Rekonstrukce Negrelliho viaduktu z pohledu geotechnika-zhotovitele

Stavba zahrnuje zejména odstranění vestaveb a přístaveb, zvýšení únosnosti jak podzákladí pilířů, tak pilířů samotných a v případě identifikace poruch s vlivem na únosnost kleneb jejich kompletní přestavbu. V kolejišti budou umístěny nové moderní výhybky, na kolejnice a antivibrační rohože pod štěrkovým ložem budou aplikována protihluková opatření. Bude rekonstruován železniční spodek a bude položen nový železniční svršek. Zastaralá mechanická zařízení nahradí moderní elektronická zabezpečovací a sdělovací zařízení, čímž se výrazně omezí vliv lidského činitele a zvýší se bezpečnost provozu.

Základní údaje o stavbě

Negrelliho viadukt leží v traťovém úseku Praha Masarykovo nádraží – Praha-Bubny, který je součástí tratí Praha Masarykovo nádraží – Děčín hlavní nádraží (TÚ 0801) a Praha Masarykovo nádraží – Hrabovka – Praha Masarykovo nádraží – Karlín (TÚ 1505). Most byl uveden do provozu v roce 1850. Roku 1875 byl doplněn o tzv. spojovací viadukt pro trať Hrabovka – Karlín. Celkem Negrelliho viadukt sestává z patnácti samostatných mostních objektů. Obě uvedené časti trati jsou součástí celostátní dráhy, vlastníkem je ČR zastoupená Správou železniční dopravní cesty, s.o., provozovatelem drážní dopravy je firma České dráhy, a.s. Most je spolu s hradlem č. p. 249 zapsán v seznamu nemovitých kulturních památek.

V roce 1841 Dvorská komora předložila císaři Ferdinandovi I. Dobrotivému návrh na stavbu šesti tratí rozbíhajících se z Vídně do center rakouské monarchie. Mezi prvními měla být vybudována trasa propojující Vídeň s Prahou s pokračováním do Drážďan. V roce 1842 bylo za tím účelem ve Vídni zřízeno Generální ředitelství státních drah (viz časopis Stavebnictví 04/17, str. 42–49). Vedením pražsko-drážďanské dráhy byl pověřen Ing. Jan Perner, český vlastenec, který však těsně před započetím stavby nešťastně zahynul na následky nehody v Choceňském tunelu. Z toho důvodu byl vrchním inspektorem jmenován Alois Negrelli (jeho životopis byl publikován v časopise Stavebnictví 10/15, str. 18–21), průkopník dopravního stavitelství, rakouský inženýr italského původu, po kterém nese viadukt své jméno.

Výstavba probíhala mezi lety 1846–1849, podílelo se na ní až 3000 dělníků různých národností a stavební náklady dosáhly jednoho a půl milionu zlatých. Při stavbě byly poprvé ve větší míře využity parní zvedací stroje a parní beranidla, která se používala k beranění dubových pilot pod budoucí mostní pilíře. Z pískovcového zdiva (nebo žulového zdiva, v případě plochých kleneb přes obě ramena Vltavy) bylo zbudováno 87 kleneb. Osm kleneb (přes Vltavu) dosahuje světlosti 25,3 m, ostatní mají světlost 6,39–10,75 m. Pilíře mostu byly navrženy z lomového opukového kamene loženého na maltu, s lícovým zdivem z pískovce. U kleneb přes Vltavu byl líc pilířů zbudován opět ze žulových kvádrů. Část kleneb a pilířů od ulice Za Poříčskou branou směrem k autobusovému nádraží Florenc byla vystavěna ze zdiva cihelného, z tzv. cihel zvonivek, tedy ostře pálených a odolných proti povětrnosti. Některé klenby a pilíře jsou čistě z cihelného zdiva, místy v kombinaci s pískovcem (průčelní zdi a čelní pás klenby a také líc pilířů). V roce 1875 (krátce po zbourání městských hradeb) byl postaven tzv. spojovací viadukt pro trať Hrabovka – Karlín z cihelného zdiva u kleneb i pilířů a se dvěma ocelovými příhradovými mosty. Se svými 1110 m, které měl viadukt po dokončení, se stal ve světovém měřítku unikátem, mnohde se v té době stavěly obdobné mosty ještě ze dřeva. Stavbaři odvedli úctyhodnou práci, most odolal povodním, zubu času i zvyšujícímu se zatížení od železničních souprav.

