Vystužené horninové konštrukcie s prefabrikovaným lícom aplikované na stavbe severného obchvatu Sofie

• Foto

Účelom stavby severného obchvatu Sofie je odkloniť tranzitnú dopravu, ktorá prechádza mestom, čo spôsobuje každodenné dopravné kolapsy. Novovybudovaný úsek diaľnice zaistí pohodlné prepojenie severozápadnej a juhovýchodnej časti hlavného mesta Bulharska, zníži dopravné zaťaženie v meste, zvýši rýchlosť a bezpečnosť medzimestskej dopravy a tým výrazne prispeje k úspore prevádzkových a časových nákladov. Navrhnutá diaľnica bude mať tri jazdné pruhy a jeden núdzový pruh v oboch smeroch. Celková dĺžka úseku je 16,54 km.

Napriek tomu že tento úsek diaľnice síce nepatrí do Paneurópskeho dopravného koridoru, poskytuje dôležité priame spojenie s európskou dopravnou sieťou smerujúcou do Grécka, Rumunska, Macedónska a Srbska.

Súčasťou stavby sú technicky náročné konštrukcie mostov, cestné násypy a mostné opory. Celkovo je na trase navrhnutých 48 objektov budovaných zo systému MacRes, z toho 36 oporných múrov a 12 mostných opôr, ktoré sa nachádzajú na 7 rôznych úsekoch trasy. Komplexnú predstavu o náročnosti diela reprezentuje celková plocha pohľadovej častí oporných konštrukcií, ktorá predstavuje takmer 25 000 m².

Výstavba prvého úseku sa začala v októbri 2015 a s rôznymi prestávkami pokračuje až doteraz. V týchto dňoch sú na celej trase ukončené práce na takmer všetkých mostných oporách, oporných múroch a dokončuje sa realizácia posledného úseku. Celý severný obchvat Sofie bude uvedený do prevádzky koncom roka 2016.

Zhotoviteľom stavby je konzorcium „HPVS-SST“, ktoré vytvorili spoločnosti Hydrostroy JSC, Patni Stroezhi Veliko Tarnovo JSC, Patengineeringstroy JSC, Patstroy Burgas LTD a Vodstroy 98 JSC. Tento projekt bol zaradený do Operačného programu regionálneho rozvoja na obdobie 2007 – 2013 a je financovaný z Európskeho fondu regionálneho rozvoja a štátneho rozpočtu.

TECHNICKÉ RIEŠENIE A REALIZÁCIA
Trasa cestnej komunikácie je vedená okrajom intravilánu mesta. Územie je prevažne rovinaté s nenáročnými geologickými podmienkami. Oporné konštrukcie majú premennú výšku a rôznu dĺžku. Maximálna výška oporných múrov dosahuje 11,3 m, pričom všetky múry sú riešené ako jednostupňové. Priemerná výška je 7,0 m. V korune sa nachádza poloprefabrikovaná rímsa, do ktorej je kotvené zvodidlo. Najdlhší múr má dĺžku 465 metrov.

V pôvodnom technickom riešení boli mostné opory, mostné krídla a oporné múry riešené ako vystužené horninové konštrukcie s pohľadovou plochou z lícových betónových segmentových blokov, ktoré boli doplnené o výstužné jednoosové geomreže. Z hľadiska rýchlosti a efektívnosti výstavby by bola inštalácia múrov z betónových blokov s rozsahom takmer 25 000 m² pohľadovej plochy ekonomicky neefektívna, hlavne z časového hľadiska. Vzhľadom na termín dokončenia stavby sa zhotoviteľ diela rozhodol zmeniť systém malých betónových blokov za betónové panely. Nakoľko bolo nutné dodržať trvalé zábery pozemkov, bolo možné použiť iba systém so sklonom líca 86 – 90 °. Systém prefabrikovaných blokov bol teda nahradený konštrukčným systémom z vertikálnych lícových betónových prefabrikátov s horizontálnou výstužou z geosyntetických pásov Paraweb^® – teda systémom MacRes. Pri optimalizácii všetkých návrhov bolo dodržané výškové a smerové vedenie trasy pôvodného riešenia. Vypracovať realizačný návrh všetkých oporných konštrukcií sa podaril vďaka úzkej spolupráci s projektantmi mostných konštrukcii a ciest a dodávateľom systému.

Na urýchlenie výstavby boli formy na výrobu lícových prefabrikátov vo vlastníctve MACCAFERRI dodané miestnemu výrobcovi panelov v Sofii, tak aby si zhotoviteľ s realizátorom sami mohli koordinovať výrobu, dodávku a inštaláciu panelov na stavbe, pričom spoločnosť MACCAFERRI zabezpečovala len externý technický a kvalitatívny dohľad ako garant technického riešenia.

