Zpět na stavby

Úprava ohlaví plavební komory Hořín

8. ledna 2021
Ing. Josef Špaček

Předáním staveniště v březnu roku 2019 byla zahájena realizace projektu Úprava ohlaví PK Hořín. Cílem projektu je úprava velké plavební komory zdymadla v Hoříně tak, aby splnila parametry moderní evropské vodní cesty vedoucí až do Prahy. Hořínské zdymadlo je technickou památkou a stavební úpravy musí respektovat veškeré původní konstrukce a vzhled, aby byl zachován ráz vodního díla a jeho historická hodnota.

Autor:


Vystudoval Fakultu stavební ČVUT v Praze, obor podnikání a řízení ve sta­vebnictví. Kariéru začal v Metrostavu a.s., v divizi 5. Do firmy se vrátil v roce 2015 jako stavbyvedoucí divize 6. Mezitím pracoval ve firmě Stafiko. Podílel se např. na projektech nízkoenergetických domů v Hloubětíně, výrobní haly RM Gastro, skladovací haly MONDI Bupak v Českých Budějovicích nebo haly Nexen v Žatci. Od loňského roku řídí projekt Úprava ohlaví plavební komory Hořín. Autorizovaný inženýr v oboru pozemní stavby.

Historie stavby

Výstavba hořínského zdymadla byla rozhodnutím Komise pro kanalizování řek Vltavy a Labe v Čechách (dále jen komise) zahájena v květnu roku 1902, slavnostní otevření komory pak proběhlo v roce 1905. Projektovou dokumentaci zdymadla vypracoval František Sander (1871–1932), významný projektant vodních děl. Díky úzkému kontaktu s komisí měl k projektům vodních děl velmi blízko a pracoval na návrzích několika vodohospodářských staveb. Hořínské zdymadlo společně s vodní nádrží Les Království patří k jeho nejvýznamnějším vodním dílům.

Zdymadlo v Hoříně bylo považováno za vstupní bránu do splavněné Vltavy a díky tomu se k němu přistupovalo s patřičným respektem. Důraz se kladl hlavně na vzhled objektu směrem k Mělníku. Tato strana byla totiž prvním, co měly posádky lodí spatřit při vplutí do nově vybudovaného vraňansko-hořínského kanálu, který prezentoval novou vodní cestu spojující Vltavu a Labe. Kanál začíná několik desítek metrů za soutokem obou řek a končí napojením na Vltavu v obci Vraňany. Úroveň vodní hladiny před dolním ohlavím je dána vzdutím labského jezu Beřkovice, kdežto k hornímu ohlaví přitéká voda kanálem z Vltavy.

Zdymadlo bylo vybudováno se dvěma plavebními komorami, malé o velikosti 11 × 73 m a velké o velikosti 20 × 137 m. Od počátku výstavby se počítalo s elektrickým pohonem technologického vybavení komor. K tomu sloužila Francisova turbína umístěná ve spodní části pod velínem a napájená přívodním potrubím průměru 800 mm z prostoru horní rejdy malé plavební komory. Součást vodního díla tvoří také domek pro hrázného, umístěný v prostoru horní rejdy u velké plavební komory.

Cíle realizace

Předmětem zakázky bylo provést stavební úpravy na obou ohlavích velké plavební komory s cílem splnění požadavků na evropskou vodní cestu třídy Va, tj. šíře minimálně 12 m a plavební výška 7 m. Jak bylo již uvedeno, stávající parametry nesplňovaly ani požadavky na šířku, která činila 11 m. Hlavní překážkou nicméně bylo nesplnění požadavku na podjezdnou výšku mostu 7 m, která je investičním programem Ředitelství vodních cest ČR systematicky zajišťována od Mělníka až do Prahy. Vzhledem k tomu, že stávající výška činila pouze 4 m, byl nutný stavební zásah do obou ohlaví komory a do přemostění.

Vlastní plavební zařízení Hořín tvoří dvě plavební komory umístěné vedle sebe, které jsou s průměrným překonávaným spádem 8,5 m nejvyšším plavebním stupněm pod Prahou.
■ velká plavební komora: 137,5 × 20,0 m;
■ malá plavební komora: 73,0 × 11,0 m;
■ průměrný překonávaný spád: 8,5 m.
Samotná realizace byla rozdělena do několika stavebních objektů, týkajících se výhradně velké plavební komory.

