Tri klenbové mosty na stavbe R4 Severný obchvat Prešova, I. etapa
Abstrakt
Na predmetnej stavbe je v rámci realizácie mimoúrovňovej križovatky Dúbrava potrebné previesť výjazdové a nájazdové vetvy z/na rýchlostnú cestu, ktoré prekonávajú prekážku v mieste novej preložky potoka Dzikov. K tomuto účelu slúžia tri presypané klenbové monolitické železobetónové mosty s rozpätím do 26 m. Ide o mostné konštrukcie s názvami podľa objektovej skladby: SO 214 Most na vetvách 3 a 4 križovatky Prešov – sever nad potokom Dzikov, SO 232 Most na vetvách 5 a 6 križovatky Prešov – sever cez potok Dzikov v km 1,002 a SO 233 Most na vetvách 5 a 6 križovatky Prešov – sever cez potok Dzikov v km 0,775. Všetky tieto mostné konštrukcie realizuje spoločnosť VÁHOSTAV - SK, a.s., vedúci člen Združenia realizujúceho stavbu R4 severný obchvat Prešova, I. etapa.
1 Úvod
Stavba R4 Severný obchvat Prešova, I. etapa je súčasťou dopravnej siete Európskej únie TEN-T, ktorá je súčasťou medzinárodného európskeho ťahu E 371 v smere zo severu na juh. Realizáciou tejto etapy sa prevedie doprava v smere od Sabinova do mimoúrovňovej križovatky Vydumanec na diaľnicu D1, čím sa odľahčí doprava v meste Prešov. Trasa rýchlostnej cesty začína v mimoúrovňovej križovatke Prešov západ (Vydumanec), následne prechádza po svahu vrchu Bikoš nad údolím Šarišského potoka, kde vchádza do tunela a následne po vyústení z tunela mostným objektom preklenuje cyklistický chodník, rieku Torysu, železničnú trať Košice – Muszyna a cestu I/68 a vchádza do mimoúrovňovej križovatky Prešov sever (Dúbrava), situovanou nad údolím potoka Dzikov a za ktorou trasa v km 4,3 končí. V tejto križovatke je potrebné previesť výjazdové a nájazdové vetvy z/na rýchlostnú cestu, prekonávajúce prekážku v mieste novej preložky potoka Dzikov. K tomuto účelu slúžia tri presypané klenbové monolitické železobetónové mosty s dĺžkou premostenia do 26 m.
Obr. 1: Situovanie mostných objektov SO 214, SO 232, SO 233 nad preloženým tokom Dzikov
Stavba začala v 7/2019, lehota výstavby je 1 464 dní. Objednávateľom stavby je Národná diaľničná spoločnosť, a.s. Projektantom stavby je Združenie R4 PREŠOV-SEVERNÝ OBCHVAT-PD pod vedením spoločnosti DOPRAVOPROJEKT, a.s. Zhotoviteľom stavby je Združenie VÁHOSTAV – SK – TuCon R4 Severný obchvat Prešova. Vedúci člen Združenia je spoločnosť VÁHOSTAV - SK, a.s., ktorá je aj zároveň Zhotoviteľom všetkých troch predmetných mostov s názvami uvedenými vyššie. Práce na objektoch realizuje Stredisko mostov.
