austro dempry

Nový dvoukolejný železniční most přes Váh pro rychlost 160 km za hodinu

Příspěvek se zabývá výstavbou dvoukolejného železničního mostu z pohledu zhotovitele, zejména tvorbou výrobní dokumentace, stavebními postupy, montáží nových nosných konstrukcí a samotnou realizací mostu, který převádí přeložku železniční trati s návrhovou rychlostí 160 km/h přes koryto Nosického kanálu řeky Váh a přilehlé inundační území na trati Púchov – Považská Bystrica.

Obr. 1.: podélný řez mostu

Přemostění Nosického kanálu délky 379,045 metru je složeno ze šesti prostých polí. Střední dvě pole přemosťují Nosický kanál dvěma obloukovými mosty (Langrovy trámy), každý o délce 124,80 metru. Z obou stran na Langrovy trámy navazují dvě spřažené ocelobetonové konstrukce. Délka každého přemostění je 30,60 metru.

Krajní pole
Jde o čtyři totožné konstrukce, ocelobetonové spřažené s průběžným kolejovým ložem. Nosnou konstrukci tvoří šest kusů ocelových (plnostěnných) svařovaných nesymetrických nosníků proměnlivé výšky tvaru písmene „I“ a ocelové nadpodporové příčníky. Ve čtvrtinách a v polovině rozpětí je osazeno ztužení z dvojic protisměrných úhelníků. Hlavní nosníky jsou uspořádány v osových vzdálenostech 1 650 + 1 650 +
2 200 + 1 650 + 1 650 mm. Uprostřed rozpětí je výška nosníků 1 400 mm, která se od 1/4 do 1/8 rozpětí zmenšuje směrem k podpěrám na výšku 1 065 mm. Hlavní nosníky, příčníky a příčné výztuhy jsou celosvařované konstrukce. Konstrukce byla pro montáž rozdělena v příčném směru na tři montážní dílce, které se skládaly vždy ze dvojic hlavních nosníků. Mezi hlavními nosníky jsou ztužidla po vzdálenosti 7,65 m. Pro montážní stavy bylo přidáno ztužení hlavních nosníků v polovině vzdálenosti, tj. po 3,825 m.

Spřažení ocelové konstrukce s železobetonovou deskou zajišťují spřahovací trny o průměru 25 mm a délky 200 mm.

Železobetonová deska je z betonu C35/45. Její nejmenší tloušťka je 300 mm ve čtvrtinách volné šířky žlabu pro kolejové lože v místech uložení odvodňovačů. Tloušťka desky roste směrem do středu a ke krajům žlabu ve sklonu 3 % na 371 mm. Na vnější straně desky dosahuje v místě pracovní spáry tloušťku 385 mm. Boční stěny žlabu mají tloušťku 435 mm a římsová část roste od 350 mm na volném kraji konzolové římsy až do tloušťky 400 mm při boční stěně. Horní plocha říms je vyspádována ve sklonu 3 % směrem do mostu. Nosné konstrukce jsou na spodní stavbu uloženy prostřednictvím atypických hrncových ložisek.

Obloukový most
Jde o dvě totožné ocelové konstrukce s ortotropní mostovkou vyztužené obloukem (Langerův trám) s průběžným kolejovým ložem. Nosnou konstrukci, přemostění Nosického kanálu s rozpětím 2 x 124,80 m, tvoří dva plnostěnné trámy v osové vzdálenosti 12,60 m průchozího komorového průřezu s vnitřními světlými rozměry 1 270 x 3 000 mm. Komorové průřezy trámů mají celkovou výšku 3 100 mm a jsou vyztuženy plnostěnnými průchodnými diafragmaty v místě každého příčníku. Na trámy jsou centricky napojené kružnicově zakřivené plnostěnné oblouky o teoretickém vzepětí 22,00 m. Tímto je dán poloměr zakřivení oblouku o velikosti r = 99,495 m. Oblouky jsou z komorových průřezů o světlosti 1 220 x 1 710 mm.
Průřezy oblouků jsou vyztuženy ve čtvrtinách a v polovině vzdálenosti mezi svislicemi plnostěnnými diafragmaty s obdélníkovými průchodnými otvory o rozměru 800 x 1 200 mm. Propojení oblouku a trámu, mimo koncových bodů, zabezpečují táhla z trubek o průměru 273 mm a tloušťce stěny 20 mm. Táhla jsou na trám i oblouk připojeny přes styčníkové plechy, které jsou na trám a oblouk přivařeny tupým K svarem. Trubková táhla jsou vyplněna křemičitým pískem a rozmístěna v půdorysných vzdálenostech po 20,80 m. Mezi oblouky je ztužení tvořené příčkami z trubek o průměru 914 mm a 610 mm. Trubkové průřezy ztužidla jsou k obloukům připojeny tupými svary.

