Projektování, stavba a zahájení rekonstrukce Barrandovského mostu

Úvod

Během své existence most neprošel žádnou zásadní opravou. Jeho stavební stav není dobrý, a proto bylo přistoupeno k přípravě jeho celkové rekonstrukce. V roce 2020 byly zahájeny vlastní práce na opravě spodní stavby a letos započala oprava jeho nosné konstrukce.
Následující text se věnuje počátkům návrhu dopravního systému v Praze v poválečném období a hledání optimální varianty přechodu tehdy nazývaného středního dopravního okruhu přes Vltavu pod Barran­dovem. Popisuje celý projektový proces od studií až po realizační dokumentaci mostu a jeho výstavbu. V závěru se věnuje zahájení jeho v současné době probíhající rekonstrukce.

Vývoj dopravy v Praze

Poválečný rozvoj hlavního města Prahy byl úzce spjat s rozvojem jeho dopravního systému. Od padesátých let minulého století se proto začaly realizovat dopravní průzkumy za účelem provedení komplexního návrhu dopravního řešení, které se stalo součástí Směrného územního plánu města. V sedmdesátých letech došlo ke změně pohledu na vývoj hlavního města a celé středočeské aglomerace. Dopravní problém hlavního města Prahy tak zahrnoval tři okruhy:

• rozvoj městské hromadné dopravy výstavbou metra;
• přestavbu železničního uzlu Praha;
• výstavbu nadřazené městské silniční sítě – tzv. Základního komunikačního systému (ZKS).

V roce 1974 vláda schválila plánovací podklad pro přípravu a výstavbu tohoto dopravního systému. Návrh ZKS vychází z radiálně okružního systému, který zajišťuje spojení mezi jednotlivými částmi města a současně s vnější komunikační sítí. Jedná se celkem o tři okruhy, jedenáct radiál a několik dalších úseků doplňujících funkci celého systému. Ten byl koncipován jako dlouhodobý program s postupnou etapizací uvádění do provozu. Nejprve bylo realizováno spojení z jihu na sever města v roce 1965 zahájením výstavby Nuselského mostu. Celý úsek tzv. severojižní magistrály od Šeberova po Proseckou radiálu v délce 19 km byl zprovozněn v roce 1982. Spojení východ – západ bylo zahájeno v roce 1976 stavbou Slivenec – Třebonice. Další stavbou bylo spojení pankrácké radiály s chuchelskou radiálou. Právě výstavba této části středního dopravního okruhu byla důležitá, neboť zastávala i funkci zatím neexistujícího vnějšího okruhu pro těžkou tranzitní dopravu. Soubor staveb Ve Studeném – ­Barrandov délky 2,1 km byl proto pro realizaci spojení východ – západ stěžejní.

Dopravně-urbanistické řešení staveb Ve Studeném – Barrandov

Tento úsek je dopravně nejsložitější z celého budovaného spojení východ – západ. Jeho trasa se na levém břehu Vltavy dotýká útvaru barrandovských skal a památkově chráněného území Barrandienu. Počáteční návrhy z šedesátých let vedly trasu okruhu tímto skalním masivem, krátkými tunelovými stavbami až do Hlubočepského a Prokopského údolí. Zpracovaná dopravně-urbanistická studie pro tuto variantu počítala s přemostěním Vltavy mostem v přímé se stálou šířkou. Železniční tratě na levém břehu Vltavy zůstávaly v původní přímé trase. Jenže v roce 1976 bylo rozhodnuto o realizaci souboru staveb s trasou přemostění Vltavy posunutou
o cca 300 m severněji. Toto nové dopravní řešení si vyžádalo úpravu trasy tratí ČD Praha – Plzeň a Praha – Rudná z důvodu vedení ramp na levém břehu. V roce 1976 byla zpracována v Projektovém ústavu dopravních a inženýrských staveb (PÚDIS) studie souboru staveb tohoto nového dopravního řešení, která byla v roce 1977 schválena a v roce 1978 byla stavba zahájena přípravnými pracemi.

