Betonáž Estakády na D1 v Dolnom Hričove

Estakáda na D1 v úseku Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka je súčasťou základného ťahu celoštátnej cestnej siete. Pri jej betonáži bolo potrebné hĺbkovo založiť niekoľko desiatok veľkopriemerových pilót a postaviť pevné piliere, ktoré na sebe nesú nosnú konštrukciu. Zabudovaný betón od úrovne zakladania až po vrchnú časť mosta musí spĺňať prísne kritériá a požiadavky nielen na mechanické vlastnosti po zatvrdnutí, ale aj na vlastnosti vyžadované počas realizácie konštrukcie, ako sú napríklad dobrá čerpateľnosť alebo dostatočne dlhá spracovateľnosť aj pri vyšších teplotách vzduchu.

Trasa diaľnice D1 Hričovské Podhradie – Lietavská Lúčka sa začína v Dolnom Hričove v km 24,118, kde nadväzuje na predchádzajúci úsek diaľnice D1 Sverepec – Hričovské Podhradie, ktorý je v súčasnosti už v prevádzke. V tomto priestore bude umiestnená križovatka diaľnice D1 s diaľnicou D3, ktorá je v úseku Dolný Hričov – Žilina (Strážov) už takisto zrealizovaná a v prevádzke.

V mieste križovatky D1 a D3 je diaľnica D1 navrhnutá od km 24,118 na estakáde, ktorá križuje existujúcu diaľnicu, železničnú trať ŽSR Bratislava – Žilina, areál družstva a cestu I/18. Pracovný názov objektu je Estakáda na D1 v Dolnom Hričove v km 24,740. Estakáda pozostáva z dvoch súbežných mostov, pričom nosná konštrukcia každého z nich je rozdelená na dva dilatačné celky. Súčasťou estakády je aj napojenie na existujúcu vetvu V3 mosta 202-00 stavby D3. Dĺžka ľavého mosta je 854 m a pravého 838 m. Ide o 15-poľové mosty s maximálnym rozpätím poľa 68 m, ktoré sa budovali technológiou vysúvania mostnej konštrukcie na stavbe D1.

Spodná stavba

Spodnú stavbu mostných objektov tvoria krajné opory a medziľahlé podpery č. 2 až 15. Opory ľavého a pravého mosta č. 1 sú členené, založené hĺbkovo na veľkopriemerových pilótach. Oporu č. 16 tvorí úložný prah na cestnom násype založený na veľkopriemerových pilótach.

Pilóty sa realizovali pomocou technológie oceľových pažníc. Použil sa betón pevnostnej triedy C 25/30, pričom vzhľadom na geologické pomery bolo potrebné vyhovieť požiadavkám na betón pre pilóty v suchých podmienkach aj pre pilóty umiestnené pod vodou. To sa dosiahlo vďaka optimálnej tvorbe receptúry s vhodným výberom vstupných materiálov. Na roznos zaťaženia z pilierov do pilót sa navrhli základové bloky, ktoré vzhľadom na ich rozmery spadali do kategórie masívnych konštrukcií. Na zohľadnenie uvoľňujúceho sa hydratačného tepla v konštrukcii sa pri návrhu betónu zvolil trosko-portlandský cement pevnostnej triedy 32,5.

Časti pilierov č. 3, 4 a 5 ľavého mosta a pilierov č. 2, 3, 4 pravého mosta objektu 201-10 sa realizovali ako súčasť výstavby diaľnice D3 Hričovské Podhradie – Žilina (Strážov). V rámci výstavby diaľnice D3 sa vybudovali základy a časti pilierov s výškou drieku 3,5 m (plný prierez na výšku 2,5 m, komorový na výšku 1,0 m) a s ochranou výstuže betónovým blokom s výškou 2,05 m s krycou čiapkou. Šírka driekov pilierov je 6,0, resp. 8,0 m. Piliere majú pri plnom priereze konštantnú hrúbku 2,00 m, pri komorovom priereze majú v priečnom reze dve komory so strednou deliacou stenou.

