Mosty na laterálním plavebním kanále Vraňany – Hořín

Úvod

V průběhu roku 2017 sdružení firem SUDOP PRAHA a.s. a VPÚ DECO PRAHA a.s. a firma Pontex, spol. s r.o., dokončily pro investora Ředitelství vodních cest ČR projektovou dokumentaci pro provádění stavby (PDPS) rekonstrukce jednotlivých mostních objektů na laterálním plavebním kanále Vraňany – Hořín. Technický návrh navazoval na dokumentaci pro územní rozhodnutí (DÚR), která vznikala ve firmě SUDOP PRAHA a.s. v průběhu roku 2010. Nedílnou součástí zakázky pro ŘVC ČR byla i inženýrská činnost se zajištěním stavebních povolení a navazující majetkoprávní smluvní agendy.

Hlavní cíle projektu zabezpečení podjezdných výšek

Hlavním cílem projektu je vyřešení nedostatečných podjezdných výšek na vltavské vodní cestě v úseku Mělník – Praha (Holešovice), tzn. v oblasti laterálního vraňansko-hořínského plavebního kanálu a v úseku Troja – Podbaba. V úseku Vraňany – Hořín (u Mělníka), který byl předmětem zpracování dokumentace pro stavební povolení (DSP) a navazující dokumentace PDPS, se jedná o zvýšení podjezdné výšky pod mostními objekty, která v současné době dosahuje pouze 4,50 m a z hlediska využitelnosti lodní dopravy je úzkým místem. Pro umožnění proplutí velkých osobních lodí, přepravu nadměrných nákladů a pro další rozvoj plavby jako ekologické formy dopravy byl stanoven parametr podjezdné výšky 7,0 m pro nejvyšší plavební hladinu kanálu, která je cca o 0,6 m výše než stávající hladina. Uskutečněním celého projektu dojde k oživení lodní dopravy, což umožní následný rozvoj obcí a přilehlého regionu. V neposlední řadě dojde také k obnově původního historického významu laterálního plavebního kanálu, který byl vybudován v letech 1903–1905 a v době svého vzniku patřil k největším technickým dílům svého druhu v celé habsburské monarchii. Plavební kanál je nemovitou kulturní památkou, číslo rejstříku ÚSKP 33582/2-3683. Vlastní mosty nejsou součástí této nemovité kulturní památky, ale dotvářejí její prostředí a charakter. Návrh technického řešení byl v rámci DÚR zpracováván ve spolupráci s architektem (ateliér Prostor 008, s.r.o.) a pracovníky památkové péče.

Předmětem projektu v oblasti zabezpečení podjezdných výšek na vltavské vodní cestě je rekonstrukce pěti mostů v rámci samostatných staveb:
■ 001 – Silniční most na silnici III/24635 – Vrbno;
■ 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.
Stavby 003 jsou souborem staveb Zdvižné mosty, který řeší komplexně problematiku pohyblivých zdvižných mostů.

Zahájení stavebních prací na v ýše uvedených stav bách je plánováno již na poslední čtvrtletí roku 2018. Hlavní stavební práce by měly být dokončeny do poloviny roku 2020. V rámci tohoto projektu se dále předpokládá realizace stavby 002 – Úprava hospodářských mostů, u které byly zahájeny práce na projektové dokumentaci a jejímž předmětem je rekonstrukce dvou hospodářských mostů. V daném území plavebního kanálu investor ŘVC ČR souběžně připravuje stavbu Úprava ohlaví PK Hořín a dále úprava dna koryta kanálu (tzv. prohrábka).

Jak již bylo uvedeno, vyřešení parametru podjezdné výšky je přímo spojeno s úpravou mostních objektů. Mostní konstrukce převážně z období výstavby plavebního kanálu jsou v současné době na konci své životnosti a jejich provoz je možný pouze s omezením zatížitelnosti. Rekonstrukcí mostních konstrukcí bude nejen zajištěna požadovaná podjezdná výška, ale také se zvýší kapacita dopravního spojení na ostrovní oblast mezi Vltavou a plavebním kanálem. Nově navrhované konstrukce budou splňovat požadavky platných ČSN, respektive ČSN EN a veškeré parametry vodní cesty třídy Va. Základním řešením pro mostní konstrukce byly nepohyblivé mostní objety. Pohyblivé mostní objety byly navrhovány pouze v případech, kdy nebylo možné jiné technické řešení při překonání plavebního kanálu.

