Výstavba pochozího mola s restaurací nad vodní hladinou Lipna

Firma STRABAG a.s. realizovala stavbu pro stavebníka REALACTIVA a.s. jako generální zhotovitel metodou Design & Build. Tento v České republice ojedinělý projekt je architektonickým dílem Jana Pokorného z pražské pobočky mezinárodního studia Chapman Taylor. Projektový Design & Build tým zhotovitele podpořila v realizaci statická kancelář Skála & Vít, projektová kancelář Starý a Partner, specialisté z firmy AZ Prezip a další odborníci z řad vlastních zaměstnanců společnosti STRABAG a externích subdodavatelů. Jejich technické dovednosti a týmová práce pomohly vyřešit výzvy projektu a naplnit tak ambiciózní vizi stavebníka vybudovat novou turistickou destinaci na Šumavě s vysokým komfortem inspirovaným standardem alpských středisek.

Smlouva o dílo založená na principech spolupráce

Klíčovým faktorem úspěchu projektu byla součinnost stavebníka při formování projektové kultury založené na vyváženosti smluvního vztahu se zhotovitelem a týmové práci napříč celým širším projektovým týmem při řešení problémů včetně architekta stavebníka a subdodavatelského řetězce zhotovitele. V rámci úzké spolupráce sestaveného design týmu s týmem stavitelů firmy STRABAG vznikla podrobná analýza realizovatelnosti konstrukce na vodě, která porovnala výhody různých technologických postupů a doporučila změnit původní strategii výstavby v suchém doku v zaplaveném území přes zimní období, za suchou metodu výstavby z dočasného přístupového valu na vodě, která se používá pro rychlou výstavbu na moři v blízkosti pobřeží. Důvěra stavebníka v technické doporučení zhotovitele tímto způsobem posunula standardní koncept Design & Build smlouvy o dílo do spolupráce, která se nazývá v mezinárodním stavebním právu tzv. ECI–Early Contractor Involvement. To znamená včasné zapojení stavební firmy do formování koncepčních projektových řešení stavebníka. Hlavní výhoda ECI modelu spolupráce se stavebním zhotovitelem spočívá pro stavebníka v otevřeném sdílení know-how a technologické expertízy za účelem optimalizace koncepčních technických návrhů před finalizací smluvních podmínek. Tímto způsobem se včas zmapují sdílená rizika a potenciální úspory v investičním rozpočtu díla a ­zároveň se umožní přenést technologické zkušenosti stavební firmy do projektové přípravy rizikových staveb.

Stavebně konstrukční řešení – hybridní konstrukce

Konstrukce mola představuje liniovou stavbu o celkové délce 140 m v nadmořské výšce 727 m. n. m. Nad hladinou Lipna se hybridní konstrukce z betonu, dřeva a cihel „vznáší“ na 69 železobetonových vrtaných pilotách o průměru 1,2 m, které sahají až do úrovně 19 m pod hladinu Lipenské nádrže. Tam se opírají o mírně zvětralé pararuly klasifikované do třídy R4. Z důvodu extrémních environmentálních podmínek na Lipně, které jsou charakteristické proměnlivou hladinou vodní nádrže a vysokou rychlostí větru a které zároveň generují vysoké vlny s dlouhou náběhovou vzdáleností a zamrzání proměnlivé vodní hladiny, byla konstrukce mola navržena na extrémní horizontální zatížení ledovou vrstvou o maximální tloušťce 0,5 m.

Celý stavební objekt mola nad vodou se skládá ze dvou částí: přístupového mola a vyhlídkové paluby. Přístupové molo je navrženo jako přímá lávka pro pěší o šířce 4,5 m, z čehož je přibližně 1/3 nad souší a 2/3 nad vodní hladinou, a je ukončeno kruhovou vyhlídkou. Konstrukce mola je navržena z příčných rámů s modulovou vzdáleností 6 m a podélných ­železobetonových prefabrikovaných nosníků. Ty podpírají povalovou dřevěnou palubu o tloušťce 80 mm z modřínu evropského. Příčné rámy jsou navrženy ze železobetonových prefabrikovaných sloupů o průměru 450 mm vetknutých do pilot pod úrovní vodní hladiny a v hlavě příčně spojených železobetonovými prefabrikovanými průvlaky, na kterých jsou uloženy podélné nosníky. Z celkem 24 polí se dřevěným záklopem jsou pak 2 pole mola zaklopena z požárních důvodů železobetonovými prefabrikovanými deskami s protiskluzovou povrchovou úpravou (obr. 1). Do krajních (lemujících) nosníků je kotveno zábradlí, které je tvořeno ocelovou zámečnickou konstrukcí s dřevěným obkladem, nerezovou síťovou výplní a bodovým osvětlením pro noční provoz mola s restaurací.