Realizácia pažených pilót pomocou vrtnej súpravy

Piliere majú osemuholníkový pôdorys s pretiahnutým tvarom. V rámci stavby sa tieto piliere nadbetónovali nad existujúcu časť dvojicou šesťuholníkových pilierov so spodnou roznášacou železobetónovou stenou. Pri pilieroch s driekom so šírkou 6,0 m sa v hornej časti vybudovala architektonicky tvarovaná hlavica s betónovým tiahlom. Pri pilieroch so šírkou 8,0 m sa v ich hornej časti vybudovalo len tiahlo navrhnuté ako staveniskový prefabrikát. Novobudovaný pilier 2L sa tvarovo zhoduje s piliermi 2P a 3L. Ostatné medziľahlé piliere 5P, 6P-L až 15P-L pozostávajú zo základového bloku s obdĺžnikovým pôdorysom 9,0 × 12,0 m, výškou 2,0 m a z dvoch stĺpov s osemuholníkovým tvarom 2,6 × 2,2 m s priečľou. Stykové piliere 10L,P majú hlavicu, na ktorú sa uloží nosná konštrukcia DC1 a DC2. Pilier 11L má spoločný základ aj pre vetvu V3 – základ má obdĺžnikový pôdorys s rozmermi 9,0 × 20,0 m a výšku 2,0 m.

Základy a piliere sa betónovali postupne prostredníctvom čerpadiel na betón. Použili sa tieto triedy betónu:

• • základové bloky pilierov: C 25/30 – XC2,XF1, XA1 (SK) – Cl 0,2 – Dmax16 – S4,
• • stojky pilierov: C 35/45 – XC4,XD1,XF2 (SK) – Cl 0,2 – Dmax16 – S4,
• • podložiskové bloky: C 35/45 – XC4,XD1,XF2 (SK) – Cl 0.2 – Dmax 16 – S4.

Betón musí po zatvrdnutí spĺňať odolnosť proti vplyvom prostredia, v ktorom sa nachádza. Vplyv karbonatizácie betónu znižuje pasivačnú schopnosť krycej vrstvy výstuže a môže spôsobiť koróziu výstuže. Striedavé pôsobenie mrazu a rozmrazovania znižuje mechanické vlastnosti zatvrdnutého betónu. Niektoré časti konštrukcií sú pritom namáhané nielen mrazom, ale sú vystavené aj rozmrazovacím prostriedkom rozptýleným vo vzduchu. Takáto kombinácia namáha povrch rozrušovaním, ktoré môže spôsobiť postupné odpadávanie krycej vrstvy výstuže. 

Betonáž základových blokov

Na dosiahnutie odolnosti betónu proti všetkým vplyvom boli receptúry betónu už od počiatku navrhnuté tak, aby splnili uvedené nároky, a to nielen vhodným výberom vstupných materiálov, ale aj optimálnym pomerom jednotlivých zložiek. Pri návrhu sa mu seli zohľadniť aj vlastnosti čerstvého betónu tak, aby sa zabezpečila jeho dobrá čerpateľnosť a dostatočný čas spracovania. Vďaka nastaveniu receptúry s použitím plastifikačných prísad a vhodným dávkam jednotlivých zložiek betónu sa podarilo dosiahnuť optimálne zloženie tak, aby neboli nutné úpravy receptúr a betonáže mohli plynule prebiehať.

Nosná mostová konštrukcia

Nosná konštrukcia dilatačných celkov 1 a 2 je navrhnutá ako spojitý predpätý priamopásový nosník s jednokomorovým priečnym rezom.

Ľavý most

Pozostáva z dvoch dilatačných celkov. Šírka nosnej konštrukcie ľavého mosta je pri dilatačnom celku 1 konštantná, má hodnotu 13,750 m. Pri dilatačnom celku 2 sa mení v dôsledku odbočujúcej vetvy V3, pričom sa mení aj tvar z jednokomorového priečneho rezu na dvojkomorový.

Pravý most

Pozostáva takisto z dvoch dilatačných celkov. Šírka nosnej konštrukcie pravého mosta sa mení v druhom a treťom poli z 15,250 na 13,750 m, pri dilatačnom celku 2 je konštantná, má hodnotu 13,750 m. Nosná konštrukcia má jednostranný priečny sklon 2,5 % na oboch mostoch.