Varianty přemostění Vltavy

V rámci hledání optimalizovaného řešení návrhu mostní konstrukce bylo v sedmdesátých letech zpracováno celkem třináct variant z předpjatého betonu i oceli. Nejvíce variant co do typu konstrukce a způsobu výstavby nabízelo silniční řešení přímého mostu konstantní šířky, jak je popsáno v předcházející kapitole. Pro toto vedení trasy okruhu byly navrženy konstrukce spojité nebo rámové, převážně o dvou nebo třech polích, s maximálním rozpětím až 122 m buď s konstantní, nebo s proměnnou výškou průřezu a různým způsobem výstavby. I pro trasu umístěnou severněji bylo navrženo několik mostních konstrukcí. Pro urychlení výstavby bylo u některých variant navrženo i použití prefabrikovaných dílů.

Výsledná varianta mostu a jeho architektonické řešení

Návrh výsledné varianty je dán dopravním řešením hlavní trasy okruhu, polohou všech připojovacích a odbočovacích ramp, šířkou vltavského koryta a polohou mimoúrovňově křížených pobřežních komunikací včetně jejich šikmostí. Vlastní most je tvořen dvěma samostatnými komorovými konstrukcemi z předpjatého betonu pro každý dopravní směr, které tvoří spojitý nosník o šesti polích. Rozpětí polí vztažených na osu okruhu od levého břehu jsou: 34,66 + 61,00 + 71,00 + 72,00 + 66,00 + 45,99 m. Šířka mostu je v převážné části proměnná podle směrového vedení jednotlivých komunikačních větví, které se připojují nebo odpojují k hlavní trase ještě na mostní konstrukci. I v nejužším místě, kde jsou v každém směru čtyři jízdní pruhy, má most s oboustrannými chodníky celkovou šířku 40 m, což znamená, že je to nejširší most v Praze.
Vlastní koryto Vltavy v délce cca 200 m je překonáno poli o rozpětí 71 + 72 + 66 m při šikmosti 53 stupňů. Výška nosné konstrukce ve dvou hlavních polích je 3,0 m a směrem k nejvzdálenějším bodům na opěře se lineárně snižuje na 1,60 m. Obě nosné konstrukce mostu byly navrženy velmi subtilní. Jsou tvořeny komorovým průřezem se čtyřmi svislými stěnami tloušťky 0,60 m, u rampy od Strakonické jsou stěny tloušťky 0,80 m. Rozdílná šířka desky mostovky je řešena proměnnou šířkou komory i oboustranných konzol. Horní deska má vesměs tloušťku 0,23 m, v krajních polích při zvětšených roztečí stěn pak 0,30 m. Tloušťka horní desky rampy je 0,35 m. Spodní deska má proměnnou tloušťku od 0,15 m v polích až do 0,90 m nad podporami.
Zatímco nosné konstrukce jsou řešeny klasickou formou, tvar hlavních čtyř pilířů v řečišti a na obou březích Vltavy má naprosto ojedinělý tvar. Tyto pilíře jsou společné pro obě jinak samostatné mostní konstrukce. Ze základu vyčnívá zaoblený stěnový dřík, na kterém spočívá mohutný trámový příčel z předpjatého betonu. Obě tyto části pilířů mají hydraulický profil, neboť mohou být při povodních zatápěny. Na každém příčli jsou uloženy čtyři ložiskové stěny, které mají funkci optického odlehčení nosné konstrukce od spodní stavby a při excentrickém uložení ložisek vzhledem k podélné ose dříku zmenšují šikmost uložení nosné konstrukce. Tvar pilíře mostu tak vyjadřuje jednotu inženýrského a architektonického pojetí. Svým tvarováním a povrchovým členěním se hlavním čtyřem pilířům podřizují ostatní pilíře a opěry. Autorem architektonického řešení mostu a jeho okolí byl Ing. arch. Karel Filsak.