V průběhu 20. století se dispozice mostu různě upravovala. Pravděpodobně v roce 1932 došlo k náhradě části viaduktu na jeho začátku, u nynějšího autobusového nádraží, jednopolovou deskou se zabetonovanými ocelovými nosníky zajišťující průchod bývalé uhelné koleje. Původní příhradový most přes Pernerovu ulici byl v padesátých letech 20. století nahrazen ocelovou konstrukcí se spřaženou železobetonovou deskou. O něco později byla část kleneb v místech křížení s ulicemi Křižíkova a Bubenské nábřeží z důvodu nedostatečné šířky a výšky pro provoz ve městě nahrazena jinými konstrukcemi. Část viaduktu nad Křižíkovou ulicí nahradila v letech 1954 až 1956 nosná konstrukce z prefabrikovaných nosníků z předem předpjatého betonu. Jednalo se o první realizaci tohoto typu konstrukce na železnici v tuzemsku. V roce 1981 nahradila klenby přes Bubenské nábřeží dvojpolová nosná konstrukce z dodatečně předpjatých nosníků KT. Podle částečně zachované archivní dokumentace byly ve třicátých až padesátých letech 20. století některé klenby přezděny z nových pískovcových kvádrů, případně byl zcela vyměněn líc pilířů a průčelních zdí. Kvalita původně použitého pískovce byla zřejmě velmi různorodá a bylo patrně nutné již tehdy dosloužilé kameny vyměnit. Některé cihelné i pískovcové klenby byly v této době nahrazeny železobetonovými klenbami na původních pilířích mostu.

Práce speciálního zakládání na konci 19. století

Až do 19. století se čelilo většímu sedání konstrukce tím, že na stlačitelné půdě se stavba zakládala na dřevěných pilotách, častěji však na ležatých dřevěných roštech nebo na sypané vrstvě písku nejméně 1 m tlusté, která roznášela váhu stavby na větší plochu. Neúnosná půda se také zhutňovala zarážením kůlů. Masivní pilíře Negrelliho viaduktu byly založeny na mohutných dubových roštech nebo dubových pilotách, případně přímo na skále, pokud byla v základové spáře zastižena.

Zakládání staveb do vody bylo ve středověku těžkým oříškem, protože voda se čerpala jedině tak, že se vynášela ve vědrech, nebo se čerpala korečky šlapacích kol poháněných lidmi či koňmi. Nebylo zvláštností, že čerpání zaměstnávalo 300 lidí, kteří stěží nahrazovali dnešní 30kW motor. Pro jímky se používaly štětovnice, hranoly ze dřeva, které měly klínovitou špičku opatřenou ocelovou botkou. Několik těchto špiček, štětovnic i pilot bylo při odtěžování materiálu  z budoucích jímek nalezeno. Další součást štětové stěny představovaly vodicí piloty kruhového profilu, které nesly kleštiny. Mezi kleštiny byly následně beraněny jednotlivé štětovnice. Mezi štětovnicemi vznikaly vlivem nerovnosti dřeva a nepřesnostem beranění štěrbiny, které byly těsněny koudelí a tvrdými klínky.

I když bylo pro těžkou ruční práci dostatek ochotné a levné pracovní síly, při zakládání pilířů Negrelliho viaduktu se už využívalo  síly páry, zejména k  čerpání  vody  z  jímek.  Parní  stroje,  každý  z  nich o výkonu přibližně 12 k, byly ukryty v dřevěných kůlnách a byly spojeny s korečkovými či šroubovými čerpadly. Soudobý tisk uvádí, že parostroje mohly pohánět i mlýny na vápno a beranidla. Nejednalo se však o klasické parní motory v podobě kompaktní lokomobily, známé z pozdějších let. Přesnější informace o těchto strojích, bohužel, chybějí. Kameny pro stavbu mostu se dopravovaly po řece, pro jejich přepravu na místě se používaly kolejové vozíky, které se posunovaly ručně.

