Rekonstrukce železničního uzlu Břeclav SO 01-19-21 Most v km 82,467

• Foto

Popis stávajícího stavu
Koleje jsou v přímé s vodorovnou niveletou. Osová vzdálenost stávajících pěti kolejí na mostě je cca 4,75 m. Nosné konstrukce jsou s mezilehlou mostovkou, ocelové plnostěnné, nýtované; nosníky konstrukcí jsou kolmo ukončené. Statickým schématem jsou prostá pole.

Staničení mostu stoupá od státní hranice směrem k Břeclavi. První opěra je označena O1, pilíře zleva doprava P2-P5 a opěra na břeclavské straně je O2. Opěry a křídla jsou betonová s kamenným obkladem, pouze břeclavská opěra s křídly je betonová bez obkladu. Křídla jsou rovnoběžná. Pilíře jsou založeny na ocelových a železobetonových kesonech vyplněných betonem. Za běžného stavu protéká voda v druhém, třetím a čtvrtém otvoru. V pátém otvoru byla neudržovaná cyklostezka. Proti proudu řeky je ve vzdálenosti 5,0 m od mostu ocelová lávka pro pěší a inženýrské sítě. Celkové hodnocení stavebního stavu mostu je pro nosnou konstrukci K3, pro spodní stavbu S1.

Geotechnické podmínky jsou v dané lokalitě složité. Předkvartérní podloží je tvořeno pliocenními sedimenty vídeňské pánve. Je zastoupeno vápnitými a nevápnitými jíly (vysoce plastické, pevné), s vložkami jemných písků. Kvartérní sedimenty jsou tvořeny navážkami o mocnosti 3,8 m nebo holocenními náplavovými hlínami o mocnosti cca 2,0 m. Do úrovně cca 153,3-154,8 m n.m. se nacházejí náplavové písky a pod nimi fluviální písčité štěrky zvodnělé ulehlé. Hladina podzemní vody byla naražena na horní úrovni fluviálních štěrků, tj. 154,0-154,5 m n.m. Fluviální štěrky a písky se štěrkem jsou mírně až silně propustné.

Vývoj koncepce mostu
S ohledem na celkový stav mostu, nevyhovující přechodnost pro UIC-D4/120, nemožnost rozvinutí zhlaví žst. Břeclav a zvýšení rychlosti až na 120 km/hod bylo rozhodnuto o celkové přestavbě mostu.

V přípravné dokumentaci předchozího zpracovatele projektu byl most navržen jako přestavba na prostá pole s konstrukcí ze zabetonovaných nosníků.

V první fázi projednávání prováděcího projektu byly představeny možné varianty nových nosných konstrukcí a statické vyhodnocení jejich vlivu na spodní stavbu:

a) prosté nosníky ze zabetonovaných nosníků (řešení z přípravné dokumentace)
b) spojitá nosná konstrukce ze zabetonovaných nosníků
c) předpjatá spojitá železobetonová deska
d) spojitá ocelová konstrukce

Vzhledem k neúnosnému jílovitému podloží bylo hlavním kritériem pro výběr konstrukce porovnání napětí v základové spáře. Podle tohoto hlediska byla vybrána spojitá ocelová konstrukce s průběžným štěrkovým ložem.

Další kritéria, která ovlivnila výběr varianty, byla tato:

• zachování spodní hrany nosné konstrukce na úrovni +158,710 m n.m. (kvůli Q₁₀₀)
• krátké výluky na jednotlivých tratích a na ně navázané stavební postupy - tři fáze
• malý prostor pro montáž a případný zásun nových konstrukcí
• trakční vedení a jeho jednotlivé fáze jak provizorní, tak definitivní
• kolejové řešení jižního zhlaví železniční stanice Břeclav

U ocelového mostu s tvarem kolejnic UIC 60 je max. přípustná dilatační délka při bezstykové koleji 80 m. Za tohoto předpokladu by bylo nutné provést pevné ložisko na některém z pilířů anebo upravit opěry s úložnými prahy tak, aby bylo možné provést ocelovou konstrukci na délku max. 80 m. Po statickém posouzení stávajících pilířů bylo rozhodnuto o úpravě opěry a tím i zkrácení délky přemostění.

