Synchronizované zvedání mostních konstrukcí

• Foto

Použitá technologie se liší také podle toho, zda jde o výstavbu nebo opravu konstrukce. Při opravách je nejčastější operací zvedání  mostní konstrukce na opěrách pro provedení opravy či výměny ložisek. V České republice je tato operace díky konstrukci našich mostů většinou relativně jednoduchou operací. Zvedání je možné v řadě případů provádět přímo z opěr bez použití pomocné ocelové konstrukce. U velké části mostů je však třeba využít speciální hydraulické lisy s malým zdvihem, které v případě extrémně malé zástavbové výšky nemusejí být schopné přenést boční zatížení v takovém rozsahu, které se může u zdvihané konstrukce objevit (příčný, podélný sklon mostu). Při nasazení těchto lisů (jedná se například o lisy řady CLP Enerpac) je pak třeba důkladně zvážit všechna rizika, aby bylo možno následně konstrukci spustit na původní pozici. Ukázkovým příkladem tohoto způsobu je zvedání mostu na opěrách v Kunraticích u Cvikova, které jsme prováděli pro společnost INSKY spol. s r. o.

V případě potřeby zvedání celého mostního pole současně se osvědčuje montáž pomocné konstrukce nad přiléhajícím mostním polem a zvedání shora na tyčích pomocí dutých lisů. Při tomto způsobu vyzdvižení jsou obecně náklady na pomocnou ocelovou konstrukci nejvyšší s ohledem na potřebu překlenout nosníky (obvykle I nebo HEB) celou délku mostního pole. Značné úspory této technologie lze najít ve velké bezpečnosti a i v rychlosti výstavby ocelové konstrukce a vlastního zvedání. Celá ocelová konstrukce je montována seshora na mostě, eventuálně v jeho bezprostředním okolí. To vede k tomu, že veškerá manipulace s materiálem, ze kterého se ocelová konstrukce skládá, je bezproblémová s použitím běžných mobilních jeřábů.

Často není třeba provádět žádné terénní úpravy, které jsou při výstavbě konstrukce pod mostem ve valné většině případů naprosto nezbytné (zarovnávání terénu, jeho zpevňování panely apod.). Při zvedání konstrukcí touto technologií pak nehraje významnější roli, zda má být výška zvedání 30 nebo 130 cm. Dosažitelný čas zvedání je i 1 m/hod. Je ovšem třeba zohlednit i přípravné práce jako zapojování a instalace hydraulických zařízení, které zpravidla vyžadují delší čas než vlastní zvedání. Naše společnost takto provádí i zvedání několika mostních polí současně. Při tomto postupu je ovšem třeba počítat se zvedáním ob jedno pole s ohledem na podpory pomocné ocelové konstrukce. Jako příklad lze uvést most v Habrech (okr. Havlíčkův Brod), který byl pro částečné zachování provozu podélně rozříznut a následně se provádělo ve dvou etapách postupné zvedání všech 4 polí. Objednatelem zvedání byla společnost SDS EXMOST spol. s r. o.

Nejčastěji používáme při opravách mostů hydrauliku. Příjemným zpestřením je pro nás naše asistence při výstavbě. Poměrně zajímavou činností je spouštění skruží nebo betonážních vozíků po provedení vlastní betonáže. Spouštění na tyčích je nejvhodnější technologií, která umožňuje velmi rychle a bezpečně snést kompletní konstrukci až na zem, nebo ve speciálních případech nad vodní hladinou přímo do transportní lodě. Tak tomu bylo pro sdružení Metrostav a. s. – SMP CZ a. s. na stavbě mostu u Mlékojed (Litoměřice – Prosmyky), kdy se kompletní 65 tunový vozík letmé betonáže spouštěl o 9 metrů.

U betonových mostů je také častá asistence při betonáži, kdy vzniká riziko boření podpěr mostu. U mostů ocelových to pak může být instalace mostu na jeho definitivní místo. V tomto druhém případě se může jednat o spouštění mostu do jeho konečné pozice po provedeném vysouvání. Příkladem může být spouštění nového železničního mostu ve Vídni o 3,2 m. Tuto zajímavou práci jsme provedli pro společnost MCE Slaný s. r. o. S ohledem na hmotnost konstrukce 2.500 tun a její délku přes 160 m bylo možné pouze spouštění zespoda. Firma MCE Slaný s. r. o. zajistila ocelovou konstrukci pod mostem, naše společnost pak hydrauliku a její obsluhu v nejkritičtějším spouštěcím místě. U této konstrukce jsme prováděli elektronické měření aktuální výšky konstrukce mostu ve dvou bodech měřicím systémem vlastní konstrukce s reálnou přesností 1 mm. Regulace byla prováděna s ohledem na symetrické zatížení ručně.

