Tri prefabrikované klenbové mosty na stavbe D3 Zelený most Svrčinovec
Časopis Inžinierske stavby Potreba vybudovať ekodukt vznikla z dôvodu zásahu stavby Diaľnica D3 Svrčinovec – Skalité s priľahlou križovatkou Svrčinovec do nadregionálneho biokoridoru pre veľké šelmy a ostatnú zver, čo malo za následok jeho zúženie. Cieľom projektu je zabezpečiť a zachovať tento biokoridor pre veľké šelmy (medveď, rys, vlk) a ostatnú zver.
Pozostáva z dvoch častí – časť A, ekodukt nad cestou I/11 a ponad Šlahorov potok, a časť B ekodukt nad medzinárodnou železničnou traťou v správe ŽSR. V zmysle súťažného technického riešenia zhotoviteľa ide o presypané jednopoľové mostné konštrukcie (klenby so šírkou 107,38 až 120,38 m s rozpätím 18,115 až 20,16 m). Nosnú konštrukciu tvoria prefabrikované železobetónové dielce. Príspevok bližšie predstaví technické riešenie a spôsob realizácie stavby.
Objednávateľom stavby D3 Zelený most Svrčinovec bola Národná diaľničná spoločnosť, a. s., Bratislava, zhotoviteľom stavby združenie Zelený most Svrčinovec pod vedením spoločnosti VÁHOSTAV, a. s., Bratislava a s druhým členom spoločnosťou COMBIN BANSKÁ ŠTIAVNICA, s. r. o., Banská Štiavnica. Stavba sa riadila zmluvnými podmienkami FIDIC (Žltá kniha) pre diela projektované zhotoviteľom. Projektovú a inžiniersku činnosť pre združenie zabezpečovala spoločnosť SHP SK, s. r. o., Bratislava, a činnosť spojenú so životným prostredím spoločnosť HBH Projekt, spol. s r. o., organizačná zložka Slovensko. Stavbu komplexne zrealizovala spoločnosť VÁHOSTAV.
Vyhodnocovacím kritériom verejnej súťaže nebola len najnižšia celková cena, ale aj kvalita tímu odborníkov, náklady na prevádzku, obmedzenie prevádzky na železnici a ceste I/11, trvanie výstavby či termín vypracovania projektovej dokumentácie. Stavba sa komplexne pripravovala a projektovala aj v režime BIM (angl. Building Information Modelling, v priamom preklade Modelovanie Informácií o Stavbe; voľným výkladom ide informačný model stavby počas jej životného cyklu) ako pilotný projekt stavby dopravnej infraštruktúry v podmienkach Národnej diaľničnej spoločnosti. Predmet zákazky bol financovaný zo zdrojov EÚ a zo štátneho rozpočtu Slovenskej republiky. Výstavba sa ukončila 20. decembra 2024. V príspevku bližšie opíšeme technické riešenie a realizáciu stavby so zameraním na mostné konštrukcie.
Opis a technické riešenie stavby
Stavba pozostáva z dvoch častí – časť A ekodukt nad cestou I/11 a ponad Šlahorov potok, a časť B, ekodukt nad medzinárodnou železničnou traťou v správe ŽSR (obr. 1). Časť A, tvoria dva dominantné mostné objekty (201-00 Ekodukt nad cestou I/11 a 202-00 Ekodukt nad Šlahorovým potokom), ktoré vedú ponad cestu I/11 a Šlahorov potok (nachádza sa v V. stupni ochrany). V rámci prípravy územia sa zrealizuje asanácia rodinného domu a súvisiacich drobných objektov vrátane zrušenia prívodu silového vedenia NN k tomuto objektu a zriadenia zariadenia staveniska a prístupových komunikácií.