Při projednávání bylo předloženo ekonomické zhodnocení variant při zvýšení únosnosti základové půdy tak, aby vyhověla pro zatížení od vlaku UIC-71 nebo od vlaku ČSD-T. S ohledem na malý cenový rozdíl bylo rozhodnuto o zlepšení základové půdy na únosnost pro zatížení od vlaku ČSD-T.

Po zvážení veškerých aspektů byla vybrána varianta spojité ocelové konstrukce.

Popis nového stavu
Novou nosnou konstrukci železničního mostu tvoří 3 spojité konstrukce (2x dvoukolejná + 1x jednokolejná) o pěti polích s průběžným kolejovým ložem - svařované ortotropní konstrukce s horní mostovkou, podporované podélnými nosníky. V předstihu, bez nutnosti výluk v kolejích, bylo navrženo očištění zdiva spodní stavby tlakovou vodou a jeho hloubkové přespárování. Na to navazovala pevnostní a výplňová injektáž zdiva.

Po provedení těchto úprav byla navržena trysková injektáž podzákladí kvůli zvýšení únosnosti základů pilířů. V podloží stávajících základů se vytvořil systém sloupů zpevněné zeminy, jejichž prostřednictvím se přenese zatížení z pilířů hlouběji do podloží. Bylo navrženo provedení injektáže ve sklonu 9-19˚, čímž došlo zároveň k rozšíření základu. Sloupy tryskové injektáže byly "zataženy" na délku cca 50 cm do konstrukce stávajícího základu, což zaručí dokonalý kontakt mezi stávajícím základem a sloupem tryskové injektáže. Dále bylo navrženo přetryskat sníženým tlakem i vrt v místě průchodu pilířem. Tím se v okolí vrtu zasanovala pásma silně porušeného betonu s vyplaveným pojivem. Přechod mezi sloupem TI a konstrukcí pilíře byl vyztužen vloženými pruty betonářské výztuže. Ve svislém směru se jedná o zpevnění do úrovně základové spáry stávajícího základu. Půdorysný rozsah byl dán únosností zeminy v základové spáře. Posunutá opěra O6 byla založena částečně na zbytku základu zbylého po odbourání svrchní části původní opěry a částečně na bloku zeminy zpevněné opět systémem sloupů tryskové injektáže. U opěry O1 původní založení vyhovělo i pro nová zatížení, základy tedy nebylo potřeba zesilovat.

Přestavba mostu byla navržena ve třech etapách. Nejprve byly sneseny původní nosné konstrukce, odbourány části pilířů a opěr, vybudovány nové úložné prahy a osazeny nové ocelové konstrukce. Původní úroveň spodní hrany nosné konstrukce 158,710 m n.m. zůstala pro nový stav nezměněna. Zjištěná úroveň hladiny Q₁₀₀ je 158,160 m n.m. Nad hladinou Q₁₀₀ k nosné konstrukci je tedy volná výška 55 cm. Při projednání se složkami SŽDC bylo připuštěno zaplavení ložisek stoletou vodou.

