asb.sk - Odborný portál pre profesionálov v oblasti stavebníctva
Partneri sekcie

Efektívne riešenie premostenia Vážskeho kanála a koryta rieky Váh

07.06.2013
Príspevok opisuje riešenie problémov pri návrhu železnicných mostov na dvojkolajovú trat na nosickom ostrove, ktorý oddeluje pôvodné koryto rieky Váh od Vážskeho kanála. Predmetné mostné objekty sú súcastou preložky, ktorú si vyžiadala modernizácia železnicnej trate na úseku medzi Púchovom a Považskou Teplou. Navrhované mosty budú premostovat inundacné územie Váhu a zároven budú železnicnou tratou spájat rozdelené územie, ktoré je v budúcnosti uvažované ako rekreacná oblast.
Modernizácia železničnej trate Bratislava – Žilina – Košice bola zaradená medzi prioritné trate V. európskeho dopravného koridora, ktorý bol definovaný na II. paneurópskej konferencii ministrov dopravy. Hlavným cieľom modernizovania železníc Slovenskej republiky je dosiahnutie požadovanej technickej infraštruktúry na základe parametrov dohôd AGC a AGTC. Dosiahnutie týchto parametrov si vyžiadalo v mnohých úsekoch pretrasovanie železničnej trate na nové teleso. Nové trasovanie železničného telesa za Púchovom, smerom doľava od pôvodného telesa, viedlo k rozdeleniu inundačného územia rieky Váh na nosickom ostrove v Nimnici, ktoré je v smere staničenia lemované z pravej strany Vážskym kanálom a z ľavej strany pôvodným korytom. Na vizuálne a koncepčné riešenie bolo navrhnuté zjednotenie mostných objektov na nosickom ostrove, čím sa dosiahne celková kompaktnosť daného úseku.

Riešenie mostných objektov
V súčasnosti trasa vedie mimo ostrova. Pri návrhu jednotlivých variantných riešení sa vybrala najvýhodnejšia, takzvaná tunelová trasa (obr. 1). Toto vedenie železničnej trate pretína nosický ostrov, ktorý je inundačným územím rieky Váh a kde sa zároveň v budúcnosti uvažuje o zriadení rekreačnej oblasti.
Z potreby zabezpečiť voľný prietok vody inundačným územím a výhľadového zriadenia rekreačnej oblasti na ostrove vyplýva, že železničnú trať nemožno viesť na násype, ktorý by ostrov fyzicky rozdelil, ale treba vybudovať mostné objekty. Na danom úseku je trať v smerovom oblúku a v stúpaní smerom k Žiline. Osová vzdialenosť koľají na mostoch je 4,2 m. Z hľadiska šírkového usporiadania sa nosné konštrukcie navrhli na MPP 3,0R s potrebnou rezervou. Použitie MPP 3,0R vyplynulo z požiadaviek ŽSR kladených na dlhšie mostné objekty.


Obr. 1  Celková situácia stavby

Riešenie mostov v dokumentácii na územné rozhodnutie
V dokumentácii na územné rozhodnutie (DÚR) sa ako najvýhodnejší variant zvolila spriahnutá oceľobetónová nosná konštrukcia. Pozostáva­la z betónovej dosky s premennou hrúbkou 0,3 – 0,4 m s dostredným spádom 2 %. Doska bola na okrajoch ukončená železobetónovou rímsou, čím sa vytvoril požadovaný priestor na koľajové lôžko a káblové trasy po oboch stranách mosta. Doska bola v priečnom smere čle­nená na dva samostatné celky, čo bez­prostredne súvisí s možnosťou rekonštrukcie mosta v budúcnosti pri zachovaní dopravy po jednej koľaji. Šírka dilatačnej škáry vyplnenej tesniacim elastomérnym pásom bola 20 mm.

Každá doska bola uložená na štyroch zváraných oceľových nosníkoch s konštantnou výškou 1,20 m po celej dĺžke mosta. Nosníky sú navrhnuté v osovej vzdialenosti 1,4 m. Všetky nosné konštrukcie boli z ocele S355 J2 a každý dilatačný diel bol v pozdĺžnom smere rozdelený na päť montážnych dielcov spájaných montážnymi zvarmi.

