Diaľnica D1 Bratislava – Triblavina, most D1/D4

Úvod

Môžeme sa len domnievať, že v úvodnej fáze prípravy projektu tejto ostro sledovanej križovatky bol navrhnutý variant, ktorý mal previesť diaľnicu D4 ponad D1, avšak z mnohých dôvodov, pre laickú verejnosť často nepochopiteľných a nepochopených, bol zvolený variant prevedenia nultého obchvatu pod niveletou jestvujúce D1. Technická, technologická a realizačná náročnosť musela byť už v roku 2014 pri oboch variantoch neporovnateľná, samotnú náročnosť skomplikovalo neustále narastanie dopravných intenzít v okolí hlavného mesta.

Preto keď v roku 2019 verejný obstarávateľ – Národná diaľničná spoločnosť, a.s. – vyhlásil verejné obstarávanie na výstavbu stavebného objektu 232-05, nebolo až takým prekvapením, že súťaž bola vyhlásená v režime zmluvných podmienok Žltý FIDIC a s multikriteriálnym hodnotením uchádzačov. Samozrejmým kritériom (okrem ceny) bola doba výstavby a obmedzenie premávky na diaľnici D1 s hraničnou maximálnou hodnotou, v súlade so stanoviskom prezídia Policajného zboru Ministerstva vnútra Slovenskej republiky, deväť dní pre jeden jazdný pás. V priebehu obmedzenia bolo nutné zaistiť premávku po jestvujúcej polovice diaľnice v usporiadaní 2+2. Skúseným uchádzačom muselo byť už v tejto chvíli jasné, že projekt si bude vyžadovať využitie kombinácii rôznych technológií na budovanie mostov a atypické riešenia, ktoré sa nebudú dať porovnať so stavebnými realizáciami na Slovensku a v ČR. Napriek tomu, že sa jednalo len o druhú stavebnú multikriteriálnu súťaž (prvou bola súťaž na zhotoviteľa úseku rýchlostnej cesty R2 Kriváň – Mýtna), je dôkazom, že precízne zadefinované kritériá povzbudia skúsených zhotoviteľov k účasti v súťaži a hodnotenie presnosti ponuky (čo do rozsahu aj obsahu) môže byť kľúčom k zefektívneniu procesu verejného obstarávania, o ktorom sa v dnešnej dobe toľko diskutuje.

Víťazné technické riešenie

Keďže spoločnosť Doprastav, a.s., možno považovať za priekopníka vo vysúvaných mostoch na Slovensku (1. vysúvaný železobetónový predpätý most na Slovensku v Štrbe, rok 2005) a s dobrou základňou technologického vybavenia (klzné ložiská, hydraulické valce rôznej kapacity, samotný výsuvný nos), myšlienka vybudovať most v inej ako finálnej polohe a potom ho vysunúť do jeho projektovej polohy bola na začiatku úplne prirodzená. No ak pri vysúvaní predpätých mostov je jasná výsuvná dráha (tvoria ju piliere s klznými ložiskami) a je potrebné zvoliť len správne vysúvacie zariadenie (krokovacie – sústava horizontálnych a vertikálnych hydraulických valcov, ktoré konštrukciu najskôr nadvihnú a potom posunú, alebo ťažné s využitím predpínacích lán) a zároveň uspôsobiť konštrukciu opory a pilierov podľa vopred známych detailov, pri úvahe, ako presunúť rámovú konštrukciu, je potrebné všetky tieto veci riešiť odznova a bez zásadného stupňa skúsenosti. Je preto potrebné pozrieť sa na samotné princípy „heavy liftingu“, čím sa vo svete označuje premiestňovanie veľkých bremien, ktoré nemusia byť primárne stavebné konštrukcie a materiál ako taký sa rieši len pri posudzovaní odolnosti podperných bodov.

Pôvodný návrh dokumentácie pre stavebné povolenie bol pre SO 232-05 štvorpolový most z predpätého betónu s rozpätiami polí 15,00 + 2 × 20,00 +15,00 m budovaný na pevnej skruži. Toto technické riešenie nebolo možné s ohľadom na požadovanú dobu obmedzenia premávky diaľnice D1 možné realizovať. Na zachovanie prejazdného gabaritu diaľnice D4 bola zvolená dvojpolová rámová konštrukcia s rozpätiami 16,412 m a 16,211 m. Most bol teda oproti dokumentácii DSP skrátený o 37,377 m.

