Vysokorýchlostné trate v Českej republike: mosty na úsekoch RS2 Brno (Modřice) – Rakvice a RS4 Ústí nad Labem – štátna hranica CZ/SRN

Neoddeliteľnou súčasťou projektov vysokorýchlostných tratí v Českej republike je návrh železničných mostov na samotných tratiach, ako aj mostov zabezpečujúcich mimoúrovňové kríženie s novou traťou. Pri príprave sa v maximálnej miere uplatňuje štandardizácia konštrukcií, pri súčasnom rešpektovaní špecifík a kritérií vyplývajúcich z návrhovej rýchlosti 320 km/h, s možnosťou zvýšenia až na 350 km/h. Príspevok sa zameriava najmä na mostné objekty v úsekoch RS2 Brno (Modřice) – Rakvice a RS4 Ústí nad Labem – štátna hranica SRN, vrátane oblasti portálu Krušnohorského tunela.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

V uplynulej dekáde sa v Českej republike začala vo veľkej miere venovať pozornosť príprave projektov vysokorýchlostných tratí (VRT). Ide o dopravnú sieť, ktorej cieľom je zvýšiť konkurencieschopnosť železničnej dopravy voči automobilovej a leteckej doprave, ponúknuť bezpečnú a ekologickú alternatívu a zabezpečiť prepojenie regiónov so zapojením do európskeho systému vysokorýchlostných tratí TEN-T.

Výstavba vysokorýchlostných tratí získala v Českej republike v poslednom období náležitú pozornosť z viacerých dôvodov. Kľúčovým motívom je napojenie na európsku sieť VRT TEN-T, uvoľnenie kapacít existujúcej železničnej siete pre rozvíjajúcu sa prímestskú a nákladnú dopravu, ako aj možnosť bezpečnej a ekologickej prevádzky konkurencieschopnej voči individuálnej cestnej a leteckej doprave. Na viacerých úsekoch už prebieha spracovanie projektovej dokumentácie – v súhrnnej dĺžke približne 650 km rýchlych spojení (RS).

Spoločnosť Valbek sa ako člen projektového tímu v združení s ďalšími organizáciami spolupodieľa na príprave projektovej dokumentácie pre úseky RS 2 VRT Brno (Modřice) – Rakvice, konkrétne Modřice – Šakvice – Rakvice, a RS 4 Ústí nad Labem – štátna hranica CZ/SRN, Ústí nad Labem západ – portál Krušnohorského tunela. Ide o rôznorodé úseky, ktoré si vyžadujú zohľadnenie špecifických návrhových parametrov trate a individuálny prístup k príprave mostných objektov.

Úsek RS2 na južnej Morave je vedený prevažne v novej trase mimo existujúcej konvenčnej trate. Výstavba mostov sa realizuje prevažne „na zelenej lúke“, pričom návrhové parametre trate sú plnohodnotne nastavené na maximálnu prevádzkovú rýchlosť 320 km/h s výhľadom na 350 km/h. Koncepcia predpokladá výlučne osobnú dopravu. Naopak, úsek RS4 sa nachádza prevažne v intraviláne mesta Ústí nad Labem a jeho priľahlej aglomerácie, v bezprostrednom kontakte s existujúcou železničnou sieťou. Okrajové podmienky návrhu v tejto oblasti si vyžadujú iný prístup – najmä z hľadiska návrhu stavby pre zmiešanú dopravu s návrhovou rýchlosťou do 200 km/h a s výhľadom na 230 km/h. Významným obmedzujúcim faktorom je aj existujúca dopravná infraštruktúra mesta a napojenie všetkých dotknutých smerov významného železničného uzla v ČR.