2 Charakteristika a popis mostných objektov
2.1 Účel a umiestnenie
Mostné objekty sú situované v extraviláne obce Veľký Šariš, východne od obce. Územie, v ktorom sú umiestnené, je mierne zvlnené a nachádzajú sa tu inžinierske siete, ktoré je nutné pred stavbou mostov preložiť. Mostné objekty sa nenachádzajú v zosuvnom území. SO 214 Most na vetvách 3 a 4 križovatky Prešov – sever nad potokom Dzikov (SO 214) prevádza pripájaciu vetvu 3 a odpájaciu vetvu 4 Rýchlostnej cesty R4 (S0 101) od cesty 1/68 (S0 111) v križovatke Prešov - sever (S0 104) ponad preložku potoka Dzikov (S0322), obslužnú komunikáciu k potoku a obslužnú komunikáciu k preložke kanalizácie (S0503). SO 232 Most na vetvách 5 a 6 križovatky Prešov – sever cez potok Dzikov v km 1,002 (SO 232) prevádza pripájaciu vetvu 5 a odpájaciu vetvu 6 rýchlostnej cesty R4 (SO 101-00) od cesty 1/68 (S0111) v križovatke Prešov - sever (SO 104-00) ponad preložku potoka Dzikov (SO 322-00), obslužnú komunikáciu k potoku a obslužnú komunikáciu k preložke kanalizácie (SO 503-00). Obdobne tak SO 233 Most na vetvách 5 a 6 križovatky Prešov – sever cez potok Dzikov v km 0,775 (SO 233).
2.2 Popis mostných konštrukcií
Mosty sú budované ako novostavby a sú riešené ako jednopol'ové presypané klenbové monolitické železobetónové konštrukcie. Ich priestorové polohy a rozpätia vychádzajú z umiestnenia a konfigurácie prekážok pod nimi. Z dôvodu nepriaznivých základových pomerov sú tieto konštrukcie založené hĺbkovo. Základové pásy sú votknuté do vŕtaných veľkopriemerových pilót priemeru 1,2 m (SO 214, SO 232) alebo do mikropilót (SO 233).
Kolmé rozpätie mostu SO 214 je 23,75 m, jeho šírka je v päte klenby 69,4 m (resp. 80,5 m), vo vrchole 45,1 m a výška je 14,23 m. Nosná konštrukcia je tvorená monolitickou klenbou premennej hrúbky (1,3 m v päte a 0,5 m vo vrchole konštrukcie). Tvar strednice je krivka obecného tvaru a vychádza z optimalizácie konštrukcie z hľadiska minimalizácie ohybových momentov. Sklon čiel mosta zodpovedá, vzhľadom k stiesneným pomerom v oblasti križovatky Dúbrava, povrchu násypu vetiev križovatiek. Na bokoch mosta je navrhnuté stužujúce zosilnené železobetónové rebro (výšky 0,9 m), ktoré zároveň zastáva funkciu rímsy. Hrúbka presypávky nosnej konštrukcie je 5,8 m (resp. 6,1 m), a to vrátane konštrukcie vozovky. Nosná konštrukcia je rozdelená pracovnými škárami v klenbe so šmykovým ozubom na 4 dilatačné celky a v päte je votknutá do pásov výšky 1,5 m a šírky 4,3 m, ktoré sú založené na dvojicu veľkopriemerových pilót priemeru 1,2 m. Je zhotovená z betónu triedy C30/37 - XC4, X01, XF2 (SK), CI 0,4, trieda výstuže nosnej konštrukcie je B 500B.
Obr. 2: Pozdĺžny rez nosnej konštrukcie mostného objektu SO 214
Kolmé rozpätie mosta SO 232 je 25,00 m, šírka mosta je v päte klenby 53,0 m (resp. 60,3 m) a vo vrchole klenby 27,18 m, výška je 14,6 m. Sklon koncov nosnej konštrukcie v priečnom smere sleduje sklon telesa násypu križovatkových vetví. Nosná konštrukcia je tvorená monolitickou klenbou premennej hrúbky (0,9 m v päte a 0,5 m vo vrchole konštrukcie). Vzhľadom k šírke mosta a celkovému priestorovému usporiadaniu križovatky sleduje nosná konštrukcia tvar upraveného koryta potoka Dzikov a je teda v smerovom oblúku s polomerom 163,50 m (v priečnej osi mosta). Sklon koncov nosnej konštrukcie v priečnom smere sleduje sklon telesa násypu križovatkových vetví. Na strane skosených čiel je nosná konštrukcia vybavená zosilňujúcim rebrom konštantnej šírky 0,3 m, tvoriacim rímsu. Výška rebra je na rubovej strane konštantná 0,5 m, v lícnej premenná, pričom horný povrch rebra bude skosený smerom k rubu rebra. Nosná konštrukcia je rozdelená pracovnými škárami v klenbe so šmykovým ozubom na 2 dilatačné celky, a v päte je votknutá do pásov výšky 1,5 m a šírky 2 m, ktoré sú založené v priečnom reze na jeden rad veľkopriemerových pilót priemeru 1,2 m. Je zhotovená z betónu triedy C35/45 - XC4, XD1, XF2 (SK), CI 0,4, trieda výstuže nosnej konštrukcie je B 500B.