DC1

Nosná konštrukcia dilatačných celkov 1 bola navrhnutá ako spojitý predpätý priamopásový nosník s jednokomorovým priečnym rezom, so zvislými trámami a premennou výškou v osi komory.

Šírka komory je 8,0 m. Výška nosnej konštrukcie sa mení v pozdĺžnom smere mosta od 3,854 po 4,507 m v osi komory. Spodná aj horná doska, ako aj trámy majú premennú hrúbku, ktorá sa rieši zmenou rezu skokom. Na podperách je nosná konštrukcia uložená na dvojicu hrncových ložísk. Pevné uloženie je navrhnuté na podpere č. 6. Nosná konštrukcia sa budovala postupným vysúvaním.

Do čela krajného priečnika sa ukotvil oceľový výsuvný nos s dĺžkou 39,0 m s osovou vzdialenosťou nosníkov 6,90 m. Na ukotvenie nosa sa navrhol kotevný blok. Kotvenie nosa sa zabezpečilo sústavou zvislých a vodorovných predpínacích tyčí.

DC2

Výška nosnej konštrukcie je v pozdĺžnom smere mosta konštantná s hodnotou 3,1 m, spodná doska komôrky má šírku 6,5 m. Spodná aj horná doska a trámy majú premennú hrúbku, ktorá sa rieši plynulou zmenou pomocou nábehov.

Na podperách sa nosná konštrukcia uložila na dvojicu hrncových ložísk. Pevné uloženie sa navrhlo na podpere č. 13. Nosná konštrukcia sa budovala na podpernej skruži systémom pole – konzola. Postup betonáže nosnej konštrukcie bol navrhnutý v šiestich etapách ako pole plus konzola.

Betonáž spodnej časti pilierov

Výstavba mostného objektu

Výstavba nosnej konštrukcie je kombináciou technológie postupného vysúvania nosnej konštrukcie (DC1) a technológie budovania na podpornej skruži (DC2). Pre potreby výsuvu nosnej konštrukcie mosta DC1 bolo potrebné zriadiť pred oporou č. 1 výrobňu, ktorá slúžila na výstavbu jednotlivých taktov nosnej konštrukcie vysúvaných do definitívnej polohy. Ide o železobetónovú konštrukciu pozostávajúcu z pásov v tvare obráteného T, priečne spojených priečľami. Súčasťou výrobne boli aj dočasné piliere, ktoré boli s výrobňou a oporou č. 1 spojené železobetónovými pásmi. Dočasné piliere a výrobňa boli založené plošne na štrkovom zhutnenom a konsolidovanom násype. Nosná konštrukcia sa vysúvala pomocou hydraulického výsuvného systému a budovala po jednotlivých taktoch s rôznymi dĺžkami vo výrobni. Takty v počte 17 ks pri pravom aj ľavom moste majú dĺžky od 25,7 po 34 m. Nosná konštrukcia DC2 sa budovala na podpernej skruži v piatich etapách.

Pri voľbe technológie postupného vysúvania nosnej konštrukcie bolo potrebné zohľadniť výškové vedenie diaľnice v mieste mosta, ktoré má v stúpaní v dvoch oblúkoch polomer 10 000 m, čo nie je pri tejto technológii budovania konštrukcie práve ideálne. Z toho dôvodu bolo treba upraviť krivosť spodnej hrany konštrukcie do konštantného výškového oblúka s polomerom 17 493 m. Veľkosť oblúka a jeho smerovanie sa zvolili tak, aby čo najlepšie vystihli potreby výškovej premenlivosti konštrukcie vzhľadom na rôzne rozpätia mosta, a to nielen v definitívnom stave, ale aj v rámci montážnych stavov počas vysúvania konštrukcie. Smerovo má trasa diaľnice v mieste mosta v oblúku polomer 1 750 m. Použitie technológie vysúvania monolitickej betónovej konštrukcie bez dočasných podpôr je pritom pri maximálnej dĺžke poľa 68,0 m výnimočné.