Často diskutovaným problémem ve vztahu projektant – realizátor je požadovaná a dosažitelná přesnost zvedání či spouštění konstrukce. Obecně lze konstatovat, že přesnost v řádu jednotek milimetrů je běžně dosahovaná bez použití elektronických systémů a ani s elektronickými systémy, které jsou v ČR k dispozici, nelze v principu počítat s větší přesností než 1 mm. Otázkou, kterou by bylo vhodné, aby si projektanti častěji kladli, je, zda jsou jejich požadavky na přesnosti lepší než výše uvedené opodstatněné.

Při zvedání jsou obvykle hydraulické lisy zapojeny společně na jedno čerpadlo a jsou instalovány na konstrukci symetricky. Lze tedy očekávat, že se na ně zatížení přenáší rovnoměrně. Je-li tomu opravdu tak, zjistíme již v počátečních fázích zvedání. Není-li možné se nerovnoměrnému zatížení vyhnout, rozdělujeme lisy do vhodných skupin, které buď ovládáme z odlišných čerpadel, nebo z jednoho s použitím regulačních ventilů. Při citlivé manipulaci dosahuje zkušená obsluha v běžných situacích přesnosti do 2 mm. Tedy již na základě vhodného hydraulického zapojení můžeme hovořit o synchronizovaném zvedání. Zvedání nebo spouštění konstrukcí je teoreticky jednoduchou záležitostí a je schopen ho provést průměrně zručný pracovník vybavený dostatečným počtem lisů a hydraulickou ruční pumpičkou. Prakticky je ovšem třeba řešit celou řadu problémů, obzvláště pak u mostů předepnutých, lichoběžníkového půdorysu nebo mostů v půdorysném oblouku. U těchto mostů je rozložení zatížení obvykle značně nerovnoměrné a často neodpovídá původním předpokladům.

Zkušenosti realizátora zvedání pak hrají klíčovou roli pro úspěšnost akce. Hydrauliku dimenzujeme tak, aby tlaky dosahovaly cca 50 % jejich maximální kapacity. Stavební hydraulika běžně pracuje s tlaky do 70 MPa, z toho vyplývá běžné zatížení 35 až 40 MPa. Máme tak zajištěnu dostatečnou bezpečnost pro případ nehody nebo nepředpokládaného zatížení konstrukce. V principu není rozdíl v tom, zda se most zvedá o 0,5 m nebo o 2 m. V obou případech musíme konstrukci zdvihat na několik kroků hydraulických lisů. Lisy používané ve stavebnictví pro zvedání konstrukcí mají zdvihy běžně do 300 mm. Stejně jako v případě tlaku nepoužíváme zpravidla plný zdvih, ale jen cca 80%. Při volbě zdvihu je třeba počítat i s deformací konstrukce při zatěžování a také je třeba vůle pro instalaci lisů v řádu jednotek až desítek milimetrů, dle typu a velikosti lisu. Často je třeba nad lis i pod něj umístit roznášecí desky pro minimalizaci tlaků působících na konstrukci.

Zvedání jen na jeden krok je časově a technicky nejméně náročné. Není třeba konstrukci několikrát odkládat na pomocnou ocelovou konstrukci nebo na další skupinu lisů. S ohledem na úsporu nákladů i času by měly být konstrukce zdvihány vždy jen o výšku nezbytně nutnou pro provedení opravy. Pokud potřebujeme zdvihat konstrukci v řádu desítek cm a více, volíme výhradně zvedání shora na tyčích, které je možné provést v řádově kratších časech. Takto lze zdvihat konstrukce i o několik metrů.

SYSTÉMY SYNCHRONNÍHO ZVEDÁNÍ
Jsou komplexním elektrohydraulickým zařízením. Skládají se z řídicí jednotky, snímačů a hydraulického příslušenství. Systémy, které jsou v ČR k dispozici, umožňují současné snímání výšky zdvihu na nejméně 8 měřicích bodech a současné snímání tlaku ve stejném množství tlakových výstupů. K měření zdvihu (posunu) konstrukce se používají výhradně lankové snímače vzdálenosti s měřicím rozsahem do několika metrů. Snímače zpravidla dosahují vysoké linearity a tedy zjednodušeně i přesnosti mezi snímanou hodnotou a výstupním signálem v řádu desetin procent.