Obr. 3: Priečny rez nosnej konštrukcie mostného objektu SO 232
Klenba SO233 má svetlú šírku 25,990 m a výšku 7,118 m. Nosná konštrukcia je tvorená monolitickou klenbou premennej hrúky (0,8 m v päte a 0,5 m vo vrchole konštrukcie). Na vtoku a výtoku je ukončená portálovými stenami, ktoré sú monoliticky spojené s klenbou. Portály sú mierne šikmé (uhol k osi klenby = 75,53° na vtoku a 76,82° na výtoku). Šikmé ukončenie klenby bolo zvolené z dôvodu, aby konštrukcia mosta nevystupovala z trvalých záberov cestného telesa.
Obr. 4: Realizácia mostného objektu SO 233 – pohľad na klenbu a portálové časti, realizácia násypu s postupným budovaním súvisiaceho oporného múru a prekládky potoka Dzikov (SO 322)
Nosná konštrukcia je v päte votknutá do pásov premenlivej výšky 1,2 až 2,26 m a šírky 4 m, ktoré sú založené na štyri rady mikropilót dĺžok 12 až 15 m + 0,75 m s rôznym odklonom od zvislice v intervale 0° až 40°, zhotovených z oceľovej rúry 108/16. Je zhotovená z betónu triedy C30/37 - XC4, XF1 - (SK) - CI 0,4 - max 22 - S4, trieda výstuže nosnej konštrukcie je B 500B. Postup betonáže je rozdelený na tri časti, kde stredná časť bude vybetónovaná v časovom odstupe 14 dní.
Z dôvodu výstavby je možné rozdeliť nosnú konštrukciu klenieb horizontálnymi pracovnými škárami. Mosty je nutné budovať v nadvýšenom tvare. Rub nosnej konštrukcie, vrátane základu, je opatrený penetračným náterom a izolovaný schváleným systémom z hydroizolačných bitúmenových pásov, celoplošne natavených na betónovej konštrukcii. Izolácia je vytiahnutá (natavená na penetračnom nátere) až na rub výstužného rebra do výšky 0,3 m nad pracovnú škáru. Všetky pracovné škáry sú zo strany prisypania zaizolované nataveným izolačným modifikovaným pásom. Tesniace profily dilatačnej škáry sú z rubovej strany ochránené vláknocementovou doskou. Celá izolácia je chránená zdvojenou vrstvou geotextílie 2 x 300 g/m2, ktorá má okrem ochrannej aj drenážnu funkciu v spojitosti s ochranným štrkopieskovým obsypom hr. 1,0 m, rozprestreným po celej ploche klenby. Odvodnenie za rubom konštrukcie zabezpečuje priečna drenáž priemeru min. 150 mm, uložená na podkladnom betóne v spáde min. 3,0 %, ktorá je vyvedená na bokoch konštrukcie do vývarísk.
Pre prípadnú revíziu je prístup pod mosty zabezpečený pomocou terénnych schodísk, ktoré vedú od krajnice až po pätu svahu. Majú šírku 0,75 m a sú olemované stienkami šírky 0,20 m. Výška a šírka stupňa je premenná. V zmysle projektu pre jednotlivé mosty sú zábradlia osadené do hornej hrany rímsy na portáloch, krídlach, oporných múroch a do terénneho schodiska. Sú navrhnuté ako kompozitné s pozdĺžnou výplňou, so vzdialenosťou stĺpikov maximálne 1,0 m, uchytené cez kotevnú platňu lepenými kotvami M12. Pod kotevnou platňou je plastmalta hrúbky 10 mm. Výška zábradlia je 1,1 m.
