Zdvižné mosty přes plavební kanál Vraňany – Hořín na vltavské vodní cestě

Úvod

Vraňansko-hořínský kanál nacházející se na vltavské vodní cestě byl vybudován v letech 1903 až 1905, tedy v období habsburské monarchie, a ve své době patřil k největším technickým dílům své doby. Přes plavební kanál přechází několik mostních staveb. Tyto mosty byly vybudovány současně s plavebním kanálem a vzhledem ke svému stáří již nevyhovovaly jak nárokům na současnou silniční dopravu, tak především na dopravu lodní. Naši předci navrhli a vybudovali plavební kanál zejména pro tehdejší plavbu remorkérů s vlečnými čluny naplněnými těžkým nákladem či osobních lodí, které však neměly vysoké nástavby, a tomu také odpovídaly podjezdné parametry pod mosty. Současná skladba lodní dopravy má již jiný charakter, jedná se o velké osobní lodě či přepravu nadrozměrných nákladů a kontejnerů, proto původní podjezdná výška mostů již nevyhovovala.

Cílem projektu je tedy vyřešení nedostatečné podjezdné výšky na plavebním kanále pod mostními objekty z původní hodnoty 4,50 m na nově stanovenou hodnotu 7,0 m. Pro dosažení podjezdné výšky na plavebním kanále vltavské vodní cesty byl zpracován návrh na modernizaci mostních objektů v rámci samostatných staveb:
■ 001 Silniční most na silnici III/24635 – Vrbno;
■ 002 Úpravy hospodářských mostů;
■ 003.A Silniční most na místní komunikaci – Lužec nad Vltavou;
■ 003.B Železniční most ev. km 2,622 – Lužec nad Vltavou;
■ 003.C Silniční most na místní komunikaci – Vraňany;
■ 004 Silniční most na silnici III/24635 – Lužec nad Vltavou.

Další mosty v Zelčíně a ve Vrbně upravuje v rámci samostatné zakázky jiný zhotovitel. Tento článek se detailně věnuje stavbám 003, které komplexně řeší problematiku pohyblivých zdvižných mostů. Pohyblivé mostní objekty byly navrženy v případech, kdy nebylo z prostorových důvodů možné jiné technické řešení pro splnění požadované podjezdné výšky na plavebním kanále.

003.A Silniční most na místní komunikaci – Lužec nad Vltavou

Původní mostní konstrukce z období monarchie se nedochovala, v roce 1975 byla nahrazena trámovou spřaženou ocelobetonovou konstrukcí s horní železobetonovou (ŽB) deskou mostovky o rozpětí 25,0 m. Most se nachází na místní komunikaci v ulici 9. května. Stavba řeší kompletní rekonstrukci mostu při zachování stávající nivelety, a to směrově i výškově. Požadované podjezdné výšky je dosaženo zdvihacím mechanismem se zdvihem 2,0 m.

Demolice mostní konstrukce a opěr probíhala v době vypuštění plavebního kanálu. Původní mostní konstrukce byla kompletně odstraněna. Železobetonová deska se rozbourala hydraulickými nůžkami a kladivy. Ocelové nosníky byly sneseny na dno plavebního kanálu. Při demolici opěr byly zastiženy i původní kamenné masivní opěry s kyklopským zdivem, vše bylo ubouráno na úroveň základové spáry pro založení nových mostních opěr. Hlubinné založení mostu již probíhalo po opětovném napuštění plavebního kanálu.

Most je založen na sloupcích tryskové injektáže o průměru 800 mm, vyztužených mikropilotami o průměru ocelové trubky 108/16 a délkách 8 m. Snahou projektu bylo dodržet požadavek Národního památkového ústavu, aby se nové opěry co nejvíce podobaly původním masivním kamenným opěrám, a proto tvoří spodní stavbu mostu tzv. krabicové opěry s kamenným obkladem. Jedná se o monolitické železobetonové opěry s technologickou místností pro umístění veškeré technologie zdvihacího zařízení včetně dálkového ovládání. Tímto řešením byl splněn požadavek na původní vzhled opěr a současně byly splněny nároky týkající se osazení potřebné technologie pro zdvih mostu.