Popis konštrukcie

Návrh technického riešenia mosta vychádzal ako z požiadaviek vyplývajúcich z technológie výstavby, tak aktuálneho premostenia diaľnice D4 aj výhľadového rozšírenia diaľnice D1 Bratislava – Trnava na kategóriu R 33,5/120 a s tím spojenú výškovú zmenu nivelety D1 spôsobenú výstavbou vetiev križovatky Ivanka-sever. Tieto aspekty nás viedli ku návrhu mosta tvoreného rámovou betónovou monolitickou konštrukciou s rozpätím polí 16,412 m a 16,211 m. Rámová konštrukcia je so ohľadom na tuhosť v priebehu výstavby navrhnutá ako uzatvorená so spodnou doskou, ktorá v okamihu výstavby pôsobí ako tiahlo.

Horná a aj spodná doska je navrhnutá ako predpätá a steny sú navrhnuté ako železobetónové. Rámová konštrukcia je po šírke rozdelená na dva dilatačné celky dĺžky 17,6 m a 20,3 m. Hrúbka spodnej a hornej dosky je 500 mm a sú na dĺžku 1,5 m opatrené lineárnymi nábehmi s výškou 0,3 m. Horná aj spodná doska je predpätá deviatimi lanovými káblami, ktoré sú osadené vo vzdialenosti 0,45 m, resp. 0,90 m. Napínanie prebiehalo jednostranne striedavo od OP1 a OP3. Použitý predpínací systém bol systém DYWIDAG.

Vzhľadom k technológii výstavby vysúvaním bolo nutné pri návrhu konštrukcie zohľadniť jednotlivé stavebné fázy pôsobenia mosta a s tým spojené uloženie technologických prvkov pre výstavbu. Najmä to boli dočasné vzpery a kotvenie vonkajších konzol, ktoré prenášali zvislú reakciu z podperných lisov do konštrukcie. Kotvenie a vnesenie síl od týchto prvkov ovplyvňovali dimenziu a vystuženie stien a rámových rohov. Tieto detaily boli podrobne analyzované metódou Strut and Tie. Globálne statické pôsobenie bolo analyzované pomocou doskostenových modelov v programe MIDAS Civil.

Typ navrhnutej konštrukcie a geo­logické podmienky v mieste mosta umožnili realizáciu plošného zakladania s výmenou podložia hrúbky 1,5 m v šírke 4,8 m pod stenami mosta a výsuvnými dráhami. Aby bol zaistený kontakt medzi spodnou doskou a podložím mimo tieto pásy, boli v spodnej doske navrhnuté kruhové otvory s priemerom 100 mm, ktoré slúžili pre vyplnenie voľného priestoru medzi terénom a spodnou doskou po zásune konštrukcie do definitívnej polohy.

Pre zaistenie výkopu pre ľavý most boli použité štetovnice VL 604, oceľ S355 v osi diaľnice D1, ktoré boli dĺžky 13,0 m, z toho 12,7 m bolo v zemi a 0,3 m bolo z manipulačných dôvodov nad terénom. Z dôvodu zaistenia štetovníc boli vo fáze prípravy (pred pozastavením dopravy v smere na Bratislavu) inštalované tiahla v smere od výrobne pre pravý most ku osi komunikácie. Tieto boli aktivované až pri samotnom odťažovaní výkopu pre ľavý most. Tiahla boli v dvoch radoch. Výška ich ukotvenia bola v čele pravého mosta jednoznačne daná, ale v mieste osi diaľnice D1 bola ich pozícia variabilná v závislosti na odchýlke vŕtania, ktorá bola daná zhotoviteľom ± 2°.

Súčasťou stavby mosta bolo aj osadenie rúr priemeru 1 200 mm, ktoré zaistia prepojenie priekopov diaľnice D4 a zaústenie do retenčnej nádrže na južnej strane križovatky. Pre dočasný stav pred rozšírením D1 sú navrhnuté šikmé krídla tvorené prefabrikáty Grefa s premennou výškou. Výška kopíruje tvar jestvujúceho násypového telesa D1.

Technológia vysúvania

Samotná technológia vysúvania musela byť teda kombináciou dvoch základných typov valcov. V prvom rade to bolo šestnásť valcov s kapacitou 3 850 kN, ktoré tvorili základ tzv. APS systému (APS = Air Pad Sliding System), spodná časť piestu je v tomto systéme rozšírená do štvorcovej oceľovej podložky. Podložka je po svojich okrajoch opatrená elastomérovou manžetou, ktorá zabezpečuje tesnosť. Do priestoru ohraničeného manžetou a oceľovými časťami sa počas samotného pohybu konštrukcie vháňa stlačený vzduch, ktorý znižuje trenie a tým aj požiadavku na druhú časť systému, tzv. push and pull jednotky. Ide o menšie valce s kapacitou 320 kN, ktoré zabezpečujú horizontálny posun konštrukcie s rýchlosťou až 100 m za hodinu.