Hlavní nosná konstrukce
Hlavní nosná konstrukce je, jak již bylo řečeno, příčně rozdělena na 3 samostatné části. První dvě převádějí vždy 2 traťové koleje, třetí pak pouze jednu. Každá konstrukce byla navržena jako ocelová plnostěnná svařovaná konstrukce s horní mostovkou a průběžným kolejovým ložem. Pod každou kolejí se nacházejí 4 hlavní nosníky konstantní výšky se spolupůsobící ortotropní mostovkou. Dvoukolejné mosty mají tedy 8 hlavních nosníků, jednokolejný 4 nosníky. Rozpětí polí spojitého nosníku je 2x15,0 m + 2x17,9 m + 13,8 m, NK má nulový (0,0 %) podélný sklon. Hlavní nosníky jsou v osové vzdálenosti 1200 mm, tvaru obráceného T se zesílenou stojinou nad pilířem. Hlavní nosníky mají různou výšku, což je dáno příčným sklonem dna kolejového žlabu, dolní hrany nosníků jsou v konstantní výšce. Tloušťka dolních pásnic je odstupňována od 30 mm do 50 mm nad pilířem, šířka pásnic je konstantní 550 mm. Odstupňování je provedeno směrem do stěny hlavních nosníků a kvůli technologii montáže, jímž byl podélný výsun. Mostovku představuje ocelový žlab kolejového lože, vyztužený systémem příčných a podélných výztuh. Příčné výztuhy jsou ve tvaru obráceného T. Pásnice mají šířku 300 mm v poli, nad podporou jsou rozšířeny až na 760 mm. Tloušťka dolních pásnic je odstupňována od 30 do 50 mm, a to opět ve směru do stěny výztuhy. Příčné výztuhy sledují pravidelný modul vždy ve svém poli (2,10 m a 2,15 m v 1. a 2. poli, 2,20 m a 2,25 m ve 3. a 4. poli, 2,30 m v 5. poli) a jejich výška je volena na celou výšku NK, shodně s hlavními nosníky, tím tvoří mohutný ortotropní rošt. Podélné výztuhy tvaru svislého pásku podporují mostovkový plech uprostřed vždy mezi dvěma hlavními nosníky, nad pilíři a u opěry O1 jsou pásky zesíleny.

Konstrukce je uložena na hrncových ložiskách, na O1 a pilířích jsou posuvná ložiska na dolní pásnici příčníku, vždy ob jeden hlavní nosník (tj. dvoukolejné mosty na čtyřech ložiskách v příčném řezu, jednokolejný most na dvou ložiskách v příčném řezu). Na O6, kde se nachází pevná ložiska, je konstrukce uložena pod každým hlavním nosníkem.Všechny ocelové nosné konstrukce jsou navrženy z oceli S355 J2+N a S355 K2+N. Hmotnost oceli činí zaokrouhleně NK1 - 585 t, NK2 - 568 t, NK3 - 303 t.

Rozhodujícím kriteriem pro dimenzování NK bylo posouzení na únavu materiálu a dodržení normou povolených svislých deformací při extrémně stlačené stavební výšce.
Systém ochrany nosné konstrukce byl s ohledem korozní agresivitu prostředí stupně C5-I - velmi vysoká, navržen jako ONS 32 v celkové tloušťce 320 µm.

Nákres ocelové konstrukce NK1 naleznete ZDE.

Montáž nosné ocelové konstrukce
Montáž probíhala na předmontážních plošinách za opěrou O1 pro krajní dvoukolejnou konstrukci, zbylé dvě byly montovány za opěrou O2. Z mostárny byly na stavbu dopraveny montážní dílce délky cca 18 m a šířky 4,8 m o váze v rozmezí 36-64 t (u dvoukolejných konstrukcí měla mostovka jeden podélný montážní styk přibližně v ose mostu). Boky žlabu a chodníkové konzoly byly u obou typů konstrukcí přivařeny při montáži. Po svaření byly jednotlivé nosné konstrukce umístěny do mostního otvoru podélným výsunem. Nosné konstrukce byly vysouvány bez výsuvného krakorce, neboť vyhověly na maximální vyložení převislého konce 17,9 m. Vzhledem k tomu, že nosné konstrukce mostu nebyly vysouvány v úrovni uložení na ložiska, ale cca o 2,3 m výše, bylo nutno v místech opěr a pilířů osadit montážní podpory, provedené z typických i atypických roštových nosníků v kombinaci se sloupky PIŽMO. Montážní podpory na pilířích byly prostřednictvím kotevních patek stabilizovány k úložným prahům. Výsun probíhal po dolních pásnicích nosné konstrukce pomocí dvojice kluzných bloků na každé montážní podpěře. Součástí kluzných bloků bylo boční vedení. Nosným prvkem bočního vedení byl plochý ocelový nosník (v řezu svařený truhlík) připojený ve svislé poloze k čelům roštových nosníků, na kterých byly uloženy kluzné bloky. Nosné konstrukce byly vedeny v úrovni svislého lemu mostovky. Mezi tento lem a nosný prvek bočního vedení byla vložena kluzná vložka. Konstrukce byly tlačeny dvojicí hydraulických válců do dvou dolních pasů hlavních nosníků symetricky podle osy mostů. Po výsunu byly konstrukce spuštěny na ložiska synchronním spouštěním s použitím hydraulického zařízení firmy ENERPAC doplněného hydraulickými válci firmy KGF, a to na čtyřech pozicích, tj. na pilířích, s převislými konci krajních polí. Výrobu i montáž OK zajišťovala FIRESTA-Fišer, rekonstrukce, stavby a.s.