Stejně jako opěry, tak i nová mostní konstrukce je koncipována jako novodobá replika původního mostu z roku 1905 s totožnými vnějšími obrysy, rozmístěním příhrad i sklonem diagonál. Nová mostní konstrukce je trámová příhradová ocelová svařovaná s dolní přímo pojížděnou ortotropní mostovkou o rozpětí 25 m. Osazení mostní konstrukce proběhlo při vypuštění plavebního kanálu. Nosná mostní konstrukce byla na stavbu dovezena po montážních dílech (hlavní nosníky a mostovka rozdělená na tři montážní díly) s kompletní protikorozní ochranou (PKO). Montážní díly konstrukce osadil automobilový jeřáb ze dna plavebního kanálu a následně byly v definitivní poloze svařeny. Po svaření konstrukce byla provedena PKO montážních styků a na mostovce se aplikovala bezešvá izolace. Na povodní straně opěr jsou osazeny ocelové vodicí pylony zdvihu mostu, které zajišťují polohu nosné konstrukce při zdvihu a spouštění. Na nosné konstrukci mostu jsou na konzolách osazeny vodicí kladky, které prostřednictvím kolového vedení po vodicích lištách pylonu zajištují polohu mostu při zdvihu a spouštění.

Stěžejní součást mostu tvoří zdvižný mechanismus, který zabezpečuje splnění parametru podjezdné výšky. Zvedání mostu probíhá v horizontální poloze prostřednictvím čtveřice hydraulických válců poháněných dvojicí hydraulických agregátů. Každá dvojice lisů na jedné opěře je řízena vlastním hydraulickým agregátem a ty jsou propojeny prostřednictvím vysokotlakého potrubního rozvodu. Hydraulický systém je navržen tak, aby bezpečně fixoval konstrukci mostu ve zdvižené poloze i v případě poškození některé části hydraulického systému. Rychlost zdvihu je 20 mm/s a rychlost spouštění 40 mm/s. S ohledem na bezpečnost plavby a vlastní mostní konstrukci je most uveden do zdvižené polohy pět minut před příjezdem lodi. Tato doba je dostatečná pro zastavení lodi v případě nouzové situace zdvihu mostu. Ve zvednuté poloze zůstává most pouze na dobu nezbytně nutnou pro proplutí plavidel kanálem. Interval potřebný pro zdvih – proplutí plavidla – spuštění ~15 min. S ohledem na malou vzdálenost cca 90 m od železničního mostu, jehož rekonstrukce je realizována v rámci stavby 003.B, je zdvih řešen tak, aby oba mosty byly uvedeny do zvednuté polohy ve stejný okamžik.

Bezpečnost silniční a pěší dopravy na mostě zajišťuje svislé dopravní značení doplněné o semafory a závory, dále pak rozhlasový a kamerový systém. Pro zajištění bezpečnosti plavby je na mostě osazena signalizace a značení. Před opěrami je vybudováno štětovnicové opevnění včetně plavebních svodidel z ocelových štětovnic s železobetonovou římsou. Realizace štětovnicového opevnění probíhala během vypuštění plavebního kanálu.

Stávající vedení inženýrských sítí bylo z mostní konstrukce přeloženo pod plavební kanál. Dále bylo nutné vybudovat nový kabelový multikanál pode dnem plavebního kanálu, který slouží pro převedení kabelizace mezi opěrami a mosty. Přeložení inženýrských sítí a vybudování kabelového multikanálu bylo realizováno v otevřeném výkopu a tyto práce probíhaly v období vypuštěného plavebního kanálu. Přeložky inženýrských sítí se musely uskutečnit před demolicí stávající mostní konstrukce. Inženýrské sítě byly nejprve vymístěny na provizorní lávku zřízenou speciálně pro vedení inženýrských sítí a následně byly přeloženy do definitivní polohy pod plavební kanál.