Základní ideou návrhu rekonstrukce mostů je zachování autentické atmosféry plavebního kanálu, tzn. respektování charakteru původních mostních konstrukcí. Z hlediska architektonického působení jsou navrhovány jak volné konstrukční repliky mostních konstrukcí zohledňující současný vývoj mostního stavitelství, tak i novodobé moderní mostní konstrukce kombinující trámové a obloukové působení. Důležitým sjednocujícím prvkem všech mostů je kamenný obklad ve skladbě kyklopského zdiva z kvarcitu, doplňované o nárožní kameny z žuly, jenž je typický pro původní mostní konstrukce.

Z pěti řešených mostních objektů jsou dva mosty navrženy s trvalým zdvihem nivelety převáděné komunikace, tzn. nepohyblivé mosty s výškovou a směrovou úpravou navazujících komunikací. Zbylé tři mosty jsou navrhovány jako pohyblivé zdvižné mosty.

Stavba 001 – Silniční most na silnici III/24635 – Vrbno

Stávající přemostění je tvořeno provizorní ocelovou konstrukcí typu TMS (těžká mostová souprava) na rozpětí 25,0 m, která v roce 1999 nahradila původní ocelovou příhradovou konstrukci. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce tohoto stávajícího mostu tak, aby vyhovoval požadavku podjezdné výšky včetně výhledového rozšíření kanálu z 20 m na 40 m. Most je navržen o třech mostních otvorech. Konstrukční uspořádání v hlavním mostním otvoru vychází z koncepce Langrova trámu, tzn. trámu ztuženého obloukem. Nosná konstrukce o rozpětí 57,0 m je navrhována jako ocelová, se spřaženou ocelobetonovou mostovkou. Propojení oblouku a nosníku je navrženo tyčovými závěsy situovanými kolmo k oblouku do tvaru „harfa“. Ve vedlejších mostních otvorech o světlosti 4,5 m, respektive 5,5 m, je navržena železobetonová rámová uzavřená konstrukce, jejíž čelní stranu tvoří dvojice pilířů s úložným prahem pro nosnou konstrukci hlavního pole.

Pro dosažení požadované podjezdné výšky je navrhován zdvih nivelety o cca 2,8 m oproti stávající niveletě. V délce cca 400 m je upraveno výškové i směrové vedení silnice III/24635 v kategorii S 7,5/50 tak, aby navazovala na směrové vedení stávající komunikace na obou březích. V souvislosti s úpravou hlavní trasy se posunuly sjezdy na účelové komunikace a obnovily se stávající potahové stezky podél plavebního kanálu, zajišťující přístup k přilehlým pozemkům, které budou sloužit po dobu stavby jako provizorní objízdná trasa. Součástí úprav těchto komunikací je i stabilizace hrany koruny obratiště na pravém břehu podél komunikace. Pro zajištění bezpečnosti plavby jsou před pravobřežní opěrou navržena plavební svodidla. Stávající vedení vodních závlah Ø 400 bude přeloženo pod plavební kanál řízeným podvrtem.

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

Stávající přemostění v ulici 9. května je tvořeno trámovou spřaženou ocelobetonovou konstrukcí s horní ŽB deskou mostovky o rozpětí 25,0 m z roku 1975. Most prošel v roce 2014 rekonstrukcí. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce při zachování stávající nivelety (směrově i výškově). Dosažení požadované podjezdné výšky je navrhováno zdvihacím mechanismem se zdvihem 2,0 m (zdvižný most). Místní komunikace navržená v kategorii MO1k 5,5/4,5/30 bude v navazujících úsecích pouze směrově a bude výškově vyrovnána. Součástí úpravy komunikace jsou i sjezdové rampy na korunu hráze plavebního kanálu.

Nosná konstrukce mostu je konstruována jako novodobá replika původního mostu z roku 1905 respektující tvarosloví (vnější obrysy), rozmístění příhrad a sklon diagonál. Nová mostní konstrukce je tedy navržena jako trámová, příhradová, ocelová svařovaná, s dolní přímo pojížděnou ortotropní mostovkou na rozpětí 25 m. Spodní stavba mostu je navržena jako monolitická železobetonová s kamenným obkladem. Je koncipována jako technologická místnost (tzv. krabicová opěra) pro umístění veškeré technologie zdvihacího zařízení včetně dálkového ovládání. Na základě skladby geologického podloží bylo rozhodnuto, že most bude založen hlubinně, na sloupcích tryskové injektáže vyztužených mikropilotami.