Celková dĺžka nosnej konštrukcie jednotlivých mostných objektov vyplynula z rokovaní so Slovenským vodohospodárskym podnikom o umiestnení násypového telesa železničnej trate. Návrh rozpätí jednotlivých polí je 20 m. Mostné objekty s označením č. 1 a č. 3 sa navrhli v pozdĺžnom smere ako dva dilatačné celky a mosty č. 2 a č. 4 ako jeden dilatačný celok.

Spodnú stavbu tvorili masívne železobetónové gravitačné opory a medziľahlé piliere oválneho prierezu, s driekmi votknutými do základových dosiek. Založenie opôr a pilierov sa uvažovalo na veľkopriemerových pilótach (alternatívne založenie mikropilótach). Nosná konštrukcia sa uložila na oceľových ložiskách pod každým nosníkom. Pevné uloženie sa predpokladalo vždy na dvoch stredných pilieroch každého dilatačného celku.

Vodu z mosta odvádzali odvodňovače umiestnené v osi dilatačnej škáry vo vzdialenosti asi 30 m. Z odvodňovačov sa voda potrubím odviedla k pilierom a oporám, aby následne vyústila v teréne. Kontinuálny prechod železničnej komunikácie a koľajového lôžka z nosnej konštrukcie na opory sa zabezpečil lamelovými mostnými závermi.

Riešenie mostov v dokumentácii na stavebné povolenie (DSP) a realizáciu stavby (DRS)
Nosná konštrukcia

Navrhnutý spôsob založenia nosnej konštrukcie v stupni DÚR bol nevyhovujúci, keďže navrhnuté trasovanie železničnej trate prechádza ochranným pásmom minerálnych vôd I. stupňa. Správca minerálnych vôd a žriediel sa obával ich znečistenia pri hlbinnom založení. Vzhľadom na veľkosť prenášaného zaťaženia a na základe inžinierskogeologických posudkov sa plošné založenie javilo ako nehospodárne.

Z uvedených skutočností vyšla požiadavka navrhnúť typ konštrukcie, ktorý by nezasahoval do podzemných vôd a jeho plošné založenie by minimalizovalo stlačenie spodných vrstiev na minimum. Najvhodnejším riešením sa javilo použitie železobetónovej prefabrikovanej konštrukcie systému Matiere, typ Modularch CM4, z betónu C 45/55 a s plošným založením. Voľba daného typu konštrukcie rešpektuje všetky uvedené požiadavky správcu minerálnych vôd.

Navrhnutá nosná konštrukcia mostných viaduktov sa skladá z jednorozponových klenbových prefabrikovaných železobetónových tubusov. V priečnom smere pozostáva jeden tubus z ôsmich prstencov so skladobnou šírkou 2,5 m (obr. 2). Každý prstenec sa skladá z dvoch stenových dielcov a jedného horného klenbového dielca. Klenbový dielec sa bude na stenové dielce ukladať nasucho, a to prostredníctvom špeciálne formovaného kĺbového spoja Ball Socket Joint (obr. 3). Klenba je v návrhu ukončená atypickým klenbovým dielcom s osadenou rímsou, ktorá zabráni prepadávaniu materiálu z hornej časti konštrukcie. Toto zakončenie klenby je doplnené kamenným obkladom z lomového kameňa so šírkou
0,5 m od líca klenby.

Celá nosná konštrukcia je navrhnutá s presypaním, kde samotný zásyp tvorí pasívny odpor a je dôležitou súčasťou nosného prefabrikovaného systému. Jej výhodou je využitie vyťaženého materiálu z navrhovaného tunela Diel na zásypy konštrukcií. Vzhľadom na vzdialenosť jednotlivých tubusov nemožno v plnom rozsahu využívať pasívny odpor zásypu. Preto sa navrhlo zmonolitnenie stenových dielcov nielen v priečnom, ale aj v pozdĺžnom smere.

Na konštrukciu tubusu priamo nadväzujú krídlové steny s rovnakým tvarom ako stenové dielce, ktoré sa zvažujú v sklone 1 : 1,75 spolu s násypom železničného telesa. Posledné krídlové dielce sú v hornej časti takisto ukončené rímsou.