003.B Železniční most ev. km 2,622 – Lužec nad Vltavou

Původní mostní konstrukci tvořila příhradová nýtovaná konstrukce kosoúhlé soustavy se svislicemi, s dolní prvkovou mostovkou, na rozpětí 26,8 m. Pocházela z roku 1896. Most se nachází na neelektrifikované jednokolejné železniční trati Vraňany – Lužec nad Vltavou, bylo nutné zachování její stávající nivelety, a to směrově i výškově.Požadované podjezdné výšky je dosaženo zvedacím mechanismem se zdvihem 3,10 m. Jedná se o první železniční most v ČR, který bude v reálném provozu fungovat jako pohyblivý – proto bylo nutné vyvinout unikátní zařízení pro rozpojování kolejových pasů (šikmý styk kolejnic), které zajišťuje jejich bezpečné rozpojení při zdvihu mostu, ale především bezpečné spojení při dosednutí mostu do spodní polohy. Šikmý styk kolejnic je doplněn o další unikátní zařízení, a to o zabezpečovací zařízení kontrolující polohu kolejnic ve spodní poloze s vazbou do staničního zabezpečovacího zařízení železniční stanice Vraňany. Toto kontrolní zařízení muselo být nově vyvinuto a schváleno autoritami akreditovanými v tomto oboru. Samostatným schvalováním prochází i vzájemné propojení řídicích systémů zdvihu mostu a zabezpečovacího zařízení drážní dopravy.

Stavební práce na rekonstrukci mostu započaly po zahájení kolejové výluky v listopadu 2019. Práce na snesení, demolici opěr a hlubinném založení probíhaly za napuštěného plavebního kanálu. Snesení mostní konstrukce se uskutečnilo při zastaveném plavebním provozu. Před snesením mostní konstrukce bylo nutné demontovat kolejový svršek na mostě a jeho předpolí. Odstrojenou mostní konstrukci demontoval automobilový jeřáb z plochy zařízení staveniště (ZS), z levého břehu plavebního kanálu. Konstrukce byla odložena na plochu zařízení staveniště, kde došlo k její likvidaci. Původní masivní kamenné opěry z kyklopského zdiva byly ubourány na úroveň základové spáry pro založení nových mostních opěr. Most je založen na sloupcích tryskové injektáže o průměru 800 mm, vyztužených mikropilotami, o průměru ocelové trubky 108/16 a délkách 13,0 m. Snahou projektu bylo opět dodržet požadavek Národního památkového ústavu, aby nové opěry byly co nejvíce podobné původním masivním kamenným opěrám, a proto tvoří spodní stavbu mostu tzv. krabicové opěry s kamenným obkladem. Jedná se o monolitické železobetonové opěry s technologickou místností pro umístění veškeré technologie zdvihacího zařízení včetně dálkového ovládání. Tímto řešením byl splněn požadavek na původní vzhled opěr a současně byly splněny nároky týkající se osazení potřebné technologie pro zdvih mostu.

Původní přemostění tvořila trámová příhradová nýtovaná ocelová konstrukce s dolní otevřenou prvkovou mostovkou. Nová mostní konstrukce musela splnit, stejně tak jako opěry, požadavek na dobový vzhled původní konstrukce mostu, tzn. příhradové konstrukce se spodní mostovkou. Dále musel odpovídat požadavek na minimální stavební výšku – z toho důvodu byla zvolena dolní ortotropní mostovka s přímým upevněním koleje. Rozpětí mostu činí 29,0 m. Mostní konstrukce byla dovezena na stavbu po montážních dílech, kde byla sestavena na montážním roštu ZS a následně svařena. Po svaření konstrukce byla provedena PKO montážních styků a na mostovce se aplikovala bezešvá izolace. Mostní konstrukce byla osazena pásovým příhradovým jeřábem o nosnosti 750 t. Na povodní straně opěr jsou umístěny ocelové vodicí pylony zdvihu mostu, které zajišťují polohu nosné konstrukce při zdvihu a spouštění. Na nosné konstrukci mostu jsou na konzolách vodicí kladky, které prostřednictvím kolového vedení po vodicích lištách pylonu zajištují polohu mostu při zdvihu a spouštění.

