VD Štěchovice – oprava ŽB mostní galerie

• Foto

Koncem roku 2009 zpracovala firma TOP CON SERVIS s.r.o. pro zadavatele Povodí Vltavy s. p. projektovou dokumentaci opravy příjezdové komunikace k vodnímu dílu Štěchovice ve stupni pro výběrové řízení na zhotovitele stavby.

Projekt zahrnoval opravu celkem tří objektů: Železobetonové mostní galerie, navazující kamenné opěrné zdi a komunikace, včetně obnovy odvodnění a přeložek kabelů. Článek se zabývá přestavbou a sanací ŽB galerii, jejíž oprava je technicky nejzajímavější a objemem stavebních zásahů nejrozsáhlejší. Navazující objekty zmiňuje jen pro pochopení návazností. Archivní dokumentace k opravovaným objektům příjezdové komunikace se, přes veškerou snahu investora, nepodařilo opatřit. Projektant proto zajistil podrobné polohopisné a výškopisné zaměřením komunikace a geometrických tvarů konstrukcí do detailů potřebných pro zpracování dokumentace dosavadního stavu a následně pro návrh opravy konstrukcí. Zasypané a pro zaměření nepřístupné části konstrukcí, galerie a opěrné zdi, byly do dokumentace, po dohodě s investorem, zakresleny pouze informativně a budou v průběhu stavebních prací postupně upřesněny v rámci rozšířeného autorského dozoru.

Dalšími, a pro zpracování projektu opravy rozhodujícím podklady, byly výsledky diagnostického průzkumu stavebně technického stavu konstrukce galerie, provedeného firmou Betonconsult s.r.o., a informace o stavu silně poškozené dešťové kanalizace vedené pod vozovkou získané kamerovým průzkumem, který zajistila firma CHJ s.r.o.

Popis konstrukce galerie
Jedná se o 106 m dlouhou ŽB deskostěnovou rámovou mostní konstrukci typu galerie, jejíž 25 mostních polí je součástí příjezdové komunikace k VD Štěchovice. Ta byla vybudována v rámci vodního díla Štěchovice na konci třicátých a počátku čtyřicátých let minulého století. Z hlediska technického se jedná o významnou nekonvenční mostní stavbu, vetknutou do strmého skalního odřezu na pravém břehu Vltavy. Nosná konstrukce je členěna do 5 dilatačních úseků oddělených dilatačními spárami. Deska mostovky přechází v každém poli přímými rámovými náběhy, do štíhlých příčných stěnových podpěr.

Niveleta galerie stoupá v průměrném sklonu 8,89 % směrem k tělesu přehrady. Příčný sklon betonové vozovky o šířce 3,50 m je proměnný od 0,6 do 0,9% a klesá směrem ke stěně skalního odřezu.

Spodní stavbu galerie, založené na rostlé skále, představují dvě koncové opěry a soustava 24 příčných ŽB stěn rámů proměnné výšky. V podélném směru podporuje desku mostovky ještě svislá železobetonová stěna, která v jednotlivých polích galerie mění svou půdorysnou polohu vůči okraji římsy NK a také výšku, v závislosti na konfiguraci skalního svahu.

Jednostranné ŽB zábradlí výšky cca 1 m sestává ze sloupků vetknutých do římsy po vzdálenostech 2,06 m, dále z prefabrikovaných ŽB madel a z dvojic podélně vedených ocelových trubek Ø 50 mm osazených do sloupků jako výplň otvorů. Výška povrchu železobetonové římsy o šířce 460 mm a tl. 200 mm na povrch betonové vozovky.

Část galerie na vyšší straně (u přehradní hráze), navazuje na mohutnou kamennou opěrnou zeď. Na opačné, nižší straně, je příjezdová komunikace za opěrou galerie vedena na svahovaném násypu.

Charakteristický příčný řez - původní stav naleznete ZDE.

Charakteristický příčný řez - stav po opravě naleznete ZDE.

Stavebně technický průzkum, závěry a doporučení
Zjištěné průsaky a výluhy, viditelné na lícových plochách betonových konstrukcí, jsou především důsledkem porušením hydroizolací mostovky i zasypaných rubů spodní stavby.

Laboratorní výsledky zkoušek pevnostních charakteristik betonů jsou příznivé a svědčí o nadstandardní kvalitě. Pevnost odpovídá betonu C40/50 (dříve beton zn. 500). Mrazuvzdornost, zejména u betonu vozovkové vrstvy, však nesplňuje přísné požadavky současných norem.

Tloušťky krycí vrstvy betonu nad výztuží se pohybují v rozptylu od 26 do 47mm a jsou, podle platných norem, převážně nedostačující. Koroze výztuže nebyla sice vizuálně zaznamenána, ale karbonatace povrchových vrstev se pohybuje na hranici tloušťky krycí vrstvy. Na základě zjištěných poznatků je nezbytné provést komplexní sanaci povrchů ŽB konstrukcí galerie, radikální opravu vozovky, římsy a zábradlí.