Z vyvolaných investícií sa vybuduje preložka koryta Šlahorovho potoka vrátane obslužnej komunikácie pre správcu toku a preložky existujúcich sietí technickej infraštruktúry – vodovodu, plynovodu, silového vedenia VN, telekomunikačných vedení a informačného systému diaľnice D3, kde dôjde k presunu stožiara s kamerou a premenlivej dopravnej značky. Po presypaní mostov sa zrealizuje nepriehľadné oplotenie a vysadí sa ochranná a navádzacia zeleň.
Objektová skladba pozostáva z 21 stavebných objektov. Obidva mostné objekty tvorí rovnaká samostatná konštrukcia, ktorá prevádza priestor so šírkou 80,0 m umožňujúci migráciu zveri cez existujúcu cestu I/11 a Šlahorov potok, s priamym napojením na SO 08-33-13 Nadchod pre zver ŽSR z časti B stavby (obr. 2).
Mosty sú budované ako novostavby. Celková šírka mostov SO 201-00 a 202-00 je 120,38, resp. 115,38 m, rozpätie mostov v smere osi mosta je 20,16, resp. 19,84 m. Ich nosnú konštrukciu tvorí v zmysle súťažného technického riešenia združenia klenbová oblúková presypaná konštrukcia s jedným poľom zložená z prefabrikovaných železobetónových dielcov (spolu 272 dielcov pre obe klenby). Oblúk (40 ks) je uložený na dvoch stenových prvkoch (80 ks) nasucho prostredníctvom špeciálne formovaného kĺbového spoja. Na začiatku a na konci mosta sa nachádzajú krídlové steny s premenlivou výškou (8 ks + 8 ks = 16 ks). Súdržnosť konštrukcie zabezpečuje monolitická pätka, ktorá sa zhotovuje priamo na stavbe v čase určenom v postupe výstavby a zabezpečuje spojenie s monolitickým železobetónovým základovým pásom, ktorý je založený na stĺpoch tryskovej injektáže. Po zmontovaní sa klenba zaizoluje a požadovaným spôsobom presype v zmysle technologického predpisu výrobcu klenby.
Okrem presne klasifikovaných druhov násypu nevyhnutných pre drenážnu funkciu a interakciu násypu a klenby (min. 600 mm od povrchu klenby) sa celkové teleso presypanej konštrukcie bude realizovať z materiálu, ktorého majiteľom je objednávateľ. Tento materiál je uskladnený na dočasnej skládke v Čadci a pochádza z výstavby úseku D3 Čadca, Bukov – Svrčinovec. Použitie tohto násypového materiálu do telesa ekoduktu bolo podmienkou verejnej súťaže.
Časť B tvorí dominantný mostný objekt SO 08-33-13 Nadchod pre zver v NŽKM 282,963 ponad medzinárodnú železničnú trať v úseku Čadca – štátna hranica ČR/SR.
Súčasťou nadchodu, resp. ekoduktu nad ŽSR je aj navádzacie oplotenie pre zver, ktoré tvorí bariéru pre migrujúcu zver a zároveň ju navádza k umelo vytvorenému prechodu ponad trať. Stavba zahŕňa tiež stabilizáciu aktívneho zosuvu, ukoľajnenie oceľových konštrukcií pre stavbu ŽSR a modernizáciu trakčného vedenia, ktoré sa v dotknutom úseku zdemontuje a nahradí novým. Z vyvolaných investícií sa zrealizujú preložky slaboprúdových a silnoprúdových rozvodov ŽSR. Po presypaní mostov sa v priestore nad železničnou traťou zrealizuje nepriehľadné oplotenie a vysadí sa ochranná a navádzacia zeleň. Objektová skladba pozostáva zo 6 stavebných objektov.
Most je budovaný ako novostavba. Šírka mosta je 107,85 m, jeho rozpätie v smere osi mosta je 18,115 m. Konštrukciu mosta tvorí v zmysle súťažného technického riešenia združenia klenbová oblúková presypaná konštrukcia s jedným poľom z prefabrikovaných železobetónových dielcov (spolu 123 dielcov). Po zmontovaní klenby sa zrealizujú ostatné práce obdobne ako pri časti A.
