Mosty přes řeku Weikva, Design-Build na Floridě

Řeka Wekiva River, vinoucí se močály centrální Floridy, ročně přitahuje velké množství outdoorových nadšenců, vodáků a sportovních rybářů, kteří sem jezdí obdivovat krásy tohoto křehkého a jedinečného vodního biotopu. Modernizovaná rychlostní silnice Wekiva Parkway (State Road 429) překlenuje říční údolí trojicí segmentových letmo betonovaných předepjatých mostů, které svým vzhledem dokreslují krásu panenského vodního toku.

Mostní konstrukce, včetně postupu výstavby, byly navrženy s maximálním důrazem na minimalizaci dopadu na životní prostředí. Bylo nutné brát ohled na zachování přirozených biokoridorů divoké zvěře, čemuž napomohla předpolí o celkové délce 360 m v průměrné výšce 10 m nad stávajícím terénem. Tři samostatná mostní díla, minimální zásah do životního prostředí se zachováním přirozených biokoridorů a estetika konstrukce, to byly výzvy, které Florida Department of Transportation (FDOT) vytyčilo pro vítěze tendru.

POPIS KONSTRUKCE

Celé přemostění řeky Wekiva je tvořeno třemi samostatnými mosty, každý o celkové délce 630 m. Jednotlivé objekty se skládají z předpolí z prefabrikovaných nosníků tvaru I o délce 360 m a z letmo betonovaného dodatečně předpjatého komorového mostu o třech polích délky 80 m + 110 m + 80 m. Hlavní nosná konstrukce je tvořena komorovým průřezem s proměnnou výškou od 2,7 m do 5,2 m a šířkou horní desky 18 m. Mosty jsou v přímé a v konstantním 3% příčném sklonu a mají integrované pilíře, každý o dvou dřících založených na beraněných pilotách. Mosty byly budované metodou letmé betonáže s využitím posuvných betonážních vozíků.

PŘÍPRAVA ZAKÁZKY S DŮRAZEM NA OCHRANU PŘÍRODY

Projekt byl soutěžen metodou Design-Build (D-B), což je ve Spojených státech nejčastěji využívaná metoda vypisování státních zakázek. Do soutěže vstupuje společně v týmu projektant a zhotovitel již ve fázi projektu, což umožňuje sladit potřeby zhotovitele a investora v raných fázích návrhu. Investor (FDOT) k projektu Wekiva Parkway přistoupil netradičním způsobem. V běžných zakázkách je jediným předkládaným dokumentem D-B týmu tzv. technická nabídka (zahrnující cenovou nabídku a výkaz prací), která vyhrává na základě přidělených bodů od hodnotící komise složené z odborné veřejnosti a státní správy. Tentokrát FDOT vyžadovalo, před odevzdáním samotné technické a cenové nabídky, navíc odevzdání a schválení dokumentu s názvem „Bridge Aesthetics and Constructability“ (BAC). Jak název napovídá, FDOT chtělo mít kontrolu nad estetikou projektu, průběhem výstavby a s tím spojenými zásahy do životního prostředí. Tento pilotní dokument byl zároveň vyžadován v krátkém časovém úseku tří měsíců od vstupu do užšího výběru soutěže. To v praxi znamenalo okamžité zmobilizovaní D-B týmu a započetí projekčních prací na návrhu konstrukce a metodologie výstavby mostních objektů.

Společnost FINLEY Engineering Group v týmu se zhotovitelem Superior – WGI okamžitě zahájila projektové práce na trojici segmentových mostů zahrnující návrh nosné konstrukce, spodní stavby i založení. Zásadní byla koordinace celého týmu na konceptu výstavby, záborů a polohy provizorních konstrukcí nutných pro zhotovení dokumentu BAC. Současně bylo nutné v dokumentu BAC koncepčně vyřešit demolici stávajících mostů. S ohledem na životní prostředí se muselo omezit řezání betonových konstrukcí a snížit zakalení řeky vlivem odstranění stávajících beraněných pilot v říčním korytě. Dokument musel mimo jiné obsahovat velmi detailně zpracovanou strategii minimalizace dopadu na životní prostředí, včetně například výkresu úpravy zeleně, který přesně definoval počet stromů, které mají být odstraněny, oříznuty nebo ponechány. Příprava BAC byla velmi časově náročná, pomohla ovšem D-B týmu představit investorovi komplexní plán výstavby a zodpovědět řadu klíčových otázek ještě před vypracováním finálního technického návrhu.