Podmínky provádění stavby
Typ původního železobetonového zábradlí, lemujícího příjezdovou komunikaci, by měl být při rekonstrukci z architektonických důvodů, pokud možno, zachován.

Staveniště je přístupné po nábřežní komunikaci od obce Brunšov. Stavba se nalézá výhradně na pozemcích Povodí Vltavy s. p.

Po celou dobu provádění prací na opravě příjezdové komunikace musí být zajištěn bezpečný průchod stavbou pro pěší, a to v šířce nejméně 1,5 m. Při stavebních činnostech prováděných na mostovce bude průjezd automobilů přes galerii vyloučen.

Stavební úpravy dotčených konstrukcí
Bourací práce vyžadují šetrné odstranění betonové vozovky tl. 200 mm, kterému však musí předcházet zajištění stability původní římsy přikotvením do desky NK.

Povrch desky NK bude po odbourání betonu vozovky vyrovnán sanační maltou do stavu předepsaného pro kladení hydroizolace.

Izolace mostovky byla navržena vanová z natavovacích izolačních pásů (NAIP), které jsou zataženy pod nově dobetonovanou římsu. Na opačné straně je izolace svedena svisle s přesahem přes ukončení desky mostovky .

Ochrana izolace z litého asfaltu LAS 30 mm, bude vyztužena tkaninou, vzhledem ke značnému podélnému sklonu nivelety 8,89%.

Mostní dilatační závěry (MDZ) budou podpovrchové, těsněné a osazené v místech dosavadních dilatačních spár galerie.

Vozovka bude živičná, dvouvrstvá, tvořená ložnou vrstvou z asfaltového betonu ABS, která má proměnnou tloušťku od 40 do 70 mm z důvodu dosažení potřebného příčného sklonu povrchu vozovky. Obrusná vrstva o tloušťce 40 mm, je navržena z AKMS. Spáry vozovky na styku s římsou a odvodňovacím žlabem, resp. v místech MDZ, budou opatřeny pružnou zálivkou.

Úprava římsy souvisí s návrhem nového uspořádání vozovky se zvýšeným obrubníkem. To vyžaduje nadbetonování části původní římsy včetně spojení obou konstrukcí prostřednictvím vlepené kotevní výztuže. Povrch původní římsy bude, pro spojení s novým betonem před betonáží odbourán v tl. cca 20 mm.

Zábradlí si při opravě vyžádá dočasné odstranění prefabrikovaných madel. Aby výška zábradlí odpovídala požadavkům platné normy (tj. min. 1,1 m nad horním povrchem římsy), je navrženo zvýšení původních sloupků dobetonováním. Výztuž sloupků bude obnažena a očistěna a následně na ni bude přivařen armokoš nové části sloupků a sloupky dobetonovány. Po sanaci budou madla osazena zpět na zvýšené sloupky.

Do prostorů mezi sloupky a madlo budou osazeny ocelové výplně - drátěné sítě v rámech z L50x5 doplněné, z pohledových důvodů, třetí podélnou ocelovou trubkou Ø 50x5, stejné dimenze jako dosavadní dvě podélné trubky. Všechny ocelové prvky zábradlí budou ošetřeny proti korozi.

Odvodňovací žlab lemuje okraj vozovky přilehlý ke skalnímu svahu. Bude vydlážděn ze žulových kostek o hraně 120 mm kladených do cementového lože a umožní pojezd vozidel, takže neomezí využitelnou šířku vozovky.

Nová dešťová kanalizace nahradí dosavadní nefunkční potrubí. Možnost rekonstrukce stávající kanalizace zcela vyloučily výsledky kamerového průzkumu prokazující, vážné mnohačetné defekty starého potrubí.

V rozsahu objektu galerie bude nové potrubí JS 300 uloženo do výkopu vzniklého odstraněním původního. V délce galerie jsou pro odvodnění vozovky navrženy tři nové horské vpusti.
Na obou předmostích galerie řeší obnovu dešťové kanalizace projekt opravy komunikace, který představuje samostatný objekt.

Nový kabelovod převede 4 kabely uložené původně volně v zemi. Je navržen jako monolitická ŽB konstrukce obdélníkového průřezu se 6 otvory, z nichž 2 jsou rezervní. Je pouze částečně zapuštěný pod úroveň vozovky a jeho část, vyčnívající nad povrch vozovky, bude sloužit zároveň jako obrubník. V době prací na mostovce budou kabely provizorně vyvěšeny mimo dosavadní trasu Kabelovod může být vybudován až po konečném uložení kanalizačního potrubí. Protažení nových kabelů umožní čtyři navržené revizní šachty .