Úprava dolního ohlaví
Inženýrské objekty zahrnovaly úpravu dolního ohlaví, spočívající v rozšíření ohlaví z 11 m na 12 m. Toho je docíleno posunem obou stran ohlaví tak, že vjezd a výjezd z komory je natočen o 2°. Veškeré kamenné prvky na ohlaví se pasportizovaly, očíslovaly a vrátily zpět na původní místo. Poškozené prvky se nahrazují novými, nepoškozené a drobně poškozené prvky se vracejí zpět a podle dohody s Národním památkovým ústavem se případně opravují. Součástí je provedení nových železobetonových konstrukcí nahrazujících vybourané výplňové zdivo a majících funkci nosnou a spřahující. K železobetonovým konstrukcím se kotví zpětně osazované kamenné zdivo. V prostoru pilířů mostu bylo nutno provést mikropiloty okolo vyústění obtokových kanálů, aby se přeneslo zatížení od hydraulických lisů zdvihu mostu. V prostoru komunikace jsou na obou stranách ohlaví nově zbudovány strojovny pro umístění hydraulických agregátů zajišťujících zdvih mostu. Aby mohly být práce realizovány, bylo nutno nejdříve vybudovat dvojitou štětovou jímku vyplněnou zeminou o objemu cca 1 000 m3.

Úprava přemostění
Dalším inženýrským objektem je úprava přemostění. Práce byly zahájeny očíslováním a následnou demontáží kamenných prvků obložení a vybavení původního mostu a uložením všeho pro zpětnou montáž. Následně byla zdemolována železobetonová nosná konstrukce mostu a nahrazena prostě podepřenou ocelovou celosvařovanou konstrukcí s horní ortotropní mostovkou. Na tuto konstrukci byly ukotveny původní i nové klenebné kameny a následně byla vybetonována spřahující železobetonová konstrukce. Jedná se betonovou skořepinu a nosné betonové zdi ze stran mostu, do kterých se následně kotví kamenné obložení. Celková hmotnost vystrojeného mostu činí cca 400 t. Most je zvedán čtyřmi hydraulickými lisy vyvozujícími sílu 4 × 2 100 kN a je veden jak podélně, tak i příčně ve vodítkách umístěných na obou stranách mostu.

Délka úpravy pozemní komunikace v extravilánu činí 16 m. Komunikace má proměnnou šířku mezi 3,20 – 3,40 m. V rámci asfaltové části komunikace je upravena i nezpevněná krajnice v šířce 0,50 m ve sklonu 8 %. U dlážděných částí komunikace je upravena vozovka šíře 2,40 m, včetně krajnic v šíři 0,50 m, tj. úprava dlážděné části vozovky představuje celkem 3,40 m. Podélný profil po úpravě pozemní komunikace bude navazovat na stávající stav.

Na dolní rejdě bylo nutno z důvodu šikmého výjezdu z dolního ohlaví vybudovat novou betonovou zeď jako vodicí prvek pro plavidla. Zeď je z převrtávaných pilot délky 9 m u vyztužených, respektive 7 m u nevyztužených pilot (jedna pilota vyztužená, jedna nevyztužená atd.). Pilotová zeď je každé 3 m kotvena trvalou kotvou délky 8 m a hlava je ukončena železobetonovým trámem. Z pohledové strany je obložena kamenem. Provedení kamenného obkladu odpovídá provedení stěn v komoře. Jedná se o kyklopské zdivo ukončené žulovými kvádry. Toto zdivo bylo založeno pod vodou na železobetonovém trámečku přikotveném k pilotové stěně nerezovými trny. Na stěně jsou umístěny žebříky a oděrné trámce. Pro provedení této stěny bylo nutno vybudovat pracovní plošiny, po kterých došlo k přesunům celkem cca 11 000 m3 zeminy. Na koruně této stěny bude obnovena potahová stezka.

Úprava horního ohlaví
Úprava horního ohlaví si vyžádala rozšíření z původních 11 m na 12 m šířky. Toho je docíleno ubouráním levé zdi a posunem o cca 1 m směrem do levého břehu. Úpravy zahrnovaly demontáž veškerých kamenných prvků, včetně jejich pasportizace, očíslování pro následnou zpětnou montáž. Veškeré nosné konstrukce ohlaví jsou železobetonové. K nim se kamenné konstrukce kotvily. Na levé straně před ohlavím byla vybudována nová trvalá štětová stěna s kamenným obkladem nad úrovní hladiny vody v kanále. Pod nově zbudovaným prahem byly osazeny chráničky pro propojení levého a pravého břehu slaboproudými i silnoproudými rozvody.