Práce na návrhu mostu

Kompletní projektovou dokumentaci Barrandovského mostu vypracoval PÚDIS pod vedením Ing. Jiřího Hejnice, CSc. Inženýr Hejnic se před Barrandovským mostem podílel na projektech mnoha mostních staveb u nás, např. i na zpracování projektové dokumentace Nuselského mostu v Praze.
Nepravidelnost mostní konstrukce a její statický systém vedly k mimořádné pracnosti nejen statického výpočtu, ale i výkresové dokumentace. Před zahájením všech prací bylo třeba definovat tvar nosných konstrukcí v prostoru. Podkladem pro to byly geometrické požadavky všech dopravních pruhů převáděných komunikací a definování všech rozměrů nosných konstrukcí. K tomuto účelu byl vytvořen výpočetní program pro formulování nosných konstrukcí prostorovými souřadnicemi všech jejich hran ležících v příčných řezech kolmých k hlavní ose silničního okruhu. Takto vytvořená datová báze byla podkladem nejen pro statický výpočet, ale i pro výkresovou dokumentaci. Podařilo se z ní vykreslit všechny výkresy tvaru příčných řezů, obrysy výkresů předpínací výztuže v počtu několika set ks včetně všech přehledných výkresů. Konstrukce mostu byla tak složitá, že bylo potřeba kromě výpočtů vytvořit i několik modelů pro ověření správnosti výpočtů. Byly to dva modely nosné konstrukce v jejích nejvíce nepravidelných částech z plastbetonu v měřítku 1 : 30. U těchto modelů byly výstupem reakce v podporách a napětí v podélném směru. Dalším modelem byl model pilíře z předpjatého mikrobetonu v měřítku 1 : 10 (obr. 8), který byl zatěžován až do porušení, aby byl zjištěn stupeň jeho bezpečnosti proti dosažení meze únosnosti. Všechny modely byly úspěšně vyrobeny, zatíženy a výsledky vyhodnoceny. 
Návrh a výpočet spodní stavby, zejména společných pilířů pro oba mosty, byl velmi komplikovaný. Muselo se navrhnout předpětí pro příčný trám nesoucí nejprve jednu a po čtyřech letech i druhou nosnou konstrukci. S ohledem na nesymetrické uložení nosné konstrukce na ložiskové stěny ve vztahu k podélné ose trámu bylo třeba pro snížení kroutivých účinků navrhnout předpětí z tyčové výztuže.
Nosná konstrukce stejně jako převážná část pilířů je z betonu B400. Veškerá betonářská výztuž je z oceli 10425. Hlavní podélná předpjatá výztuž sestává z kabelů o dvanácti lanech průměru 15,5 mm o nominální nosnosti 2 000 kN. V každé stěně komorového průřezu nosné konstrukce je navrženo dvanáct těchto kabelů, které jsou všechny stykovány ve spárách mezi jednotlivými betonážními stadii. Nosné konstrukce byly betonovány od opěr vždy na délku jednoho pole s konzolovým přesahem do dalšího pole. Nad podporami mostu bylo podélné předpětí ve stěnách doplněno přídavným předpětím z nastavovaných tyčí umístěných v ose horní desky. Tyče jsou umístěny v chráničkách a zainjektovány cementovou směsí, stejně jako kabely. Pro omezení hlavních napětí ve stěnách nosné konstrukce, které měly konstantní tloušťku 0,6 m v celé své délce, se použily také tyčové předpínací výztuže. Veškerá použitá tyčová předpínací výztuž byla průměru 32 mm z oceli 10 607. Svislá tyčová předpínací výztuž má bezinjektážní technologii a je opatřena povlakem na bázi ataktického polypropylenu. V příčném směru jsou nosné konstrukce navrženy jako železobetonové.