Pohľad na vysúvajúcu sa mostovku

Betón na nosnú konštrukciu

Zloženie betónu určeného pre Slovenskú správu ciest alebo Národnú diaľničnú spoločnosť je podmienené národnými technickými normami a technicko-kvalitatívnymi požiadavkami. Zvýšené nároky na vstupné materiály zužujú výber a môžu zvýšiť cenu výsledného návrhu. Kvalita jednotlivých zložiek betónu sa v priebehu výstavby overuje, aby sa zabezpečila rovnomerná kvalita počas trvania celej výstavby.

Pri návrhu bolo potrebné zohľadniť požiadavky realizátora, napríklad rýchly nábeh pevností na skrátenie cyklov posúvania jednotlivých polí. Na to sa zvolil cement CEM I 42,5R a plastifikačná prísada zabezpečujúca potrebné vlastnosti v čerstvom aj v zatvrdnutom stave betónu.

Betonáž dolnej dosky mostovky

Na zabezpečenie dobrej čerpateľnosti a dostatočného času spracovateľnosti s ohľadom na požiadavky zhotoviteľa bolo potrebné navrhnúť zloženie betónov na mieru. Vzhľadom na použité materiály a nároky uvedené vyššie vznikla požiadavka prehodnotiť a upraviť krivku zrnitosti betónu i úmerne zvýšiť podiel jemných častíc v čerstvom betóne na získanie lepšej čerpateľnosti. Vzhľadom na stále sa zvyšujúce teploty v letnom období, dodržanie požiadavky čerpateľnosti a viskozity betónu a vzhľadom na vysokú dávku cementu v betóne bolo potrebné nastaviť aj superplastifikačnú prísadu na báze polykarboxylát-éteru.

Touto špeciálnou úpravou sa dosiahla schopnosť čerstvého betónu udržať si požadované vlastnosti nielen pri betonáži (čerpateľnosť a stabilnú konzistenciu v určitom čase spracovania), ale aj po jeho zatvrdnutí. Vďaka dokonalému nastaveniu jednotlivých dávok surovín na výrobu čerstvého betónu sa dosiahlo, že betón nevykazoval žiadnu segregáciu, krvácanie či potenie ani po zamiešaní a ani pri zabudovaní do nosnej konštrukcie.

Betonáž hornej dosky mostovky

Železobetónová konštrukcia mostovky je pri užívaní počas celej životnosti namáhaná poveternostnými vplyvmi, ktoré z dlhodobého hľadiska negatívne vplývajú na vlastnosti betónu. Preto je potrebné pri návrhu overiť skúškami aj odolnosť betónu proti striedaniu zmrazovania a rozmrazovania a odolnosť proti pôsobeniu vody a chemických rozmrazovacích látok. Pri nosnej konštrukcii dilatačných celkov 1 sa použil betón C 45/55- XC4,XD1,XF2(SK) -Cl0,1- -Dmax16, pri dilatačných celkoch 2 to bol betón C 35/45- XC4,XD1,XF2(SK)-Cl0,1-Dmax16.

Čas dopravy z betonárne v Bytči-Hrabovom na miesto betonáže bol približne 20 minút v závislosti od dopravnej situácie na ceste I/18. Na mieste vykládky z domiešavača sa betón lial do čerpadla na betón. Pri betonážach sa používali naraz dve čerpadlá, takže okrem vysokých nárokov na čas spracovania sa muselo dbať aj na dostatočnú kapacitu, aby nevznikali prestoje pri betonážach jednotlivých blokov. Jednotlivé betonáže pri zhotovovaní nosnej konštrukcie uľahčilo to, že všetky bloky boli zhotovované vďaka metóde vysúvania vždy na jednom mieste, vďaka čomu sa vedeli dokonale naplánovať jednotlivé betonáže, počty potrebných mechanizmov a časy betonáže či dopravy jednotlivých „kubíkov“ betónu.

TEXT: Ing. Ľubomír Filip, Ing. Michal Cápay, Ing. Roman Lutišan
FOTO: STRABAG, s. r. o.

Ľubomír Filip, Michal Cápay a Roman Lutišan sa na predmetnej stavbe podieľali v rámci divízie Frischbeton, ktorá patrí do spoločnosti STRABAG, s. r. o.