Je třeba mít ovšem na paměti, že s rostoucím rozsahem snímače klesá jeho přesnost. Reálně dosahovaná přesnost snímání je v řádu desetin milimetrů, přesnost zobrazení pak v jednotkách mm. Rozsah snímačů tlaku pokrývá celý tlakový rozsah hydraulického agregátu a systémy zpravidla neumožňují jejich snadnou výměnu tak, jak je to u snímačů vzdálenosti. Centrem systému je buď IPC (industrial PC) a nebo PLC (programmable logic controller).

Starší systémy využívají méně výkonnou výpočetní techniku, a proto dosahují nižší vzorkovací frekvence, která je u systémů založených na IPC dále omezena i maximální možnou odezvou OS (operačního systému). Reálně lze počítat s ohledem na celkový počet vstupů se vzorkováním jednotlivých vstupů v nejlepším případě v řádu desetin sekund až jednotlivých sekund. Řídicí systém umožňuje řadu nastavení. Od jednoduchého vynulování počáteční hodnoty, přes nastavení povolené regulační odchylky v měřicích bodech po periodu logování (zaznamenávání hodnot v jednotlivých časech).

Regulace systémů je dvoupolohová, kdy je každý tlakový výstup ovládán elektrohydraulickým ventilem. Systémy s proporcionální regulací se u nás nepoužívají. S ohledem na pomalý průběh regulované veličiny (výška) to ani není nutné. S ohledem na výše uvedené skutečnosti je třeba nepodceňovat přípravu. I se synchronním systémem je vždy třeba vhodně rozmístit hydraulické lisy tak, aby byly pokud možno rovnoměrně zatíženy. Je třeba volit snímače vzdálenosti s vhodným rozsahem. Systémy nejsou připraveny na regulaci skokových změn, tzn. v případě nehody u jednoho měřícího výstupu (prasknutí hadice, rychlospojky atp.) není systém schopen dostatečně rychle provést regulační zásah. Stejně je tomu i v případě, pokud je zatížení jednotlivých výstupů značně rozdílné.

Jako příklad zvedání konstrukce, kde bylo nasazení systému synchronního zvedání vhodné, můžeme uvést most Pavla Wonky v Pardubicích. Zde bylo pro synchronní zdvihnutí celého mostu použito celkem 96 lisů o nosnosti 100 a 200 tun, rozdělených na několik skupin. Hmotnost zdvihané konstrukce činila 8.800 tun. Most je třípolový ovšem se spojitým nosníkem, a právě to si vyžádalo nasazení řídicí elektroniky. Odměřování se provádělo u jednotlivých skupin lisů na opěrách i na jednotlivých pilířích. Zvedání mostu jsme zajišťovali pro společnost Skanska DS a. s.

Ne zcela obvyklým případem bylo odtržení základové spáry u gotického portálu objeveného v Ústí nad Labem. Jen částečně zachovaný portál byl zalit do lehkého betonu a opatřen transportní ocelovou konstrukcí. V průběhu citlivého odtržení byla změřena hmotnost portálu včetně ocelové konstrukce a byl ověřen teoretický výpočet. Typickým příkladem použití bylo synchronizované zvedání dvou mostních polí současně. Konstrukce železničního mostu byla tentokrát ocelová a relativně lehká. Celková hmotnost obou polí činila 1.600 tun. Mezi poli nebyly koleje řezány a bylo proto třeba zajistit synchronizované zvedání obou polí s milimetrovou přesností. Použito bylo 16 lisů o nosnosti 200 t. Akci v Děčíně – Loubí jsme provedli pro společnost Chládek a Tintěra, Pardubice a. s.

Systémy synchronního zvedání jsou nenahraditelné při zvedání rozměrných konstrukcí podepřených na mnoha místech. Stejně tak u konstrukcí kde může docházet ke změnám rozložení hmotnosti v průběhu zvedání. Na druhou stranu při prostém zvedání mostních konstrukcí na opěrách je jejich nasazení bez praktického přínosu a instalace veškerých komponent systému provedení prací pouze prodlužuje realizaci.

Synchronized Lifting of Bridge Structures
Lifting of bridge structures is nowadays performed exclusively with the use of hydraulics. It is given by both the relatively low price, precision, but usually also by simple application. Bridge constructions can be either lifted using hydraulics, or lowered and slid out ranging from several millimeters to hundreds of meters. After lifting within ones to tens of millimeters, it is generally more suitable to use direct contact of lifting equipment with construction it manipulates with. For medium lifting, it is suitable to use an interface, e.g. pre-stressing bars, and for the biggest lifting, the only suitable means are steel wire-ropes. The author of the article deals in details only with the lifting and lowering technology for small and medium heights. Text is supplemented by many examples from real life and it is proved by some included pictures.

Autor

• Procházka Václav