Obr. 2  Vzorový priečny rez mostom


Obr. 3  Detail kĺbového spoja


Obr. 4  Pozdĺžny pohľad a rez mostom

Samotné šírkové usporiadanie prefabrikovanej nosnej konštrukcie vyplýva z tvaru násypu železničného telesa. Voľná šírka na moste dosahuje medzi rímsami hodnotu 18,0 m na hornej hrane prefabrikátov. Celková šírka mosta vrátane stenových dielcov je 40,0 m. Dĺžka nosnej konštrukcie bola navrhnutá tak, aby sa čo najviac priblížila dĺžke navrhnutej v stupni DÚR a aby bol v prípade rozliatia rieky Váh zabezpečený dostatočný prietok. Pri jednotlivých objektoch sa navrhla dĺžka:
  • most č. 1 – 221,0 m,
  • most č. 2 – 121,0 m,
  • most č. 3 – 222,0 m,
  • most č. 4 – 121,0 m.
Z bezpečnostných dôvodov je po celej dĺžke nosnej konštrukcie mosta z oboch strán zriadené bezpečnostné zábradlie.


Obr. 5 a 6 (perex) Vizualizácia mosta

Založenie nosnej konštrukcie
Vzhľadom na nevhodnosť použitia hlbinného založenia je nosná konštrukcia založená na betónových základových pásoch. Uloženie základových pásov je navrhnuté na hutnených štrkopieskových vankúšoch, ktoré nahrádzajú nevhodné zeminy nachádzajúce sa v podzákladí a sú uložené až na štrkovom únosnom podloží. Únosnosť štrkopieskových vankúšov je zvýšená použitím dvoch vrstiev geomreží v spodnej časti. Po zhotovení základových a nosných konštrukcií sa zhotovia spätné zásypy z balvanov s frakciou >200 mm, s presypaním štrkopieskom. Daný zásyp má v prípade rozliatia rieky Váh v inundačnom území zabrániť odplaveniu a možnému odkrytiu základových konštrukcií, čo by mohlo viesť ku kolapsu konštrukcie. Konečná úprava pod nosnou konštrukciou spočíva vo vytvorení násypu z kameniva s frakciou 32 – 64 mm v celkovej hrúbke 100 mm.

Záver
V príspevku je stručne predstavené efektívne vedenie mostných objektov na nosickom ostro­ve v Nimnici v rôznych stupňoch projektovej dokumentácie. Celkovo možno navrhnuté riešenie zhodnotiť v niekoľkých bodoch:
  • výhodou spriahnutej oceľobetónovej konštrukcie zo stupňa DÚR je možnosť budúcej rekonštrukcie a opráv pri vylúčení jednej koľaje z prevádzky,
  • návrh typu objektov v stupňoch DSP a DRS výrazne ovplyvnilo vydané nesúhlasné stanovisko inšpektorátu kúpeľov a žriediel k navrhnutému hĺbkovému zakladaniu v DÚR,
  • použitie staticky výhodnejšej a jednoduchšej konštrukcie v stupni DSP a DRS,
  • pri použití oblúkovej betónovej konštrukcie odpadá použitie ložísk a ich údržba,
  • pri použití betónových prefabrikovaných oblúkov odpadávajú náklady na udržiavanie náterov na nosných oceľových konštrukciách,
  • výhodou použitia betónových prefabrikátov je jednoduchá a rýchla montáž, čím sa výrazne znižuje rozsah takzvaných mokrých procesov,
  • návrh oblúkovej konštrukcie výrazne ovplyvňuje celkový kolorit daného územia,
  • počiatočné nadobúdacie náklady sú vyššie, šetrí sa však počas prevádzky pri údržbe nosnej konštrukcie,
  • výraznou nevýhodou na slovenskom trhu je málo skúseností s realizáciou takýchto most­ných objektov v železničných podmienkach.

Na záver možno konštatovať, že návrh oblúkovej konštrukcie použitej v stupni DSP a DRS sa z dlhodobého hľadiska javí ako hospo­dárny. Dodržaním požadovanej technológie a kvality prác pri realizácii môže navrhnutý typ konštrukcie v budúcnosti, po nadobudnutí skúseností z užívania, tvoriť významnú časť mostných konštrukcií na modernizovaných železničných tratiach na Slovensku.

TEXT: Ing. Ján Špánik, Ing. Vladimír Piták
FOTO A OBRÁZKY: REMING Consult

Ján Špánik je manažér projektu v spoločnosti REMING Consult, a. s.

Vladimír Piták je zodpovedný projektant objektu v spoločnosti REMING Consult, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáre

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Ďalšie z JAGA GROUP