Použité materiály (na nové konstrukce)
Beton na římsy, sloupky zábradlí a kabelovod: C 30/37 XF4 ( s příměsí skleněných vláken 0,6kg/m³ a polypropylenových 0,9 kg /m³)
Výztuž: 10505.9 (R)
Ocel na konstrukce výplní zábradlí: S 235 J0

Příprava podkladu sanovaných ploch
Navržená technologie sanace ŽB konstrukcí objektu předpokládá odstranění nesoudržného materiálu degradovaných vrstev z jejich povrchu až na zdravý beton pomocí VVP o tlaku 1200 až 1800 bar a lehkých sbíjecích kladiv (elektrických, či pneumatických). Okraje sanovaných ploch je nutno upravit ve sklonu 45o do hloubky 10 až 15 mm.

Pokud dojde k odhalení korozí napadené výztuže, bude její povrch obnažen a očistěn od korozních zplodin pomocí VPP o tlaku 200 až 700 bar. Na obě strany do vzdálenosti min. 2 cm od korozí napadené oblasti . V případě, že odhalená výztuž bude oslabena korozí na cca polovinu svého profilu, bude odkryta po celém obvodu, nejméně do hloubky 1 cm i pod ní, až na pevný homogenní povrch.

Plochy obtížně přístupné nebo zcela nepřístupné (např. v místech uložení NK galerie a v místech styků konstrukcí na dilatačních spárách), které nelze dostatečně kvalitně připravit k sanaci a budou pouze podle možností pečlivě očištěny od nesoudržných částic a výluhů.

Sanační práce
Mezi jednotlivými operacemi sanace se příslušný díl betonového podkladu vždy znovu očistí vysokotlakým proudem vody (tlak vyšší než 150 bar), nasytí vodou a bezprostředně před nanesením následné vrstvy se zbaví i zbytků volné vody.

Kvalita podkladu se prověří akustickou trasovací metodou a zkouškou pevnosti povrchových vrstev v tahu (odtrhovou zkouškou). V místech, kde dojde k odhalení výztuže se provede její ochrana proti korozi s následnou reprofilací sanačními materiály. Sanační materiály mají v projektu předepsány požadované technické parametry a technologické postupy.

Základní typy sanačních zásahů
U podobných oprav povrchů degradovaných betonových konstrukcí nelze skutečný rozsah sanačních prácí předem, do doby otryskání povrchu konstrukcí VVP, jednoznačně určit. Proto byly v dokumentaci jednotlivé typy sanačních zásahů stanoveny na základě stavebně technického průzkumu odborným odhadem v procentuálních poměrech celkové plochy.

Podle hloubky porušení betonu, koroze výztuže, či vlivů chemických látek, byly uvažovány 3 typy úprav povrchu označené jako:
Typ A
Je navržen pro sanace ploch dolního podhledu desky mostovky a spodní stavby. 
 
Do hloubky 10 mm se předpokládá reprofilace s použitím klasických sanačních materiálů - odhadem bylo uvažováno 35% z celkové plochy.

Od hloubky 10 do 40 mm byla opět předepsána reprofilace s použitím sanačních materiálů, odhadem na 25% z celkové plochy.

Při hloubce vyšší než 40 mm byla navržena metoda nástřiku suché směsi, případně s kotvenou výztužnou sítí, a to na cca 10% z celkové plochy opravované konstrukce. Nutnost ošetření výztuže proti korozi, byla v tomto případě odhadnuta na cca 10% z celkové plochy.

Typ B
Je obdobný jako v případě typu A, pouze rozšířený o nátěr ploch proti chemickým rozmrazovacím látkám a je v projektu předepsán pro povrhy betonu římsy a zábradlí, které jsou v zimních měsících vystaveny účinku CHRL.

Typ C
Nátěr ploch proti chemickým rozmrazovacím látkám použitý na exponovaných plochách nových betonů aplikovaný po nanedsení sjednocující stěrky.

U všech typů sanačních zásahů budou na závěr prací plochy omyty tlakovou vodou 150 bar a celoplošně ošetřeny nanesením sjednocující stěrky tloušťky 2 - 2,5 mm.

Závěr
V projektu navrhované stavební úpravy a sanační zásahy směřují k výraznému prodloužení životnosti technicky cenných objektů příjezdové komunikace o 40 až 50 let. Celé vodní dílo Štěchovice, jehož součástí příjezdová komunikace nepochybně je, vypovídá o vyspělosti inženýrského stavitelství v naší zemi na přelomu třicátých a čtyřicátých let minulého století.

Realizací opravy se zvýší bezpečnost provozu na komunikaci (zvýšené obrubníky) a také dojde k redukcí vlastní hmotnosti nahrazením betonové vozovky tloušťky 200 mm živičnou vozovkou o průměrné tloušťce 95 mm. To se příznivě projeví na zvýšení zatížitelnosti objektu galerie. 

Tento článek byl také publikován ve sborníku SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ 2010.
 

Autoři

• Ing. Polák Václav
• Ing. Dobrovský Petr