Podrobný průzkum mostu Legií v Praze

Most Legií spojuje Národní třídu přes Střelecký ostrov s Újezdem a Malou Stranou na Praze 1 a je evidován jako nemovitá kulturní památka. Most Legií byl postaven na místě původního litinového řetězového mostu, což mělo velký vliv na realizaci tehdy nového mostu.

STRUČNÁ HISTORIE A POPIS MOSTU

Původní konstrukce starého řetězového mostu z poloviny 19. století ovlivnila nový most několika zásadními způsoby. V rámci stavby nového mostu se plánovalo pro úsporu nákladů využít části podpěr i jejich základů mostu starého – masivní ostrovní opěry a celkem tří pilířů v korytě řeky Vltavy, u kterých mělo dojít pouze k jejich rozšíření na větší šířku nového mostu. Ponechaná ostrovní opěra OP6 byla v rámci stavby nového mostu upravena – na krajích byla rozšířena a vnitřní prostory zazděny.

V soutěži na stavbu nového mostu zvítězil návrh podaný pod heslem „Budoucnost“ autorů ing. Josefa Janů, Ing. Jiřího Soukupa a architekta Antonína Balšánka. Kamenný most Legií byl vystavěn v letech 1898 – 1901. Stavbu mostu provedla budapešťská firma G. Gregersen a synové. Při samotné stavbě se jako největší problém ukázal požadavek v původním zadání na použití původních pilířů starého řetězového mostu i pro pilíře mostu nového. Původní pilíře byly užší než nové, a je tedy nutné je atypicky rozšiřovat přidanými bočními kesony. Po provedení atypického rozšíření původních pilířů bylo zjištěno, že ponechaná střední část z původního mostu nemá dostatečnou únosnost a je ve špatném stavu. Původní pilíře musely být kompletně nahrazeny novými včetně jejich založení. Ve střední části byl tak proveden nový keson. Pilíře v místech původního mostu jsou tak založeny na trojici kesonů.

Nosnou konstrukci tvoří masivní kamenná klenbová konstrukce. Konstrukce mostu se skládá z devíti plochých kleneb různého rozpětí. Nad Střeleckým ostrovem se jedná o klenbu z kruhových segmentů, ostatní klenby mají elipsový tvar se zborcenými plochami na bocích známé jako „cornes de vache“ (kravské rohy). Tato úprava opticky činí klenby štíhlejšími. Celková délka mostu je cca 350 m. Rozpětí jednotlivých polí je 26,6 + 34,3 + 38,5 + 42,0 + 27,8 + 27,8 + 31,9 + 28,7 + 25,6 m. Tloušťka kleneb se pohybuje zpravidla mezi 1,0 – 1,4 m ve vrcholu kleneb. Konstrukce mostu je postavena z žulových kvádrů ve dvou vrstvách nad sebou s mezerou 12 – 15 mm vyplněných cementovou maltou. Na rub kleneb byla provedena betonová vyrovnávací vrstva tloušťky cca 10 cm opatřená na horním líci asfaltovou hydroizolací. Celková šířka mostu je 16,00 m.

Spodní stavba je masivní kamenná, tvořená dvěma koncovými opěrami na předmostích, jednou mezilehlou masivní opěrou (OP6) na Střeleckém ostrově a sedmi mezilehlými kamennými pilíři. Založení opěr je na štěrkopískových vrstvách zpevněných dřevěnými pilotami. Založení pilířů je na železných kesonech. Železné kesony byly snýtovány z profilovaných želez a kesony jsou vyplněny betonem. Pilíře jsou na líci tvořeny pravidelným kamenným kvádrovým zdivem, uvnitř jsou tvořeny kameny prolévanými betonem.

