Zakládání mostu na silnici III/4272 přes D55 v km 19,77 na beraněných prefabrikovaných pilotách

Příspěvek se věnuje návrhu základů opěr a pilířů mostu SO 211 na silnici III/4272 přes D55 v km 19,77 v rámci stavby D5508 Staré Město – Moravský Písek. Zhotovitelem stavby je firma Skanska a.s.

ÚVOD A ZÁKLADNÍ ÚDAJE O MOSTU

Nosná konstrukce mostu je tvořena monolitickou spojitou, dodatečně předpjatou deskou lichoběžníkového průřezu se střechovitým sklonem o čtyřech polích. Rozpětí: 16,50 + 20,50 + 20,50 + 16,50 = 74,00 m. Celková délka nosné konstrukce je 75,43 m, délka mostu 83,084 m (všechny délky jsou uvažovány v ose komunikace). Půdorys je uveden na obr. 1 a podélný řez na obr. 2.

Obr. 1 – Půdorys mostu SO 211.

Původní projektované řešení bylo na velkoprůměrových vrtaných pilotách ∅ 900 mm. Při realizaci prvních dvou vrtů pilot byly zastiženy tekuté písky a docházelo k prolomení dna vrtů, kvůli čemuž výpažnice neplnila svoji funkci, a nebylo tedy možné piloty realizovat. Z tohoto důvodu byl projekt upraven a most finálně založen na beraněných prefabrikovaných pilotách.

Obr. 2 – Podélný řez mostu SO 211.

GEOLOGICKÉ POMĚRY

Provedeným IGP bylo stanoveno, že geologické poměry na staveništi jsou reprezentovány písčitými zeminami (terciér) překrytými kvarterním sedimentem v mocnosti cca 8–8,5 m.

Kvartérní pokryv

Kvartérní sedimenty mocnosti 8,0–8,5 m. Celé souvrství kvartéru je tvořeno deluviálními polygenetickými sedimenty třídy F4, F6 a S3 až S5, eolickými navátými písky S3 a sprašovými hlínami F5 na bázi s pleistocenními štěrkovými sedimenty třídy G3 a fluviálními sedimenty G4 údolní terasy řeky Moravy.

Terciér – svrchní miocén

Pod kvartérními sedimenty v profilu vrtů převažují písky s proměnlivým obsahem jemnozrnné frakce (třída S3 až S5), a to až do konečných hloubek sond (20 m p. t.). Místy jsou v píscích nepravidelně vyvinuty polohy (čočky) písčitých jílů třídy F3 a F4, jílů třídy F6 až jílovitých štěrků G5 s malým plošným dosahem.

Hydrogeologické poměry

Podzemní voda v průlinovém prostředí je mírně napjatá a pohybuje se v rozmezí kót 173,1 m n. m. až 174,1 m n. m. V sedimentech tvořících průlinové prostředí (písky a štěrky) docházelo ihned po odpažení k zaplavení vrtů, a to na úroveň odpovídající přibližně hladině ustálené podzemní vody.

Na základě analýzy inženýrsko-geologických poměrů byla ověřena možnost založení mostu na prefabrikovaných pilotách s minimálním vetknutím do štěrkových zemin cca 500 mm.

ZALOŽENÍ MOSTU, NÁVRH A ZKOUŠENÍ PILOT

Návrh nového pilotového založení byl zvolen na prefabrikovaných pilotách čtvercového tvaru 400 × 400 mm typ 16, tedy z betonu třídy C40/50 s vyztužením 16d12. Z důvodu působení velkých vodorovných účinků a možnosti vzniku tahových vlivů bylo projektem předpokládané tuhé spojení pilot se základem. Tento druh spojení byl zrealizován pomocí zakotvení hlavice a výztuže pilot do základu. Délky jednotlivých pilot jsou uvedené v tabulce 1.

V průběhu návrhu bylo uvažované skupinové působení pilot, vliv negativního plášťového tření na piloty opěr O1 a O5 a interakce podloží s horní stavbou mostu – vliv deformací základů a jejich nerovnoměrnosti na horní stavbu mostu.

Obr. 3 – Statická zatěžovací zkouška na objektu SO 211.

Na základě projektovaného řešení byla provedena statická zatěžovací zkouška na nesystémové pilotě (obrázek 3) s cílem:

1. Provedení beranícího pokusu a ověření možností zaberanit pilotu na požadovanou projektovanou hloubku.
2. Ověření svislé únosnosti osamělé piloty.
3. Stanovení sedání osamělé piloty.