Podklady pre návrh mostných objektov

V období začiatku prác na úseku RS2 v roku 2021 boli k dispozícii všeobecné požiadavky na návrh mostných objektov uvedené v Manuáli pre projektovanie VRT v stupni dokumentácie pre územné rozhodnutie (DÚR). Základné kritériá sa týkali návrhových parametrov, priestorového usporiadania na železničných mostných objektoch a pod novými cestnými nadjazdmi, typových konštrukcií vzhľadom na rozpätia a prekonávané prekážky a ďalších aspektov. Rámec parametrov pre infraštruktúru VRT vychádzal zo skúseností a odporúčaní európskych železničných sietí, predovšetkým francúzskych tratí.

Počas projektovania boli tieto požiadavky spresňované, z praktického hľadiska optimalizované a dopĺňané, pričom reflektovali aj vývoj projekčných prác na iných úsekoch. Postupne boli implementované do všeobecných návrhových štandardov.

Koncom roka 2022 bol Správou železníc schválený MVL 111, ktorý definuje optimálne typy rámových mostov vzhľadom na svetlosť mostného otvoru. Základné kritériá a odporúčané hrúbky nosných konštrukčných prvkov podľa MVL je možné zohľadniť pri koncepčnom návrhu objektov so svetlosťou do 25 metrov. Obmedzenia sa týkajú optimálneho využitia nosnej konštrukcie pre jednotlivé typy, vrátane požiadaviek na statický a dynamický výpočet v stupni DÚR.

V procese projektovej prípravy boli revidované aj časti Manuálu týkajúce sa návrhových parametrov prechodových oblastí a voľných výšok pod cestnými nadjazdmi nad VRT v súvislosti s určenou dĺžkou kríženia. Pre návrh železničných mostov s veľkým rozpätím (estakády) sú podľa Manuálu preferované dvojkoľajné konštrukcie (spriahnuté oceľobetónové konštrukcie, konštrukcie z prefabrikovaných predpätých nosníkov) s maximálnym využitím štandardizácie (typ, materiál, rovnaké rozpätia, tvary a pod.).

Pokiaľ ide o legislatívny rámec, počas prípravy došlo k zásadnej zmene – prijatiu nového stavebného zákona účinného od 1. januára 2024 pre vyhradené stavby, ktorý mení stupne a rozsah projektovej dokumentácie potrebnej na stavebné konanie.

Mostné objekty RS2 vrt Brno (Modřice) – Rakvice, úsek Modřice – Šakvice – Rakvice

Úsek vysokorýchlostnej trate RS2 VRT Juhomoravský kraj Modřice – Šakvice – Rakvice nadväzuje v železničnom uzle Brno na vetvy RS1 VRT Praha – Brno a Brno – Přerov – Ostrava. V južnom smere sa pred železničnou stanicou Břeclav predpokladá napojenie VRT na územie Slovenskej republiky (smer Kúty – Bratislava) a Rakúska (smer Viedeň). Trasa je vedená prevažne v extraviláne, zastavaným územím prechádza len na začiatku úseku v obci Modřice, kde vedie paralelne so súčasnou traťou.

Na úseku sa nachádza celkovo 37 železničných mostov, 15 cestných nadjazdov a tri lávky pre chodcov a cyklistov.

Železničné mosty sú v súlade s MVL 111 čo najviac unifikované – pri svetlostiach do 20 m sa používajú štandardné typy železobetónových rámov a polorámov. V ojedinelých prípadoch, keď sa konštrukcia nachádza mimo pásma optimálneho využitia podľa MVL (napr. svetlosť mostného otvoru, výška násypu a pod.), sa realizuje individuálny návrh a statické posúdenie vrátane podrobnej dynamickej analýzy.

Priestorové usporiadanie mostných objektov podlieha špecifickým podmienkam, odlišný prístup platí aj pre návrh prechodových oblastí. V závislosti od umiestnenia objektu na sieti Správy železníc (kontakt s konvenčnou traťou alebo čisto VRT) je v dokumentácii uvedený predpokladaný správca objektu – Správa železníc, oblastné riaditeľstvo alebo SS VRT. Tomu zodpovedá aj technický návrh mostného objektu a príslušné predpisy (MVL, projektové zásady).

