Príprava a realizácia mostov technológiou letmej betonáže na stavbe D3 Svrčinovec – Skalité

Dominantnými objektmi stavby D3 Svrčinovec – Skalité sú mosty stavané technológiou letmej betonáže zvýraznené veľkými rozpätiami polí a vysokými piliermi. Vzhľadom na osadenie trasy diaľnice, ktorá vedie ponad hlboké a úzke údolia, tvarujú mosty zároveň panorámu hornatého regiónu. Ich výnimočnosť zdôrazňuje aj výška pilierov, ktorá je v jednom prípade až 76 m (obr. 1).

Obr. 1 Pilier č. 5 na SO 244, ktorý je najvyšším pilierom postaveným na Slovensku.

Samotný úsek diaľnice D3 Svrčinovec – Skalité, ktorého dĺžka je 12,28237 km, je súčasťou diaľničného ťahu D3 Hričovské Podhradie – štátna hranica SR/PR. Začína sa v obci Svrčinovec, kde križuje železničnú trať, pokračuje mimoúrovňovou križovatkou, ktorou sa napája na cestu I/11, a následne vchádza do tunela. Ďalej vedie striedavo mostnými objektmi, zárezmi a násypmi cez obce Čierne a Skalité. Tam vchádza do ďalšieho tunela a následne sa napája na už vybudovaný úsek Skalité – hranica SR/PR.

Podľa dokumentácie DÚR, ktorá bola spracovaná v roku 2002, sa predpokladala výstavba v plnom profile. V následne spracovanom stavebnom zámere sa už však predpokladala výstavba len v polovičnom profile, čo sa ale počas spracovania DSP zmenilo a rozpracovaná dokumentácia sa dopracovala opäť na plný profil.  V rámci súťaže  na výstavbu diaľničného úseku v roku 2012 padlo nakoniec rozhodnutie, že stavba sa bude realizovať v polovičnom profile (pravá strana). Po vybraní dodávateľa sa v októbri 2013 začala spracovávať nová dokumentácia DSPZ, ktorá riešila požiadavku objednávateľa na realizáciu polovičného profilu. Všetky tri objekty realizované technológiou letmej betonáže boli preto navrhnuté len v polovičnom profile.

Najvýznamnejším je určite objekt 244, ktorý sa môže momentálne pýšiť prívlastkom najvyšší most na Slovenku. Premosťuje údolie Gorilovho potoka s celkovou dĺžkou nosnej konštrukcie 593,397 m, pričom v mieste potoka je nosná konštrukcia vo výške až 86 m. Prvé a posledné dve polia sa realizovali na skruži, stred mosta sa realizoval práve technológiou letmej betonáže, ktorá bola nasadená na piatich zárodkoch (obr. 2). Samotný most dostal názov „Valy“, rovnako ako kopec, cez ktorý prechádza. Toto pomenovanie je príznačné, keďže most je v bezprostrednej blízkosti zaniknutého pohraničného opevnenia spred 18. storočia, ktoré sa rozprestieralo na celom vrchole kopca a na jeho južnom svahu a tvorili ho malé pevnosti spojené valom a priekopou.

Obr. 2 Pozdĺžny rez mostom 244

Spodná stavba

Spodnú stavbu tvorí osem medziľahlých pilierov a dve krajné opory. S ohľadom na náročnosť podmienok, v ktorých sa malo zakladať, a najmä po skúsenostiach z výstavby už zrealizovaného predchádzajúceho úseku, sa do ponuky navrhla kombinácia hĺbkového aj plošného zakladania. Pred zahájením projekčných prác sa potom urobili ešte dodatočné prieskumné vrty, ktoré mali overiť najmä možnosť vŕtania v danom podloží. Pri dvoch pilieroch sa navrhlo a nakoniec aj zrealizovalo plošné založenie, pri zvyšných sa navrhlo hlbinné založenie na veľkopriemerových pilótach s priemerom 900 mm. Aj keď v rámci návrhu bola snaha predísť problémom pri založení na veľkopriemerových pilótach, v jednom prípade sa musela  realizovať úplná náhrada mikropilótami, v dvoch prípadoch čiastočná. Vzhľadom na to, že územie je v zosuvnom pásme, zrealizovali sa pred začiatkom prác horizontálne odvodňovacie vrty a povrchové odvodnenia. Zároveň sa v potrebnom rozsahu zaistili stavebné jamy klincovanými stenami.  