Objekt vyhlídkové paluby s gastroprovozem je navržen jako jednopodlažní železobetonový prefabrikovaný skelet se zděnou nástavbou pro technologické místnosti nad prostorem gastroprovozu (obr. 2). Půdorysný rozměr skeletu je cca 27 x 15 m. Svislá nosná konstrukce nad vodou je tvořena železobetonovými sloupy kruhového průřezu o průměru 400–450 mm. Spodní sloupy jsou osazeny do železobetonových kalichů monolitických pilot a zality zálivkou z betonu C20/25 stejným způsobem jako založení pochozího mola. Stropní deska nad 1.NP je navržena jako obousměrně pnutá monolitická železobetonová deska o tloušťce 250 mm, po jejímž obvodě jsou ukotveny ocelové konzoly pro stínicí markýzu velkoformátové prosklené fasády restaurace. Podlahová deska 1.NP nad vodou je vynášena prefabrikovanými průvlaky ukládanými na zhlaví sloupů. Na průběžné konzoly průvlaků jsou na elastomerová ložiska ukládány stropní desky tloušťky 250 mm. Mezi jednotlivými deskami jsou navrženy „petlice“, které po doplnění přídavné výztuže a následném zmonolitnění vytvoří tuhé spoje mezi těmito deskami.

Z důvodu vysokých požadavků na architektonickou kvalitu všech externích konstrukcí nového resortu byly betonové prvky vyrobeny s pohledovou kvalitou z betonové směsi třídy C40/50 pro různé stupně vlivu prostředí XC1–XC3 podle jejich umístění v prostoru vodní hladiny. Pro konstrukční prvky ze dřeva v exteriéru byl vybrán modřín a dřevěné obklady restaurace byly vyrobeny z exotické dřeviny Dark Red Meranti.

Veškeré inženýrské sítě potřebné pro provoz restaurace nad vodní hladinou jsou zavěšeny na sdružených závěsech pod pochozí plochou mola. Tyto rozvody jsou patřičně zatepleny izolací včetně vyhřívacích elektrických kabelů, které chrání venkovní rozvody proti zamrzání a na břehu jsou pak flexibilně napojeny do fixních napojovacích bodů jednotlivých areálových rozvodů inženýrských sítí.

Využití moderních ­technologií pro projektování a řízení ­výstavby – VDC nástroje

Volba zasmluvnit tvorbu dokumentace pro provádění stavby (DPS) se změnou konceptu výstavby u zhotovitele umožnila projektovému týmu urychlené zahájení přípravných prací ihned po převzetí staveniště. Stavební práce se tak rozjely současně s přepracováním DPS na podzim 2020. Projektový tým využil od samotného začátku projektu pracovní postupy s využitím VDC principů (Virtual Design and Construction), jejichž cílem bylo vypracování kompletní prováděcí dokumentace na základě BIM modelu LOD400, který zahrnoval všechny konstrukční, architektonické a technologické části. Federativní 3D model konstrukce (obr. 3) zároveň poskytl podklady pro ověření plánovaného postupu výstavby před zahájením fyzických prací nad vodou.

Z důvodu urychlení montážních prací v zimním období a minimalizace rizik, které by s sebou nesla výstavba suchého doku na dně vodní nádrže, byl zvolen postup rychlé montáže („fast track“) s využitím v předstihu vybudovaného kamenného valu pro zajištění suchého přístupu do prostoru staveniště. Koncept nosné konstrukce pro spodní a vrchní hrubou stavbu se tak musel přizpůsobit tomuto postupu výstavby a nasazené technologii pro montážní práce. Vzhledem k omezenému prostoru, který bylo možné vyhradit pro vrtnou soupravu a jeřábovou techniku, bylo třeba vytvořit podrobný technologický a organizační plán, který by ověřil proveditelnost navrženého postupu výstavby využívající dočasný val. Pro tento účel byl využit BIM model hrubé stavby v detailu LOD200, doplněný o digitální formu zásad organizace výstavby (ZOV), který sloužil pro základní 4D simulaci výstavby v čase a koordinaci pohybu těžké techniky. Vybraný postup výstavby byl zapracován do projektu konstrukčního řešení s využitím prefabrikovaných prvků navržených v rámci BIM projektování v Tekla ­Structures.

