Ocelová konstrukce silničního mostu v Lysé nad Labem

• Foto

HLAVNÍ ÚČASTNÍCI VÝSTAVBY

• Název: SO 201 – most ev. č. 272‑006 přes trať ČD Kolín – Všetaty
• Objednatel: Středočeský kraj
• Zhotovitel projektu OK: Pontex s. r. o.
• Zhotovitel stavby: 
  • METROSTAV, a. s., divize 4
  • PORR, a. s.
  • Chládek a Tintěra, Pardubice a. s.
• Výroba a montáž OK: Metrostav a.s., divize 3
  • Ing. Jan Krysta (vedoucí projektu)
  • Ing. Martin Kudlák (autor technologie montáže)
  • Ing. Peter Valárik, Hutní montáže, a. s. (výsun a spouštění mostu)
• Správce mostního objektu: Krajská správa a údržba silnic Středočeského kraje, příspěvková organizace

ZÁKLADNÍ TECHNICKÉ ÚDAJE

• Délka nosné ocelové konstrukce mostu: 90,70 m
• Šířka mostu: 15,00 m
• Šířka vozovky: 10,50 m
• Průchozí šířka: 2 × 2,0 m
• Konstrukční výška: 1,45 m
• Celková hmotnost ocelové konstrukce: 677,4 t

POPIS STAVEBNÍHO OBJEKTU

Most je celkově rozdělen na tři úseky ležících dohromady na dvou opěrách a osmi betonových pilířích (značeno posloupně čísly 1 až 10), z nichž pilíře P4 a P7 jsou společné vždy pro dva sousední úseky. První úsek o délce 60,4 metru leží mezi opěrou O1 a pilířem P4 a třetí úsek o stejné délce leží mezi pilířem P7 a opěrou O10. Oba tyto úseky jsou tvořeny v konstantním 6% spádu ze železobetonových (předepjatých) prefabrikovaných „T“ nosníků, na kterých byla zmonolitněna mostovka.

Zhotovitelem krajních polí je Metrostav, a. s. – divize 4. Úkolem divize 3 bylo, jak jsem již napsal výše, výroba a osazení středního ocelového pole mostu o délce 90,7 metru a váze 677 tun nad železniční trať, mezi již zhotovené betonové předpolí na pilíře P4 a P7.

POPIS OCELOVÉ KONSTRUKCE

Ocelová konstrukce je tvořena čtveřicí hlavních nosníků s ortotropní deskou. Tvar konstrukce v podélném směru sleduje výškově symetrický oblouk o poloměru přibližně 1,04 km, který tvoří tzv. vrchlík mostu. Půdorysně je most v přímém tvaru. Osová vzdálenost hlavních nosníků je 2,5 + 3 + 2,5 metru a je konstantní po celé délce mostu, stejně tak jejich výška.

Vzhledem k prostorovým poměrům je spodní hrana mostu vodorovná, horní sleduje příčný střechovitý 2,5 % sklon vozovky, což má za následek různé výšky stěn hlavních nosníků, které jsou proto děleny na dva typy – vnější nosníky N1 a N4, které jsou nižší než vnitřní nosníky N2 a N3. Dolní pásnice je u obou typů nosníků konstantní šířky 700 mm. Tloušťka stojin a dolní pásnice je proměnná v závislosti na namáhání nosníku.

Hlavní nosníky jsou v místě podpor propojeny podporovými (ložiskovými) příčníky, v polích jsou spojeny mezilehlými příčníky dvou typů, které se opakují v rastrech 2,4 až 2,5 metru. Ložiskové příčníky jsou navrženy jako nesymetrické svařované I‑profily, kdy horní pás je tvořen ortotropní deskou, a dolní pásnice jsou napojeny náběhy na pásnice hlavních nosníků.

V oblasti kolem ložisek jsou opatřeny výztuhami pro roznos reakce ložisek, a také pro možnost zvedání mostu při výměně ložisek. Ta jsou na přechodových pilířích P4 a P7 umístěna pod krajními nosníky N1 a N4, kde jsou od sebe v příčném směru vzdálena 8 m a nad vnitřními podporami P5 a P6 jsou ložiska umístěna vždy mezi hlavními nosníky a vzdálena 5,60 m od sebe. Mezilehlé příčníky typu 1 jsou tvořeny plnostěnným svařovaným nosníkem nesymetrického I‑profilu (horní pás tvoří ortotropní deska) s výškou stěny cca 750 mm.