Zdvižný mechanismus je tvořen čtveřicí hydraulických válců. Pohon zdvihacího mechanismu mostu je řešen prostřednictvím elektrohydraulického systému. Každá dvojice lisů na jedné opěře je řízena vlastním hydraulickým agregátem o výkonu 2 × 11,0 kW (celkem 44 kW). Hydraulický agregát je s těmito válci propojen prostřednictvím vysokotlakého potrubního rozvodu. Rychlost zdvihu je 20 mm/s a rychlost spouštění je 40 mm/s. Na povodní straně kanálu jsou navrženy dva vodicí pylony zdvihu mostu, které budou zajišťovat polohu nosné konstrukce při zdvihu a spouštění prostřednictvím kolového vedení po vodicích lištách umístěných na těchto pylonech. Bezpečnosti a spolehlivosti celého systému zdvihu byla v rámci prací na projektové dokumentaci věnována velká pozornost. Na základě výsledků zpracované rizikové analýzy byla navržena příslušná bezpečnostní opatření tak, aby byly minimalizovány následky poruchových stavů. Preferencí bylo zajistit obnovení provozu na přemosťované komunikaci (silnici/železnici). Vždy byla hledána možná redundantní opatření, která by umožňovala, byť s omezeními, dokončení jednotlivých činností v rámci celého procesu manipulace s mostní konstrukcí. Základem jsou navržené kvalitní komponenty hydraulického systému. Už samotné zdvojení hydraulických agregátů je jedním z opatření, které při poruše jednoho agregátu umožní dokončit s poloviční rychlostí zdvih mostu.

Poloha mostu je při zdvihu primárně kontrolována lineárními snímači v každém ze čtyř válců. Sekundárně je inklinometry měřeno příčné a podélní naklonění. Při překročení definované mezní tolerance jsou „rychlejší“ válce řídící systém automaticky upouštěny (zpomalovány) až do vyrovnání deformace do povolených mezí. Tato opatření zamezí zkroucení nebo naklonění mostní konstrukce při zdvihu. V horní zdvižené poloze je fixace zajišťována zpětnými hydraulickými ventily, tzn. bez fyzického zajištění např. lineárními aktuátory, protože zdvih mostu může být obecně libovolný, podle potřeby plavby. Z důvodu bezpečnosti jsou však zvoleny zatím dva plavební režimy s výškou plavebního profilu 5,25 m a s výškou 7,0 m. Při zpětném spouštění, které je realizováno tížně vlastní vahou konstrukce mostu a postupným vypouštěním oleje z válců, je konstrukce mostu před dosednutím na ložiska centrována naváděcími trny. Následně je v dolní základní poloze zajištěna lineárními aktuátory na každé straně mostu s fixací do opěry. Úplné vysunutí aktuátorů signalizuje systému správnou dolní polohu mostu. Aby při dosednutí na ložiska nevznikl ráz, je rychlost spouštění konstrukce před dosednutím snížena a zbytková energie je eliminována tlumiči dopadu umístěnými vedle ložisek.

Z hlediska celkového času přerušení silniční dopravy je potřebný interval ~15 minut. S ohledem na malou vzdálenost cca 90 m od železničního mostu řešeného v rámci stavby 003.B je zdvih koncepčně řešen tak, aby byly oba mosty uvedeny do koncové polohy ve stejný časový okamžik. Stávající vedení inženýrských sítí (vodovod a CETIN) bude přeloženo pod plavební kanál řízeným podvrtem nebo do nově vybudovaného kabelového multikanálu pode dnem plavebního kanálu. Pro zajištění bezpečnosti plavby bude na mostě osazena signalizace a značení a před opěrami se vybudují plavební svodidla z ocelových štětovnic s ŽB římsou.