Kvůli posunu levé strany horního ohlaví bylo nutno osadit nová svodidla na levé straně před horním ohlavím. Přeložky inženýrských sítí byly pod dolní rejdou provedeny řízenou mikrotuneláží (ČEZ, CETIN, vodovod). Délka vrtů činila cca 140 m. Součástí tohoto objektu byla demontáž stávajících nefunkčních kabelů. Kabely nutné pro provoz malé plavební komory byly přeloženy. Vzhledem k nově budovanému zdvižnému mostu je třeba posílit vedení elektrické energie na komory. Bylo nutné nově vystrojit trafostanici (realizace ČEZ) a posílit přívod od trafostanice do velínu. Nově je počítáno s příkonem cca 300 kW, což odpovídá velikosti hlavního jističe před elektroměrem 3 x 400 A.

Provozní soubory
Řídicí systém – provozní soubor řeší nové napojení zdvižného mostu jak napájením, tak ovládacími obvody včetně softwarové nadstavby stávajícího řídicího systému. Součástí je také zařízení pro zabezpečení provozu na pozemní komunikaci a osazení návěstidel pro provoz velké plavební komory. Stávající opěrná (desková) vrata dolního ohlaví byla demontována a nahrazena novými vzpěrnými vraty. Součástí je repase hydraulického agregátu a lisu. Každá vráteň má svůj hydraulický agregát. U vrat horního ohlaví byla stávající vzpěrná vrata nahrazena novými včetně repasovaných hydraulických agregátů.

Součástí provozního souboru je i dodávka a osazení nových plavebních znaků, návěstidel a dopravního značení. V rámci tohoto provozního souboru bude instalován i nový kamerový systém a telekomunikační zařízení umožňující hlasovou komunikací mezi velínem a ostatními pracovišti komory. Všechny nově budované konstrukce budou vybaveny novým osvětlením a stávající osvětlení bude doplněno. Vlivem zvětšení šířky ohlaví bylo nutné vyrobit nová hradidla provizorního hrazení o šířce 12 m.

Vlastní realizace

Samotná realizace byla zahájena přerušením provozu velké plavební komory v červenci roku 2019. Současně byl vypuštěn vraňansko-hořínský kanál a horní ohlaví se ocitlo na dva měsíce bez vody, zatímco dolní ohlaví bylo stále zaplněno vodou vzdutou z Labe. Na dolním ohlaví došlo kvůli zjištěnému neproberanitelnému dnu (avizováno jako riziko výstavby a zjištěno beranícím pokusem v březnu) ke změně z beraněné štětové jímky na nasazenou štětovou jímku.

Ještě před samotným dokončením štětové jímky byly demontovány žulové prvky tvořící zábradlí a chodník na mostě. Tyto práce probíhaly s největší opatrností s ohledem na nutnost tyto prvky znovu použít stejně jako na ostatních objektech stavby. Zábradelní a chodníkové kusy se oproti jiným částem vyznačovaly určitou zvláštností – jejich spojení bylo založeno na systému per a drážek. Ty zajišťovaly dostatečnou pevnost a tuhost i v případě nárazů. Nicméně to byl systém, který nepředpokládal jakoukoli budoucí demontáž. Aby se systém zachoval, musely být prvky demontovány v podstatě stejně, jako byly namontovány. Římsové kameny byly navíc doplněny o roznášecí ocelové prvky umístěné v zářezu kamenů, jež zabraňovaly jejich překlopení. Římsy mají předsunutí přes líc fasády cca 700 mm a jejich těžiště se tak posunulo před podporu. Ocelové prvky tvořené dvěma U profily jsou postaveny stojinami k sobě. Mezi nimi bylo protaženo ocelové táhlo kotvené v železobetonové konstrukci jádra mostu. Toto táhlo přes matici utahovalo U profily a ty držely římsové kameny proti překlopení. Vhodně zvolenými řezy bylo docíleno toho, že tyto aktivní ocelové prvky byly odříznuty a kameny mohly být demontovány.