Dolní pásnice se nachází v ploše stěny hlavního nosníku vybaveného výztuhami. Mezilehlé příčníky typu 2 jsou stejně jako ložiskové příčníky připojeny k hlavnímu nosníku po celé jeho výšce, jen mají ve své stěně oválný otvor lemovaný výztuhou. Spojení dolních pásnic příčníků a hlavních nosníků je provedeno přes půdorysné náběhy. Horní pás o tloušťkách 14 a 20 mm tvoří ortotropní desku, která sleduje příčný řez mostu a vytváří tak podklad pro vozovku, obrubníky a chodníky.

Vyztužení desky je navrženo z trapézových výztuh pod vozovkou i pod chodníkem, které průběžně procházejí plechem příčníků specificky tvarovanými výřezy.

Chodníky jsou umístěny na konzole mostu, stěny konzol korespondují s příčníky mezi hlavními nosníky. Plech obrubníku a chodníku má po celé délce mostu konstantní tloušťku – vzhledem k boulení a smykovému ochabnutí se příliš nepodílí na efektivním průřezu. Vnější strana je olemována plechovou římsou z tvarovaného plechu. Na horní povrch chodníkového plechu jsou v místech příčných vazeb přivařeny desky tl. 40 mm jako podklad pro sloupky zábradlí. Schéma celé ocelové konstrukce mostu můžete vidět na obrázku 1.

DODÁVKA OCELOVÉ KONSTRUKCE

Konstrukce mostu byla kompletně vyráběna v dílně divize 3 v Horních Počernicích průběžně od srpna do listopadu roku 2018. Celkem bylo vyrobeno 20 montážních dílců o hmotnostech od 15 do 42 tun, které byly naváženy na stavbu ve třech etapách po 5, 9 a 6 dílcích. Jednalo se o čtyři ložiskové dílce (obr. 2), 8 vozovkových dílců (obr. 3) a 8 chodníkových dílců (obr. 4). V první etapě bylo vyrobeno a dodáno ložiskový dílec pro pilíř P4 a po dvou navazujících dílcích vozovkových a chodníkových. Celková délka této sestavy, která byla v celku přejímána v dílně, byla 24,7 metru a návoz byl proveden ve dvou dnech v posledním říjnovém týdnu.

Ve druhé etapě bylo vyrobeno a dodáno ložiskový dílec pro pilíř P5 a po čtyřech navazujících vozovkových a chodníkových dílcích. Celková délka této sestavy byla 37 metrů a návoz byl proveden pěti auty ve třech dnech v polovině listopadu.

V poslední etapě bylo vyrobeno a dodáno ložiskové dílce pro pilíře P6 a P7 a mezilehlé vozovkové a chodníkové dílce vždy po dvou kusech. Celková délka poslední sestavy byla 29 metrů a návoz byl proveden čtyřmi auty ve třech dnech ve druhém prosincovém týdnu. Veškeré dílce byly na stavbu dováženy včetně PKO již ve finálním vrchním nátěru kromě spodní plochy dolních pásnic hlavních nosníků, kde bylo předpokládáno drobné poškození během výsunu.

PŘÍPRAVA PŘED MONTÁŽÍ

Pro předmontáž ocelové konstrukce mostu byla využita betonová mostovka třetího pole mostu mezi osami 7 až 10 a navazující asfaltová komunikace (obr. 5). Celková délka této plochy byla cca 100 metrů v proměnném spádu 6 až 4 %. Před samotným zahájením montážních prací bylo nutné na osu této plochy osadit výsuvnou dráhu o délce taktéž 100 metrů a celkové hmotnosti 50 tun. Dráha byla složena ze dvou profilů HEB800 a byla přivařena k ocelovým destičkám, které byly do betonové mostovky osazeny před její betonáží a lícovaly s jejím horním povrchem.

Dále bylo potřeba na mostovce zhotovit osm betonových klínů pro vyrovnání podélného a příčného spádu. Klíny se nacházely v křížení os hlavních nosníků N1 a N4 a pilířů P7, P8, P9 a P10. V těchto bodech bylo uvažováno podepření konstrukce mostu během výsunu. Na klíny byly položeny betonové bloky, které byly posléze osazeny výsuvnými ložisky (obr. 6). Mezi blokem a ložiskem byl ještě 12 mm elastomer pro zvýšení tření. Výška horní kluzné plochy výsuvného ložiska byla v rozmezí 1,2 až 2,1 metru nad úrovní betonové mostovky.

Veškeré tyto práce musely být provedeny před osazením mostu, protože potom by k nim nebyl přístup. Následně se na předmontážní ploše zhotovil montážní rošt, který by podepíral sestavovanou konstrukci v blízkém okolí příčných montážních styků a zároveň by dělníkům umožnil pohodlný a bezpečný přístup k montážním svarům.