Špecifikom celého systému je, že hlavné zdvihové jednotky sa nenachádzajú pod konštrukciou a nedá sa teda ideálne zabezpečiť roznos zdvihových síl (napríklad v prípade mosta SO 232-05 nebolo možné pre zdvih využiť strednú stenu) a jednotky boli umiestnené mimo pôdorysu mosta. Z toho vyplývala úloha pre projektantov a dodávateľa technológie vyriešiť spojenie a roznos síl v rámci rámovej konštrukcie. Spojenie hydraulických jednotiek so železobetónovou konštrukciou je možné urobiť dvoma spôsobmi. Prvým je vytvorenie krátkych železobetónových konzol, ktoré slúžia na vzopretie vertikálnych hydraulických lisov. Druhým (zvoleným pre SO 232-05) je pripraviť stykové oceľové platne do debnenia betónovej konštrukcie a následne na zabetónovanú nosnú konštrukciu upevniť skrutkovými spojmi oceľové konzoly. Zvláštny prístup musel byť rovnako zvolený pre zriadenie vysúvacej dráhy. Keďže počas realizácie nebol časový priestor na vybudovanie monolitických konštrukcií, ktoré by slúžili ako vysúvacia dráha, museli byť použité vopred pripravené klzné nosníky, ktoré slúžili na zníženie trenia a zároveň na rovnomerný prenos zaťaženia z hydraulických jednotiek do podložia. V závislosti od únosnosti podložia boli použité dva typy týchto dráh – ťažké klzné dráhy (tzv. skidway heavy) a ľahké klzné dráhy (tzv. skidway light). Oba typy klzných dráh majú bočnicu, ktoré slúžia ako bočné vedenie a usmernenie pri výsuve a zároveň sú bočnice využívané na uchytenie výsuvných jednotiek. Pre vystuženie pozdĺžneho rezu boli použité oceľové prvky typu MT s maximálnou kapacitou 7 000 kN, ktorá však bola redukovaná excentricitou zaťaženia a celkovou dĺžkou vzpery (15 m).

Vlastná realizácia

Oproti pôvodnému zadaniu projekt prešiel niekoľkými zmenami, s ktorými sa realizačný tím spoločnosti Doprastav, a.s., v spolupráci s projektantom SHP-SK a investorom Národnou diaľničnou spoločnosťou museli vyrovnať. Asi najvýznamnejším zásahom do projektovaného riešenia bola zmena postupu výstavby spôsobené zmenou technického riešenia prekládky kábla VN objektu 605-00, ktorí kolidoval s výrobňou pravého mostu. Tým došlo k prehodeniu poradia postupu výstavby jednotlivých mostov. S touto zmenou súvisela zmena šírky jednej z konštrukcií na úkor druhej. V smere staničenia ľavý most sa vysúval ako prvý a celkovú hmotnosť mal 2 400 t, pravý most mal celkovú hmotnosť 2 700 t. Zároveň keďže musel byť jeden jazdný pás diaľnice prejazdný, projektant navrhol stabilizáciu násypu dvojicou radov štetovnicových stien prepojených vodorovnými tiahlami v dvoch etážach v počte 21 kusov v hornej a 18 kusov v dolnej.

Zároveň larzenová stena vo svahu diaľnice bola kotvená zemnými kotvami v dvoch radoch v počte 36 kusov, pre zabezpečenie stability násypu počas výstavby pravého mosta. Výstavba samotnej nosnej konštrukcie prebiehala štandartným spôsobom v následnosti spodná doska, steny, strop so zabudovaním potrebných kotviacich platní a prípravkov pre technológiu. Takto pripravené dve polovice mosta čakali na samotný zásun na definitívnu polohu, ktorému predchádzala náročná operácia presmerovania dopravy na živej D1 spolu s objemnými zemnými prácami na odkope pôvodného telesa diaľnice. Celá operácia od presmerovania dopravy po znovu spustenie už po novom moste trvala šesť dní. Toto sa opakovalo aj v druhom smere, pričom vplyvom februárovej nepriazne počasia bol druhý zásun o pár dní odložený. Samotný zásun mosta na pripravené podložie bola časovo krátka záležitosť. Podobne pri oboch mostoch to bolo do troch hodín od zahájenia zásunu po presné spustenie do projektovanej polohy. Práce prebiehali nonstop 24 hodín počas šiestich dní výluky na diaľnici D1.

Záver

Projekt D1/D4 je dôkazom toho, že keď sa spojí skúsený zhotoviteľ so silným zázemím a invenčný projektant, dokážu aj do nášho regiónu ČR a Slovenska priniesť inovatívnu technológiu, ktorá naplní aj nesmierne náročné podmienky a požiadavky investora.