Rychlá výstavba v zimním období – LEAN principy

Hlavní technologickou výzvou zahájení stavby bylo pilotové založení konstrukce ve dně vodní nádrže, primárně v sektorech A, B, C a E a realizace hrubé stavby v zimních měsících, kdy byla hladina jezera zamrzlá (obr. 4). Během listopadu a prosince 2020 probíhala na stavbě pilotáž z dočasného kamenného valu, která byla ukončena přípravou kalichů pro osazení sloupů nad hladinou vody. Samotná montáž prefabrikované konstrukce nového mola byla uskutečněna v prostoru zamrzlé snížené hladiny v průběhu prosince téhož roku a ledna 2021, a to při teplotách až -15 °C. Montáž postupovala z vody směrem k břehu při souběžném odtěžování kamenného valu a následné recyklaci ­vytěženého materiálu pro využití v podkladních vrstvách promenády kolem bytového objektu I. etapy. Ta se stavěla současně s výstavbou mola na vodě. Optimalizovaný postup výstavby konstrukce mola s využitím recyklace navezeného kameniva měl tak i sekundární přínosy pro další stavební práce na jiných částech projektu. 

Energie z vodní nádrže – tepelné čerpadlo země-voda

Stavebník požadoval pro objekt udržitelný způsob vytápění a jeho původní návrh předpokládal čerpat energii z vodní  plochy pomocí tepelného čerpadla voda -voda. Jedná se sice o nejúčinnější systém tepelného čerpadla, ale zároveň jde i o náročné řešení z hlediska provozních komplikací s filtrováním přírodní vody a zimního provozu. Neustále se měnící podmínky na straně zdrojové vody (průtok, teplota, čistota, tvrdost, zamrzání atd.) totiž přinášejí značné vícenáklady na údržbu systémů založených na tepelných čerpadlech voda-voda. Projektový tým zhotovitele ve spolupráci s osvědčeným dodavatelem tepelných čerpadel AIT-­ČESKO s.r.o. vypracoval alternativní návrh pro systém země-voda, tedy instalaci, která odděluje vodu z nádrže od chladivového okruhu pomocí potrubí umístěného na dně pod vodou. Tento systém umožňuje servisně nenáročný provoz, který je navíc šetrný k okolnímu prostředí díky využití ekologické náplně. 

Pro finální návrh alternativního energetického zdroje se vybralo tepelné čerpadlo SWP 691 německé značky Alpha Innotec, které je schopno zajistit ohřev teplé vody, vytápění a chlazení celého objektu. V létě tak poskytne tepelné čerpadlo SWP investorovi možnost vychladit prostor restaurace téměř zadarmo, a to díky funkci pasivního chlazení, během kterého je vypnut kompresor a chlad ze země, v tomto případě ze dna Lipna, se přes vodní výměník předává do topného systému pouze použitím oběhového čerpadla. Na místě je nainstalován i menší elektrokotel, který funguje jako bivalentní zdroj tepla. Může vypomoci například v čase, kdy bude třeba primární zdroj tepla odstavit během servisu.

Aby bylo možné výše uvedených parametrů dosáhnout, bylo v bezprostřední blízkosti konstrukce mola na ploše cca 1 200 m² na dně přehrady položeno 3 300 m potrubí HDPE 40 x 3,7. Kolektor je rozdělen do 11 okruhů a jednotlivá potrubí jsou od sebe přibližně 500 mm daleko. Pokládku potrubí na dně Lipna provedl potápěč za asistence hladinového plavidla.

Závěr

Výstavba projektu Molo Lipno představovala pro projektový tým unikátní technické, logistické, organizační, přírodní a komerční výzvy. Nicméně týmová kultura a profesní spolupráce, kterou se povedlo vytvořit napříč celým projektovým týmem, pomohla najít optimální řešení neobvyklých problémů a naplnit tak ambiciózní vizi investorského záměru.