Železniční svršek na mostě a opěrách je tvořen přímým upevněním koleje podkladnicemi DFF300, umožňujícími směrovou a výškovou rektifikaci excentrickými příložkami, a kolejnicemi UIC60E2. Přechod nepoddajného upevnění na širou trať je řešen v kolejovém loži stmeleném pryskyřicí tak, aby byla zajištěna plynulá změna tuhosti z širé trati na most. Na mostě jsou podkladnice k mostovce připevněny navařenými trny. Sklon plechu mostovky v místě podkladnic vyrovnávají klínové desky přivařené do vodorovné polohy. Na opěře, na přímo pojížděné ŽB desce, se příčný sklon vyrovnává podlitím podkladnic polymerbetonovou maltou a podkladnice jsou k ŽB desce připevněny šrouby a hmoždinkami používanými v betonových pražcích. Na ŽB desce je těsně za dilatační spárou mostu uložen šikmý styk kolejnic, který tvoří dvě plnoprofilové kolejnice obrobené do tvaru hrotů.

Jedna z kolejnic je fixní a druhá zvedná. Obě kolejnice mají obrobenou koncovou část pro přivaření na navazující kolejnice v trati a na mostě. Šikmý styk je uložen na ocelové podkladnici s ložnou plochou v úklonu. Zpružení ocelové desky zajišťuje sylodynová podložka. Součást mostu tvoří zdvižný mechanismus, řešený koncepčně shodně se stavbou 003.A. S ohledem na blízkost silničního mostu stavby 003.A je ovládání obou mostů provázáno. Zdvih obou těchto mostů je koncepčně řešen tak, aby byly uvedeny do koncové polohy ve stejný okamžik. Rychlost zdvihu je 20 mm/s se snížením na 10 mm/s při současném zdvihu se silničním mostem 003.A, rychlost spouštění je 40 mm/s. Průjezd vlaku má přednost před proplouvajícími plavidly, proto se zdvih mostu uskutečňuje pouze v době, kdy není očekávána jízda vlaku. S ohledem na bezpečnost plavby a vlastní mostní konstrukci se most uvádí do zdvižené polohy pět minut před příjezdem lodi. Tato doba je dostatečná pro zastavení lodi v případě nouzové situace zdvihu mostu. Ve zvednuté poloze zůstává most pouze na dobu nezbytně nutnou pro proplutí plavidel kanálem. Interval potřebný pro přerušení železniční dopravy tedy pro zdvih – proplutí – spuštění ~15 min.

Bezpečnost drážní dopravy na mostě zajišťuje drážní návěstní soustava, tzn. že budou osazena návěstidla (semafory) ovládaná zabezpečovacím zařízením ze železniční stanice Vraňany, které bude mít vazby na řídicí systém zdvihu mostu. Zajištění bezpečnosti plavby a její realizace se koncepčně shoduje se stavbou 003.A.

003.C Silniční most na místní komunikaci – Vraňany

Původní mostní konstrukce byla tvořena trámovou spřaženou ocelobetonovou konstrukcí se dvěma nýtovanými hlavními nosníky a horní ŽB deskou mostovky s přímo pojížděnou izolací na rozpětí 15,8 m. V místě mostu byla šířka plavebního kanálu pouze 12 m, což je dáno rozměry původního povodňového uzávěru z roku 1905. Tehdejší most byl součástí konstrukce povodňového uzávěru, který úspěšně odolal velké povodni v srpnu 2002, nahradil jej nový povodňový uzávěr (vrata) v roce 2006 umístěný nad původním uzávěrem proti proudu. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce tohoto stávajícího mostu na místní komunikaci ve Vraňanech při zachování jeho stávající nivelety, a to směrově i výškově. Požadované podjezdné výšky je dosaženo prostřednictvím zdvihacího mechanismu se zdvihem 2,3 m. Masivní kamenné opěry byly ubourány na úroveň základové spáry pro založení nových mostních opěr. Vzhledem k tomu, že původní most tvořil součást konstrukce povodňového uzávěru, nebylo snadné spodní stavbu zdemolovat. Most je založen na sloupech tryskové injektáže průměru 600 mm, vyztužených mikropilotami o průměru ocelové trubky 108/16 a délkách 7 m. Také u tohoto mostního objektu bylo nutno dodržet požadavek Národního památkového ústavu, aby se nové opěry co nejvíce podobaly původním masivním kamenným, a proto tvoří spodní stavbu mostu tzv. krabicové opěry s kamenným obkladem. Jedná se o monolitické železobetonové opěry s technologickou místností pro umístění veškeré technologie zdvihacího zařízení včetně dálkového ovládání. Kamenný obklad opěr byl navržen tak, aby respektoval původní podobu spodní stavby, nároží z žulových bloků a výplň mezi nárožími kyklopským zdivem.