Výstavba mostu

Výstavba mostu byla zahájena v roce 1978 pracemi na založení její spodní stavby. Všechny pilíře a opěry obou mostů mají hlubinné založení na skalním podkladu s využitím podzemních stěn, kromě návodních pilířů, které byly založeny na mikropilotách. Všechny části podzemních stěn měly tloušťku 800 mm. Zajímavé bylo založení dvou návodních pilířů na roštu z mikropilot. Hloubka vody v místě pilířů činí 5 m a skalní podklad se nachází cca 9 m pod hladinou Vltavy. Zakládání bylo prováděno pod ochranou dvojité nerozepřené gravitační štětové jímky. Její stěny byly spojeny tyčemi průměru 32 mm z oceli 10 607. Po stažení táhly byl prostor mezi stěnami i vnitřek jímek zasypán. Na horní povrch zásypu mezi stěnami byla vybetonována deska, na kterou byly později uloženy podpory skruže a provizorního ocelového mostu pro jeřábovou dráhu a staveništní dopravu.
Podloží jímky se injektovalo dvoufázově: nejprve jílocementem a potom chemicky, na bázi vodního skla. Injektáže jímky plnily funkci těsnicí, přenášely vztlak vody pod dnem a zvětšovaly tuhost základu. Dále zlepšovaly podmínky pro vrtání mikropilot a zvětšovaly bezpečnost základů proti podemílání. Po dokončení injektáže byl vnitřní prostor vytěžen a vybetonována deska tloušťky 0,50 m sloužící jako podkladní beton pro základ. Mikropiloty mají průměr 265 mm při délce až 15 m s betonářskou výztuží z pěti profilů 32 mm. Celkem bylo realizováno na obou základech 466 mikropilot. V jímce byl ještě navržen prostor pro zatěžovací zkoušku mikropilot.
Po dokončení základů byla zahájena výstavba spodní stavby. Nejnáročnější byla stavba pilířů 3, 4, 5 a 6, podpírajících obě nosné konstrukce mostu. Hlavním technickým problémem bylo vyřešení betonáže jejich velkého předpjatého příčle, vedení a zakotvení jeho předpínacích kabelů (obr. 9). Betonáž jednotlivých částí pilířů byla realizována bez přerušení. Předpjaté příčle měly celkový objem cca 600 m³. U nich docházelo při betonáži k poměrně velkému vývinu hydratačního tepla a s ním spojené namáhání příčle, který byl vyztužen hustou betonářskou výztuží průměru 32 mm při celém povrchu dříku. Ostatní části spodní stavby byly realizovány v obdobném tvarovém duchu jako tyto pilíře.
Pro výstavbu mostu bylo třeba postavit řadu pomocných ocelových konstrukcí. Největší z nich pak byla pevná skruž složená z ocelových svařovaných nosníků IP 1000, které podporovaly bednění podhledu mostu. Nosníky byly uloženy na stativech a stojkách systému PIŽMO a ŽM 16. Dále byla pro výstavbu mostu zřízena plošina a pomocný dopravní most. Založení jednotlivých bárek se realizovalo na betonových blocích, ve Vltavě, na zaberaněných ocelových trubkách nebo v prostoru jímek na betonové desce mezi štětovými stěnami.
Stavba nosné konstrukce probíhala u jižního mostu postupně od všech tří opěr s uzavíracím polem délky 42,5 m v poli mezi pilíři 4 a 5 nad plavebním polem. Výstavba jižního mostu byla rozdělena na sedm stavebních etap. Výstavba severního mostu probíhala od opěry 1 směrem k opěře 7 v šesti stavebních etapách. Na jednotlivé ložiskové stěny byla osazena hrncová ložiska vyrobená na zakázku v NDR. Na pilíři 4 byla osazena pevná ložiska, na opěrách 1 a 7 vždy dvě jednosměrná ložiska. Na všech ostatních podporách jsou ložiska všesměrná. Před dosažením nosné konstrukce k pevným ložiskům na pilíři 4 byly všechny její části provizorně fixovány k opěrám pomocí zabetonovaných ocelových válcovaných profilů I 300. Betonáž nosné konstrukce v příčném směru probíhala ve třech etapách – nejprve byla vybetonována spodní deska po vnitřní hrany vnějších stěn, potom stěny s příčníky a nakonec horní deska.
Po skončení výstavby a předepnutí nosných konstrukcí zbývalo ještě provést dokončovací práce. Prvními pracemi byla betonáž monolitických říms na koncích obou konzol, které na straně chodníku nesou zábradlí a na straně vozovky u osy okruhu svodidla a zábradlí. Mezi chodník a vozovku byly dále dobetonované svodidlové zídky. Všechny tyto betonové části se zakotvily do nosné konstrukce betonářskou výztuží, která vyčnívala z jejího horního povrchu, a obsahovaly fabiony, do kterých byla zatažena izolace. Před pokládkou izolace byl celý povrch mostovky zbroušen. Pro izolaci mostu byla navržena stěrková izolace, která byla v tuzemsku pro tak velký most použita poprvé. Ta byla aplikována samostatně pod vozovkou a pod chodníkem. Obdobná izolace byla použita při opravě Nuselského mostu v roce 1981, kterou realizoval zahraniční dodavatel. Pro Barrandovský most se podařilo zajistit pokládku izolace od domácího dodavatele. Hlavní zásadou bylo, že stěrková izolace byla realizována bez vyrovnávacích vrstev přímo na upravenou desku mostovky. Pro provádění izolačního a vozovkového souvrství byl vytvořen technologický předpis. Výsledná skladba sestávala z:

• nátěru asfaltovým penetračním adhezním lakem;
• lepicího nátěru modifikovaného asfaltu;
• expanzní a výztužné vložky;
• asfaltového izolačního mastixu;
• ochrany izolace litým asfaltem tl. 40 mm;
• tří vrstev ABS á 40 mm.

Velká pozornost byla při provádění izolace věnována také všem detailům, zejména ukončení a odvzdušnění izolace. Práci komplikovala geometrie mostovky, zejména velký výsledný spád jejího povrchu, který ztěžoval pokládku litého asfaltu v horkých letních měsících.
Odvodnění mostu se řešilo příčnými nátoky a podélnými žlaby, buď betonovými podél vnějších svodidlových zídek, nebo ocelovými, umístěnými v konstrukci chodníku. U opěr mostu je srážková voda svedena ocelovými trubkami do dilatačních hrnců a odtud po stěnách opěr do kanalizačních šachet.
I návrh zábradlí je netradiční a vzbudil zpočátku velkou pozornost. Ve shodě s celkovým architektonickým pojetím mostu navrhl Ing. arch Karel Filsak zábradlí na chodníku ve formě dvou nad sebou umístěných ocelových trub průměru 273 mm. Stejný profil trouby je použit jako madlo u zábradelního svodidla nad svodidlovými zídkami uprostřed mostu. Trouby mají skladebnou délku 10 m a vlivem nepravidelného tvaru půdorysu mají rozdílnou křivost.
Složitý půdorysný tvar mostu měl vliv i na typ použitých mostních závěrů. Ty vzhledem k šikmosti jeho uložení na opěrách musely přenášet nejen podélné, ale i velké příčné posuny. Osa závěru na rampě míří téměř na pevná ložiska umístěná na pilíři 4, takže její pohyby jsou pouze střižné v příčném směru mostu. S ohledem na všechny tyto podmínky byly mostní závěry dovezeny ze zahraničí od firmy Maurer, neboť žádný tuzemský výrobce závěry s požadovanými posuny nevyráběl.
Před uvedením mostu do provozu byla provedena jeho statická zatěžovací zkouška. U jižního mostu bylo realizováno celkem osm zatěžovacích stavů pro vyvození extrémních momentů v polích a nad podporami. Účinnost zkušebního zatížení se pohybovala od 71 do 95 %. Most při zkoušce vyhověl všem parametrům požadovaným normou.