Opis a technické riešenie mosta SO 08-33-13
Všetky tri mostné presypané klenbové konštrukcie majú s výnimkou technológie hĺbkového zakladania obdobné technické riešenie, ktoré predstavíme bližšie formou opisu mostného objektu SO 08-33-13. Je navrhnutý ako jednopoľový, prefabrikovaný klenbový most zo železobetónu s presypávkou (obr. 3).
Rozpätie mosta v smere jeho osi je 18,115 m. Celková dĺžka mosta je 22,624 m a šírka 107,85 m. Most je založený hlbinne na vystužených veľkopriemerových pilótach s dĺžkou 14/18 m a priemerom 1,2 m. Dlhšie 18 m pilóty sú navrhnuté na strane bližšie ku komunikácii 1/11. Na druhej strane (bližšie k zalesnenému svahu) sú navrhnuté kratšie 14 m pilóty. Zaistenie výkopových jám je navrhnuté záporovým pažením. Svah pod železnicou bude upravený zazubením – terénnymi schodmi s výškou 1 m.
Na pilótach je uložený vystužený monolitický základ rozdelený pracovnými škárami na jednotlivé celky. Zhotovený je z betónu triedy C30/37 XC2, XD1, XF2 – Cl 0,2 – Dmax16 – S4. Pilóty majú výstuž navrhnutú tak, aby boli votknuté do základu. Dilatačné celky základov majú hrúbku 0,5 m, šírku 4,75 m/5,25 m a dĺžku 9,75 m/11 m/11,85 m. Povrch styku monolitického základového pásu s monolitickou dobetonávkou klenbovej pätky je nutné zdrsniť uložením nopovej fólie na stykovaný povrch pri betonáži.Všetky betónové plochy v styku so zeminou budú opatrené asfaltovým náterom na ochranu proti zemnej vlhkosti.
Nosnú konštrukciu tvoria prefabrikované železobetónové dielce (licenčné prvky spoločnosti ABM Mosty, s. r. o., Bratislava). Konštrukcia sa skladá v pozdĺžnom reze z dvoch stenových prvkov a vrchného oblúka. Oblúk je presypaný zeminou a tvorí tak priamy prechod pre zver nad traťou ŽSR. Na presypanie sa použije viac druhov zeminy v zmysle schváleného technologického predpisu.
Mostnú konštrukciu tvorí celkovo 123 ks prefabrikovaných železobetónových dielcov, z toho 37 ks klenieb, 74 ks bočných dielov a 12 ks krídiel. Najľahší prvok (krídlo) má hmotnosť 14,4 t, najťažší prvok je klenba s hmotnosťou 40,4 t. Všetky dielce boli vyrobené vo výrobni spoločnosti VÁHOSTAV-PREFA, s. r. o., Horný Hričov. Použil sa betón triedy C45/55 XC4,XD3,XF4-cl 0,4-Dmax 16-S4.Jednotlivé prefabrikované prstence nie sú spolu priamo spojené. Súdržnosť konštrukcie zabezpečuje monolitická pätka, ktorá sa zhotovuje priamo na stavbe v čase určenom v postupe výstavby. Skosené bočné prvky tvoria krídla vstupného portálu. Tieto krídla nie sú priamo spojené s ostatnými typickými dielcami, ale cez monolitickú železobetónovú pätku. Založené sú rovnakým spôsobom ako typické dielce.
Odvodnenie zásypu mosta je riešené drenážnou PE trubkou s Ø 150 mm, umiestnenou na rube nosnej konštrukcie. Nosná konštrukcia je v prevažnej miere izolovaná voľne položenou pásovou izoláciou AIP natavenou v spojoch + 2x geotextília, celoplošne je natavená v časti nad základom. V mieste škár medzi prefabrikátmi je po stranách natavený 300 mm pás AIP izolácie. Zatekaniu vody do škár zabraňuje tesniaci povrazec. Zasypaná časť vnútornej strany prefabrikátu je chránená izolačným náterom 1xAlp (1x penetračný náter) a 2xNa (2x asfaltový náter za studena). Izolačný náter sa končí 200 mm pod upraveným terénom.
