Výstavba železobetonového obloukového mostu Červená

Na konci roku 2021 začala stavba Rekonstrukce železničního mostu v km 41,791 trati Tábor–Písek, kterou realizuje sdružení firem Metrostav a Metrostav TBR.

Nejedná se zde ani tak o rekonstrukci mostu, ale o nahrazení stávajícího mostu mostem novým. Stávající most z roku 1889, jehož nosná konstrukce byla navržena jako nýtovaný příhradový nosník rombické soustavy se svislicemi a mezilehlou prvkovou mostovkou, již dlouhodobě nevyhovuje požadavkům železniční dopravy a je nutné ho nahradit mostem novým. V současné době mohou po mostě jezdit pouze osobní vlaky, a to rychlostí maximálně 30 km/hod. Starý most byl na začátku stavby prohlášen kulturní technickou památkou. V současné době investor stavby přemýšlí o jeho konzervaci a převodu na nového majitele, občanský spolek Viadukt.

Stavba se nalézá na železniční trati s označením 201, která spojuje Tábor a Písek, konkrétně se nachází mezi obcemi Červená nad Vltavou a Vlastec. Po dokončení nám nový železobetonový most převede železniční dopravu přes vodní nádrž Orlík. Výstavba mostu je koncipována tak, aby doprava na starém mostě byla v průběhu stavby nového mostu co nejméně omezena. Během tříleté výstavby mostu jsou naplánovány pouze dvě vlakové výluky, na začátku stavby a na konci, kdy dojde k napojení stávající železniční trati na nový most.

Nový most je navržený jako jednokolejný s průběžným kolejovým ložem, který se osově od stávajícího mostu nachází v odsunuté poloze cca 10 m severním směrem. Jedná se o železobetonový obloukový most o celkové délce 316 m, kde přemostění má délku 297 m. Most má 12 polí, přičemž řeku Vltavu překlenuje železobetonový oblouk o rozpětí 156 m a vzepětí je 34,7 m. Po dokončení bude tento most svými parametry mostem s největším železobetonovým obloukem v České republice. Zajímavostí je, že v současné době most s největším železobetonovým obloukem, o rozpětí 150 m, se nachází v nedalekém Podolsku, což je asi 5 km od stavby.

Oblouk je navržen jako parabola 4°, má komorový průřez šířky 5 m s proměnnou výškou, která se lineárně v každé lamele mění pomocí snižování tloušťky spodní a horní desky oblouku od 0,9 m do 0,5 m. Světlá výška komory oblouku je konstantní, má 1,5 m. Oblouk je symetricky rozdělen z každé strany do 16 lamel, přičemž 17. lamela je lamelou spojovací, tzv. klenák. Délka běžné lamely oblouku je 5,2 m. Poslední spojovací lamela má délku 2,4 m. Po dokončení mostu bude oblouk průlezný a budou zde probíhat pravidelné revize.

Most má masivní opěry a stěnové pilíře. Nejvyšší pilíře P3 a P9 jsou umístěny na patách oblouku a dosahují výšky 35 m. Výška mostu nade dnem Vltavy je skoro 70 m. Mostovka je navržena jako spojitá dvoutrámová konstrukce z předepjatého betonu.

Díky skalnatému podloží je most založen plošně až na opěru OP2, která se nalézá na stávajícím železničním náspu. Základové patky jsou umístěny na březích těsně nad hladinou vodní nádrže.

Výstavba obloukového mostu se dá rozdělit do čtyřech základních fází. V první etapě se provede spodní stavba, tj. vybudují se základy, opěry, pilíře a paty oblouku. Následně se staví nosná konstrukce mimo oblouk společně se zárodky oblouku. Po této etapě následuje výstavba samotného oblouku. V našem případě byla prováděna technologií letmé betonáže s postupným vyvěšováním. Vyvěšování je nejprve prováděno přes nejvyšší pilíře umístěné na patách oblouku a následně přes provizorní železobetonové pylony umístěné na nosné konstrukci nad těmito pilíři. Po vybetonování oblouku přichází na řadu poslední fáze, kde se vybetonují pilíře na oblouku a propojí se nosná konstrukce nad obloukem. Tomu však předchází demontáž provizorních závěsů oblouku a demontáž provizorních pylonů. Poslední etapa je prováděna symetricky, tak aby oblouk byl zatěžován rovnoměrně.