Obr. 3 Systémové šplhacie debnenie od PERI

Pôvodné riešenie tvaru pilierov z DSP prešlo výraznou zmenou najmä pri zárodkových pilieroch, ktoré sa zmenili z pôvodne dutej konštrukcie na dvojicu stien. Tá sa pri vysokých pilieroch navzájom prepojila v spodnej časti stenou v tvare písmena H. Každý pilier pozostával zo zárodku, z niekoľkých typických záberov a hlavice. Na rea­lizáciu pilierov sa vybralo šplhacie vedené systémové debnenie (obr. 3), ktoré sa posúvalo v 5-metrových taktoch. Na jeho posun slúžili vežové žeriavy, ktoré boli postavené pri zárodkových pilieroch. Tie boli navrhnuté na samostatných základoch, do ktorých boli vot­knuté, čo umožnilo postaviť žeriavy na plnú výšku bez nutnosti dodatočného kotvenia do piliera. Žeriavy zároveň slúžili počas celej realizácie nosnej konštrukcie a boli hlavným vertikálnym dopravným prostriedkom materiálov na výstavbu mosta. Najvyšší žeriav mal 94 m pod hákom a maximálnu nosnosť 10 t na 15 m. To umožnilo realizovať zárodky, lamely letmej betonáže a aj samotnú montáž vozíkov bez nutnosti použiť ťažké mobilné žeriavy.

Debnenie pilierov bolo špeciálne navrhnuté tak, aby umožnilo zmenu z tvaru písmena H na dvojicu stien a zároveň tak, aby pri posúvaní umožnilo výstup na debnenie z výstupnej veže, resp. pri pilieroch nad 30 m z výťahov. Na tento účel sa na debnení z jednej strany umiestnila dodatočná podlaha, ktorá sa spustila ešte o 5 m. Po vysunutí debnenia do ďalšieho záberu tak mohli pracovníci vstupovať na debnenie bez potreby okamžitého zvýšenia úrovne výťahu. Na pilieroch, na ktorých sa nerealizovalo prepojenie betónovou stenou, sa na dočasné spojenie stien zrealizovalo prepojenie špeciálne vyrobeným oceľovým prípravkom z hrubostenných rúr. Pri krajných pilieroch, na ktorých neboli zárodky, sa použil obdobný systém debnenia, len šplhanie nebolo vedené, ale plošiny sa prekladali.

Obr. 4 Pohľad na debnenia zárodku

Nosná konštrukcia

Nosná konštrukcia je navrhnutá ako predpätá, spojitá monolitická, s komorovým prierezom. Tvorí ju 9 polí s rozpätím od 29,5 do 92 m. Na oporách a krajných podperách je uložená pomocou dvojice hrncových ložísk a na zárodkových pilieroch je zas zrealizované rámové spojenie. Do nosnej konštrukcie sa zvolil betón C45/55. Ten sa  pri vysokých pilieroch čerpal stacionárnym čerpadlom cez oceľové potrubie prikotvené k pilierom do rozdeľovača a následne vodorovným potrubím po mostovke do výložníka, ktorým sa dostával na konečné miesto zabudovania. Etapy na podpernej skruži sa betónovali na dvakrát. Najskôr sa zrealizovala spodná doska spolu s trámami, v druhej fáze sa zrealizovala horná doska. Ako podporná konštrukcia sa vybral systém Cuplok, ktorý sa z dôvodu nerovností v teréne doplnil o I profily s dĺžkou 8 až 10 m, ktoré umožňujú preklenúť terénne prekážky. Podporná konštrukcia sa ešte doplnila o systém poly, ktorý má väčšiu únosnosť a z ktorého sa vytvorili dočasné podoprenia v strede polí. Ich úlohou bolo preniesť časť zaťaženia z nosnej konštrukcie etapy po predopnutí súdržných káblov. Hlavným cieľom bolo, aby sa po vybudovaní etapy na skruži mohla táto skruž zdemontovať. Vďaka takémuto návrhu bolo potom možné vybudovať etapy s predstihom a zároveň aj „točiť“ časť materiálu podpernej konštrukcie. Podoprenie v strede rozpätia sa následne odstránilo po spojení so susedným vahadlom a po predopnutí časti voľných.