Nosná konštrukcia ekoduktu bude presypaná zeminou, čím sa vytvorí prechod ponad cestu/trať ŽSR a zelená zóna, ktorá bude zatrávnená s výsadbou kríkov a drobných drevín. Hrúbka presypania je premenná s minimálnou presypávkou 1 400 mm. Zásyp bude pozostávať zo štyroch vrstiev. Na ochranný zásyp (min. 600 mm od konštrukcie) sa použije výhradne nenamŕzavá nesúdržná zemina. Na zásyp v okolí konštrukcie ekoduktu (v rozsahu 600 – 5 000 mm od konštrukcie) možno použiť nesúdržné zeminy. Obsah jemných častíc (f + s + g) musí byť menší ako 15 %, veľkosť zrna max. 63 mm. V ojedinelých prípadoch možno pri bežnom zásype pripustiť použitie materiálu s väčším množstvom jemných častíc, tieto zeminy je však nutné dôkladne preskúmať a v prípade potreby vhodným spôsobom stabilizovať (STN 73 6125). Inak bude pre bežný zásyp použitá zemina vhodná do násypu splňujúca podmienky STN 73 61 33. Na takto zrealizovanú zemnú konštrukciu sa rozprestrie vrstva humusu s hrúbkou 200 mm.
Revízne schodisko je v blízkosti portálu SO 08-33-13 a je umiestnené na strane smerom k hranici SR/ČR. Na oboch stranách budú v krajných klenbových dielcoch osadené vodorovne protidotykové zábrany, ktoré budú svojím tvarom kopírovať tvar klenbového dielca. Na základe korózneho prieskumu je na mostnom objekte potrebné previesť základné ochranné opatrenia na obmedzenie vplyvu bludných prúdov – stupeň 4 podľa TP 081 Základné ochranné opatrenia pre obmedzenie vplyvu bludných prúdov na mostné objekty pozemných komunikácií, vydaných MDV SR v 09/2013.
Konštrukcia bude počas výstavby a prevádzky monitorovaná. Do stenových dielcov a na vrchu klenby budú osadené terčíky na meranie sadania. Celkom bude osadených 15 geodetických značiek (5 rezov, 3 značky v reze). Prvé meranie sa vykoná pred zasypaním objektu, ďalšie počas zasýpania a zhutnenia násypu po vrstve cca 1,5 m. Po dokončení zásypu sa po jednom mesiaci vykonajú kontrolné merania. Posledné meranie sa uskutoční pred odovzdaním objektu budúcemu správcovi.
Realizácia stavby
Na začiatku výstavby sa vykonal celoplošný pyrotechnický a archeologický prieskum. Zrealizovalo sa odlesnenie a prekládky inžinierskych sietí vrátane ochrany slaboprúdových rozvodov v priestore železničnej trate. Zriadili sa prístupové cesty z cesty I/11, pretrubnenie Šlahorovho potoka a spoločne so zhotoviteľom stavby modernizácie železničnej trate sa v priestore pred mostným objektom SO 08-33-13 na strane od Čadce zhotovilo dočasné železničné priecestie, čím sa sprístupnila časť stavby v lesnom teréne za železničnou traťou.