Projektová dokumentace předpokládala využití původního kamenného obkladu (červený křemenec) pro obložení opěr nového mostu, při demolici však vyšlo najevo, že se oproti předpokladům nejednalo o obklad, ale o kompletní prostorově vázané a řemeslně velmi důkladně provedené kamenné zdivo s použitím zdicí malty o velmi vysoké pevnosti. Při strojní demolici kamenné zdivo praskalo v kamenech, nikoli v maltě a kameny byly pro nový obklad zcela nepoužitelné. Z tohoto důvodu byl užit obklad z kamene nového (Malé Žernoseky, červenohnědý ryolit). Využily se pouze původní kamenné římsy křídel (kamýcká žula), které posloužily jako surovina pro nařezání obkladu nároží spodní stavby. Kamenné lícové dílce konstrukce povodňového uzávěru („klavíry“) o hmotnosti až 3 t byly demontovány a odvezeny k budoucímu dalšímu využití Povodím Vltavy, s.p.

Nová nosná konstrukce mostu vychází z koncepce Langrova trámu, tzn. hlavní nosník je nesen obloukem sestavou radiálně umístěných závěsů. Niveleta mostovky je ve vrcholovém oblouku. Architektonickým záměrem bylo vytvořit novou vstupní bránu do plavebního kanálu. Nosná konstrukce mostu je celosvařovaná ocelová s ortotropní přímo pojížděnou mostovkou o rozpětí 23,0 m. Nosná konstrukce o hmotnosti 62 t byla smontována a svařena na montážní ploše u přístavní hrany ve Starých Ouholicích (5 km proti proudu Vltavy), byla provedena PKO styků, namontováno zábradlí, ležaté svody odvodnění a položena přímo pojížděná izolace mostovky. Následně se naložila dokončená konstrukce na loď (kolovým teleskopickým jeřábem nosnosti 500 t), zaplavila se k mostnímu otvoru a týž jeřáb ji namontoval do polohy na spouštěcí klíny. Na konstrukci byla zavěšena aretovaná ložiska a po podlití ložisek byla konstrukce na klínech spuštěna. Pro mostní ložiska byla zvolena tradiční konstrukce ocelových ložisek s posuvným uložením na ocelové válce, kdy válce jsou při zdvihu mostu zavěšeny na centrujících závěsech na nosné konstrukci.

Součástí mostu je zdvižný mechanismus, řešený koncepčně shodně se stavbou 003.A. Rychlost zdvihu činí 20 mm/s a rychlost spouštění 40 mm/s. S ohledem na bezpečnost plavby a vlastní mostní konstrukci je most uveden do zdvižené polohy pět minut před příjezdem lodi. Tato doba je dostatečná pro zastavení lodi v případě nouzové situace zdvihu mostu. Ve zvednuté poloze zůstává most pouze na dobu nezbytně nutnou pro proplutí plavidel kanálem. Interval potřebný pro zdvih – proplutí plavidla – spuštění ~13 min.

Součást stavby tvořila úprava vjezdu plavebního kanálu na plavební šířku 20,0 m, tj. kotvená štětovnicová stěna s rozpěrnou železobetonovou deskou, která zároveň tvoří pevné dno plavebního kanálu, navazující na dno povodňového uzávěru (vrat) realizovaného v roce 2006. Tyto práce probíhaly v období vypuštěného plavebního kanálu. Po proudu obdélníkový profil kanálu přechází plynule do lichoběžníkového profilu šikmými křídly, náběh šikminy je tvořen dlažbou. Vzhledem ke geologické situaci (úroveň skalního podloží pevných slínovců je přibližně na úrovni nového dna plavebního kanálu) nebylo možno trvalé štětovnice beranit, ale bylo nutno realizovat mikrozáporové pažení (s využitím trvalých zemních kotev a táhel kotvených do základů opěr a křídel mostu), ke kterému se trvalé štětovnice při vypuštěném kanále přikládaly.