2.3 Požiadavky na meranie a zaťažovacie skúšky
Podľa spracovaného korózneho prieskumu sa nosná konštrukcia nachádza v stupni 4 a je nutné zrealizovať základné ochranné opatrenia pre obmedzenie vplyvu bludných prúdov. Primárnu ochranu zabezpečí dostatočné krytie výstuže betónom a dodržanie povolených podielov chloridov v cemente a zámesovej vode. Sekundárnu ochranu zabezpečí ochrana pred zemnou vlhkosťou asfaltovými nátermi a vzájomné prepojenie výstuže, vrátane jej vyvedenie na povrch na meracie doštičky.
Pre potreby dlhodobého pozorovania objektu sú na nosnej konštrukcii osadené reflexné geodetické značky (odrazné terčíky), vlepené do vrtov v nosnej konštrukcii. Umiestnené sú vo vrchole klenby a po jej bokoch nad upravený terén. Do ríms na portáloch, krídlach a oporných múroch sú osadené klincové značky. Pozorovacie body sú zhotovené z nekorodujúcich materiálov. Počas zasypávania konštrukcie sa pravidelne kontroluje geometria klenby, a to meraním horizontálnych a vertikálnych pohybov pozorovaných bodov na klenbe. Dlhodobé sledovanie objektu bude nadväzovať na meranie počas výstavby. V rámci dlhodobého sledovania budú vykonávané geodetické merania vertikálnych aj horizontálnych deformácií v mieste pozorovaných bodov.
Pred prácami na zakladaní mostov (SO 214 a SO 232) boli vykonané zaťažovacie skúšky dvoch veľkopriemerových pilót (jedna pre každý základ). Skúšky integrity boli vykonané pre všetky pilóty. Zaťažovacie skúšky na mikropilótach (SO 233) boli vykonané 4 ks (po 2 skúškach na každom základe). Vzhľadom na fakt, že sa jedná o presypané mostné konštrukcie, nevyžaduje sa vykonanie zaťažovacej skúšky.
3 Všeobecný popis realizácie
Realizácia predmetných mostov prebiehala v súlade s platným harmonogramom stavby. Po sprístupnení stavby, odstránení vegetácie a ornice, vykonaní archeologického a pyrotechnického prieskumu boli preložené kolízne inžinierske siete (silnoprúdové vedenia, kanalizácia) a postupne realizované pri jednotlivých mostoch dočasné prekládky toku Dzikov. Po vykonaní výkopových prác, zaťažovacích skúšok veľkopriemerových pilót a mikropilót prebehla samotná realizácia špeciálneho zakladania, a po ňom sa zrealizovali podkladové betóny a základové pásy. Súbežne bola spracovaná výrobnotechnická dokumentácia podpernej skruže, vrátane návrhu postupu odebňovacích, armovacích a betonárskych prác. V priestore pod budúcou klenbou bola zriadená v nevyhnutnom rozsahu spevnená panelová plocha s únosnosťou 60 Mpa, na ktorej bola zmontovaná ľahká podperná skruž a spodná vrstva debnenia, a to za neustáleho presného geodetického merania. Každá nosná konštrukcia klenieb všetkých troch zmieňovaných mostov mala iné rozmery čo do výšky/šírky/dĺžky (tiež premenlivé šírky a dĺžky) mosta, rozdielne hrúbky steny klenby, rôzne vedenie v smerovom oblúku, skosenie čiel a výšky ríms alebo portálov jednotlivých klenieb. Tieto skutočnosti kládli vysoké nároky na geodetickú kontrolu a samotnú realizáciu odebňovacích prác. Po uložení armatúry a jej prevzatí stavebným dozorom bolo možné dohodnutú etapu zadebniť/uzavrieť aj z vrchnej strany. Obojstranné debnenie bolo nutné použiť vzhľadom na šikmé stúpanie a požadovaný tvar klenbovej monolitickej železobetónovej konštrukcie v jej spodnej časti. V zmysle odsúhlaseného postupu betonáže boli v projekte exaktne určené dilatačné škáry, pracovné horizontálne a vertikálne škáry boli spoločne navrhnuté a odsúhlasené projektantom predmetného stavebného objektu a zodpovednými pracovníkmi VÁHOSTAV - SK.