Po odhumusovaní sa v priestore stavby medzi železničnou traťou a cestou I/11 zrealizovala výmena podložia a postupom zospodu smerom k železnici aj zazubenie terénu (terénne schody s výškou 1 m) na realizáciu sanačného násypu z kameniva frakcie 0/63. Po dosiahnutí požadovanej nivelety násypu sa zriadila pilotážna plošina a záporové paženie ako ochrana základovej jamy, a to zo strany bližšie k železničnému telesu. Na druhej strane (bližšie k zalesnenému svahu) sa zrealizoval výkop a pilotážna plošina. Zhotovili sa veľkopriemerové pilóty, vykopali sa základové jamy a zabetónovali sa monolitické základy pod nosnú klenbovú konštrukciu. Vytvoril sa tiež nevyhnutný priestor a únosná plošina s predpísanými parametrami pre žeriav s nosnosťou 500 t, ktorý montoval samotnú prefabrikovanú železobetónovú nosnú konštrukciu (obr. 4).
Výstavba mosta SO 08-33-13 prebiehala v úzkej koordinácii s inou realizovanou stavbou, a to modernizáciou železničnej trate v úseku Čadca – hranica SR/ČR, ktorú investorsky zastrešovali Železnice Slovenskej republiky. Samotnú modernizáciu realizovalo iné združenie, ktorého členom bola aj spoločnosť VÁHOSTAV, čo v nemalej miere prispelo k hladkému priebehu obidvoch realizovaných stavieb v mieste ich prieniku.
Na základe Rozkazu o výluke (ROV) bola v tom čase vylúčená koľaj č. 1 smerom na Čadcu a presne zadefinované boli aj výluky na prevádzkovanej koľaji č. 2 (smerom na hranicu SR/ČR) pre potreby montáže samotnej železobetónovej klenby a súvisiacej prekládky trolejového vedenia. Zhotoviteľ mosta, spoločnosť VÁHOSTAV, dostal v rámci ROV na montáž nosnej konštrukcie SO 08-33-13 v mieste premostenia železničnej trate k dispozícii termín výluk v septembri 2023, a to v časoch od 13.20 do 16.40 hod a od 19.30 do 22.30 hod. Celá montáž nosnej železobetónovej prefabrikovanej mostnej konštrukcie SO 08-33-13 sa uskutočnila v termínoch povolených výluk od 12. do 27. septembra 2023 v zmysle ROV, pracovalo sa vo dne aj v noci.
Obdobne po zrealizovaní stĺpov tryskovej injektáže a základových pásov sa v termíne od 11. do 20. decembra 2023 namontovala prefabrikovaná nosná konštrukcia na SO 202-00. Po zrealizovaní nevyhnutných sanačných opatrení novovzniknutého aktívneho zosuvu v časti stavby v rámci SO 201-00 (ukotvený železobetónový prah steny z veľkopriemerových pilót) sa v termíne od 19. do 30. augusta 2024 namontovala aj nosná konštrukcia tohto objektu (obr. 5).
Po zmontovaní prefabrikovaných konštrukcií sa dobetónovali monolitické časti päty klenieb a zrealizoval sa celoplošný hydroizolačný ochranný systém z asfaltových pásov. Následne pokračovali práce na násypovom telese, filtračnom obsype a prechodových oblastiach klenbových konštrukcií v kombinácii s budovaním násypového telesa (technológiou zlepšovania zemín) so zabudovaním zeminy z depónie objednávateľa z lokality v Čadci.
Osadilo sa priehľadné aj nepriehľadné oplotenie a povrch násypu sa zahumusoval. Súbežne s vybudovaním mostných klenbových konštrukcií sa formou priťažovacích lavíc a hĺbkových odvodňovacích drénov (v kombinácii s odvodňovacími vrtmi) zrealizovala aj sanácia zosuvu nad železničnou traťou, prekládka Šlahorovho potoka a ukončili sa úpravy trakčného vedenia a ukoľajnenie.