Účel rekonstrukce

Hlavním důvodem rekonstrukce mostu je špatný technický stav klenbových konstrukcí. Vlivem poruch izolace a odvodnění i následného zatékání vody do konstrukce vykazují klenby řadu poruch a vyžadují sanaci zdiva nebo výměnu zdicích prvků. Je nutné vyměnit a obnovit systém odvodnění mostu a zesílit vybrané základy pilířů i zpevnit zdivo injektáží. V některých případech je vzhledem k rozsahu poškození zdiva nutné klenby kompletně rozebrat, dosloužilé kameny nahradit novými a klenby, případně i s pilíři, znovu vyzdít.

Cílem stavby je zajistit plnění závazných parametrů modernizované trati. Jedná se především o prostorovou průchodnost GC, traťovou třídu zatížení D4, úpravy geometrických parametrů koleje odstraňující lokální omezení rychlosti, zajištění dostatečné kapacity dráhy, dodržení hygienických limitů hluku a vibrací, nahrazení nevyhovujících konstrukcí a zařízení. Navržená stavba tyto cíle plní. Nové moderní výhybky s pohyblivými hroty srdcovky umístěné v kolejišti, protihluková opatření aplikovaná na kolejnice (bokovnice) a antivibrační rohože pod štěrkovým ložem přispějí k ochraně obyvatel před hlukem. Rekonstrukce železničního spodku i nový železniční svršek se odrazí na kvalitě cestování v podobě klidné a plynulé jízdy.

Geologické a geotechnické podmínky

Zájmové území je tvořeno plochou údolní nivou Vltavy. Vlastní terén je v maximální míře ovlivněn antropogenní činností. Jedná se o území, které bylo před historickými hradbami Prahy. Na pravém břehu byla tři ramena Vltavy, která jsou v současné době zavezena. Celý terén byl upraven navážkami, které dosahují mocnosti až 6 m. Skalní podloží je budováno horninami pražského ordoviku (paleozoikum). V zájmovém území se na pravém břehu Vltavy nacházejí šárecké a bohdalecké vrstvy, které přecházejí směrem blíže k Vltavě do záhořanských vrstev. Směrem k severu, u Rohanského ostrova, přechází skalní podloží do vinického souvrství. Pod korytem řeky se objevují ještě vrstvy letenské. Všechna tato souvrství náležejí do svrchního paleozoika stupně Beroun. Tato souvrství jsou charakterizována jako sled zvrásněných tmavošedých prachovců, prachovitých břidlic, jílovitých břidlic až jílovců. Pokryvné útvary jsou v zájmovém území reprezentovány především typickými pleistocenními terasovými fluviálními sedimenty překrytými holocenními náplavy a navážkami. Terasové uloženiny Vltavy tvoří písky s hlinitou příměsí. V hlubších polohách přecházejí sedimenty do písků a štěrkopísků. Při bázi je sediment často hrubě štěrkovitý, až balvanitý.

Hydrogeologické poměry
Výskyt podzemní vody je v zájmovém území vázán především  na dobře průlinově propustné písčité a štěrkopísčité terasové polohy. V těchto polohách se vytváří souvislá hladina podzemní vody, jejíž úroveň se váže na stav vody ve Vltavě. Ordovický skalní podklad je na podzemní vodu chudý. Břidlice v nezvětralém stavu jsou velmi málo propustné, jejich zvětraliny jsou charakteru špatně propustných jílovitých zemin. Podzemní voda v ordovických břidlicích má převážně síranovou agresivitu, přičemž nejvyšší agresivitu vykazuje souvrství bohdalecké.

Tektonické poměry
V místě, kde začíná Negrelliho viadukt (na karlínské straně při úpatí Vítkova), je významná tektonická linie – pražský zlom. Tato tektonická porucha způsobuje významné oslabení pevnosti okolních hornin. Pražský zlom je na severní straně doprovázen zónou silného tektonického porušení. Jedná se tak o široké poruchové pásmo, složené z řady dílčích paralelních zlomů.