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

Stávající přemostění je tvořeno původní příhradovou nýtovanou konstrukcí kosoúhlé soustavy se svislicemi s dolní prvkovou mostovkou na rozpětí 26,8 m z roku 1896. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce stávajícího mostního objektu na jednokolejné železniční trati Vraňany – Lužec nad Vltavou při zachování její stávající nivelety (směrově i výškově). V nezbytně dlouhých úsecích (cca 80 m na obě strany mostu) bude obnoven železniční svršek. Návrh nové mostní konstrukce je dán především požadavkem na minimální stavební výšku. Pro rozpětí 29,0 m, které je dáno zejména situováním opěr pro řešení jako kolmý most, byla vybrána konstrukce s dolní mostovkou s přímým upevněním koleje, tvarově navazující na původní mostní příhradovou konstrukci, tzn. přímopasová pravoúhlá soustava se sestupnými diagonálami. Dosažení požadované podjezdné výšky je navrhováno zdvižným mostem se zdvihem 3,15 m. Zdvihací mechanismus mostu je řešen koncepčně shodně se stavbou 003.A. Výkon hydraulických agregátů je však nutný 2 × 15,0 kW (celkem 60 kW). Rychlost zdvihu je 20 mm/s se snížením na 10 mm/s při současném zdvihu se silničním mostem 003.A. Spouštění je možné rychlostí 40 mm/s. Z hlediska celkového času přerušení železniční dopravy je potřebný interval ~15minut. Jedná se o první železniční most v ČR, který bude v reálném provozu fungovat jako pohyblivý. Této skutečnosti odpovídala i náročnost projektové dokumentace a následné projednání se SŽDC. Pro podmínky provozu SŽDC bude nutné v rámci realizace vyvinout kolejnicové dilatační zařízení včetně jeho zabezpečení. Koncepčně se bude vycházet z realizovaných staveb v Nizozemsku. Řešení spodní stavby včetně jejího založení a úpravy břehů jsou koncepčně shodná se stavbou 003.A. Veškeré inženýrské sítě budou vedeny v nově vybudovaném kabelovém multikanálu pode dnem plavebního kanálu.

Stavba 003.C – Silniční most na místní komunikaci – Vraňany

Stávající přemostění o rozpětí 15,8 m je tvořeno trámovou spřaženou ocelobetonovou konstrukcí se dvěma nýtovanými hlavními nosníky a horní ŽB deskou mostovky s přímo pojížděnou izolací. Most prošel v roce 2004 rekonstrukcí nosné konstrukce. V místě mostu je šířka plavebního kanálu pouze 12 m, což je dáno rozměry původního povodňového uzávěru z roku 1905. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce tohoto stávajícího mostního objektu na místní komunikaci ve Vraňanech při zachování její stávající nivelety (směrově i výškově). V nezbytně dlouhých úsecích (cca 20 m) bude obnoven kryt vozovky a zapojen nově navrhovaný jednostranný chodník šířky 1,5 m. Kategorie místní komunikace v upravovaném úseku je navržena MO1 5,5/4,5/30. Návrh nosné konstrukce zdvižného mostu vychází z koncepce Langrova trámu, tzn. hlavní nosník bude nesen obloukem sestavou radiálně umístěných závěsů. Architektonickým záměrem bylo vytvoření nové vstupní brány do plavebního kanálu.

Dosažení požadované podjezdné výšky je řešeno zdvihacím mechanismem se zdvihem 2,3 m. Zdvihací mechanismus mostu je řešen koncepčně shodně se stavbou 003.A. Výkon hydraulických agregátů je však 2 × 7,5 kW (celkem 30 kW). Rychlost zdvihu je 20 mm/s a rychlost spouštění 40 mm/s. Z hlediska celkového času přerušení silniční dopravy je potřebný interval ~13 minut. Moderní nosná konstrukce mostu je navržena jako celosvařovaná ocelová, s ortotropní přímo pojížděnou mostovkou na rozpětí 23,0 m. Řešení spodní stavby včetně její ho založení a úpravy břehů se koncepčně shodují se stavbou 003.A. Pro zajištění bezpečnosti plavby bude na mostě osazena signalizace i značení a před opěrami budou vybudována plavební svodidla, která navazují na stávající povodňový uzávěr s plavebním profilem šířky 20 m. Tímto bude zajištěn plavební profil šířky minimálně 20 m v celé délce plavebního kanálu. Vedení inženýrských sítí bude přeloženo pod plavební kanál řízeným podvrtem nebo do nově vybudovaného kabelového multikanálu pode dnem plavebního kanálu. Součástí stavby je i páteřní kabelová trasa dálkového řízení zdvihu mostů Vraňany – Hořín, která propojuje jez ve Vraňanech s řídicím velínem PK Hořín. Celková délka kabelové trasy je ~11 km.