Čelní zdi nad kamennými klenbami byly vystavěny z kombinovaného zdiva pískovce a cihel tlouštěk 0,6 – 1,0 m. Na mostě byly provedeny koleje elektrické dráhy, trolejové vedení bylo zavěšeno na kovové stožáry osvětlení kotvené do masivních kamenných pilířů vetknutých do vrcholových klenáků vždy v polovině rozpětí jednotlivých polí. Na obou stranách mostu byly vystavěny dvě kamenné věže pro výběr mýtného. S ohledem na zpřístupnění Střeleckého ostrova bylo z mostovky vybudováno široké spojující schodiště. Most byl od počátku osvětlen elektrickými zdokonalenými obloukovými lampami Ing. Františka Křižíka.

ROZSAH PODROBNÉHO PRŮZKUMU MOSTU

Na základě požadavku správce mostu TSK hl. m. Prahy byl v období od června 2018 do května 2019 proveden podrobný průzkum mostu složený ze tří dílčích částí:

• ověření statické spolehlivosti a zatížitelnosti mostu,
• diagnostický průzkum mostu,
• stavebně historický průzkum mostu.

V rámci ověření statické spolehlivosti a zatížitelnosti mostu byly provedeny statické zatěžovací zkoušky mostu, podrobné geodetické zaměření, fotogrammetrie kleneb, ověření tvaru a tloušťky kleneb, kontinuální měření teplot v konstrukci po dobu 12 měsíců, periodické sledování deformací kleneb v sedmi etapách během 12 měsíců, stanovení pevností zdiva a betonu, podrobný statický výpočet nosné konstrukce (kleneb, čelních zdí) a spodní stavby včetně založení. 

V rámci diagnostického průzkumu mostu byla provedena podrobná prohlídka mostu, ověření přítomnosti inženýrských sítí, potápěčský průzkum pilířů mostu, průzkum hloubky koryta dna Vltavy, ověření mostního svršku, násypů a hydroizolací, odběr, zkoušení a analýza jádrových vývrtů kamene a cihel konstrukce, hloubkové vrty do základů a podloží mostu, kopané sondy k základům mostu, petrografický průzkum použitého kamene, ověření stavu a složení spárové malty kamenného zdiva a zkoušky ověření metod restaurátorské obnovy mostu.

Stavebně historický průzkum byl zpracován na základě požadavků NPÚ odborným zpracovatelem – historikem. Cílem stavebně historického průzkumu bylo dohledání historické dokumentace mostu (archivní dokumentace, historické literatury, odborných článků, historických plánů a fotografií), popis stavební historie, zhodnocení konstrukce z památkového hlediska a grafické vyhodnocení stavebního vývoje mostu. V rámci stavebně historického průzkumu byla dohledaná historická dokumentace mostu zdigitalizována.

ZJIŠTĚNÍ Z PODROBNÉHO PRŮZKUMU MOSTU

Při průzkumu mostu bylo založení ověřováno kombinaci hloubkových geologických vrtů a kopaných sond. Založení mostu bylo shledáno v dobrém stavu a dobrá byla rovněž i kvalita podzákladového (horninového) podloží. U základů byl zjištěn dobrý stav zdiva, které tvoří buď opracované žulové bloky kamene, nebo velké kameny prolévané betonem. Uvnitř dříku pilířů nebyly zjištěny žádné závady a tyto dříky jsou provedeny ve velmi dobré kvalitě. Pod zděnými pilíři byly zjištěny ocelové kesony základů. Uvnitř ocelových kesonů pilířů byla obecně zjištěna horší kvalita betonu (místy nekvalitně zhutněný beton, štěrková hnízda). Beton kesonů odpovídá pevnostní třídě C8/10, beton nad kesony pak pevnostní třídě C12/15.

Z hlediska podloží pod základy bylo zjištěno, že most je v souladu s informacemi z archivní dokumentace založen do skalního podloží - břidlice s různým stupněm zvětrání. Zatřídění skalního podloží pod pilíři bylo provedeno do kategorií R3 – R5. U opěr byla zjištěna přítomnost pilotového založení.

