Návrh nového železničného mosta nad Nosickou priehradou

Najvýznamnejší most na stavbe ŽSR, Modernizácia železničnej trate Púchov – Žilina I. etapa, úsek Púchov – Považská Bystrica bol prezentovaný po realizačnej stránke v Inžinierskych stavbách č. 2/2018. Tento článok sa zameriava na projektové riešenie mosta so zameraním na návrh zavesenej nosnej konštrukcie.

Dispozičný návrh mosta v čase

Nový most budovaný nad vodnou nádržou Nosice bude súčasťou paneurópskeho dopravného koridoru č. V, pod ktorý patrí aj železničný úsek Púchov – Žilina. Od začiatku projektových prác po začatie výstavby mosta uplynulo dlhých 11 rokov. Za tento čas sa v tíme projektantov spoločnosti REMING CONSULT konštrukčné riešenie mosta 44.33.21 niekoľkokrát upravovalo.

V dokumentácii na územné rozhodnutie sa počítalo s nosnou konštrukciou s celkovou dĺžkou 788 m, zloženou z piatich dilatačných celkov (DC), z ktorých tri boli oblúkové mosty typu Langerovho trámu a dve spojité predopnuté konštrukcie s priebežným koľajovým lôžkom.

V rámci dokumentácie na stavebné povolenie bol navrhnutý dvojkoľajný most (DC1) s dvojkomorovým prierezom, s konštantnou výškou, riešený ako typ extradosed, ktorý musel rešpektovať dve plavebné dráhy s kolmou šírkou 31,5 m, situované pri komunikácii II/507, čím vznikla dispozícia hlavných polí s rozpätiami 39 + 11 × 51,5 + 39 m. Na moste sa počítalo s použitím pevnej jazdnej dráhy.

Nadväzujúci DC2, ktorý viedol novú trať nad existujúcou, bol riešený ako atypická prefabrikovaná konštrukcia. Tretí dilatačný celok tvorila lávka pre peších a cyklistov. V rámci optimalizácie projektu na realizáciu stavby sa pri zmene kríženia s existujúcou traťou (na úrovňové) nahradil DC2 samostatným mostom na prevedenie komunikácie č. III/1983.

Návrh nadväzujúceho tunela Diel zapríčinil zmenu pevnej jazdnej dráhy na priebežné koľajové lôžko. Koncepcia technológie výstavby mosta letmou betonážou, dĺžky rozpätí a tvar priečneho rezu sa zásadne nezmenili. Návrh výšky nosnej konštrukcie 3,2 m bol limitovaný výškami gabaritov plavebných dráh a nábrežných komunikácií na jednej strane, na druhej strane zase výškovým vedením modernizovanej trate.

Finálny návrh preto spočíva v spojitej zavesenej konštrukcii typu extradosed s rozpätiami polí 39 + 10 × 51,5 + 37,59 m a s celkovou dĺžkou mosta 603,79 m. Súťaž na výber zhotoviteľa priniesla nový pohľad predovšetkým na navrhnuté mostné technológie a postup výstavby.

Po vyhodnotení nových informácií z doplnkového IGP týkajúcich sa geologických podmienok, predovšetkým spôsobu zakladania v neúnosných nánosoch dna priehrady, sa rozhodlo o aktualizácii realizačnej dokumentácie v zmysle návrhu letmej betonáže v rozsahu vahadla nad pilierom P2, pričom ostatná časť sa bude realizovať na výsuvnej skruži.

Finálny realizačný projekt mosta vypracoval tím spoločnosti LKM Consult s technickou podporou projektantov zo spoločnosti REMING CONSULT, ktorý je generálnym projektantom celej stavby Modernizácia železničnej trate Púchov – Žilina.

Zakladanie a spodná stavba

Spôsob zakladania v oblastiach silno stlačiteľného podložia z mäkkých nánosov s hrúbkami až 4 m na dočasných ostrovoch z dvojitých ohrádzok, vzájomne dopravne prepojených dočasnými provizórnymi mostmi, je sám osebe náročné technické dielo a na slovenské pomery pomerne unikátne. Podrobnému opisu spôsobu zakladania a spodnej stavby sa venuje spomínaný článok v IS č. 2/2018, my sa vo vymedzenom priestore zameriame na konštrukčné riešenie vodorovnej nosnej konštrukcie.

Vodorovná nosná konštrukcia

Vodorovnú nosnú konštrukciu s celkovou šírkou 16,47 m tvorí dvojkomorový spojitý nosník s konštantnou výškou 3,2 m z predpätého betónu triedy C 45/55-XC4,XD1,XF1,(SK)–Cl0,1-Dmax22-S4. Horná doska mostovky vytvára priestor na uloženie koľajového lôžka, ohraničený po oboch stranách mosta káblovými žľabmi, za ktorými sa na vyložených konzolách nachádza verejný a revízny chodník.

Okraje chodníkov zabezpečujú zábradlia so zvislou výplňou, medzi verejným chodníkom a koľajiskom je umiestnená zábrana s výškou 2,0 m z rámov doplnených o ťahokovovú výplň. Odvodnenie chodníkov pozostáva z lávkových odvodňovačov a priečnych zvodov zaústených do komôr, odvodnenie štrkového lôžka tvoria odvodňovače zaústené priamo do osi zberného potrubia, ktoré vyúsťuje na dvojici pilierov cez kompenzátory do zvislých zvodov priamo nad vodnú hladinu.

V oblasti podpier sa nachádzajú medziľahlé priečniky s nadväzujúcou zosilnenou dolnou doskou a revíznymi priestupmi v oboch komorách. Steny s komorovým prierezom majú konštantnú šírku po celej dĺžke, výnimkou je stredná časť zárodku predĺženého vahadla nad pilierom P2.

Komorová konštrukcia je na vonkajších stranách nad všetkými vnútornými podperami rozšírená, nad úrovňou mostovky nadväzuje 2 × 11 ks železobetónových pylónov s výškou 6,55 m a šírkou 0,8 m. Mostovka betónovaná v dvoch fázach s pracovnou škárou v úrovni pod hornou doskou je po oboch vonkajších stranách zavesená na štvorici rovnobežných závesov, ktoré tvorí 19 lanových jednotiek systému kotva – kotva.

Spodné kotvenie je zabudované v náliatkoch umiestnených pod konzolou hornej dosky, horné kotvenie je zabudované do priebežných oceľových sediel DYNA Link Anchor Box System, rozmiestnených vo vzdialenostiach 1,05 m nad sebou. Farebné riešenie HDPE chráničiek závesov a oceľových kotevných prvkov vybral investor na základe štyroch variantov vizualizácií a zakreslení do fotografií.

Návrh predpínacej výstuže

Navrhnutý systém pozdĺžneho predpätia úzko súvisí s použitou technológiou výstavby. V úseku výsuvnej skruže sú navrhnuté trasované 15-lanové súdržné káble, ktoré nahrádzajú v úseku letmej betonáže klasické konzolové káble. Kotvenie káblov je rozmiestnené v pracovných škárach bez nutnosti rozšírenia stien, prípadne bez použitia náliatkov.

Druhou skupinou káblov sú káble spojitosti vedené štandardne cez dve polia, kotvené do náliatkov pod hornou doskou za vnútornými priečnikmi. Keďže sa káble spojitosti inštalujú na už vybetónovanej konštrukcii, neprechádzajú cez pracovné škáry do nasledujúcich etáp žiadne káble.

Pozdĺžne predpätie sa okrem vymeniteľných voľných káblov a EDS závesov realizuje kompletne v elektroizolačnej úprave. Geometria sediel závesov je projektovo unifikovaná do štyroch typov s využitím 3D natáčania sediel podľa krivosti mosta, bez potreby použitia vyrovnávacích podložiek pod kotvami.

V oblasti zárodku P2 sú ako v jedinej časti mosta navrhnuté priečne štvorlanové predpínacie jednotky, a to z dôvodu zvýšenia únosnosti zosilneného prierezu NK nad pomocným pilierom, ktorý zaisťuje stabilitu predĺženého vahadla s celkovou dĺžkou 83,75 m. Keďže pomocný pilier vahadla letmej betonáže je len jeden (na strane k priehrade), sú do drieku piliera zabudované zvislé predpínacie tyče.

Technológia výstavby

Pôvodný projekt DSPRS počítal s letmou betonážou všetkých jedenástich vahadiel pri výstavbe v dvoch hlavných etapách, a to približne po poloviciach mosta. V situácii, keď sa preukázal reálny stav podložia doplnkovým IG prieskumom dna priehrady a bolo evidentné, že zakladanie mosta bude technicky značne komplikované, sa postup výstavby letmou betonážou ukázal ako časovo neprimerane náročný.

Preto sa so súhlasom investora vypracovala revízia DSPRS, zahŕňajúca postup výstavby na výsuvnej skruži od opory OP13 v kombinácii s letmou betonážou iba v tom úseku, kde sa výsuvná skruž nemôže z dispozičných dôvodov uplatniť, a to nad šikmým krížením pravého brehu pred portálom tunela Diel (pole č. 1).

Objavil sa tak zaujímavý prípad kombinácie dvoch mostných technológií, umožňujúci výstavbu estakády súčasne z dvoch koncov. Dispozične náročnejšia časť – vahadlo P2 – sa stavia letmo na vozíkoch spodnej konštrukcie, prispôsobených širšiemu prierezu železničného mosta. Bežné polia sa realizujú na hornej výsuvnej skruži trámového typu výrobcu Strukturas.

Na zvýšenie efektivity letmej betonáže je navrhnuté tzv. supervahadlo, zasahujúce až k opore OP1 na jednej strane a pred pilier P3 na druhej strane. Týmto návrhom sa podarilo dodržať rovnaké dĺžky taktov výstavby na výsuvnej skruži vo všetkých desiatich etapách výstavby, a to pri výstavbe jediného zárodku letmej betonáže.

Úsporu času predstavuje aj výstavba pylónov a inštalácia voľných káblov a závesov typu extradosed až na spojitej nosnej konštrukcii po vysunutí skruže do ďalších etáp. V úseku letmej betonáže sa, naopak, trvalé EDS závesy využívajú na vynesenie tiaže vahadla v čase výstavby jednotlivých lamiel.

Záver

Dispozícia mosta a konštrukčné riešenie prešli v priebehu jednotlivých stupňov projektu náročným vývojom. Znovu sa ukázalo, že pri technicky zložitých mostných stavbách možno optimalizovať a účinne stanoviť rozhodujúce technológie za predpokladu úplnosti projektových podkladov, v tomto prípade predovšetkým geotechnických.

Vďaka konštruktívnemu prístupu investora ŽSR k inovatívnym návrhom tímu zhotoviteľa stavby, spoločnosti Doprastav, a. s., bolo možné projektovo pripraviť a presadiť revízie realizačnej dokumentácie s pozitívnym vplyvom na urýchlenie harmonogramu výstavby, no súčasne bez negatívneho ovplyvnenia záväzných podmienok stavebného povolenia.

Vďaka úsiliu zúčastnených strán sa podarilo vytvoriť predpoklady, aby zavesený most cez Nosickú priehradu nebol časovou prekážkou včasného uvedenia nového železničného koridoru v úseku Púchov – Žilina do prevádzky.

Libor Konečný a Filip Glovina pôsobia v spoločnosti LKM Consult, s. r. o., Matúš Uhlík a Gábor Szabó v spoločnosti REMING CONSULT a. s.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 6/2018.