Model BIM
V rámci plnenia zmluvy o dielo v oblasti BIM sa vytvoril digitálny model stavby, čiastkové modely objektov boli modelované v programoch Revit a Civil 3D. Spracovali sa modely všetkých objektov stavby vrátane existujúcich preložiek, aby boli vylúčené prípadné kolízie a zabezpečila sa kompletná koordinácia stavby. Objekty sa doplnili o negrafické informácie. Pre formát týchto negrafických informácií sa použil Dátový štandard SFDI. Komunikácia a správa dát prebiehala v programe Proconom. Spracovali sa simulácie procesu výstavby vo väzbe na harmonogram výstavby (4D) a pre vybrané objekty prepojenie 3D modelu s položkovým výkazom výmer. V rámci celého projektu sa pripravili metodiky BIM pre prípravu a výstavbu stavieb v podmienkach dopravnej infraštruktúry v súlade s požiadavkami objednávateľa.
Záver
Stavba ekoduktu prebiehala súbežne s modernizáciou železničnej trate v úseku Čadca – hranice SR/ČR, ktorá priamo ovplyvňovala výstavbu ekoduktu v rámci časti stavby B. Hladkému priebehu prípravy a realizácie obidvoch stavieb určite napomohol fakt, že spoločnosť VÁHOSTAV bola súčasťou obidvoch zhotoviteľských združení. V zmysle súťažného technického riešenia združenia sa na celej stavbe zrealizovali tri presypané mostné klenbové jednopoľové konštrukcie, zložené z prefabrikovaných železobetónových dielcov (obr. 5).
Licenčná výroba prebiehala nepretržite od novembra 2022 do júla 2023 vo výrobni spoločnosti VÁHOSTAV-PREFA, s. r. o., Horný Hričov. Okrem prísneho plánovania nákupu a dodávky materiálových vstupov pre výrobu bolo nevyhnutné zvládnuť aj neľahkú logistiku skladovania vyrobených prvkov, ktorých sa pre tri klenby použilo spolu 395 kusov.
Na stavbe sa vyskytli aj nové nepriaznivé geotechnické skutočnosti, ktoré sa na základe odborného návrhu zhotoviteľa a jeho projektanta a zodpovednej a konštruktívnej komunikácie s dozorom a objednávateľom stavby podarilo eliminovať riadne a včas. V rámci výstavby sa vybudovali nielen opatrenia na aktívne sledovanie zveri (stopový pás z piesku, fotopasce a pod.), ale aj ochranné a návodiace opatrenia pre plynulý a bezpečný prechod zveri novým ekoduktom (jazierko pre napájanie, návodiaca vzrastlá zeleň, nepriehľadné oplotenie v miestach s intenzívnou dopravou a pod.), ktoré pomáhajú zachovať v danej lokalite nerušenú migráciu všetkých druhov zveri, veľké šelmy nevynímajúc, pretože migračné koridory zveri tu boli dávno pred nami.
Človek pre svoje potreby začal meniť krajinu a ovplyvňovať tak spôsob života živočíšnych druhov. Je správne a nevyhnutné zároveň, že vyspelá spoločnosť hľadá cestu, ako aspoň sčasti napraviť tento zásah. Je potešiteľné, ak sa pri náprave tohto stavu podarí odstrániť aj iná nežiaduca skutočnosť, keď skládkovaný prebytočný materiál z inej ukončenej stavby nájde uplatnenie v násypovom telese. To sa podarilo pri výstavbe ekoduktu D3 Zelený most Svrčinovec. Preto sa zrejme oprávnene domnievame, že uvedenie tejto stavby do prevádzky môžeme hodnotiť ako zreteľný príspevok vyspelej spoločnosti k našej udržateľnej budúcnosti.
Literatúra
1. Dokumentácia na stavebné povolenie (DSP) v rozsahu dokumentácie pre realizáciu stavby D3 Zelený most Svrčinovec, ktorú vypracovala spoločnosť SHP SK, s. r. o., Bratislava.
2. Technologický postup – Montáž prefabrikátov systému ABM ARCH, ktorú vypracovala spoločnosť ABM Mosty, s. r. o., Bratislava.
3. VÁHOSTAV, a. s., Bratislava.
4. www.ndsas.sk
5. Ministerstvo dopravy SR (obr. 6).
