniční síti. Cílem dlouhodobého sledování konstrukce je sledování během provádění rekonstrukce, dále během ověřovací zkoušky a potom během několikaletého provozu zesílené konstrukce. Sledování bylo rozčleněno na část krátkodobou a dlouhodobou. V krátkodobé části, která probíhala během rekonstrukce a bezprostředně po ní při zatěžovací zkoušce, šlo o potvrzení základních předpokladů zesílení dodatečným předpětím a spřažením. V dlouhodobé části, která je v současné době stále prováděna, jde o prokázání úrovně ztrát předpětí, jeho trvanlivosti a vlivu smrštění betonu na výsledné zesílení.

ZÁVĚR
Provedená rekonstrukce mostu prokázala, i přes počáteční nedůvěru v kvalitu provedení původních dodatečně předpínaných nosných konstrukcí, možnost nákladově přijatelné technologie sanace zesílení obdobných mostních objektů, jejichž výstavba byla v šedesátých a sedmdesátých letech minulého století poměrně preferována. Na přípravě a realizaci stavby se podílely SUDOP Brno spol. s r. o., Vysoké učení technické Brno a FIRESTA – Fišer, rekonstrukce, stavby a. s. Investorem stavby byla SŽDC s. o., zastoupená Stavební správou Olomouc a správcem objektu SDC SMT Ostrava.

Článek byl prezentován na konferenci MOSTY 2011, jejímž mediálním partnerem je časopis SILNICE ŽELEZNICE.

LITERATURA:
[1] TePř 913-11-2067-2009 Synchronní zvedání a spouštění mostu v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava-Kunčice
[2] TePř 964-12-2061-2009 pro akci: Rekonstrukce mostu v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice sanace mostu
[3] TePř 916-05-5628-2009 žel.most Český Těšín – Ostrava-Kunčice – izolace NK
[4] TePř 948-05-5628-2009 Betonáž nových závěrných zdí, říms a spřažené desky most SO 02 Gagarin – Český Těšín – Ostrava-Kunčice

Reconstruction of a railway bridge at km 5,875 of railway route Český Těšín – Ostrava‑Kunčice
The subject of this speech is a reconstruction of the bridge from builder´s point of view. It mainly describes a time management and technology processes. The bridge is situated at a rural zone of Karviná town, urban part Louky nad Olší. It is a five spans bridge. It gets the single-track railway Český Těšín – Ostrava Kunčice over the road I/67 in the first bridge opening, over the double –track railway Státní hranice SR – Dětmarovice in the forth bridge opening, over Mlýnka stream in the fifth bridge opening.

Autor

• Ing. Stupka Jan