Most na dálnici D8 přes tratě ČD v Trmicích

Právě z důvodu velmi složitých geologických podmínek pro zakládání mostu, kde se pod důlními výsypkami navíc nacházejí nepříliš únosné jílovité zeminy s vrstvami hnědého uhlí, prošla přípravná dokumentace stavby složitým vývojem s řadou průzkumů, posudků a expertiz. Na jejich základě a na základě tehdy dostupných technologií byla v zadávací dokumentaci stavby navržena lehká ocelobetonová konstrukce (ocelové hlavní nosníky se spřaženou železobetonovou deskou), rozdělená dilatačními závěry na řadu prostých polí. Jen takové statické uspořádání totiž poskytovalo možnost následných výškových rektifikací očekávaných poklesů. Již v zadávací dokumentaci bylo založení spodní stavby části mostu mezi pražskou opěrou a pilíři č. 4, dlouhé 150 m a situované mimo oblast důlních výsypek, navrženo na vrtaných pilotách. Ostatní základy převážné části spodní stavby, nacházející se v oblasti mocných vrstev důlních výsypek, byly v zadávací dokumentaci navrženy na hutněných štěrkových pilířích.

Zhotovitel mostu po předchozím zpracování variantní studie spolu s projektanty navrhl změnu založení spodní stavby na vrtaných pilotách v celém rozsahu mostu. Umožnila to zdokonalená technologie provádění dlouhých pilot, procházejících výsypkami až do únosnějších vrstev pod nimi. Za těchto okolností se projektant nosné konstrukce rozhodl opustit koncepci řetězce prostých polí a řešit NK efektivněji – jako spojitou, dělenou pouze kvůli dilatačním posunům na pět dilatačních úseků. Odpadla tím série nákladných dilatačních závěrů a kloubových uložení, umístěných mezi jednotlivými poli NK, jež by vyžadovaly pravidelnou údržbu a zejména by výrazně snížily komfort jízdy po mostě. Nejvýraznějším pozitivem nového řešení je bezesporu spolehlivé založení mostu na pilotách, eliminující obavy z očekávaných svislých poklesů pilířů (až o 100 mm) a jejich naklonění, která by bylo nutné po dlouhou dobu (pět i více let) sledovat a postupně výškově i polohově – za provozu, nebo i s jeho vyloučením – rektifikovat. V plánu povinných rektifikací byla jedna z nich předepsána na dobu před uplynutím záruční doby – tři roky po dokončení díla.

Nový návrh spojitých konstrukcí, založených na pilotách, byl investorem stavby, Ředitelstvím silnic a dálnic ČR, odsouhlasen a projekt byl „za pochodu“ přepracován tak, aby změnou jeho koncepce nebyl ohrožen termín dokončení stavby. Základní rozměry mostu a rozmístění pilířů se ve srovnání se zadávací dokumentací stavby nezměnily. Změna poloh podpěr mostu, která by z hlediska statiky optimalizovala délky jeho polí, odpovídající spojitým konstrukcím, nepřipadala v úvahu, protože by vedla k nutnosti nového územního řízení. Dálniční mostní objekt, vycházející z uvedených okrajových podmínek, je tvořen dvěma samostatnými nosnými konstrukcemi, z nichž každá slouží pro jeden dopravní směr. Levý most má 30 polí a délku nosné konstrukce 1.060,5 m, pravý most o 29 polích má celkovou délku nosné konstrukce 1 061,7 m. Rozpětí polí, převzatá z původní koncepce mostu, byla volena v závislosti na překonávaných překážkách, představovaných zejména skupinami kolejí ČD. Rozpětí polí jsou proto velmi různorodá a pohybují se od 30,0 do 39,50 m.

Směrové vedení trasy dálnice v místě mostu tvoří písmeno S, charakterizované dvěma protisměrnými oblouky o poloměrech R = 900 m (levý) a R = 1.000 m (pravý), s vloženými přechodnicemi. Příčný sklon vozovky se v důsledku protisměrných oblouků mění z -3,5% do +3,0%. Niveleta dálnice v místě mostu stoupá ve sklonu 0,9% až přibližně k pilířům č. P, L 26, kde přechází do vrcholového oblouku o poloměru R = 12.000 m. Oba pasy mostu jsou rozděleny na pět spojitých nosných konstrukcí, které tvoří zároveň dilatační úseky (DÚ). Ty mají minimálně čtyři (1. DÚ) a maximálně osm polí (5. DÚ). Celková šířka mostu je proměnná od 31,1 do 32,2 m.