Nosná konstrukce má dolní ortotropní mostovku s průběžným kolejovým ložem. Plech mostovky vytváří žlab kolejového lože. Podélné ploché výztuhy jsou situovány v osových vzdálenostech po 420 m. Příčné výztuhy
jsou po vzdálenosti 2 600 mm a mají proměnný průřez tvaru obráceného T.
Trámy a mostovka každého pole přemostění jsou příčně členěné na pět montážních dílů. V podélném směru jsou trámy a mostovka děleny na osm montážních dílů. Oblouky jsou rozdělené na sedm montážních dílů. Uložení hlavních nosníků je řešeno standartně, vždy na dvou ložiskách v každé ose uložení pod hlavními nosníky.

Založení a spodní stavba
Základy opěr O1 a O2 jsou založeny na 32 ks mikropilot délky 4,5 m v rozestupech po 1,3 m příčně a 1,5 m podélně vzhledem na rozměr základu (Obr. 2).

Obr. 2: Mikropiloty pod základem opěry O1

Pilíře P1 a P5 jsou založené na 40 ks mikropilot délky 4,5 m v rozestupech po 1,3 m příčně a po 1,5 m podélně vzhledem k rozměru základu.

Založení u opěr O1, O2 a pilířů P1, P5 probíhalo v otevřené stavební jámě.

Pilíře P2, P3 a P4 jsou založené na 25 ks vrtaných železobetonových velkoprůměrových pilotách v osových vzdálenostech 3,0 m v obou směrech. Průměr pilot je u pilířů P2 a P4 0,9 m, u pilíře P3 1,2 m. Délka pilot je u pilířů P2 a P3 8,2 m, u pilíře P4 je 6,2 m.

Piloty byly prováděny z úrovně montážní plošiny s délkou hluchého vrtání cca 12,0 m.

Obr. 3: Provádění předvrtů

Stavební jámy půdorysného vnitřního rozměru 15,0 x 15,0 m měly hloubku cca 12,0 m. Byly zapaženy larsenami délky 16,0 m se čtyřmi úrovněmi rozpěrných rámů. Geologie neumožňovala zaberanění takto dlouhých larsen, proto byl pro každou larsenu proveden předvrt velkoprůměrovou
vrtačkou a ten byl vyplněn bentonitovocementovou směsí do kterého byly zaberaněny larseny (Obr. 3 až 7). Takto hluboké založení bylo provedeno z důvodu plánovaného prohloubení Nosického kanálu pro zajištění plavební dráhy

Obr. 4: Beranění larsen
Obr. 5: Larseny v bentonitocementové směsi
Obr. 6: Výkop pažené stavební jámy
Obr. 7: Výstavba dříku pilíře P2

Spodní stavbu mostu tvoří dvě opěry O1 a O2 s přechodovými deskami a křídly K1 až K4, a pět pilířů P1 až P5. Opěry jsou železobetonové gravitační s tloušťkou dříků 4,0 m délky 12,2 m. Křídla opěr jsou vždy s jedním kolmým a jedním šikmým křídlem. (Obr. 8).

Obr. 8: Opěra O2

Železobetonové pilíře P1 a P5 mají stejný tvar, liší se jen délkou dříku a svojí výškovou polohou. Úložné prahy mají rozměr 3,00 x 14,02 m s půdorysným zaoblením s poloměrem 2,75 m, výška prahu je od 1,455 m do 2,75 m. Dřík je rozměru 6,0 x 3,0 m se zaoblením s poloměrem 3,0 m, výška dříku je 5,065 m a 6,380 m. Základ pilíře je rozměru 7,50 x 12,00 m
s výškou 1,75 m (Obr. 9).

Obr. 9: Pilíř P5

Železobetonové pilíře P2, P3 a P4 mají stejný tvar,

liší se jen délkou dříku a svojí výškovou polohou. Úložné prahy mají rozměr 6,0 x 16,0 m s půdorysným zaoblením s poloměrem 5,5 m, výška prahu je od 1,93 m do 4,43 m. Dřík má kruhovitý tvar průměru 6,0 m. Základ pilíře je rozměru 15,0 x 15,0 m s výškou 3,5 m (Obr. 10).

Obr. 10: Pilíř P4

Výroba ocelové konstrukce
Výrobě ocelové konstrukce v mostárně předcházela tvorba výrobní dokumentace, která byla zpracována vlastními kapacitami společnosti Firesta. 2D dokumentace vycházela z 3D modelu konstrukce, který byl zpracován v programu Advance Steel (Obr. 11 až 13). Délka zpracování VD byla cca 1 rok. Výroba ocelové konstrukce probíhala v mostárně společnosti Firesta. Na hlavní nosné části konstrukce byly použity plechy jakosti S355N a S355J2+N s atestem kontroly 3.2, které dodávala společnost Vítkovice Steel. Konstrukce byla investorem přejímána vždy v sestavě v černém stavu (Obr. 14 až 18).

