Železniční estakáda Výmola

• Foto

HISTORIE

Kamenný viadukt byl postavený roku 1845 stavitelem Janem Pernerem jako součást první parostrojní železnice v Čechách, která roku 1845 spojila Prahu s Olomoucí. V roce 1935 byl most rekonstruován. Mezi poprsní zdi a rub klenby byla nabetonována železobetonová vana s podélným střechovitým sklonem sledující vrcholy jednotlivých kleneb a vytvářející úžlabí v osách jednotlivých pilířů. Do úžlabí byly umístěny odvodňovače, kterými byla voda z mostu sváděna svodem skrz klenbu do prostoru pod most. Na svod byl nasazen chrlič. Tato úprava zcela jistě přispěla k dobrému stavu poprsních zdí a relativně dobrému stavu pískovcového zdiva.

Devítiobloukový viadukt z pískovcového kamenného zdiva (klenáky rozměrů 1 000 × 350 × 650 mm) délky 135 m a výšky 13 m je založen plošně na dřevěných roštech. Světlost oblouku klenby je cca 9,45 m, šířka mostu 9,42 m. Zdivo mostu (lícové kameny klenby a nadezdívky nad klenbami) je provedeno z přesně opracovaných bosovaných pískovcových kvádrů. Vnitřní část klenby a pilíře jsou rovněž vyzděné z pískovcových kvádrů a jsou překryty tenkou vrstvou omítky, do níž je narýsován iluzivní spárořez.

Kamenný viadukt byl v dubnu roku 2008 vyhlášen kulturní památkou. V roce 1954 byl vedle kamenného viaduktu postaven železobetonový jednokolejný viadukt.

Betonový viadukt tvoří devět spojitých parabolických skořepinových kleneb; rozpětí skořepin je přizpůsobeno sousednímu kamennému viaduktu, osy pilířů betonového viaduktu navazují na osy viaduktu kamenného. Světlost parabolického oblouku klenby je cca 9,5 m, šířka mostu 5,7 m. Tloušťka skořepiny železobetonové klenby je ve vrcholu 0,3 m. Celá spodní stavba včetně křídel je železobetonová, křídla jsou obložená žulovými kameny. Opěry a pilíře P1, P7 a P8 jsou založeny plošně o 1,7 m až 2,5 m hlouběji než sousední kamenný viadukt. Pilíře P2 – P6 jsou založeny na beraněných železobetonových pilotách.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE

• Projektant: SUDOP PRAHA a. s., Ing. Karel Štěrba, Ing. Jiří Elbel, Ing. Jiří Prášilík, Ing. Jakub Göringer, Ing. Eliška Matušková
• Investor: SŽDC, s. o., Stavební správa západ
• Zhotovitel: STRABAG Rail a. s.

PROJEKT

V rámci modernizace traťového úseku Praha-Běchovice – Úvaly bylo navrženo rozšíření volného mostního průřezu na VMP3,0, při půdorysném posunu osy kolejí až o 475 mm, dodržení nutného obrysu štěrkového lože, umístění protihlukových stěn na římsy mostu, zvýšení rychlosti ve všech třech převáděných kolejích na rychlost V = 110 km/h; V₁₃₀ = 115 km/h; V₁₅₀ = 120 km/h; V_k = 140 km/h při zajištění přechodnosti pro traťovou třídu D4.

U kamenného viaduktu bylo navrženo zlepšení podloží pod pilíři P2 – P8 provedením sloupů tryskové injektáže, injektáž kamenného zdiva základů a dříků opěr a pilířů, reprofilace poškozených pískovcových kamenů, hloubkové spárování zdiva pilířů i klenby, zesílení pilířů pomocí nerezových kleštin umístěných do vodorovných spár zdiva. V oblasti nosné konstrukce projekt navrhl odtěžení štěrkového lože, odstranění zásypu až po stávající desku železobetonové vany, odbourání říms spolu s částí stěn žb. vany, provedení injektáží „kalhot“ kleneb s osazením ocelového profilu pro spřažení nové železobetonové desky se stávajícími částmi konstrukce. Nová železobetonová vana s izolací a s jednostranným příčným sklonem odvádí vodu ze štěrkového lože do prostoru mezi mosty, kde je pod desku zavěšen odvodňovací žlab, na který jsou připojeny svislé svody. Svody jsou vyvedeny do šachet u paty pilířů P3 a P6. Na monolitickou římsu železobetonové vany je kotvena protihluková stěna výšky 2 m.