Mostní závěry a úprava podélných spár
V příčných dilatačních spárách mostu byly navrženy jednoduché povrchové těsněné mostní dilatační závěry, na opěře O1 pro celkový pohyb 120 mm, na opěře O6 pro celkový pohyb 80 mm. Závěry jsou dělené s odvodněním těsnícího profilu v nejnižším místě do nerezových kotlíků. Střední podélné spáry mezi konstrukcemi jsou překryty plechem ve střechovitém tvaru. Vzájemný kontakt krycího plechu a nosné konstrukce je přes zesílenou nástřikovou izolaci v místě uložení v min. tl. 5 mm.

Odvodnění nosné konstrukce
Na mostě je použita stříkaná izolace CONIPUR. Odvodnění žlabu kolejového lože mostu je primárně zajištěno střechovitým příčným sklonem povrchu 2 % směrem do podélné osy pod každou kolejí. Srážková voda je odváděna lokálními odvodňovači umístěnými v těchto úžlabích buď přímo do řeky, nebo do podélných odvodňovacích svodů z trubek HDPE (v prostoru mimo vodní tok - krajní inundační pole). Odvodnění příčných MDZ je vyřešeno odvedením vody do odvodňovacího kotlíku, který je rovněž napojen na ležatý svod odvodnění.

Zatěžovací zkouška
Na mostě byly předepsány zatěžovací zkoušky. Na dvoukolejných mostech byly navrženy celkem 4 zatěžovací stavy (2 symetrické a 2 nesymetrické při zatížení obou, respektive jedné koleje) s použitím kolejového jeřábu EDK750 s protizávažím a tárovacího vozu s přídavným závažím o celkové váze 120 t. Na jednokolejném mostě byly navrženy 2 zatěžovací stavy s použitím tárovacího vozu s přídavným závažím o celkové váze 120 t. Naměřené průhyby se shodovaly s teoreticky vypočtenými hodnotami.

Podélný řez mostem naleznete ZDE.
Půdorys mostu naleznete ZDE.
Příčný řez mostem naleznete ZDE.

Závěr
Zvolená konstrukce umožnila rychlou výstavbu s minimálními výlukami, protože celá nosná konstrukce byla vyrobena v mostárně a na stavbu se vozily již velké dílce o max. hmotnosti 64 t, ty pak byly svařeny do jednoho celku a vysunuty do mostního otvoru. Přestože nakonec návrh vedl k velkému množství oceli (cca 1450 t), vzhledem ke geologii, extrémně stlačené stavební výšce, požadavku na minimalizaci výluk a dobu výstavby nebylo možné navrhnout jiné řešení. Domníváme se, že se jedná o zdařilou konstrukci, která bude splňovat požadavky moderní železniční dopravy 21. století.

Tento článek byl publikován ve sborníku konference ŽELEZNIČNÍ MOSTY A TUNELY 2010.
 

Autoři

• Bc. Bartoň Pavel
• Ing. Brůžek Radim