ZALOŽENÍ MOSTU
Most je založen na vrtaných železobetonových pilotách profilu 1.180 mm o délkách 12 až 32 m. Vrty byly paženy výhradně pomocí ocelových dvouplášťových pažnic na celou délku vrtu. Typické mostní pilíře jsou založeny u 1. DÚ (pilíře 1–5) na skupině šesti pilot, u DÚ 2–5 (pilíře 6–29) na skupině osmi pilot. Podmínkou statické únosnosti pilot je požadované minimální vetknutí do vrstev rostlých jílů (F7) a jílovců v délce 10 až 12 m. Armokoše pilot byly vyráběny ze dvou nebo tří dílů, stykovaných ve svislé poloze při osazování do vrtu. K testování celistvosti provedení dříku pilot ultrazvukovou metodou GHA byly do armokoše pilot vloženy čtyři ocelové trubky průměr 63/3 mm. Již od samého počátku projektových prací byla objemová nestálost důlních výsypek považována za jeden z největších geotechnických problémů při založení mostu. Proto bylo v úvodu prací na RDS počítáno s použitím fóliové separace, která by eliminovala možné negativní plášťové tření.

S postupem prací a s přispěním zkušeností ze zatěžovacích zkoušek (včetně zkoušek na objektu SO 203) byla možnost vzniku negativního plášťového tření prakticky vyloučena. Užití fóliové separace proto bylo zredukováno a užito pouze u nejdelších pilot k dosažení co nejrovnoměrnějšího sedání mostu. Samotné zabudování fóliové ochrany u pilot, pažených ocelovými pažnicemi, je velmi problematické. Již při poměrně malém tlaku betonu v pažnicích dochází k přitlačení fólie na líc pažnice a při odpažování je fólie zcela zničena. Tento problém byl řešen použitím extrémně pevné fólie Sikaplan Tunnel 24,6 tl. 3 mm. Fólie byla na armokoš připevněna a svařena ve vodorovné poloze. Po vyřešení počátečních problémů se podařilo fólie u zkušebních pilot zabudovat, aniž by došlo k jejich poškození. Další komplikace však nastaly se zatékáním betonu za spodní i vrchní okraj fólie. Jako zcela nevhodný se pro tuto technologii ukázal samozhutnitelný beton, který byl použit na sousedním objektu SO 203. Do systémových pilot byl proto použit beton konzistence S4. Po vyřešení některých detailů s uchycením fólie je možné konstatovat, že při realizaci založení byla technologie zabudování fólií bezpečně zvládnuta. Celkem bylo v průběhu března až července 2005 realizováno 10.950 m vrtaných pilot, na nichž byly prováděny následující testy:

• u všech pilot zkouška integrity dříků a pat akustickou metodou PIT,
• integrita dříku systémových pilot byla ověřena ultrazvukovým testováním GHA (Gross-Hole Analyzer) vždy u prvních dvou pilot na každém pilíři nebo opěře, tj. celkem 98 ks. Možný rozsah anomálie testovaných pilot je určován podle kritérií, stanovených výrobcem měřicí techniky pro GHA Pile Dynamics Cleveland, Ohio, USA. Vadné místo piloty je definováno nárůstem času FAT, potřebného k přenosu signálu zvukové vlny o více než 20 až 25%. V souvislosti s použitou metodou GHA je třeba upozornit na některá fakta:
  ❍ při vyhodnocování integrit dříků pilot byly u většiny pilot signalizovány „anomálie“ v pravidelně se opakujících vzdálenostech od hlavy pilot. Při bližším zkoumání problému bylo zjištěno, že poloha zjištěných anomálií přesně odpovídá místům stykování trubek, což velmi citlivá metoda GHA vyhodnotí jako poruchu (zpoždění) FAT signálu,
  ❍ je zřejmé, že při betonáži pilot o značných délkách (25–35 m) a navíc pod hladinou vody (12 m) je velmi obtížné zabránit kontaminaci betonové směsi drobnými nečistotami v patě piloty. I při sebelepší technologické kázni dojde u prvních litrů betonové směsi k částečnému míchání s vodou (kalem) v patě vrtu až do doby, kdy jsou betonářské roury plně vetknuty v betonu. Vzhledem k tomu, že metoda měření integrity GHA je extrémně citlivá, bylo u velkého množství pilot zaznamenáno snížení homogenity betonu v oblasti 0,5–0,8 m nad patou vrtu. Podmínka vyhovující integrity, tj. zvýšení FAT o max. 20–25%, je proto u pat pilot v extrémních podmínkách dosti obtížně splnitelná,
  ❍ skutečné snížení homogenity betonu je signalizováno zvýšením FAT o > 100% ve všech měřených profilech. Bylo to potvrzeno i zkušebními odvrty,
• v souladu se ZTKP byl návrh založení ověřen dynamickým testováním PDA (Pile Dynamic Analyzer) u systémových pilot pilířů (8 ks). U všech zkoušených pilot byl proveden test integrity GHA,
• návrhové zatížení pro testované piloty bylo vypočteno a vyhodnoceno podle EC 7 (EN 1997-1: 2004 /E/) firmou Stavební geologie – Geotechnika. Získané hodnoty jsou poměrně odlišné a nabývají velikosti od 3.517 do 6.115 kN. U žádného pilíře však nebyla naměřena nižší hodnota než je předpokládané zatížení reakcemi mostu.