Rošt se stavěl vždy zvlášť pro každou etapu návozu asi čtyři dny před osazením montážních dílců. Byl proveden pouze z prvků pižma o celkové hmotnosti asi 60 tun a v horní části byl vybaven speciálními prvky umožňující výškovou rektifikaci v rozmezí 400 mm a dále umožnil podepřít konstrukci v různých spádech (obr. 7). Rošt byl ukládán volně na betonovou mostovku, přičemž kopíroval její podélný i příčný sklon. Každá sestava pod jednotlivým příčným stykem byla tvořena ze dvou symetrických sestav pomyslně rozdělených výsuvnou dráhou.

MONTÁŽ OCELOVÉ KONSTRUKCE

Montážní dílce první a druhé etapy byly na předmontážní plochu ukládány za pomocí autojeřábu o nosnosti 200 tun, který byl přistaven na terénu vedle mostu (obr. 8). Segmenty se osazovaly na předem geodeticky zaměřené a nastavené hlavy montážního roštu do tvaru oblouku o poloměru cca 1,04 km (obr. 5). Ten byl nakloněn tak, aby během výsunu mostu po jeho trajektorii, dojel první příčník konstrukce na pilíř P4 v definitivní výšce (+150 mm rezerva). Segmenty třetí etapy byly osazovány na rošt z asfaltové plochy za mostem, neboť po stranách již nebylo místo pro zakotvení mechanizace. To si ale kvůli velkému vyložení vyžádalo využití autojeřábu o nosnosti 500 tun (obr. 9).

Postup osazování dílců byl pro všechny tři etapy stejný. Nejdříve se osadil na čtyři podpory příčníkový dílec a k němu se přiložily opět na čtyřechbodech dva střední vozovkové dílce. Chodníkové dílce se osadily vždy po stranách na dvě vnější podpory a z vnitřní strany byly zavěšeny ocelovými deskami s vybráním, které byly navařeny již v dílně, za vozovkové dílce. Ocelové desky pro zavěšení byly využity i jako vymezující profily pro nastavení svarové mezery (obr. 10). Konstrukce sestaveného mostu byla podélně fixována k výsuvné dráze, aby nedošlo k jejímu posunutí směrem z kopce. Po sestavení byla geodeticky zaměřena a na základě vyhodnocení bylo provedeno dodatečné rovnání v rozmezí milimetrů.

K tomu bylo využito hydraulických lisů o nosnosti do 50 tun a rektifikačních šroubů. Po opětovném kontrolním měření byly zahájeny svařovací práce. Nejdříve byly současně svařovány podélné styky mostovkového plechu a dolní pásnice mezilehlých příčníků. Poté byly svařeny stojiny mezilehlých příčníků. Před zahájením prací na příčných stycích bylo provedeno další kontrolní měření a případná rektifikace. Po dokončení svařování jednotlivých styků bylo provedeno finální geodetické zaměření konstrukce, byly provedeny nedestruktivní kontroly svarů a následně jejich otryskání a aplikace protikorozního nátěru. 

Jelikož dokončení svařování proběhlo v lednu, bylo zapotřebí při aplikaci nátěru bedlivěji sledovat parametry okolní teploty, vlhkosti a rosného bodu. Nakonec bylo nutné prostor pod mostem perfektně zakrýt a utěsnit a konstrukci za pomoci ohřívačů vzduchu na LTO nahřát, aby byly splněny klimatické parametry pro aplikaci nátěrů.

PRÁCE PŘED VÝSUNEM

Po dokončení veškerých montážních, svářecích a natěračských pracích, což bylo první týden v únoru 2019, bylo potřeba připravit konstrukci mostu k výsunu. To obnášelo zejména spuštění z montážního roštu na výsuvná ložiska. Ta se těsně před spuštěním na horní nerezové ploše vybavila namazanými elastomerovými deskami s teflonovou vrstvou. Předpoklad tření mezi nerezem a namazaným teflonem byl 4 %, což se poté během výsunu i potvrdilo.