Po vyhodnocení statické zatěžovací zkoušky byla provedena revize projektu s upřesněním délek a součtu pilot. Zkouškou bylo zjištěno, že lokální geologické poměry se liší v porovnání s předaným IGP, tedy že poloha nosné vrstvy se nachází v jiné hloubce. Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto o provedení doplňkového průzkumu pro upřesnění geologických poměrů. Finální projektovaný návrh byl zpracován na základě výsledků zatěžovací zkoušky a doplňkového IGP.

V rámci projektových prací bylo provedeno také ekonomické porovnání obou variant založení – původního návrhu na velkoprůměrových vrtaných pilotách a založení na prefabrikovaných pilotách. Výsledkem byla značná finanční úspora.

REALIZACE ZALOŽENÍ MOSTU, BERANĚNÍ SYSTÉMOVÝCH PILOT, KONTROLA

Po zpracování finálního projektu byla zahájena samotná realizace založení. Celkem bylo zaberaněno 90 ks pilot, celkové délky 801 mb. Beranící práce trvaly šest dnů, jedná se tedy nejen o úsporu finanční, ale zejména časovou v porovnání s vrtanou technologií. Proces beranění piloty je zobrazen na obrázku 5. V průběhu beranění byl pro každou pilotu stanoven součet úderů potřebných pro zaberanění posledních 20 cm piloty, což umožňuje ověření únosnosti piloty již v průběhu realizace.

Po ukončení beranění byla provedena kontrola:

1. Dynamickou zatěžovací zkouškou dvou systémových pilot
   pro každý základ.
2. Pro piloty, na kterých nebyla provedena dynamická zatěžovací
   zkouška, byla únosnost ověřena analyticky na základě počtu úderů potřebných pro zaberanění posledních 20 cm piloty.
3. Geodeticky, po ukončení beranění, byla ověřena půdorysná
   a výšková poloha pilot.
4. Analyticky byly posouzeny piloty, které nesplňovaly požadavky
   na tolerance.

ZÁVĚR

Projekt založení mostu SO 211 na D55 byl náročný z hlediska složitých inženýrsko-geologických poměrů. V průběhu realizace bylo zjištěno, že původně navržená vrtaná technologie je nevhodná. Hlavním problémem přitom byla geologická skladba podloží. Při provedení vrtných prací došlo k prolomení dna vrtu a v horizontu cca 1–2 min. k rychlému nastoupání tekutých písků do výpažnice na výšku cca 2,0–4,0 m. Dle vyjádření geotechnika objednatele nebylo možné, s ohledem na zastižené podmínky, dosáhnout navržené báze piloty, což současně neumožnilo provést montáž armokošů a betonáž pilot. Na základě těchto zjištění bylo rozhodnuto o přerušení vrtných prací, likvidaci vrtů a záměně technologie na beraněné piloty.

V rámci zapracování nové projektové dokumentace byla analyticky stanovena a následně zkouškami ověřena únosnost pilot a pilotového základu podle I. a II. mezního stavu. Také bylo uvažováno působení pilot ve skupině a vliv negativního plášťového tření.

Před zahájením samotné realizace bylo provedeno ekonomické porovnání obou variant založení. Celková finanční úspora pro založení na prefabrikovaných pilotách v porovnání s původní na vrtaných velkoprůměrových pilotách byla téměř 50 %.

Celý proces od předběžného návrhu, projektových prací, statické a dynamické zatěžovací zkoušky až po samotnou realizaci beraněných prefabrikovaných pilot včetně odbourání hlav zajistila firma AARSLEFF CZ s.r.o.

Autoři: Ing. Andrii Shapoval, Ph.D.,
ash@aarsleff.cz,
Ing. Kristýna Halasová,
kha@aarsleff.cz,
AARSLEFF CZ s.r.o.

Literatura:

1. Objekt SO 211 – Most na silnici III/4272 přes D55 (R55) v km 19,77. Projekt. Zpracovatel objektu: Rušar mosty s.r.o. Zak. Č.: BB21_007

2. Podrobný geotechnický průzkum – SO211 – most přeložce silnice III/4272 v km 19,773. Zhotovitel: INSET s.r.o., Novákových 439/6, 180 00 Praha 8. Divize Brno, Vinohrady 40, 639 00 Brno

3. Elektronický článek „Novou technologii – ražení prefabrikovaných pilot realizujeme na stavbě D55 Staré Město – Moravský Písek“ https://kraje.rsd.cz/zlinsky/novou-technologii-razeni-prefabrikovanych-pilot-realizujeme-na-stavbe-d55-stare-mesto-moravsky-pisek/