Specifikem výstavby obloukových mostů je, že stavba probíhá téměř symetricky ze dvou nezávislých pracovišť, a to ve směru od opěr ke středu mostu. Je to z toho důvodu, že prostor pod obloukem je zpravidla nepřístupný, v našem případě se tam nalézá řeka Vltava. Tento postup je především náročný na počet nasazených technologií, protože na každé samostatné pracoviště je nutné uvažovat se samotnou technologií. Tato skutečnost má především ekonomický dopad na celkovou cenu stavby.

Díky nepřístupnému terénu a prudkým svahům byly výkopové práce značně náročné. Výkopy na levém břehu Vltavy probíhaly strojně, kde bylo nutné nejprve v prudkém svahu vybudovat přístupové cesty k jednotlivým pracovištím budoucích základů pilířů až k úrovni hladiny vodní nádrže, kde byla založena pata oblouku P9. Speciální případ nastal u pravého břehu Vltavy, kde se nad hladinou tyčil téměř 30 m vysoký skalní masiv, který bylo nutné kompletně odstranit za pomoci trhacích prací až na úroveň běžné hladiny nádrže a založit zde patu oblouku P3. Tento výkop byl prováděn v závislosti na limitní nosnosti věžového jeřábu, který se stal jediným dopravním prostředkem pro dopravu stavebních strojů do výkopu, a natěženého výkopku ze stavební jámy. Práce na výkopu probíhaly po jednotlivých etážích o hloubkách cca 2 m, kdy pomocí vrtné soupravy se nejprve v rastru 1,5 × 1,5 m navrtaly otvory pro trhavinu a po odstřelu bylo provedeno odtěžení za pomoci věžového jeřábu a jeřábového kontejneru o nosnosti 8 t. V průběhu výkopových prací byla obnažená skála postupně zajišťována pomocí ocelových sítí a horninových kotev. Tímto postupem bylo v průběhu třech měsíců odtěženo cca 9 000 m³.

Spodní stavba byla zahájena vlakovou výlukou na konci února 2022. Trvala 46 dní, během ní bylo nutné provést záporové pažení stávajícího železničního tělesa v místě budoucích opěr nového mostu a provést výkopy na úroveň základové spáry opěr. U opěry OP1 částečně odtěžit násep a provést pilotové založení. Celkem bylo zhotoveno 12 ks velkoprůměrových pilot o průměru 900 mm, délky 8,5 m. Práce na spodní stavbě probíhaly postupně od opěr směrem k patám oblouku.

Základy pilířů mezi opěrami a patami oblouku jsou vystrojeny mikropilotami a předpjatými zemními kotvami. Horninové kotvy měly za úkol především eliminovat síly vyvolávané tahem dočasných závěsů při vyvěšování oblouku. Pro kontrolu sil během výstavby oblouku byly na některé zemní kotvy osazeny dynamometry. Dále do základů byly zabetonovávány tzv. pasivní – mrtvé kotvy s krátkými úseky závěsů, které vyčnívaly nad povrch základů. Jednalo se o přípravu pro vyvěšování oblouku. Při vyvěšování se závěsy k těmto koncům spojkovaly pomocí jednolanových spojek.

Paty oblouku byly navrženy jako masivní o půdorysných rozměrech 11 × 12 m, s maximální výškou 6,4 m. Pro zachycení značných vodorovných sil mají patky zazubenou základovou spáru. Jejich založení se nachází v úrovni zásobní hladiny vody nádrže. Betonáž probíhala ve třech fázích, kdy po sanaci podloží, zejména na levém břehu, byla nejprve vybetonována spodní část základu, následně část základu směřující ke svahu a v poslední fázi část základu směřující k vodě. V této fázi z paty oblouku vyčnívalo vytrnování jak do zárodku oblouku, tak i do pilíře. K výstavbě jedné patky bylo nutné uložit 650 m³ konstrukčního betonu a 250 m³ výplňového – podkladního betonu. Vzhledem k tomu, že se jednalo o betonáže velkých masivních konstrukcí, bylo nutné při betonáži co nejvíce eliminovat účinky od hydratačního tepla. Proto pro betonáž základových konstrukcí byl použit beton třídy C30/37-90d, kde množství cementu CEM II/B-S 32,5 R bylo jen 335 kg/m³. K ověření maximální teploty betonu a teplotního gradientu byla do základu osazena teplotní čidla. Měřením se prokázalo, že nebyla překročena maximálně přípustná teplota v jádře průřezu 70 °C a byl splněn požadavek na teplotní gradient. Nejvýše naměřená teplota v jádře průřezu byla 57,4 °C.