Výškový rozdíl mezi horní hranou výsuvného ložiska s elastomerem a dolní pásnicí mostu byl před zahájením montážních prací nastaven na 50 mm a o tuto hodnotu bylo nutné most spustit. Využily se k tomu hydraulické lisy o nosnosti 100 tun, které byly rozmístěny na betonových blocích s výsuvnými ložisky. Konstrukce se celá nadzvedla, stavěcí šrouby speciálních prvků pižma se měly sešroubovat dolů a konstrukce se měla spustit na výsuvná ložiska. Takto to sice zní jednoduše, ale během realizace se ukázalo, že naolejované stavěcí šrouby si ne úplně rozumí s tryskacím pískem a tudíž byly všechny zanešené a zaseklé. Pižmo tedy bylo nutné ručně rozebírat, anebo alespoň jeho horní úroveň se speciálními prvky. Po spuštění na výsuvná ložiska (obr. 11) byl na poslední příčník přišroubován tlačný trám s hydraulickým zařízením, které se zapíralo o výsuvnou dráhu a bylo možné tak demontovat prvky podélné fixace mostu.

Dále byl na betonovou mostovku přibližně v polovině délky předmontážní plochy osazen brzdný elektrický lanový vrátek, který sloužil k zajištění vysouvané konstrukce proti sesunutí během nabíjení hydraulických pístů. Maximální brzdná síla byla stanovena na 25 tun, což vrátek za požití dvojnásobného kladkového převodu splňoval. K betonové mostovce byl přivařen k předem zabetonovaným ocelovým deskám a pomocí háku a textilního lana byl upevněn k určenému mezilehlému příčníku ocelové konstrukce mostu.

Souběžně probíhala montáž tří pižmo‑věží v kolejišti (obr. 12), jejichž rozmístění bylo dáno statikou projektu. S věžemi u pilířů P4 a P6 nebyly při realizaci žádné větší potíže, jelikož nebyly ani v kolejišti či průjezdném profilu, ale ani nad nimi nevedlo trolejové vedení. Velmi opatrně, ale zároveň svižně musela být sestavena věž v kolejišti mezi pilíři P5 a P6. Jednak musela být sestavena v době výluky, která byla nahlášena již v září 2018 a také musela být postavena skrz trolejové vedení tak, aby nedošlo k jeho namáhání. Věže byly osezeny na geodetem vyznačené značky a poté ještě proběhla kontrola, zda jejich výška odpovídá trajektorii výsunu, jelikož maximální dovolená odchylka stanovená projektantem byla 10 mm. Horní úroveň byla vybavena dřevěnou podlahou pro pohyb pracovníků. Po kontrole a nastavení výsuvných ložisek mohl být zahájen výsun.

VÝSUN OCELOVÉ KONSTRUKCE MOSTU

Na 90 metrový výsun ocelové konstrukce jsme měli přesně tři dny. První den probíhal výsun ve dne a za úkol bylo dostat první ložiskový příčník nad osu pilíře P6. Následující dva výsuny probíhaly v nočních směnách za plné výluky kolejí. První noční směnu musel první příčník dosáhnout osy pilíře P5 a poslední noční směnu musel být výsun dokončen na pilíři P4. Podélný posun mostu po výsuvných ložiscích byl zajištěn hydraulickou soustavou, která se zapírala a krokovala po výsuvné dráze.

Skládala se z tlačného trámu, který byl upevněn k poslednímu příčníku mostu, dále ze záporného prvku, který zapíral o zarážky výsuvné dráhy a hydraulických válců o celkové tlačné síle 2 × 60 tun a schopnosti vysunout píst až o 1,5 metru. Ovládací zařízení bylo umístěno na horní pásnici koncového příčníku a jelo tak souběžně s mostem (obr. 13). Po zapření záporného prvku o výsuvnou dráhu došlo k uvolnění brzdného vrátku a písty posunuly most o 1,5 metru. Poté došlo k aktivaci vrátku, uvolnění záporného prvku a jeho přitažení skrz zasunutí pístů po výsuvné dráze. Poté se záporný prvek opět zapřel, vrátek uvolnil a krok se opakoval. Rychlost výsunu se pohybovala okolo 10 až 12 metrů za hodinu. Most tak postupně odjížděl z předmontážní plochy (obr. 14). U každého výsuvného ložiska stál jeden dělník a opakovaně vkládal namazané elastomerové desky mezi nerezovou vrstvu ložiska a dolní pásnici mostu (teflonem k nerezu, obr. 15).

Při najíždění prvního příčníku mostní konstrukce na pižmo s výsuvným ložiskem, bylo nutné eliminovat průhyb mostu, jelikož byl výsun mostu uvažován bez použití NOSu. Před zahájením výsunu byly všechny ložiska na pižmech posunuty na roštových nosnících dozadu ve směru výsunu za osu pižma (obr. 16). Výška stolice byla 665 mm a průhyb mostu neměl dle projektanta překonat 350 mm. Jakmile poloha prvního příčníku dosáhla osy pižma, výsun byl zastaven a příčník se na pižmu pomocí dvou hydraulických pump o síle 100 tun přizvedl nad úroveň ložiska.