Pro zajištění bezpečnosti plavby je na mostě osazena signalizace i značení a před opěrami jsou vybudována plavební svodidla, která navazují na stávající povodňový uzávěr s plavebním profilem šířky 20 m. Tímto bude zajištěn plavební profil šířky min. 20 m v celé délce plavebního kanálu. Vedení inženýrských sítí je přeloženo řízenými podvrty do nově vybudovaného kabelového multikanálu pode dnem plavebního kanálu. Přeložky inženýrských sítí se musely provést před demolicí stávající mostní konstrukce.

Pro zachování přístupu na ostrovní část obce Vraňany bylo nutno vybudovat dočasnou komunikaci s mostním provizoriem o teoretickém rozpětí 6,5 m + 25,0 m + 6,5 m, tvořeném IP nosníky a uloženém na montážních bárkách z materiálu PIŽMO, jež byly posazeny na části základů budoucích kolmých křídel mostu. Mostovka byla po celé délce přemostění tvořena z dřevěných hranolů a celková délka provizorního přemostění činila 44,2 m.

Řídicí systém zdvižných mostů

Součástí stavby je i páteřní liniová trasa dálkové optické a metalické kabelizace pro řízení zdvihu mostů Vraňany – Hořín, která propojuje jez ve Vraňanech s řídicím velínem plavební komory (PK) Hořín. Celková délka kabelové trasy ~11 km.

Nedílnou součástí souboru staveb 003 Zdvižné mosty je řídicí systém zdvihu mostů (ŘSZM). Při návrhu se kladl důraz na jeho bezpečnost, ale také spolehlivost. Z provedené rizikové analýzy (simulace nouzových stavů) byla navržena redundantní opatření tak, aby se minimalizovaly dopady poruch nebo výpadku některé z komponent systému na provoz a jeho bezpečnost. Vzniká tak SAFETY řídicí systém jednotlivých mostů propojených do dálkového ovládání. Jedná se o první speciální hardwarové a softwarové aplikace tohoto druhu v České republice. Dálkové ovládání zdvižných mostů je zajištěno z obslužných pracovišť v PK Hořín (hlavní pracoviště) a na jezu ve Vraňanech (záložní pracoviště). Systém obsahuje ovládací terminály v Hoříně a ve Vraňanech, technologické počítače v místech zdvižných mostů, kamerový systém, dálkově řízené komunikační systémy (rozhlas a interkom), systém EZS a klimatizaci technologických místností v opěrách mostů. SAFETY systém řízení bude řešen v uzavřené optické zaokruhované síti tak, aby byly vyloučeny vnější hackerské útoky a byl omezen vliv poruch na trase dálkové kabelizace.

Řídicí systém bude vybaven nadstavbou dispečerského systému se speciálně vyvinutým softwarem. Tato aplikace má za úkol využívat informace z jednotlivých serverů systému RIS pro zjištění požadavků na proplavení i aktuální polohy plavidel. Prostřednictvím tohoto jedinečného softwaru se bude následně řídit provoz na vraňansko-hořínském plavebním kanále. S tím souvisejí nutné úpravy stávajících lodních informačních systémů RIS. Software řídicího systému bude řešen s intuitivní grafikou pro ovládání systému a vlastní jedinečnou ovládací logikou. Dispečerský systém bude zajišťovat strategické modelování a řízení pohybu plavidel mezi plavebními komorami Hořín a Miřejovice i časové modelování otevírání mostů. Následně bude do systému RIS předávat potřebné informace o stavu těchto nově budovaných zařízení. Systém je koncipován tak, aby umožňoval obsluhu jedním pracovníkem společně s ovládáním plavební komory Hořín.