SO 17-20-01 ŽST Modřice – most v km 3,320, nadúrovňové kríženie

Tento objekt zabezpečuje šikmé pozdĺžne kríženie novej trate s existujúcou konvenčnou železničnou traťou. Železobetónové monolitické polorámy vytvárajú tzv. tunelomost – v prvej časti s jedným poľom, následne s napojením na dvojpoľovú konštrukciu. Polorámy sú založené na veľkopriemerových pilótach. Rozpätia jednotlivých polí sa pohybujú od 8,00 do 12,10 m, celková dĺžka v osi koľaje je 334 m.

SO 11-20-03 Modřice – Unkovice – estakáda Šatava, km 15,045

Tento mostný objekt vedie dvojkoľajnú vysokorýchlostnú trať ponad údolie hlboké približne 23,5 m pod niveletou trate. Trať prechádza ponad vodný tok Šatava, poľné cesty a poľnohospodárske pozemky. Statické schéma tvorí séria prostých polí s priemernou dĺžkou poľa 50 m, pričom rozpätie jedného poľa je 48 m. Celkovo má estakáda osem polí. Nepoužíva sa žiadne koľajové dilatačné zariadenie.

Nosnú konštrukciu tvorí predpätá železobetónová komorová konštrukcia. Založenie mosta je hĺbkové, na veľkopriemerových pilótach. Vzhľadom na nezachytiteľné skalné podložie pre technológiu vŕtaných pilót sú pilóty navrhnuté ako plávajúce.

SO 12-20-04 Unkovice (vrátane) – Šakvice – estakáda v km 26,850, Vranovický a Plačkův les

Celková dĺžka premostenia 1295,50 m vychádza z potreby prekročiť územia európskeho významu (EVL) Vranovický a Plačkův les, ako aj rieky Svratka a Šatava, s minimálnym zásahom do okolitého prostredia počas výstavby aj počas životnosti mosta.

Navrhnutý železničný most pozostáva zo 16 dilatačných celkov (DC). Základný typ DC je dvojpoľový nosník s rozpätím 43,00 + 43,00 m. Na premostenie riek Šatava a Svratka sú navrhnuté atypické DC – dva dvojpoľové spojité nosníky 49,00 + 49,00 m (DC4 a DC5) a trojpoľová konštrukcia s rozpätím 40,00 + 58,00 + 40,00 m (DC16). Medzi štandardné a atypické DC sú vložené prosté polia s rozpätím 39,00 až 42,00 m.

Nosná konštrukcia je navrhnutá ako spriahnutá konštrukcia s dvojitým spriahnutím na úrovni hornej a spodnej príruby oceľového zváraného profilu. V rozhodujúcej časti estakády sa uvažuje s podélnym výsunom, čo znižuje dopad na chránené územia. Založenie objektu bude realizované skupinami veľkopriemerových pilót s dĺžkou 15,00 m do vrstiev zvetraných ílovcov.

SO 13-20-02 Přítluky (mimo) – prepojovacie koľaje VRT/KT – most v km 43,150, nadúrovňové kríženie Rakvice – koľaj č. 2

Mostný objekt zabezpečuje premostenie koľaje č. 2 VRT cez konvenčnú dvojkoľajnú trať. Návrhová rýchlosť na moste je 230 km/h. Celý kríž sa nachádza v oblúku s polomerom R = 3 000 m a konštantným prevýšením 129 mm.

Nosnú konštrukciu tvorí dvojpoľový rám, ktorý prechádza do jednopólového rámu s konzolou. Nasleduje dilatačný celok (DC) – jednopólový rám. Séria týchto DC sa opakuje zrkadlovo. Steny rámov sú tvorené kruhovými piliermi, spojenými v pozdĺžnom smere horným priečnikom a základovým pásom. Rámová priečka je navrhnutá hybridne – z prefabrikovaných železobetónových predpätých nosníkov so zmonolitňujúcou doskou. Založenie konštrukcie je na veľkopriemerových pilótach.