INOVACE

Společnost FINLEY se dlouhodobě soustředí na hledání nových postupů a inovativních řešení souvisejících s návrhem a výstavbou betonových segmentových mostů v USA a na Blízkém východě. Při návrhu mostů přes řeku Wekiva bylo využito hned několika jedinečných konstrukčních řešení. FDOT, ve spolupráci s místní University of Florida (UF) v Gainsville, vyvinulo novou metodu ke zvýšení odolnosti a životnosti dodatečně předpjatých betonových mostů. Na všech novostavbách vyžaduje pro injektáž kanálků kabelů spojitosti použití tzv. „flexible fillers“, což je zpravidla chemicky upravený vosk. Tento přístup umožňuje kabely kdykoliv v budoucnosti odstranit a posléze vyměnit. Dalším požadavkem investora byla nutnost předepnutí konstrukce jak interními, tak externími kabely spojitosti. Kombinace nesoudržné předpínací výztuže se soudržnou betonářskou výztuží představuje zásadní faktor při analýze průřezu v mezním stavu únosnosti, a to zejména pro přetvoření a napjatost kabelů. Analýza takto komplexní napjatosti často překračuje rámec klasického návrhu mostních konstrukcí a také výpočetních možností většiny softwarů. Společnost FINLEY má možnost se aktivně podílet na probíhajícím výzkumu na UF, který se věnuje mezní únosnosti konstrukcí s vnitřními, nesoudržnými kabely. Na projektu Wekiva Parkway je dále využito kónických „diabol“ v deviátorech, které řídí geometrii externích kabelů. FINLEY tento systém vyvinulo pro FDOT a poprvé aplikovalo na Floridě na projektu Palmetto Section 5 v Miami. Využití diabol pro úhlovou změnu externího předpětí na deviátorech je velmi výhodné z hlediska standardizace bednění a konstrukčních detailů pro deviační segmenty a zároveň klade mnohem nižší nároky na přesnost v průběhu výstavby oproti konvenčním ocelovým trubkám.

Nastavené podmínky tendru vyžadovaly intenzivní koordinaci celého týmu inženýrů, který ve zkráceném čase musel navrhnout jak mostní konstrukci, tak detailní postup výstavby a provizorní konstrukce. Bylo potřeba zajisti, aby každá změna v průběhu návrhu postihla všechny dotčené objekty. Projektové práce na mostech Wekiva Parkway vyžadovaly pracovní nasazení týmu inženýrů z USA i z Prahy. Kvůli těmto výzvám bylo použito metody BrIM (Bridge Intergation Modeling). Tato metoda využívá jednoho parametrického 3D integrovaného modelu konstrukce jako zdroje pro tvorbu jak výpočetních modelů, tak výkresové dokumentace i výrobních výkresů.

ZÁVĚR

Projekt mostů přes řeku Wekiva je výbornou ukázkou moderních postupů při soutěžení, projekčních prací a ukázkou koordinace složitého mostního díla v chráněném území. Součástí řešení bylo jak použití klasické metody letmé montáže, tak nových, inovativních technologií „flexible fillers“. Samozřejmostí byly práce na projektu ve formátu BIM, který se stává novým standardem doby (nejen v USA). Požadavky investora FDOT vedly Design-Build tým k hledání nových a nevyzkoušených řešení, která musela být projektantem i zhotovitelem dokonale pochopena a aplikována. Jedině tak mohl tým v koordinaci s investorem dosáhnout celkového úspěchu projektu.

Ing. Jan Žitný
Finley Engineering Group International s. r. o.