MacRes SYSTÉM
Konštrukčný systém MacRes funguje na základnom princípe trenia medzi výstužnými polymerickými geopásmi a zásypvým materiálom, ktorý ich priťažuje. Geopásy prenášajú ťahovú zložku napätia, ktorá v nich vzniká od zemných tlakov na lícové prefabrikáty. Materiál telesa násypu a výstuž tvoria hlavnú časť systému, pričom lícové prefabrikované panely slúžia na ochranu konštrukcie pred eróziou, zabraňujú vypadávaniu sypaniny a dávajú konštrukcii atraktívny vzhľad. Systém je ideálny pre konštrukcie vertikálnych múrov odolávajúcim vysokým zaťaženiam. Z hľadiska nerovnomerného sadania systém funguje ako zvislá konštrukcia s tuhým lícovým prvkom s kĺbovým usporiadaním. Systém vertikálnych a horizontálnych spojov zaisťuje dostatočnú flexibilitu celého systému.

Konštrukcia násypu je tvorená kombináciou zásypového materiálu a výstužných geopásov na báze geosyntetiky – tzv. ParaWeb^®. Pohľadové lícové prvky sú betónové prefabrikované panely ortogonálneho tvaru, odliate v špeciálnych formách z betónu triedy C30/37. Základný rozmer panelu je 1,5 × 1,5 × 0,14 m. Panely sú uložené na vyrovnávajúcej vrstve z prostého betónu s rozmerom 0,35 × 0,15 m, ktorá slúži na správne výškové a smerové osadenie panelov. Betónové panely neplnia statickú funkciu, len ochrannú a estetickú. 

Hlavným rozdielom tohto systému v porovnaní s inými konštrukciami na báze vystužených zemín je geosyntetická výstuž. Namiesto plošných geomreží sa používajú lineárne prvky – geopásy ParaWeb^®, skladajúce sa z vysokopevnostných polyesterových vlákien chránených vrstvou polyetylénu. V snahe optimalizovať jednotlivé konštrukcie sa použili geopásy rôznych šírok a dĺžok, ktorým zodpovedajú rôzne únosnosti. Ťahové pevnosti jednotlivých geopásov sa pohybujú v rozmedzí 20 až 100 kN. Šírka je v rozmedzí 45 – 90 mm, dĺžka roliek je 100 m.

Prefabrikované panely majú pri výrobe na rubovej strane osadené polymérové spojovacie prvky ParaLoop^® v počte a umiestnení závislom od konkrétneho statického návrhu. Spoj medzi lícovými panelmi a výstužou je vytvorený prevlečením geopásov cez úchyty. Počet úchytov spolu s typom a dĺžkou geosyntetickej výstuže je veľmi dôležitým prvkom správneho fungovania celej konštrukcie a je predmetom individuálneho statického výpočtu pre konkrétnu opornú konštrukciu.

ZÁVER
Konštrukcie s vertikálnym prefabrikovaným lícom vystužené geopásmi sa uplatňujú už takmer 50 rokov. Za tento čas bolo vybudovaných množstvo referenčných stavieb, ktoré poukazujú na spoľahlivosť systému MacRes. Je potešujúce, že sa tento systém podarilo aplikovať na tak významnej stavbe ako je severný obchvat Sofie. Spoločnosť MACCAFERRI CENTRAL EUROPE s. r. o. sa vďaka podpore technického a obchodného oddelenia ukázala ako silný a flexibilný partner pri optimalizáciách technického riešenia a návrhu vystužených horninových konštrukcii. Optimalizáciou riešenia sa podarilo znížiť finančné a časové nároky počas prípravy a realizácie stavby, pričom boli zachované všetky požiadavky na bezpečnosť a funkčnosť inžinierskeho diela.

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY:
[1] Sňahničan, J.: Geopásy v prefabrikovanom vystuženom múre. Inžinierske stavby, Bratislava: JAGA, 2012, č. 6.
[2] AASHTO M 145-91 (2012) Standard Specification for Classification of Soils and Soil-Aggregate Mixtures for Highway Construction Purposes
[3] BS 8006: 2011 – Code of practice for strengthened/reinforced soils EN 1997 – Eurocode 7: Geotechnical design
[4] www.maccaferri.com/sk 

Reinforced soil structures with vertical concrete facing on north speed tangent of Sofia
Reinforced soil structure system with vertical concrete facing panels with geosynthetic reinforcement – system MacRes, is becoming a popular solution for designing and execution of retainig walls, brigde abutments and wing walls. System offers functional and safe solution with respect to financial and time efficiency for civil engineering structures. This article presents reinforced soil structures with vertical facing panels on North Speed Tangent of Sofia.

Autor

• Ing. Dolinajová Katarína PhD.