Na objekte bolo päť vahadiel s dĺžkou zárodku 12 m. Vzhľadom na to, že sa výška piliera pri týchto vahadlách pohybovala od 24,55 do 76,2 m, bolo nevyhnutné vyriešiť podoprenie zárodku tak, aby sa kotvilo len do piliera. Na tento účel sa v prvom rade upravil spôsob betonáže zárodku tak, že v prvej fáze sa zabetónovala spodná doska s časťou trámov, čím sa táto časť stala samonosnou a konštrukcia podoprenia tak nemusela naraz prenášať  zaťaženie celého zárodku. V druhej fáze sa betónoval zvyšok trámov a v tretej horná doska. Samotná konštrukcia podoprenia bola kotvená do piliera pomocou kotiev, ktoré pozostávali z kónusov zabudovaných počas betonáže do piliera.

Obr. 5 Predpínanie voľných káblov v komore mosta

Po zrealizovaní zárodkov a odstránení podoprenia sa osadili vozíky letmej betonáže. Na objekte bolo 5 vahadiel, na ktorých bolo v jednom čase nasadených 10 vozíkov. K samotnému osadeniu vozíka na zárodok sa využívali vežové žeriavy, pomocou ktorých bolo možné zmontovať celú konštrukciu vozíka okrem spodnej podlahy. Tá, nakoľko bola príliš ťažká, sa zmontovala na zemi a následne sa pomocou hydrauliky a štyroch závesných tyčí zdvihla do potrebnej pozície. Lamely sa betónovali symetricky po piatich metroch, pričom povolený rozdiel počas betonáže bol 10 m3 betónu. Štyri páry vozíkov boli nasadené z vlastných kapacít, piaty pár vozíkov sa dodatočne zapožičal pre dodržanie termínov výstavby. Tieto vozíky však boli troška iné – najväčším rozdielom bolo, že zárodok, na ktorý by sa mohli naraz osadiť, by musel mať 14 m. Aby sa nemuselo veľmi zasahovať do už navrhnutého riešenia konštrukcie, upravil sa spôsob predpínania prvej lamely a pristúpilo sa k jej nesymetrickému zrealizovaniu. Najskôr sa osadil jeden vozík, s ktorým sa zrealizovala prvá lamela na jednej strane, následne sa po predopnutí vysunul a domontoval druhý vozík, s ktorým sa zrealizovala prvá lamela na opačnej strane. Po takto nesymetricky zrealizovaných lamelách sa už ďalej betónovalo symetricky, tak ako to bolo na ostatných vahadlách. Toto všetko sa udialo pre zárodok na najvyššom pilieri, kde bolo vzhľadom na jeho výšku z časového hľadiska možné pripraviť všetko tak, aby práce plynule pokračovali.

Po betonáži hornej dosky a odstránení podoprenia už výťahy nemohli ďalej slúžiť ako výstup na zárodok. Z dôvodu kotvenia ich bolo nevyhnutné umiestniť čo najbližšie k pilierom, následne tak už neumožňovali výstup na krídlo zárodku. Aby nevznikol problém pri betonáži lamiel, umiestnilo sa na mostovku závesné schodisko. To umožnilo zostup po krídlo nosnej konštrukcie, kde sa následne zrealizoval vstup priamo do výťahu. Ako predpínací systém nosnej konštrukcie sa použil 19-lanový systém Projstar, ktorého licencia  je vlastníctvom firmy VÁHOSTAV-SK a má platný certifikát. Najskôr sa predpínali súdržné vahadlové káble počas výstavby jednotlivých lamiel, ktoré viedli v hornej doske. Po zmonolitnení sa napínali súdržné poľové káble vedené v dolnej doske lamiel. Nakoniec, po zrealizovaní aj poslednej spojovačky, sa predopli voľné káble spojitosti vedené vnútrom konštrukcie.