Zahájení rekonstrukce mostu

Pro vlastní návrh rekonstrukce mostu byly použity výsledky z posledních hlavních prohlídek mostu a z diagnostického průzkumu, který zpracovala firma Pontex, spol. s r.o., v roce 2019. Stavební stav nosných konstrukcí byl vyhodnocen stupněm 5. Diagnostický průzkum odhalil v místech pracovních spár mezi jednotlivými stavebními etapami nosné konstrukce poměrně silné oslabení předpínací výztuže, proto se přistoupilo k rea­lizaci celkové rekonstrukce mostu. Zadavatelem opravy mostu je Technická správa komunikací hl. m. Prahy, a.s., která požadovala, aby most měl po rekonstrukci prodlouženou životnost a zvýšenou zatížitelnost. Vlastní oprava byla rozdělena do dvou etap. Od roku 2020 probíhala oprava dvou pilířů č. 2 a 3 na branické straně a v loňském roce oprava návodních pilířů č. 4 a 5 a pobřežních pilířů č. 6 a 9 na smíchovské straně. Oprava všech opěr bude probíhat společně s opravou nosné konstrukce.
Zatímco oprava spodní stavby nevyvolala žádná dopravní opatření, při vlastní rekonstrukci nosných konstrukcí obou mostů, která bude probíhat ve čtyřech stavebních sezonách, tomu bude naopak. Opravovat se bude vždy celá polovina jednoho mostu a na zbylé ploše obou mostů bude projíždět automobilová doprava ve třech dopravních pruzích v každém směru. Pro tento režim budou připravena příslušná dopravní opatření, která po skončení dané etapy opravy vrátí dopravu do původního režimu. Ten bude zachován přes zimní období do doby zahájení další etapy opravy. Vlastní oprava nosných konstrukcí se bude týkat výměny mostního svršku a vybavení mostu s určitými úpravami proti stávajícímu řešení. Kromě toho se zesílí nosné konstrukce přidáním volného podélného předpětí do vnitřku komor. Z výše uvedených důvodů byl také proveden výpočet zatížitelnosti mostu v současném stavu i po plánované opravě.
V současné době probíhá 1. etapa opravy nosné konstrukce, která zahrnuje jižní polovinu jižního mostu (levého ve směru od Braníku na Zlíchov) včetně připojovací rampy od Strakonické. Vlastní práce byly zahájeny 16. května 2022. V provozu tak zůstává celá pravá konstrukce mostu, tj. severní most a severní polovina jižního mostu. Navržená dopravní opatření obsahující přejezdy středního pásu zajišťují tak během opravy mostu dopravu po mostě v šířce 2 × 3 jízdní pruhy v každém směru mostu za snížené padesátikilometrové rychlosti. Pro některé směry byly navrženy objízdné trasy. Obavy z dopravního kolapsu v době opravy mostu se po několika týdnech reálného provozu během opravy nenaplnily.
U spodní stavby se staly předmětem opravy zejména sanace jejích povrchů. Všechny vodorovné plochy na pilířích byly nově upraveny tak, aby srážková voda nestékala po jejich lících, ale odkapávala z okapních nosů vyspádované přebetonávky. U sdružených pilířů byla obnažena čela příčných stativ a byl kontrolován stav kotev předpínacích kabelů.
U nosné konstrukce dojde k celoplošnému otryskání vnějších povrchů, sanaci narušených míst, aplikaci celoplošné vyrovnávací stěrky a sjednocujícího nátěru. Uvnitř komor bude provedena lokální sanace míst narušených zatékáním. S ohledem na prokázání korozního oslabení podélných předpínacích kabelů v některých místech bude celá nosná konstrukce obou mostů zesílena přídavnými podélnými kabely formou volného předpětí. Nové kabely budou vedeny vnitřním prostorem nosné konstrukce podél stěn na celou délku mostu v jejích krajních komorách. Kolem každé stěny je navrženo šest kabelů složených ze sedmi lan 15,5 mm. Kabely dodatečného předpětí budou procházet železobetonovými diafragmaty přibetonovanými ke stěnám komorového průřezu. Tyto kabely budou dále procházet všemi železobetonovými podporovými příčníky mostu a budou zakotveny v koncových příčnících nad opěrami. Z toho důvodu budou všechny podporové příčníky provrtány speciální technikou.
Při rekonstrukci mostu dojde také k celkové výměně mostního svršku a jeho vybavení. Mostní závěry budou podle stavebních etap postupně vyměňovány, včetně výměny všech ložisek.
Celá oprava nosných konstrukcí je celkem rozdělena do čtyř etap na dobu čtyř let.

Závěr

Barrandovský most je z dopravního hlediska v Praze a v celé České republice nejvytíženější mostní konstrukcí. Je nedílnou součástí tzv. městského okruhu hl. m Prahy. Pro zajištění prodloužení jeho životnosti a zvýšení zatížitelnosti je proto současné provedení celkové rekonstrukce nezbytné.
Jsem rád, že se mohu jako pamětník a člen projektového týmu, který most projektoval, zúčastnit i projektu jeho opravy. Podkladem pro něj je kompletně zachovaná realizační dokumentace mostu, kterou nám zadavatel pro projekt opravy mostu zapůjčil se svého archivu. Bez této skutečnosti by nebylo možné most v daném rozsahu rekon­struovat.