Betonáž pilířů a opěr plynule navazovala na postupně dokončované základy. Pilíře půdorysného tvaru písmene „I“ byly betonovány pomocí klasického překládaného bednění od firmy ROLAND CZ. Výška betonářského záběru byla 4,5 m. Šířka pilířů je jednotná 4 m, tloušťka pilířů mimo oblouk je 1,5 m a na oblouku je 1,2 m. Celkově pilíře působí velice subtilním dojmem a dokonale zapadají do celkového návrhu mostu. Horní povrch bednění pilířů, ale i ostatních pohledových betonových konstrukcí, byl proveden otiskem hoblovaných prken, tak aby poskytoval jednotný architektonický vzhled povrchu betonu. Po odbednění byl beton zakryt PE folií, aby se zamezilo nadměrnému vysychání betonu a vyloučil se vznik nežádoucích trhlin. Do pilířů stojících na patách oblouku, respektive i do pylonů se postupně zabetonovávaly tzv. aktivní kotvy. Jejich poloha byla dána směrem budoucích závěsů pro technologii postupného vyvěšování oblouku.

Před zahájením výstavby oblouku bylo nutné nejdříve vybetonovat tzv. zárodek oblouku. Zárodek byl betonován na pevné skruži. Po jeho vybetonování nám tak vznikla první třímetrová lamela (zárodek), na kterou bylo možné postupně nasazovat betonářský vozík pro letmou betonáž. Další dva segmenty byly betonovány na atypickém podepření, kdy nám hlavní podporu tvořila příhradová konstrukce budoucího betonářského vozíku. Příhrada byla rozepřena pomocí hydraulických lisů do přibetonávky u paty oblouku a o již vybetonovaný zárodek oblouku. Montážní konzola byla zároveň zajištěna pomocí závěsů z předpínacích tyčí, přes převázku, do pilíře. Při betonáži následující lamely byla spodní příhrada betonářského vozíku kotvena přes horní příčník do předešlé lamely. Rozepření do zárodku bylo ponecháno a zároveň před betonáží byla pro přenos podélných sil ve směru oblouku aktivována třecí brzda, která byla připnuta ke spodnímu líci lamely pomocí předpínacích tyčí. Po vybetonování této lamely byl vozík doplněn o tzv. pojezdové trojúhelníky, které byly kotveny přes patní desku do stěn předešle vybetonované lamely. Tímto úkonem byl zahájen typický betonářský cyklus. Ovládání vozíku bylo hydraulické, včetně nastavení pro další betonáž. Betonářské vozíky určené pro letmou betonáž nám dodala firma ROLAND CZ.

Oblouk byl betonován letmo s postupným vyvěšováním kabelů, kotvených v pilíři P3, resp. P9, a v železobetonových dočasných pylonech postavených na nosné konstrukci nad těmito pilíři. Jak již bylo zmíněno výše, tak do pilířů a pylonů byly zabetonovávány aktivní kotvy, přes které byly závěsy napínány na potřebnou sílu. Každá lamela oblouku se vyvěšovala pomocí dvojice závěsů kotvených do dříků pilíře, respektive do pylonu a dvojicí zpětných závěsů směřujících do základů pilířů. Jednotlivá lana závěsů byla v místě základů, respektive lamel oblouku napojována pomocí jednolanových spojek na již zabetonované pasivní – mrtvé kotvy. Při vyvěšování se používaly 12lanové a 19lanové závěsy. Tyto závěsy byly tvořeny lanovými kabely z předpínacích lan, přičemž lana závěsů byla poplastována ve světlé barvě, tak aby byly co nejvíce eliminovány účinky od slunečního záření při výstavbě oblouku. Pro vyvěšování oblouku jsme používali certifikovaný předpínací systém od firmy VSL.