V rámci rekonstrukce betonového viaduktu byla navržena sanace dříků pilířů a kleneb, reprofilace obnažené výztuže, odstranění nesoudržných částí poprsních zdí a provedení torkretu v celém rozsahu těchto zdí, odbourání prefabrikovaných říms a odbourání betonové desky umístěné mezi římsové prefabrikáty v nutném rozsahu pro provedení nové železobetonové vany s monolitickou římsou.

OVĚŘOVACÍ STATICKÝ VÝPOČET

Před zahájením realizace byl proveden ověřovací statický výpočet jak pro stavební stavy a staveništní zatížení, tak pro definitivní stav po rekonstrukci. Na základě výstupů těchto výpočtů byl upřesněn postup provádění prací na mostě.

Výpočty byly prováděny v programu vyvinutém pro analýzu klenbových konstrukcí Limitstate RING a byly při nich zohledněny různé parametry zdiva a výplňového materiálu kleneb před rekonstrukcí a po ní. Výpočtem byly prověřeny stavební stavy pro různé fáze odtěžování kolejového lože, bourání stávající železobetonové vany a výplně kleneb. Byly použity modely zatížení odpovídající konkrétním stavebním strojům použitým při realizaci. Posuzovány byly možné sestavy polohy nakladačů a nákladních vozů stejně jako přípustné polohy autojeřábu AD20 v závislosti na tíze břemene.

Z výpočtů vzešel požadavek na ponechání vrstvy stávajícího zásypu kamenného viaduktu pro pojezd těžkých nákladních vozidel (Tatra 815, IVECO Trakker).

Pro definitivní stav po rekonstrukci byly ověřeny výsledky statického výpočtu z data 06/2012.

STAVBA

Rekonstrukce železniční estakády Výmola byla zahájena v srpnu 2014. Po vyloučení provozu v koleji 2 bylo odstraněno štěrkové lože a zahájeny bourací práce na straně českobrodské opěry betonového viaduktu. Při postupném odbourávání římsového prefabrikátu docházelo ke značnému poškozování poprsních zdí, práce probíhaly velmi pomalu. Z důvodu zrychlení prací bylo rozhodnuto o použití betonážního vozíku. Betonáž železobetonové vany byla rozdělena v příčném směru dvěma pracovními spárami. Nejdříve byl vybetonován střed desky a na něm byl sestaven betonážní vozík, pomocí kterého pak byly betonovány vykonzolované části desky. Svislá část římsy byla provedena následně. Použitím betonážního vozíku došlo ke zrychlení prací na železobetonové vaně betonového viaduktu. Byly provedeny izolace, štěrkové lože a položen kolejový rošt. Práce na sanaci pilířů a líce klenby proběhly společně se sanací spodní stavby kamenného viaduktu. Koncem roku 2014 byl opět spuštěn provoz v koleji číslo 2.

Již v únoru 2015 byly zahájeny výluky liché kolejové skupiny a spolu s nimi i rekonstrukce kamenného viaduktu.

Po odstranění kolejového roštu a odtěžení štěrkového lože byly postupně z pražské strany odbourávány obě římsy. Vybouraný materiál byl odvážen po mostě směrem na Český Brod. Z důvodu malé tloušťky klenby – 65 cm (dle drážních normálií by tl. klenby světlosti 9,5 m měla být 80 cm) – byla pro pojezd nákladních automobilů odvážejících odbourané části betonové římsy a bouracího bagru ponechána v ose viaduktu vrstva stávajícího zásypu. Tato vrstva zajišťovala souměrné přitížení klenby, lepší roznos zatížení od vozidel a snižovala nepříznivé účinky od pojezdu vozidel stavby (byly posuzovány účinky konkrétních vozidel při pojezdu přes most).