Stavba 003 – Řídicí systém zdvižných mostů

Nedílnou součástí souboru staveb 003 – Zdvižné mosty je řídicí systém zdvihu mostů (ŘSZM). Při návrhu byl kladen důraz na bezpečnost a spolehlivost ŘSZM. Z provedené rizikové analýzy (simulace nouzových stavů) byla navržena redundantní opatření tak, aby se minimalizovaly dopady poruchy nebo výpadky některé z komponent systému na provoz a jeho bezpečnost. Ovládání zdvižných mostů bude z obslužných pracovišť v plavební komoře Hořín (hlavní pracoviště) a na jezu ve Vraňanech (záložní pracoviště). Systém bude obsahovat ovládací počítače v Hoříně a ve Vraňanech, technologické počítače v místech zdvižných mostů, kamerový systém, místní komunikační systém (rozhlas a interkom), systém EZS a klimatizaci technologických místností v opěrách mostů. Celý systém bude řešen jako uzavřená LAN síť tak, aby byly vyloučeny vnější interakce (hackerské útoky apod.). Řídicí systém bude vybaven speciálně vyvinutým softwarem včetně související úpravy stávajících lodních informačních systémů (PLAVBA, LAVDIS, RIS apod.). Software řídicího systému bude řešen s intuitivní grafikou pro ovládání systému a vlastní ovládací logikou. Řídicí systém bude zajišťovat strategické modelování a řízení pohybu plavidel mezi plavebními komorami Hořín a Miřejovice a časové modelování otevírání mostů. Systém je koncipován tak, aby umožňoval obsluhu jedním pracovníkem společně s ovládáním plavební komory Hořín. Specializované části technologie zdvihů mostních objektů a jejich řízení byly projektovány ve spolupráci s odborník y na danou problematiku z firem ARGO – HYTOS Protech s.r.o. (hydraulické části), ALLCONS Industry s.r.o. (strojní části) a HRP servis, s.r.o., na řídicí systém zdvižných mostů.

Stavba 004 – Silniční most na silnici III/24635 – Lužec nad Vltavou

Stávající přemostění na silnici III/24635 je tvořeno příhradovou provizorní konstrukcí typu MS (mostová souprava) na rozpětí 26,5 m, která byla v roce 1999 vložena do původní nýtované příhradové mostní konstrukce z roku 1905. Předmětnou stavbou je řešena kompletní rekonstrukce stávajícího mostního objektu na silnici III/24635 tak, aby vyhovoval požadavku podjezdné výšky. Pro rozpětí 35,0 m, které je dáno situováním opěr v koruně hrází plavebního kanálu, byla vybrána konstrukce s dolní mostovkou kombinující trámové a příhradové působení tvarově navazující na původní mostní příhradovou konstrukci, tzn. zakřivený horní pas a pravoúhlá soustava se sestupnými diagonálami. Nosná konstrukce je navržena jako ocelová svařovaná, se spřaženou ocelobetonovou mostovkovou částí.V rámci navrženého řešení bude soumostí tří mostů v Lužci nad Vltavou (003.A, 003.B a 004) opět vytvářet ojedinělou původní kompozici v daném úseku plavebního kanálu.

Spodní stavba je řešena jako monolitická železobetonová s kamenným obkladem. Založení mostu je navrženo na velkoprůměrových pilotách. Pro dosažení požadované podjezdné výšky je potřebný zdvih nivelety cca 2,8 m oproti stávající niveletě. V souvislosti se zdvihem nivelety je navrženo směrové vedení upravovaného úseku komunikace v odsunuté poloze cca o 45 m ve směru Vraňany. Komunikace je v upravovaném úseku doplněna o jednostranný chodník šířky 2,0 m, tzn. v kategorii MO2 9,0/7,5/30. Délka přeložek navazujících komunikací je cca 200 m na obou březích. Z prostorových důvodů jsou navrženy podél komunikací opěrné zdi, které zajistí omezené územní nároky na přeložení komunikací. Stávající vedení inženýrských sítí bude přeloženo pod plavební kanál řízeným podvrtem. Původní mostní konstrukce silničního mostu bude zcela odstraněna včetně spodní stavby.

Použitá literatura:
[1] Vizualizace mostů: atelier Prostor 008, s.r.o.
[2] Zabezpečení podjezdných výšek na vltavské vodní cestě, soubor staveb Plavební kanál Vraňany – Hořín, DÚR 05/2010, SUDOP PRAHA a.s.
[3] Model silničního mostu ve Vraňanech (foto: Lumira Studio).