Betonáž lamel z obou břehů Vltavy probíhala téměř symetricky s odstupem jedné lamely. Oblouk byl betonován z betonu třídy C45/55. Rychlost výstavby jedné lamely po odladění jednotlivých pracovních procesů dosahovala rychlosti 10 dní na jednu lamelu. Betonáž typické lamely probíhala v opakovaném cyklu, při němž se provádělo několik geodetických měření. Jejich výsledky byly zasílány projektantovi k vyhodnocení, aby mohl následně vydat co nejpřesnější souřadnice pro nastavení vozíku pro betonáž další lamely. Celý proces vyžadoval dokonalou součinnost stavby s projektantem, při kterém bylo nutné sledovat i síly v jednotlivých závěsech.

Oblouk byl propojen těsně před Vánoci betonáží poslední lamely. Tomu však předcházelo, po dobetonování 16 lamel, spuštění betonářských vozíků na pontony, sepnutí vahadel oblouku ocelovými nosníky a zřízení bednění poslední lamely.

Železobetonové dočasné pylony byly betonovány tak, aby se usnadnila jejich rozebíratelnost. V průběhu jejich výstavby byly předem vytvořeny vodorovné spáry pomocí profilované separační folie, kde při demontáži byla přerušena obvodová výztuž, a jednotlivé bloky mohly být sneseny věžovým jeřábem.

Mostní desku tvoří spojitý nosník o rozpětích 20 až 24 m. Průřez má tvar dvojitého písmene T. Po vyhodnocení z několika možných postupů výstavby bylo rozhodnuto, že nejekonomičtější bude použít pevnou skruž jak v oblasti mimo oblouk, tak i nad obloukem. Pevná skruž byla navržena a dodána firmou ROLAND CZ. Ve čtyřech polích byla pevná skruž vytvořena z těžké podpůrné konstrukce PIŽMO a ocelových nosníků HEB. V ostatních polích, včetně míst nad obloukem, je použita lehká prostorová konstrukce ze systému ORTHO a MECCANO. Vlastní bednění mostovky bylo vytvořeno ze sbíjených vazníků a hoblovaných prken. Betonáž jednoho pole probíhá po 21 dnech.

Na základě požadavku objednatele bylo v rámci stavby nutné zajistit komplexní monitoring výstavby mostu. Před zahájením betonářských prací na oblouku byl prověřen výrobní proces betonáže lamely na vzorku 1 : 1, kde se ověřil způsob betonáže, probetonování a kvalita povrchů. Dále se v masivu betonovaného vzorku provádělo měření vývoje teplot od hydratačního tepla, tak aby se potvrdilo, že hodnoty naměřených teplot odpovídají parametrům stanovených Technickými kvalitativními podmínkami stavby. V případě, že by výsledky přesahovaly kritické hodnoty, například jako u námi již realizované podobné mostní konstrukce, Most přes Opárenské údolí, by bylo nutné zavést příslušná opatření pro jejich snížení. Například zavedení chlazení betonu, úprava receptury betonu apod. Pro sledování poměrných přetvoření a vlivu teplotních jevů v různých částech oblouku po dobu stavby byly do konstrukce zabetonovávány tenzometry s integrovanými teplotními čidly. Dále jsou do nosné konstrukce, za účelem možnosti dlouhodobého sledování chování předpínací výztuže, osazovány tenzometry v polovině každého pole a nad podporou.

V současné době se stavba nachází v poslední fázi výstavby, kdy na stavbě probíhají práce na pilířích na oblouku a probíhá příprava pro instalaci pevné skruže na oblouku. Podle aktuálního harmonogramu stavby by měla být nosná konstrukce dobetonována do konce června. Následně budou během letních prázdnin betonovány římsy a poté bude naše veškeré úsilí směřovat k úspěšnému dokončení a předání mostu objednateli. Nový most by měl být uveden do provozu na konci listopadu letošního roku.

Autoři: Ing. Petr Sýkora, Milan Špička, Roman Šimáček