Při bourání římsy nad pilířem P1 (poslední pilíř ve směru postupu prací) byla v klenbě K1 objevena trhlina šířky 5–15 mm po celé šířce klenby (kolmo na podélnou osu mostu), došlo k rozevření trhliny mezi 5. a 6., resp. 6. a 7. kamenem klenby u pilíře P1 a k posunutí kamenů podél trhliny v rozsahu 2/3 šířky klenby. V polovině šířky klenby došlo k vysunutí kamene o cca 8 cm. Mezi 7. a 8. kamenem (uvažováno od vrcholu klenby) byla znatelná další trhlina rozsahu 1/3 šířky klenby z jižní strany. Práce v prostoru klenby K1 byly okamžitě zastaveny. Při vizuálním prozkoumání trhliny byly v místě vysunutého klenáku objeveny v trhlině i staré pavučiny.

Vzhledem k typu poruchy a k pracovním činnostem probíhajícím do této doby na mostě a vzhledem k poloze porušené klenby, která se nachází v těsné blízkosti potoka Výmoly, byl vysloven předpoklad, že někdy v minulosti pravděpodobně došlo k deformaci pilíře P1. Po odlehčení konstrukce klenby a vlivem chybějícího nebo degradovaného spárování v místě trhliny (klenba byla omítnuta cementovou omítkou kryjící rozmístění spár ve zdivu klenby a jejich skutečný stav) došlo k rozevření trhliny. Práce na mostě (odtěžování stávajícího nadnásypu, odbourání stávající žb. desky do úrovně dané projektem, injektování prostoru mezi klenbami, přejíždění techniky či transport materiálu) v rozmezí kleneb K1, K2 a K3 byly pozastaveny.

Na základě těchto předpokladů byl proveden doplňkový geotechnický průzkum, který nepotvrdil úroveň skalního podloží dle archivní dokumentace, na kterém měl být pilíř P1 založen. Toto skalní podloží se dle doplňkového průzkumu nachází o cca 1,8–3,3 m níže. (V předchozí etapě průzkumných prací nebylo možné provést inženýrskogeologické vrty v místě opěry O1 a pilíře P1 z důvodů nepřístupnosti terénu pro vrtnou techniku. V současné době byl při stavebních pracích terén upraven tak, že bylo možno přejet s vrtnou technikou přes koryto potoka Výmoly. V rámci doplňujícího průzkumu byly provedeny tři inženýrskogeologické jádrové vrty.)

Postup sanace klenby K1 byl navržen v několika krocích: 

1. Podchycení základů pilíře P1 a opěry O1 tryskovou injektáží.
2. Instalace skruže a její aktivace.
3. Obnažení trhliny z rubu klenby.
4. Posouzení rozsahu prokreslení trhliny na rubu klenby.
5. Návrh postupu sanace oblouku klenby.

Bourací práce části poprsních zdí i bourání stávající žb. desky v rozsahu nezbytně nutném pro provedení sanace klenby z rubu byly prováděny ručně s předřezáním. Po odhalení a očištění rubu klenby bylo zjištěno, že trhlina je prokreslena i na rubu klenby, a to v celé šířce klenby. V místě vysunutého kamene bylo zřejmé, že kameny ve spárách nebyly řezány, ale nahrubo otesány. Vzhledem k tloušťce klenby a k hrubosti otesání stávajících kamenů ve spárách klenby bylo dokonalé vyčištění porušené spáry nebo vyjmutí jednotlivých kamenů bez jejich poškození nereálné. Postupné přezdívání segmentu klenby (tři rozvolněné řady) při nutnosti vynesení vodorovných sil od zbývající části konstrukce by vzhledem k hmotnosti jednotlivých kamenů, jejich rozměrům a vzájemnému zaklínění, provázanosti skladby současně se zajištěním zbývající části klenby nad trhlinou proti rozvolnění bylo časově velmi náročné a bez poškození jednotlivých kamenů (i těch mimo oblast přezdění) nemožné. Velmi složitá a nejistá by byla i následná aktivace klenby při přezdění pouze tohoto segmentu. Pravděpodobně by bylo nutné vybourat a přezdít celý vrchlík klenby a klenbu aktivovat ve vrcholu. To by se však neobešlo bez provedení skruže pod klenbou K2 (v potoce Výmola), zajištění pilíře P1 a nutnosti zachycení vodorovných sil od zbylé stávající části mostu.