Neuspokojivý stav byl zjištěn u rozšiřujícího základu na severní straně středové (ostrovní) opěry OP6, kde bylo zjištěno nekvalitní založení pravého rozšíření (kamenná rovnanina bez malty). Široká svislá trhlina svědčící o deformaci (vyklánění) zdi na boku opěry OP6 je nejspíše důsledkem tohoto nedostatečného založení rozšíření.

Při potápěčském průzkumu byl zjištěn velmi dobrý stav zdiva pilířů pod hladinou Vltavy. Jedinými lokálními závadami bylo chybějící (vyplavené) spárování u dvou pilířů mostu.

U spodní stavby i nosné konstrukce mostu byla zjištěna velmi dobrá kvalita žulového zdiva a to jak na odebraných jádrových vývrtech, tak na líci kamenných prvků. Ve zdivu konstrukcí nebyly zjištěny žádné trhliny či poruchy statického poškození. Velmi vysoká je kvalita použitých zdících prvků (kámen – žula a spárová malta) a vysoká je rovněž kvalita provedení nosné konstrukce. Pevnost malty nosné konstrukce – kleneb pro statickou analýza byla vyhodnocena na základě provedených zkoušek f_m = 18 MPa. Pevnost v tlaku kamenů nosné konstrukce – kleneb byla vyhodnocena na základě zkoušek f_c = 130 MPa, celková návrhová pevnost zdiva kleneb pak f_d = 11,4 MPa. Základní materiál nosné konstrukce – kleneb a spodní stavby tj. žula (granodiorit) degraduje pouze povrchově do 5 mm hloubky.

Zděná konstrukce mostu ale trpí silných průsaky spojenými s výluhy pojiva ze spárové malty doprovázené silnými inkrustacemi. Poruchy spárové malty prozatím jen lokálně zmenšují únosnost zdiva konstrukce.

Nižší kvalita byla zjištěna u částí konstrukce, kde je použit pískovcový kámen – kamenný obklad čelních zdí a kuželky zábradlí. Pískovec v náročných podmínkách z hlediska agresivity prostředí degraduje mnohonásobně více než většinově použitá žula u nosné konstrukce a spodní stavby.

Násypy jsou tvořeny zejména stavební sutí, která má charakter štěrku písčitého, příp. písku štěrkovitého, vápnitého, s úlomky až velkými kusy cihel a opuky a valouny. Obsah vlhkosti a vody v násypech je velmi vysoká – až z 60 % jsou nasyceny vodou.

Hydroizolace mostu je poškozená, dožilá a nefunkční, dochází k silným průsakům do nosné konstrukce a spodní stavby, stopy po silných průsacích jsou patrné na spodním líci konstrukcí a dále v polích 5 a 6 i na boku konstrukcí. Hydroizolace je tvořena asfaltem, s jemnozrnným vsypem křemenného písku a směsi mletého vápence s dolomitem. Průměrná tloušťka hydroizolace je 35 mm, asfalt izolace je silně degradovaný a snadno se láme. K poškození hydroizolací došlo či stále dochází zejména v důsledku pohybů nosné konstrukce vlivem teplotních změn, kdy degradovaná a zkřehlá a nepružná asfaltová vrstva již není schopna tyto pohyby přenést.

Velmi špatný stav byl zjištěn u kamenných kotevních bloků stožáru osvětlení, které jsou poškozeny trhlinami a posuny kamenů (zjištěno u cca 1/3 kamenných kotevních pilířů). Zjištěné závady mohly být způsobeny korozí kovových kotev stožárů osvětlení vetknutých do kamene, vodorovnými silami od větru, vodorovnými silami od zatížení trakcí tramvajové trati, ale nejspíše pak kombinací všech těchto příčin. Pro zajištění bezpečnosti provozu na mostě bylo nutné okamžitě zahájit jejich pravidelné sledování.