Cestné nadjazdy a lávky pre peších a cyklistov na úseku RS2

Súčasťou návrhu mimoúrovňových krížení s vysokorýchlostnou traťou sú aj nové cestné nadjazdy, prevažne tvorené monolitickými železobetónovými integrovanými konštrukciami. Využívajú sa typizované konštrukcie vychádzajúce zo zásad VL SNCF (francúzske štandardy).

Pri vysokorýchlostných tratiach platí špecifická požiadavka na spracovanie analýzy rizík podľa normy UIC 777-2R. Výber vhodného statického systému a usporiadania konštrukcie sa preveruje vzhľadom na návrhovú rýchlosť, polohu výhybiek (koľajových rozvetvení), vzdialenosť hrany podpier od osi koľaje a ďalšie parametre.

Táto problematika a prístup k posudzovaniu zatiaľ nie sú jednotne definované medzi normou UIC 777-2R, eurokódmi a vstupnými údajmi, čo značne ovplyvňuje výsledné hodnotenie konštrukcie.

Lávky cez vysokorýchlostnú trať sú navrhované v miestach, kde územné plány počítajú s cyklotrasami alebo kde ich umiestnenie vyplynulo z rokovaní so zástupcami dotknutých obcí a samospráv. Ide o trojpoľové železobetónové konštrukcie s integrovanými medzipiliermi. Podjazdová výška nad koľajami vychádza z minimálnych hodnôt voľného prierezu VMP VRT, s ohľadom na geometrickú konfiguráciu umiestnenia trakčných podpier v blízkosti mostnej konštrukcie.

Mostné objekty RS4, úsek Ústí nad Labem – štátna hranica CZ/SRN, Ústí nad Labem západ – portál Krušnohorského tunela

Cieľom tejto stavby je navrhnúť realizovateľné riešenie na zabezpečenie budúceho dopravného dopytu medzi Prahou, Ústím nad Labem a Drážďanmi. Navrhuje sa novostavba trate v úseku Ústí nad Labem – portál Krušnohorského tunela, vrátane vetvy Chabařovice, ktorá tvorí súčasť trate RS4 Praha – Drážďany.

Krušnohorský tunel po hranicu s Nemeckom bude súčasťou dokumentácie EIA aj dokumentácie pre stavebné povolenie. Ako bolo spomenuté, v tomto úseku sa návrhové parametre líšia od štandardnej VRT infraštruktúry – návrhová rýchlosť je 200 km/h s výhľadom na 230 km/h, čo je prispôsobené zmiešanej doprave.

Pre návrh platia všetky legislatívne ustanovenia a statické zásady ako pre konvenčnú dopravu, vrátane priestorových parametrov podľa VMP 3,5 podľa ČSN 73 6201. So samostatnou železničnou lávkou mimo VMP sa na železničných mostoch neuvažuje.

Dynamika projektovej prípravy

V procese prípravy projektu tohto úseku prebieha výrazne dynamický vývoj v oblasti návrhu koľajového vedenia, ktorý je ovplyvnený viacerými faktormi:

• zabezpečenie dostatočnej kapacity z pohľadu dopravnej technológie,

• splnenie požiadaviek geometrického vedenia koľají (GPK),

• napojenie na existujúcu železničnú infraštruktúru,

• súlad s územným plánom mesta Ústí nad Labem a dotknutých obcí,

• vyhodnotenie záplavového územia rieky Labe a jej ľavostranných prítokov.

Tieto vplyvy majú zásadný dopad na viacnásobné, často koncepčné zmeny pri návrhu mostných objektov.

Zásadný vplyv – ŽST Ústí nad Labem západ (dvojpodlažné riešenie)

Kľúčovým vplyvom na návrh celej koncepcie mostných objektov je požiadavka na preverenie nadzemného dvojúrovňového riešenia železničnej stanice Ústí nad Labem západ. Výsledkom má byť spodné podlažie pre konvenčnú dopravu a horná úroveň určená pre vysokorýchlostné trate – 5 koľají a 3 nástupištia.