Na základě těchto skutečností a časového limitu daného postupem prací vedoucích ke zprovoznění stavebního úseku žst. Úvaly a umožnění projetí sanačního vlaku (jedná se o ojedinělou technologii, jež je vázána na konkrétní termín domluvený až s ročním předstihem) v celém úseku stavby Úvaly – Praha-Běchovice bylo rozhodnuto o odbourání pásu tří rozrušených kamenů mezi lícovými kameny a jeho nahrazení železobetonovým segmentem. Lícové kameny byly následně srovnány do původní polohy. Líc betonového pásu byl proveden z umělého kamene.

Po provedení sanace poruchy klenby K1, doplněné o injektáž spár v okolí vyměněného pásu a jejich hloubkové přespárování a opětovné dozdění rozebrané části poprsních zdí, byl prostor mezi klenbou a novou železobetonovou deskou vany kolejového lože vybetonován výplňovým betonem.

Během sanace poruchy klenby K1 probíhaly ostatní práce na kamenném viaduktu zahrnující injektáž pilířů a jejich zpevnění nerezovými kleštinami, injektáž prostoru mezi klenbami, provedení výplňového betonu v úžlabích stávající žb. desky a lokální broušení stávající žb. desky v místě vrcholů kleneb. Pro urychlení výstavby desky mostovky byly navrženy prefabrikované dílce nahrazující bednění vykonzolovaných říms. Prefabrikáty jsou součástí železobetonové desky mostovky.

V pondělí 17. 8. 2015 projel po nové mostovce sanační vlak, byly provedeny dokončovací práce v prostoru mostovky viaduktu a zhotovitel se mohl plně soustředit na dokončení sanačních prací spodní stavby, poprsních zdí a líce kleneb.

Jedním z největších problémů v rámci povrchové sanace bylo odstranění cementové omítky, která zabraňuje vysychání pískovcového zdiva. Při jejím odstraňování byly vyzkoušeny různé technologie – vysokotlaký vodní paprsek, přičemž již při použití tlaku okolo 700 barů docházelo na místech bez omítky k výraznému narušení pískovcového zdiva, zatímco nenarušená cementová omítka držela; bez většího účinku byl vyzkoušen i paprsek o tlaku 1500 barů. Podobně dopadla technologie otryskání křemičitým pískem. Při mechanickém odstraňování docházelo k odstranění omítky spolu s částí pískovcového zdiva a tím k jeho rozrušování. Nakonec investor rozhodl o odstranění odfouknutých částí omítky, přebroušení výrazných hran v místech s omítkou a bez omítky a provedení sjednocujícího nátěru. Nátěr byl proveden v celé ploše pískovcového zdiva pilířů a líce kleneb s vynecháním lícových kamenů na vnější straně mostu a poprsních zdí.

PÁR POZNÁMEK NA ZÁVĚR

V minulosti použitá cementová omítka s namalovaným iluzivním spárořezem, která zakryla skutečné rozmístění spár pískovcového zdiva a jejich stav, byla jedním z největších úskalí rekonstrukce kamenného viaduktu. Zakryté spáry ztěžovaly provádění hloubkového spárování. Pevné spojení omítky s pískovcovým zdivem neumožnilo její odstranění a sjednocující nátěr provedený na různý podklad především zvýraznil místa bez omítky.

Skutečné provedení stávající konstrukce kamenného viaduktu neodpovídalo dochované archivní dokumentaci. Zakreslení skalního podloží pod základy pilíře P1 nebo nepřesně uvedené výšky horního povrchu původní železobetonové desky měly rozhodující vliv na úpravy dokumentace během rekonstrukce.

Použití prefabrikátů jako bednění pro vykonzolované části desky mostovky vedlo nejen ke značnému zrychlení výstavby, ale i k výraznému zlepšení kvality betonu v pohledově exponovaných místech na rozhraní původní kamenné části konstrukce a nové železobetonové vany kolejového lože.

Výmola Elevated Railway Bridge
The elevated railway bridge in km 387.144 (Výmola) is part of the construction of “Modernisation of Railway Line Praha-Běchovice – Úvaly”. The elevated bridge is in the oldest part of the town of Úvaly, near Fabrák pond, where it takes the railway track through the deep valley of the Výmola stream, after which the bridge was named, and Hálkova street. Triple-track railway runs through the elevated bridge in the right-handed curve. The elevated bridge is composed of two independent bridges – a stone two-track viaduct (track 1 and 0) and a concrete one-track viaduct (track 2).

Autoři

• Ing. Elbel Jiří
• Ing. Prášilík Jiří