Na každý stavebný objekt bol spracovaný osobitný technologický postup výstavby. Po zabetónovaní nosnej konštrukcie, ríms resp. portálov bola klenba zaizolovaná izolačným súvrstvím popísaným vyššie a bolo možné pristúpiť k jej samotnému presypaniu v súbehu s realizáciou násypu súvisiacich cestných stavebných objektov. Pre obsyp konštrukcie bola použitá zemina vhodná do násypov. Hutnený zásyp bol zhotovovaný symetricky z obidvoch strán klenbovej konštrukcie po vrstvách hrúbky 0,3 až 0,6 m, v závislosti na druhu použitého materiálu. Hutnenie prebehlo ľahkými hutniacimi prostriedkami na ID min 0,85, 95% Proctor Standard. Zásyp konštrukcie bol zazubený do násypu telesa cesty v sklone 1:1 po hutniacich vrstvách, aby z dôvodu zabezpečenia rovnomerného sadania násypov bolo dosiahnuté čo najlepšie previazanie priľahlých násypových telies. Nad nosnou konštrukciou bol realizovaný celoplošný ochranný obsyp hrúbky 1,0 m s použitím štrkopiesku frakcie 8-16 mm, ktorý tiež plní drenážnu funkciu. V závislosti od jednotlivého technického riešenia mostov boli tiež súbežne realizované oporné múry s previazaním na nosnú konštrukciu klenby, ktoré boli priebežne po vrstvách zasypávané a hutnené až po aktívnu zónu. Následne boli/budú budované konštrukčné vrstvy vozoviek, vrátane zvršku a ochranných prvkov, a záverečné terénne úpravy.
4 Záver
Presypané klenbové monolitické železobetónové mosty majú určite svoje miesto v inžinierskom staviteľstve. Vyvstáva však otázka, či je účelné a praktické, keď napríklad vyššie uvedené tri klenby prekonávajúce identickú prekážku majú každá rozdielnu geometriu pozdĺžneho rezu a rôzne premenlivé hrúbky konštrukcie. Iste, je to ovplyvnené v danom mieste parametrami a povahou prekonávanej prekážky, typom prevádzanej komunikácie a jej zaťažením. Domnievame sa ale, že z pohľadu prácnosti, rýchlosti výstavby a možnej unifikácie výrobkov by tieto konštrukcie bolo možné zrealizovať ako prefabrikované bez toho, aby bola narušená krása a efekt klenbovej konštrukcie. Zmluvné podmienky tejto stavby však zmenu neumožňovali a tak bolo dielo zrealizované/realizuje sa tak, ako je navrhnuté. V tejto turbulentnej dobe vysokých cien vstupných materiálov, spojených s ich permanentným nedostatkom, sa spoločnosť VÁHOSTAV - SK aj napriek zmieneným skutočnostiam s realizáciou všetkých troch presypaných klenbových monolitických železobetónových mostov ako zodpovedný zhotoviteľ úspešne vysporiadala.
Obr. 5: Pohľad na presypaný mostný objekt SO 232 so zrealizovanou časťou preložky potoka Dzikov, v pozadí zabetónovaný mostný objekt SO 233
Autor: Ing. Mojmír Štefanec
Zdroje:
[1] Projektová dokumentácia stavby pre mostné objekty
[2] www.ndsas.sk
[3] VÁHOSTAV - SK, a.s. (vrátane fotografií)