SHRNUTÍ STAVU MOSTU

Při průzkumu mostu Legií byla zjištěna velmi vysoká kvalita použitých konstrukčních materiálů i kvalitu samotného provedení od spodní stavby až po zábradlí. Most byl vystavěn v tehdejší době s velkými náklady, avšak přínosem je vysoká životnost celé mostní konstrukce. Závady, kterými dnes most trpí, jsou sice závažné, avšak odstranitelné za předpokladu včasného provedení celkové rekonstrukce mostního objektu. Zásadním problémem mostu je zatékání a průsaky nefunkční hydroizolací, které způsobují degradaci spárové malty zdiva zejména nosné konstrukce.

Obecně byl stávající stav nosné konstrukce a spodní stavby ohodnocen v souladu s normou ČSN 73 6221 stupněm V – špatný.

V rámci průzkumu byly provedeny rozsáhlé statické analýzy na lineárních a nelineárních výpočetních modelech. Analyzována byla jak nosná konstrukce – klenby a čelní zdi, tak spodní stavba a založení. Statické analýzy prokázaly, že zatížitelnost kleneb nosné konstrukce je v případě jejich dobrého stavu dostatečná – ve výpočtu byla prokázána plná zatížitelnost kleneb nosné konstrukce ve smyslu normy ČSN 73 6222 při výpočtu bez uvažování poškození kleneb. Při uvážení aktuálního stavu (poškození) konstrukce, jsou výsledné hodnoty zatížitelnost kleneb nosné konstrukce snížené.

Nižší než plná zatížitelnost byla vypočtena rovněž u čelních zdí. U čelních byl zohledněn vznik trhlin souvisejících s teplotními pohyby kleneb. Čelní zdi byly patrně při svém návrhu dimenzovány na lehčí vozidla, než jsou stávající normová vozidla. I přesto jsou výsledné hodnoty zatížitelnosti čelních zdí pro stávající provoz dostatečné – normální zatížitelnost V_n = 25 t, výhradní zatížitelnost V_r = 48 t, tramvajové soupravy bez omezení.

Z hlediska statického chování byl prokázán zásadní vliv teplot na deformace nosné konstrukce. V zimním ochlazení reagují klenby logicky „poklesem“, v letních měsících naopak vzhledem k roztažení konstrukce dochází k jejich „nadvýšení“. Absolutní relativní rozdíl deformací kleneb mezi letní a zimní obdobím dosahuje 15 – 20 mm. Pro srovnání při statických zatěžovacích zkouškách byly zjištěny deformace velikosti max. 1,5 mm od zkušebního zatížení tvořeného šesticí plně naložených nákladních vozidel o celkové hmotnosti 6 × 30 t = 180 t. Deformace kleneb jsou tak řádově vyšší od zatížení teplotou než od zatížení silničním zatížením.

NÁVRH REKONSTRUKCE MOSTU

Závěrečnou částí průzkumných prací tvořil podrobný návrh postupů a rozsahů opravy mostu. Nejdůležitější částí plánované rekonstrukce bude výměna nefunkčního hydroizolačního souvrství. Výměna hydroizolací bude znamenat nutnost kompletního odstranění mostního svršku včetně násypů až na rub kleneb nosné konstrukce. Výměna hydroizolací a nadnásypů kleneb si vyžádá celkovou dlouhodobou uzavírku mostu – kvalitní provedení opravy mostu neumožňuje provedení opravy při zachování ani částečného provozu na mostě.