Obr. 11: Model v programu Advance Steel
Obr. 12: Krajní pole
Obr. 13: Obloukový most
Obr. 10: Pilíř P4
Obr. 15: Sestavování trámů
Obr. 16: Zárodek oblouku
Obr. 17: Dílenská sestava včetně zárodků oblouku
Obr. 18: Dílenská sestava pohled shora

Po přejímce byl v tryskacím a lakovacím boxu aplikován kombinovaný nátěrový systém (Obr. 19 až 20). Na vnější povrchy byl aplikován nátěrový systém Hempel (metalizace ZINACOR 850 + navazující epoxidové
a polyuretanové vrstvy) v celkové tloušťce nátěrového systém 360μm. Vrchní odstín RAL 6 000 (tmavě zelená). Vzhledem ke skutečnosti, že jak oblouk, tak i trámy jsou po celé délce průchozí, tak jsou protikorozní ochranou opatřeny i všechny vnitřní plochy nosné ocelové konstrukce
vrchní barva v odstínu RAL 12170 – světle šedá. Po aplikaci nátěrového systému byly dílce naloženy na transportní prostředky určené k nadměrné přepravě a konstrukce byla postupně expedována na stavbu. Velikostí
jednotlivých dílců i celkovou dílenskou sestavou patřila tato zakázka k jedněm z prostorově nejnáročnějších realizovaných zakázek. Výroba konstrukce o objemu 4 000 tun oceli trvala přibližně 2 roky.

Obr. 19: Aplikace nátěrů
Obr. 20: Nátěry v boxu

Montáž (Krajní pole)
Při montáži byly jednotlivé dvojice „I“ nosníků osazeny na provizorní podložení pod opěrovým příčníkem na opěry nebo pilíře v závislosti o které nosníky předpolí se jednalo. Po svaření opěrových příčníků byla provedena kontrola montážních svarů ultrazvukem. Dále byla provedena betonáž spřažené monolitické železobetonové desky. Až po betonáži bylo provedeno
zaměření klínových desek vkládaných mezi dolní pásnici ocelových nosníků a ložisko. Po obrobení klínových desek a připojení šrouby s ložiskem na dolní pásnice ocelových nosníků bylo provedeno podlití ložisek.

Obloukový most
Obě konstrukce byly montovány blokově jeřábem na podporách PIŽMO. Nejprve proběhla úprava koryta řeky, tak aby byl zajištěn přístup k jedné konstrukci a po dokončení první konstrukce byla berma z řeky transportována na druhý břeh a vytvořena berma pro montáž druhé konstrukce. Montáž sestávala z návozů jednotlivých dílů ocelové konstrukce, kdy krajní trámy byly osazovány na podpěrné konstrukce z PIŽMA přímo do otvoru mostu a jednotlivé díly mostovky byly osazovány na montážní rošt, kde bylo provedeno svaření jednotlivých dílů mostovky v jeden celek. Mostovky s krajními trámy byly uloženy celkem na sedmi PIŽMO věžích. Po svaření všech osmi částí mostovky bylo postaveno pět věží z PIŽMA na mostovce pro ukládání jednotlivých dílů oblouků. Dále bylo postaveno lešení z PERI mezi jednotlivými věžemi (Obr. 23). Oblouky byly montovány vždy po dvou kusech z levé i pravé strany od zárodků oblouků. Po svaření těchto částí oblouků a osazení přilehlých ztužení oblouků byly osazovány zbylé tři díly, z nichž jako poslední byly usazovány středové díly oblouků a přilehlých prvků ztužení (Obr. 24). Po svaření dílů bylo provedeno uvolnění oblouků v místě uložení na jednotlivých PIŽMO
věžích. V následujícím postupu byla osazena táhla, která propojují oblouky a krajní trámy. Po svaření táhel byly táhla vyplněna křemičitým pískem. Následně byla provedena aktivace táhel uvolněním podložení na hlavách
PIŽMO věží pod krajními táhly.

Obr. 21: Krajní pole
Obr. 22: Krajní pole pohled shora
Obr. 23: Pižmo věže a lešení
Obr. 24: Osazení středového dílu oblouku

Závěr
Nová mostní konstrukce přispěje svým dílem ke zvýšení rychlosti na nové přeložce železniční trati a současně se stane i dalším výrazným krajinným prvkem v tomto regionu. Jde o mimořádnou konstrukci dvojkolejného mostu s největším rozpětím na území ČR a SR. Železniční most byl zprovozněn postupně, kolej č. 2 v září 2020 a kolej č. 1 v prosinci 2020.

Investor: Železnice Slovenskej republiky
Projektant OK: Žilinská univerzita, Stavebná
fakulta, Katedra stavebných
konštrukcií a mostov