S ohledem na extrémní délky pilot, obtížné geologické poměry a nově použité technologie lze hodnotit kvalitu provedených prací poměrně kladně. Některé výše uvedené problémy při realizaci díla byly průběžně vyřešeny a včas odstraněny. Spodní stavbu mostu tvoří pilíře ve tvaru písmene Y, vetknuté do základových patek, které jsou osazeny na skupině hlav pilot. Pilíře mají mezi ramena písmene Y vloženu plnou stěnu, která slouží k osazení zdvihacích zařízení v případě nutnosti výškové rektifikace mostu ve výše popsaných složitých geotechnických poměrech. Tomuto účelu je podřízen na první pohled poměrně těžkopádný tvar pilířů.

OCELOVÁ KONSTRUKCE
Ocelovou část nosné konstrukce, navrženou z oceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi (patinující ocel), představuje dvojice hlavních plnostěnných svařovaných nosníků tvaru nesymetrického I, osazených ve vzájemné osové vzdálenosti 7,5 m (resp. 8,25 m v prvních čtyřech polích pravé NK). Mají konstantní výšku stěn 2,5 m s odstupňovanou tloušťkou od 18 do 26 mm. Horní pásnice o proměnné tl. 18–35 mm mají šířku 550–700 mm. Tloušťky dolních pásnic alternují mezi 25 a 55 mm, šířky mezi 700 a 1.100 mm. Hlavní nosníky jsou přímé a ve směrových obloucích jsou na spodní stavbu uloženy polygonálně. Jejich vzájemné příčné spojení zajišťují jednak nadpodporové příčníky, dimenzované i na zdvihání nosné konstrukce, jednak dvojice mezipodporových příčných ztužidel, umístěné přibližně ve třetinách rozpětí každého pole mostu. Svislé výztuhy stěn hlavních nosníků jsou – s výjimkou nadpodporových – umístěny na jejich vnitřních stranách. V místech styků dilatačních úseků byl navržen atypický komorový příčník s krátkými konzolami, umožňující zasunutí jedné části nosné konstrukce do druhé. Toto uspořádání obou navazujících konstrukcí je výhodné proto, že reakce z ložisek se přenášejí na pilíř v jedné přímce a v jeho ose. Tvar pilíře mezi dilatačními úseky tak zůstává obrysem a základními rozměry shodný s ostatními mezilehlými pilíři.

ATMOFIX V PRAXI
Konstrukční patinující ocel navrhl projektant po předchozím ověření atmosférických podmínek v místě stavby, vhodných pro vytvoření patiny. Hlavními argumenty pro volbu této oceli byly zejména výrazné snížení nákladů na pozdější údržbu mostu a časové úspory, dané vypuštěním protikorozní ochrany OK při výrobě i po montáži na stavbě. Horní mostovku tvoří železobetonová spřažená deska. Šířka desky se pohybuje od 14,35 do 15,36 m, její tloušťka je 450 mm nad hlavními nosníky a 320, resp. 380 mm ve střední části mezi nimi. Železobetonová deska mostovky je spřažena s horními pasy hlavních nosníků spřahovacími trny průměr 19 mm a délky 150 mm, umístěnými maximálně v šesti řadách. V místech kotvení mostních dilatačních závěrů je deska mostovky zesílena. V důsledku polygonálního uspořádání hlavních nosníků ve směrových obloucích mají konzoly desky, jejíž okraje sledují oblouk, proměnnou délku. Pro nosnou výztuž desky byla použita ocel 10505 (R) v profilech od 12 do 25 mm.

Celý nezkrácený článek včetně technických nákresů a fotografií si můžete přečíst ve speciální příloze čísla 6/2005.

Autoři

• Ing. Dobrovský Petr
• Ing. Mikula Jiří
• Dr. Ing. Vítek Petr