Z hlediska dalších nutných prací v rámci rekonstrukce mostu lze uvést zejména:

• zesílení založení severní strany ostrovní opěry OP6 cementovou injektáží,
• částečné rozebrání a opětovné vyzdění horní části severní strany ostrovní opěry OP6,
• plošné očištění narušených a nesoudržných vrstev na líci žulových kamenů nosné konstrukce a spodní stavby,
• doplnění vyplaveného spárování konstrukcí technologií hloubkového spárování / injektování spárovou maltou na bázi tlakových cementů s nízkým smrštěním a vysokou mrazuvzdorností,
• odhalení a zaizolování rubu krajních opěr na obou předmostí,
• doplnění chybějícího spárování pilířů pod vodní hladinou,
• doplnění kamenných záhozů k patám pilířů v korytě Vltavy,
• zesílení rubu čelních zdí kotvenou přizdívkou z cihelného zdiva,
• plošné očistění pískovcových kamenů čelních zdí, odstranění nevhodně provedených nebo nesoudržných příložek z minulých oprav mostu, provedení plastických retuší a doplnění umělým kamenem nebo filuňkem a příložkami z vhodného pískovce (odhaduje se nutná náhrada příložkami u cca 10 % plochy pískovcových kamenů čelních zdí),
• sanace trhlin v pískovcových čelních zdech,
• výměna trhlinami poškozených kamenných kotevních bloků stožárů osvětlení,
• nové trvanlivé řešení kotvení stožárů osvětlení do kamenných bloků nosné konstrukce,
• kompletní výměna mostního vršku spojená s posunem osy tramvajové trati o 0,62 m severním směrem z důvodu získání plnohodnotného jízdního pruhu ve směru Újezd – Národní divadlo,
• plošná výměna poškozených prvků zábradlí (žulových madel a pískovcových kuželek).

Samostatnou úlohou je restaurátorská obnova této historické památky. V rámci průzkumu byly podrobně zkoumány možnosti restaurátorské obnovy mostu. Byly provedeny dílčí zkoušky vhodných restaurátorských postupů pod vedením zkušeného restaurátora Tomáše Rafla, které upřesnily, jaké restaurátorské postupy je vhodné použít
pro rekonstrukci mostu. Vzhledem ke stavu mostu, historickému vývoji a zjištěném stavu jednotlivých kamenných prvků a materiálů je doporučeno provedení obnovy prvků mostu v míře co nejbližší původnímu řešení s důrazem na barevné tóny původní architektonické skladby mostu, ovšem s ponecháním určité míry historické patiny a jistých stop opotřebení. Citlivé doplnění pouze těch nejnutnějších chybějících hmot kamene a jeho struktury umožní zachovat historický vzhled prvků mostu.

ZÁVĚR

Most Legií je jedinečnou kulturní a technickou památkou v Praze. Jedná se o čtvrtý nejstarší most v Praze a zároveň poslední velký kamenný most přes Vltavu v Praze. Vzhledem ke své lokalizaci v samém centru města na klíčové dopravní cestě Újezd – Střelecký ostrov – Národní Třída se jedná o stavbu nejvyššího významu.

I přes vysokou kvalitu provedení, vysokou kvalitu použitých materiálů, provádění odpovídající pravidelné údržby a dílčích oprav správcem mostu je konstrukce mostu Legií po téměř 120 let života zasažena významnými degradačními vlivy. Rozsah degradačních vlivů je prozatím v takovém rozsahu, že neohrožuje možnost kvalitní rekonstrukce celého objektu. Přípravné (projekční) práce na rekonstrukci mostu je však doporučeno zahájit v době co nejbližší. Vzhledem k charakteru a rozsahu degradačních procesů na mostě není další oddalování rekonstrukce mostu považováno za žádoucí.

Při rekonstrukci mostu bude nezbytné vhodným způsobem sloučit požadavky technické s požadavky památkové péče, vzhledem k tomu, že se jedná o takto významnou kulturní památku. Při provádění podrobného průzkumu probíhala úzká spolupráce dotčených organizací (zpracovatel průzkumu, správce mostu a NPÚ). Tato velmi přínosná spolupráce vyústila ve stanovení jasných podmínek a postupů pro úspěšnou opravu mostu.

Ing. Vladimír Junek, Ing. Tomáš Míčka
Pontex, spol. s r. o.

Ing. Jan Zemánek
TSK hl. m. Prahy