To se poté pomocí lanových zvedáků podsunulo pod příčník mostu a jeho poloha se zafixovala pomocí systému bočních zarážek. Konstrukce příčníku mostu se spustila na ložisko s elastomerem, což umožnilo pokračovat ve výsunu. Tento postup se opakoval na každém pižmu.

První den výsunu šlo vše hladce, nedošlo k žádnému zdržení a již ve 14 hodin byl most ve své plánované poloze (obr. 17). V první noční směně pokračoval výsun na pilíř P5. Asi po jedné hodině prací vyklouzl na jednom výsuvném ložisku nad osou P7 elastomer s teflonem mimo nerezovou plochu ložiska a trvalo přibližně dvě hodiny, než se podařilo most v tomto místě bezpečně nadzvednout a elastomer vrátit na své místo. I přes tuto komplikaci se podařilo výsun dokončit v časovém plánu. Třetí směna byla již bez vážnějších komplikací. Jakmile první příčník překonal ložisko na posledním pižmu, byla na spodní pásnici přišroubována podélná zarážka, která se opřela po dokončení výsunu o hranu pilíře P4 a zafixovala tak most v podélném směru. Mezi zarážku a povrch betonu bylo vloženo dřevo, aby ochránilo povrch betonu a umožnilo mírné natáčení během spouštění mostu.

SPOUŠTĚNÍ KONSTRUKCE MOSTU

Po dokončení výsunu se most zajistil podélně a příčně na pilíři P4 a příčně bočními vedeními jednotlivých ložisek na pižmech. Poté se na betonové mostovce nad pilířem P7 namontovala ocelová konstrukce svisle‑příčného vedení mostu pro spouštění. Tato konstrukce byla částečně upevněna k čelu výsuvné dráhy a částečně k mostovce přivařením k předem zabetonovaným deskám. Po dokončení kompletní fixace mostní konstrukce byla zahájena fáze spouštění. Na tuto fázi jsme měli vyčleněny celkem čtyři noční směny.

V první bylo nutné vytáhnout všechna výsuvná ložiska na pižmech zpod mostu a přeskládat pižmo‑věž u pilíře P6 pro účely spouštění. Dále bylo nutné rozebrat a odvést pižmo v kolejišti. Všechny tyto práce byly dokončeny až v polovině druhé noční směny. Most byl spouštěn souběžně na dvou stanovištích, aby nedocházelo k přetěžování některých lisů, což statika mostu dovolovala. Na pilíři P5 se spouštělo o cca 1 m a pižmu u pilíře P6 o cca dva metry. Pro spouštění byly užity hydraulické lisy o nosnosti 250 tun, dva na každém stanovišti a podkladní vrstvené konstrukce sestávající z ocelových kroužků. Lisy byly upevněny vzhůru nohama ke spodní pásnici a opírali se o kroužky, které byly položeny na pižmu a postupně se odebíraly (obr. 18).

Spouštění probíhalo na obou pracovištích synchronně, kdy na P5 byla konstrukce spouštěná v krocích po 50 mm a na pižmu u pilíře P6 po 100 mm. Komunikace probíhala skrz vysílačky a veškeré hodnoty se zaznamenávaly do tabulky. Zbytek druhé noční směny se most podařilo spustit jen asi o čtvrtinu. Ve třetí noční směně se kvůli nepřízni osudu, kdy se nejdříve rozbilo čerpadlo, poté lis, následně vypadl proud, poté zase čerpadlo, podařilo spustit most zase jen o čtvrtinu. To znamenalo, že po třech dnech ze čtyř jsme měli za sebou polovinu spouštění, což přiznávám, bylo značně depresivní. Naštěstí ve čtvrté směně již žádné komplikace a zpoždění nenastaly a spuštění se podařilo v termínu dokončit. Most zůstal ležet na konstrukci z kroužků vybavených silnými elastomery.

Následující denní směnu byla konstrukce geodeticky zaměřena a na základě vyhodnocení srovnána do projekční polohy. Poté se osadily klínové desky a ložiska, kdy po vyhodnocení jejich rovinnosti, došlo k jejich podlití. Po vytvrdnutí hmoty byly provizorní podpůrné prvky odstraněny a most se přenesl na trvalá ložiska. Dnes již čekáme jen na květen, kdy máme nahlášeny denní výluky pro opravy nátěrů spodní pásnice, která byla mírně poškozena během výsunu.

Autor

• Ing. Kudlák Martin