Obr. 6 Most 244 pred výsunom do poslednej lamely

Zaujímavosťou predpínania boli určite voľné káble spojitosti, z ktorých najdlhšie majú 372,5 m a sú realizované bez prerušenia. Káblové kanáliky voľných káblov sú zhotovené z HDPE DN125 rúr zváraných elektrofúznymi spojkami. Predpínanie voľných káblov prebiehalo obojstranne vo viacerých fázach, pričom v prvej fáze predpínania sa uvoľnili dočasné podpery a závesy káblového kanálika, v ďalších fázach predpínania sa sledovali porušenia podkotevných oblastí, priečnikov a deviátorov pozdĺž káblového kanálika. Celkové skutočné predĺženie voľných káblov dosiahlo hodnotu až 2 640,7 mm. Na injektáž voľných káblov sa vypracoval samostatný technologický postup z dôvodov viacnásobných deviácií káblového kanálika a tiež relatívne veľkého sklonu mosta, v rámci ktorého dosiahlo prevýšenie koncov predpínacieho kábla 13,2 m.

Počas predpínania voľných káblov sa vykonalo monitorovanie napätosti voľných káblov a monitorovanie napätosti betónového prierezu mosta. Na tento účel sa pozdĺž vybraného  voľného kábla zabudovali v každom poli EM snímače a na povrch betónu v komore mosta sa zase osadili vibračné tenzometre. Monitorovanie prebehne následne pri zaťažovacej skúške mosta a opakovane sa bude realizovať aj počas užívania v určených časových intervaloch. Samotná realizácia bola dosť náročná. Pri výstavbe priečnikov v zárodkoch a deviátorov bolo treba zabezpečiť správne zakrivenie chráničiek voľných káblov aj s potrebnými nábehmi, čo vo výške viac ako 80 m nebolo vôbec jednoduché. Jednoduché nebolo ani samotné lanovanie voľných káblov v komore mosta, kde sa pri najdlhších kábloch rátalo s možnosťou, že bude nutné prerušiť káblové dráhy a v určitých častiach laná spojkovať. Lanovanie však nakoniec prebehlo bez vážnejších problémov. Pri predpínaní museli pracovníci vyriešiť hlavne uchytenie a nasunutie predpínacieho lisu v komore mosta, ktorý bolo treba dostať až tesne pod hornú dosku, pričom bolo treba počítať s hmotnosťou lisu vyššou ako 1 tona. Už len samotný presun komorou mosta nebol jednoduchý.

Záver

Doterajšia realizácia objektov 244 a 248 priniesla so sebou určite veľa problémov,  s ktorými sa bolo treba popasovať, ale nesporne  aj veľa skúseností pre všetkých, ktorí sa na výstavbe podieľali. Letmá betonáž použitá pri ich realizácii je veľmi dôležitou technológiou, ktorá zjednodušuje výstavbu mostov pri preklenutí prekážok, ako sú cesty, železnice, rieky a zastavané oblasti. Táto technológia zároveň umožňuje stavať polia so značnými rozpätiami a vo veľkých výškach. Samotný výsledok je nesporne dominantou krajiny, čo potvrdzuje aj most „Valy“. Výsledný efekt sa ešte zvýrazní po dokončení príslušenstva, v rámci ktorého bude osadený aj vetrolam za účelom zníženia nepriaznivého bočného účinku vetra na autá. Konštrukcia vetrolamu bude pozostávať z oceľových stĺpov kotvených do mostovky s rozstupom približne 3 m, do ktorých bude osadených osem rozrážacích lamiel s rozstupom približne 30 cm. Most bude mať teda ďalšie prvenstvo, lebo bude mať ako prvý a zároveň jediný na Slovensku osadený vetrolam na nosnej konštrukcii.  V európskom meradle to bude len tretí most.

TEXT: Ing. Peter Michlík, Ing. Jozef Mariňák, Ing. Peter Verony, Marián Vorčák, Ing. Radoslav Jaroš
FOTO A OBRÁZKY: VÁHOSTAV-SK, a. s., Jozef Mravec

Peter Michlík, Jozef Mariňák, Peter Verony, Marián Vorčák a Radoslav Jaroš pracujú v spoločnosti ­VÁHOSTAV-SK, a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby