Rekonštrukcia mosta na diaľnici R1, ev. č. R1-018 Váhovce, pravý most
Most na R1 pri obci Váhovce je dôležitý cestný most premosťujúci hornú časť priehradnej nádrže vodného diela Kráľová. Na Slovensku patrí k väčším mostom, a to hlavne svojou dĺžkou premostenia, ktorá dosahuje 630 m. Most pozostáva z dvoch samostatných nosných konštrukcií pre každý jazdný pás diaľnice R1 a zo spodnej stavby so spoločnými základmi pilierov nesúcich obe nosné konštrukcie. Predmetom rekonštrukcie bol pravý most v smere jazdy od Trnavy do Nitry.
Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶ |
Každá nosná konštrukcia mosta pozostáva z dvoch dilatačných celkov s dĺžkou 271,5 a 360,2 m, ktoré sa líšia počtom a svetlosťou otvorov, typom a technológiou zhotovenia nosnej konštrukcie. Prvý dilatačný celok tvorí štvorpoľová jednokomorová konštrukcia zhotovená technológiou letmej betonáže s rozpätiami
45,4 + 2 × 90 + 46,17 m. Druhý dilatačný celok tvorí dvanásť prostých polí prefabrikovanej konštrukcie z typových nosníkov I-73 spojených bezdilatačnými stykmi nad podperami.
Predmet rekonštrukcie
Predmetom rekonštrukcie bol pravý most v smere jazdy od Trnavy do Nitry. Tento most bol postavený a používaný ako prvý s niekoľkoročným predstihom pred ľavým mostom, ktorý sa prakticky nepoužíval až do dostavby vtedajšej cesty I/51 na štvorpruhovú komunikáciu v druhej polovici 90. rokov minulého storočia.
Mosty pre oba jazdné pásy sú riešené na pohľad identicky, rozdiel sa prejavil len v množstve predpätia, keďže do etapy projektovania oboch mostov prišla zmena zaťažovacej normy v roku 1986. To malo vzhľadom na typ konštrukcie vplyv hlavne na predpínacie káble spojitosti, ktorých bolo na ľavom moste navrhnutých viac.
Hlavné chyby mosta pred rekonštrukciou
Pravý most bol vzhľadom na dĺžku používania a menšiu hladinu predpätia v horšom stave, ktorý správca zaradil do stavebno-technického stavu V (zlý). V poli č. 2, v oblasti styku konca vahadla a uzatváracieho segmentu, bola počas prehliadok mosta diagnostikovaná a následne sledovaná aktívna ohybová trhlina, ktorá menila svoju šírku s prejazdom každého ťažkého vozidla.
Most mal tiež problémy s koróziou betonárskej výstuže a odlupovaním jej krycej vrstvy, najmä v oblasti spodného povrchu konzol komorovej konštrukcie. Išlo o dôsledok zlého stavu odvodňovacieho systému mosta. Problémy so zatekaním boli aj v oblasti medzi dvomi krajnými nosníkmi prefabrikovanej časti mosta, kde bolo vedené odpadové potrubie odvodňovačov.
Projektant navrhol zosilnenie pozdĺžneho smeru externým predpätím vedeným vnútri komory nosnej konštrukcie.
Ďalšou, aj pre laika jasne pozorovateľnou chybou nosnej konštrukcie pravého mosta boli nadmerné deformácie v oblasti stredov rozpätí jej hlavných polí, čo predstavovalo deformáciu nivelety vozovky v rozsahu až do -190 mm v oblasti poľa č. 2 a o niečo menšom aj v poli č. 3.
Deformácie vznikli už počas výstavby mosta, čo možno pripísať úrovni technologickej vyspelosti v čase výstavby. Na tomto moste boli však deformácie neprimerane veľké a časom sa zväčšovali. To bolo po dostavbe mosta aj predmetom niekoľkoročného monitoringu. Deformácie mali vplyv hlavne na komfort jazdy, zvýšené dynamické účinky dopravy a horšie odvodnenie vozovky, čo sa pravdepodobne negatívne podpísalo na technickom stave mosta.
Zadaním projektu bolo staticky posúdiť nosnú konštrukciu mosta a navrhnúť jej zosilnenie tak, aby si hodnota normálnej zaťažiteľnosti nevyžiadala obmedzenie dopravnou značkou, teda aby bola únosná aspoň pre 26 ton.
Okrem toho sa požadovalo kompletné odstránenie zvršku mosta s vybudovaním nového zvršku a nových prvkov odvodnenia, ale bez zmeny v systéme odvodnenia. Zároveň sa požadovala sanácia povrchov betónových konštrukcií s nedostatočnou krycou vrstvou a výmena mostného záveru na konci prefabrikovanej konštrukcie.
Návrh rekonštrukcie zameranej na zvýšenie zaťažiteľnosti mosta
Po vykonaní statickej analýzy, založenej na predpokladoch z originálneho realizačného projektu mosta a záveroch z nedávno zrealizovanej diagnostiky mosta, navrhol projektant zosilnenie pozdĺžneho smeru externým predpätím vedeným vnútri komory nosnej konštrukcie. Problematické boli len oblasti kladných momentov vo všetkých poliach. Navrhnuté zosilnenie nosnej konštrukcie predstavovalo nové predpätie pozostávajúce z káblov z 19 lán s priemerom 15,7 mm s pevnosťou 1 860 MPa.
Predpínacie káble sú vedené v HDPE rúrkach a zainjektované cementovou maltou. Kotvy káblov sú umiestnené v nových železobetónových blokoch, pripnutých k trámom celozávitovými predpínacími tyčami, prechádzajúcimi cez jadrové vrty v trámoch, resp. v priečnikoch. Kotvy tyčí sú priložené k povrchu trámov nosnej konštrukcie aj kotevných blokov cez vrstvu vysokopevnostnej malty. Na zmenšenie lokálnych ohybových účinkov v trámoch boli bloky kotvené k spodnej a hornej doske komory aj vertikálnymi tyčami, pričom horné kotvenie bolo skryté do vrstvy nového vyrovnávacieho betónu.
Spolu bolo navrhnutých 6 spojitých predpínacích káblov idúcich cez dve veľké polia a 4 predpínacie káble v krajných poliach. V strede veľkých polí boli doplnené dva krátke predpínacie káble, kotvené do stien zhruba v štvrtinách rozpätia. Pri koncoch krajných vahadiel bola už v rámci originálneho projektu vyplnená komora nosníka na dĺžku poslednej lamely s cieľom zabezpečiť tlakovú reakciu v krajných ložiskách.
Tento fakt spolu s tým, že správca požadoval zachovať nedávno vymenené mostné závery na oboch koncoch dilatačného celku, neumožnil doviesť predpätie zosilnenia až do oblasti konštrukcie pri krajných priečnikoch. Preto bolo doplnené predpätie umiestnené zvonku konštrukcie, pod jej spodnou plochou.
Toto predpätie bolo kotvené do oceľových prípravkov, pripnutých vertikálnym predpätím z tyčí k spodnej doske. Doplňujúce predpätie bolo pôvodne vzhľadom na jeho malú dĺžku navrhnuté z tyčí s priemerom 36 mm, na návrh zhotoviteľa však bolo zmenené na predpínacie káble zo 4 lán s priemerom 15,7 mm.
Vplyv geometrie nosnej konštrukcie na návrh zosilnenia
Kritickým prvkom návrhu predpätia bola geometria nosnej konštrukcie a poloha originálnej súdržnej predpínacej výstuže. Vzhľadom na technológiu výstavby a relatívne malé predpínacie jednotky pri nej používané bolo pomerne zložité nájsť miesta pre nové kotevné bloky, ktoré by spĺňali požiadavky geometrie hlavných káblov a poskytovali aj bezkolízne miesta na zhotovenie vrtov pre tyče pripínajúce bloky k existujúcej konštrukcii.
Projektant vychádzal z realizačného projektu pôvodného mosta s tým, že predpísal ako prvú (prípravnú) fázu stavby ešte pred uzatvorením mosta pre premávku diagnostiku polohy výstuže v dotknutých oblastiach. Zároveň predpísal zameranie geometrie vnútra komory mosta, čo zhotoviteľ zrealizoval skenovaním do mračna bodov. Na základe oboch prieskumov sa spresnilo vedenie hlavných predpínacích káblov, geometria kotevných blokov, ako aj poloha každej diery pre tyče ich pripnutia.
Napriek tomu sa počas prác museli operatívne meniť geometrické parametre predpätia a nie všetky kotevné tyče blokov sa podarilo umiestniť. S takouto možnosťou však projekt počítal prostredníctvom redundancie navrhnutého počtu tyčí pri každom bloku. Hlavným geometrickým problémom bolo prepojenie geometrie vonkajších a vnútorných povrchov v čase, keď ešte nebol vnútorný povrch prístupný cez montážne otvory v mostovke.
Ukázalo sa, že nové technológie prieskumov sú síce teoreticky veľmi presné, ale tiež veľmi náchylné na chybné použitie v neštandardnom prostredí. To viedlo k disproporciám počas rekonštrukcie, ktoré vyriešili až klasické jednoduché metódy od nivelácie až po naťahovanie murárskej šnúry. Veľmi problematickým prvkom bolo tiež zabezpečenie smeru vŕtania horizontálnych vrtov, hlavne ich kolmosti na stenu trámu.
Aj nedeštruktívna diagnostika polohy káblov bola značne nespoľahlivá, špeciálne v oblasti mostovky, kde bola prakticky nepoužiteľná. Tu pomohlo až vyrezanie prieskumných drážok s odkrytím polohy káblových kanálikov. No aj v takýchto zložitých podmienkach, ktoré si vyžadovali neustálu kooperáciu stavby a projektanta pri umiestnení každej tyče, sa podarilo nakoniec spoľahlivo ukotviť nové bloky bez porušenia existujúcich káblov.
Vplyv geometrie nosnej konštrukcie na návrh zosilnenia
Kotevné bloky boli betónované len cez otvory v mostovke. Ich množstvo a veľkosť však boli limitované, ale napriek tomu sa podarilo dosiahnuť ich kvalitné zhutnenie bez viditeľných defektov. Pred predopnutím káblov prebehla injektáž všetkých vytypovaných existujúcich trhlín v nosnej konštrukcii. Predpínacie práce na tyčiach blokov aj na pozdĺžnom predpätí prebehli bez problémov, kotevné prvky aj pôvodná konštrukcia nevykazovali žiadne lokálne poruchy.
Vyrovnanie povrchu nosnej konštrukcie
Po zosilnení mosta sa práce sústredili hlavne na vyrovnanie povrchu nosnej konštrukcie pomocou vrstvy spádového betónu. Táto vrstva mala značne premennú hrúbku a predovšetkým v oblastiach stredov veľkých polí dosahovala hodnotu, ktorá bola signifikantná aj zo statického hľadiska.
Konštrukcia bola značne nerovná aj z hľadiska pôdorysných obrysov, čo si vyžiadalo lokálnu úpravu línie obrubníkov ríms po dĺžke mosta. Pre návrh novej nivelety bola limitujúcou aj požiadavka zachovania dvoch z troch mostných záverov a tiež blízkosť prechodu dopravy z pravého do ľavého jazdného pásu. To neumožnilo navrhnúť úplne plynulý prechod zo starej nivelety R1 na novú na opravenom moste.
Vyrovnanie povrchu možno považovať tiež za jeden z úspechov rekonštrukcie, s ktorým projektant pôvodne ani nerátal, keď počítal len s redukciou deformácií v hlavných poliach. Komfort jazdy sa výrazne zlepšil a s ním aj vizuálna stránka mosta.
Nová zaťažiteľnosť mosta
Výsledkom zosilnenia mosta bolo vnesenie teoretickej tlakovej rezervy na úrovni približne 7,0 MPa do spodných vlákien prierezu nosnej konštrukcie. Z toho časť sa využila na pokrytie účinkov tiaže vyrovnávacej vrstvy spádového betónu a časť na zvýšenie zaťažiteľnosti monolitického dilatačného celku. Normálna zaťažiteľnosť bola stanovená na 32 ton podľa aktuálne platných predpisov.
Dilatačný celok z prefabrikovaných nosníkov I-73 sa aj po odkrytí povrchu ukázal v dobrom stave, všetky nosníky aj dobetónované škáry medzi nimi boli bez podstatných chýb, a to vrátane bezdilatačných stykov. Jeho zaťažiteľnosť je na úrovni normového zaťaženia.
Ostatné práce
Práce na mostnom zvršku boli štandardné podľa posledných zvyklostí pri opravách mostov. Za zmienku stojí použitie existujúcich zvodidiel, ktoré boli osadené v rámci výmeny záchytných bezpečnostných zariadení na celom úseku diaľnice R1 od Trnavy po Nitru v roku 2015. Zábradľové zvodidlá boli demontované na začiatku stavby a následne opätovne namontované.
Nové zábradlie je na návrh zhotoviteľa z hliníka, čo sa vymyká doterajším zvyklostiam. Na záver prác bola zrealizovaná reprofilácia a sanácia viditeľných častí nosnej konštrukcie a spodnej stavby mosta zameraná za zvýšenie ochrany betonárskej výstuže a zjednotenie povrchu betónu.
Text: Ing. Karol Šimun, CEMOS, s. r. o.
Foto: CEMOS, s. r. o.