Toto riešenie si vyžiada návrh premostenia s celkovou plochou cez 30 000 m² so samostatnými mostnými konštrukciami pre prechod koľajových zhlaví z horného podlažia na železničný spodok. Mostná konštrukcia bude rozdelená do viacerých dilatačných celkov v dĺžke cca 550 m a šírke 55 m. V kombinácii s navrhovaným terminálom pre cestujúcich môže šírka presiahnuť 100 m.

Dôležitými kritériami návrhu sú:

• umiestnenie pilierov vzhľadom na VMP na dolnej úrovni,

• minimalizácia stavebnej výšky konštrukcie,

• napojenie cestujúcich medzi úrovňami výťahmi, eskalátormi a schodiskami.

Predbežne sa uvažuje o dvojpoľovom rámovom moste s oceľobetónovou hornou priečkou a spriahnutými piliermi. Cieľom je čo najviac skrátiť čas výluky spodnej stanice počas výstavby horného podlažia.

Nový železničný most cez Labe pre koľaje VRT č. 1, 2 a koľaje č. 931 a 932

Tento železničný most bude situovaný približne 25 metrov severne od existujúceho priehradového mosta cez Labe, v km 0,931 na technickej jednotke Ústí nad Labem-Střekov (mimo) – Ústí nad Labem západ (mimo).

Na moste budú vedené štyri koľaje s osovou vzdialenosťou 5 m, pričom sa uvažuje s ich vzájomným prepojením výhybkami. Limity pre návrh rozpätia a stavebnej výšky mosta vychádzajú z požiadaviek správcu vodného toku a štátnej plavebnej správy – najmä kvôli zabezpečeniu plavebného gabaritu a možnostiam umiestnenia piliera do rieky.

Samotná konštrukcia mosta je stále vo fáze návrhu. Z okrajových podmienok zatiaľ vyplýva, že rozpätie hlavného poľa presiahne 140 metrov. Finálny návrh nového mosta bude súčasťou architektonickej súťaže mesta Ústí nad Labem.

Záver

Na oboch predstavených projektoch boli počas návrhového procesu analyzované viaceré varianty mostných objektov, ktoré reflektovali vývoj koľajového vedenia, požiadavky na kríženia (napr. vplyv migračných štúdií, rokovania s dotknutými organizáciami a samosprávou) a ďalšie vyvolané zmeny.

Proces navrhovania mostov pre vysokorýchlostné trate priniesol projektantom a inžinierom nové výzvy, ktoré presahujú rámec bežných návrhov pre konvenčné železnice. Ide najmä o:

• kombináciu vysokých návrhových rýchlostí,

• špecifické prevádzkové a bezpečnostné požiadavky,

• potrebu minimalizácie vplyvu na životné prostredie,

• zapojenie do nadnárodnej siete TEN-T,

• legislatívne zmeny a požiadavky súvisiace so stavebným zákonom.

Tieto aspekty vytvárajú nový štandard pre navrhovanie a realizáciu železničných mostných objektov budúcnosti.

Zdroje

1.Manuál pre projektovanie VRT v stupni DÚR, vrátane anglickej verzie; 01. 07. 2021.
2.Manuál pre projektovanie VRT v stupni DÚR, vrátane príloh; 01. 05. 2024.
3.MVL 111 – Štandardy železničných mostov menších rozpätí pre VRT; 19. 12. 2022.
4. MVL 110 – Štandardné typy nosných konštrukcií železničných mostných objektov; 26. 03. 2019.
5.MVL 115 – Železničné mosty s extrémne zníženou stavebnou výškou; 03. 06. 2019.
6.UIC 777-2R – Stavby nad železničnými traťami – Požiadavky na výstavbu v oblasti trate, 2. vydanie; 01. 01. 2003.

Text a Foto: Ing. Tatiana Bacíková, Ing. Martin Hukel, Ing. Samuel Franko, MSc. Ivan Gálik; Valbek SK, spol. s r.o.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 2/2025.