Ačkoliv byly prováděny ve velkém rozsahu průzkumy, nebylo možné předem vyloučit, že po odstranění povrchových vrstev kamene, odhalení rubu kleneb nebo zpřístupnění nepřístupných prostor v době zpracování projektové dokumentace se bude muset během stavby rozhodnut o změně rozsahu sanačních prací, výměně kamenů a případně také o přestavbách kleneb.

Viadukt je rekonstruován v celé své délce, což je 1413 m. Opraveno bude všech sto kusů kleneb, přičemž osm z nich překlenuje dvě ramena Vltavy, pět mostních objektů vede přes komunikace, dvě mostní konstrukce, které pocházejí z pozdějšího období, budou nahrazeny a čtrnáct kleneb čeká kompletní přestavba. Pro kameny byl vytvořen jednoznačný způsob číslování (aplikovaný ve fotogrammetrickém měření), který i v případě rozebrání a znovuvýstavby klenby umožní jednoznačnou identifikaci kamenů. Při rozebírání kleneb a jejich opětovné výstavbě se bude v maximální možné míře klást důraz na užití původních vhodných kamenů. O jejich vhodnosti je rozhodováno doplňkovým průzkumem prováděným nedestruktivními metodami.

Vzhledem k tomu, že most je státní nemovitou kulturní památkou, téměř třetinu z celkového objemu prováděných prací tvoří restaurátorský průzkum a podrobná diagnostika jednotlivých zdicích prvků, na jejímž základě se v případě sanace zdiva rozhoduje o dalším postupu sanačních prací.

Na  začátku  rekonstrukce  byly  odstraněny  vestavby  a  přístavby v prostoru mostu. Byly zbourány cihlové zdi zahrazující mostní otvory, včetně vrat, vestavěných pater a dalších konstrukcí, dále byly zbourány přistavěné garáže a dílny i restaurace u Křižíkovy ulice. Zahájení stavební činnosti z úrovně mostovky začalo snesením kolejového lože, trakčního vedení a vedení na mostě. Dočasně byl na podpůrné konzoly na boku mostu, případně na kabelové lávky vyvěšen silový kabel PREdi  a.s.  22  kV,  který  byl  veden  původně  po mostě a kolidoval s prováděnými pracemi. Oproti předpokladu projektové dokumentace nebyla zastižena roznášecí deska. Nahradila ji vrstva kameniva, které muselo být přetěženo (byly vybrány velké kusy), aby bylo minimalizováno riziko bodového zatížení klenby při pojezdu mechanizace po mostě.

Z důvodu zjištěné vysoké mezerovitosti vnitřku pilířů za lícovým zdivem byla provedena nízkotlaká injektáž jádra pilířů vrty z úrovně mostovky v rozteči cca 700 mm, vyplněných jílocementovou injektážní směsí a s vloženou betonářskou výztuží. Ze stejné úrovně byly provedeny ve vybraných pilířích zemnicí mikropiloty, které budou sloužit pro omezení vlivu bludných proudů na konstrukci mostovky převádějící elektrifikovanou trať.

Dále se odtěžuje  zásyp  kleneb,  probíhá  jejich  obnažení,  průzkum a sanace z rubové strany. Před tím však musely být klenby podepřeny podskružením. Následně bude rub kleneb opatřen pojistnou izolací a prostor nad klenbami bude vyplněn mezerovitým betonem. Na výplň kleneb  bude  vybetonována  nová  železobetonová  deska s izolačním systémem (viz obr. 6, 7). Deska roznáší zatížení na sanované klenby. Římsa se zábradlím je navržena nová v jednotném vzhledu tak, aby se stala sjednocujícím prvkem viaduktu s cílem zachovat historický vzhled. Následovat bude zřízení železničního svršku, osazení vystrojení  trati  za  současného  uložení  kabelovodu a dalších chrániček vedených ve štěrkovém loži. Poté bude osazeno trakční vedení, jehož vzhled je sladěn s dalšími prvky jednotlivých konstrukcí.

Celý článek naleznete v archivu čísel 08/2018.