Vzhledem k tomu, že všechny pohledové plochy se mají v maximální možné míře vrátit do původní podoby, musel se zvolit vhodný způsob demontáže kamenů na obložení mostu. Budoucí řešení zdvižné části spočívá v ocelové konstrukci, na které jsou po obou stranách vybetonovány ztužující a nosné zdi. Na tyto zdi se zpětně osazují původní kameny formátované na požadovanou hloubku. Kvůli minimalizaci poškození byl zvolen postup demontáže obložení tak, že lícová strana kyklopského zdiva byla odřezána stěnovými pilami v požadované budoucí tloušťce. Po demontáži tohoto zdiva byly diamantovým lanem od nosné konstrukce mostu odříznuty klenebné kameny. Tato metoda byla zvolena vzhledem k velikosti řezného kotouče stěnové pily, která dokáže proříznout „pouze“ 800 mm, a klenebné kameny měly výšku kolem 1 300 mm. Takto rozebrané kameny byly připraveny pro budoucí použití s minimalizací možného poškození. Železobetonová konstrukce mostu odstrojená od lícových kamenů byla připravena k demolici použitím těžké techniky, a to bez obavy o pohledové kameny historického objektu.

Veškeré práce na demontážích, stejně jako na zpětných montážích, probíhaly pod dohledem odborníků Národního památkového ústavu. S nimi byl konzultován jakýkoli technologický a pracovní postup, abychom nejen minimalizovali případná nezvratná poškození, ale také dílo vrátili do podoby co nejvíce odpovídající stavu před stavebními úpravami.

Konstrukce horního ohlaví

Během bourání mostního oblouku přes dolní ohlaví velké plavební komory došlo k dokončení štětové stěny jímky na horní rejdě. Tím bylo zaručeno, že prostor horního ohlaví bude nyní bez vody, a mohlo se začít s bouracími pracemi. Ty probíhaly dálkově ovládanými bouracími roboty, tak bylo zvýšeno bezpečí pracovníků a zvýšena rychlost bourání. Ačkoli je dílo více něž sto let staré, jeho konstrukce byly provedeny velmi kvalitně a nebyly narušeny stářím ani provozem. Jejich ruční bourání by bylo časově mnohem náročnější.

Veškeré konstrukce po obou stranách horního ohlaví byly vybourány a navrtáním spojovacích trnů připraveny pro betonáž nových nosných konstrukcí. Demontované kvádrové kameny byly formátovány na požadovanou hloubku a osazeny pod dokončené armování jako ztracené bednění pro betonové konstrukce. Tato metoda provádění železobetonových konstrukcí se použila na všech částech díla, které měly lícovou stranu z kvádrových žulových kamenů. V místech kyklopského zdiva byla betonová konstrukce standardně bedněna a kyklopské zdivo se použilo jako obklad.

Složitost prováděných prací umocňoval fakt, že ve stěnách jsou umístěny vtoky do obtokových plnicích kanálů, které jsou uzavírány tzv. Mayerovými vozíky. Jedná se o vodorovnou konstrukci původního typu. Vodorovným pohybem vozíku se obtokový kanál otevře, nebo zavře. Do jeho konstrukce se nesmělo zasáhnout a bylo nutno jej dostatečně ochránit. Po dokončení stavebních úprav bylo vše připraveno na montáž nových vzpěrných vrat. Stavebními úpravami došlo k rozšíření ohlaví z původních 11 m na nově 12 m. Toto si samozřejmě vyžádalo nová vrata, která budou širší. Vráteň těchto vrat váží 8 t a výška vody, jež se o ně opírá, je 3,5 m.

Konstrukce dolního ohlaví

Dokončením stavebních úprav na horním ohlaví se plynule přešlo k provádění konstrukcí dolního ohlaví. V tomto případě musela být odbourána na obou stranách zeď výšky 14 m. Práce na odbourávání zdržel fakt, že během výstavby byly objeveny spřahující trny nad obtokovým kanálem levé stěny, které byly provedeny po povodních v roce 2002, kdy dohled TBD objevil trhliny ve stropě obtokového kanálu. Vzhledem k tomu, že se jedná o novodobou úpravu, nedochovaly se k ní relevantní podklady – trny se musely najít a následně obnovit.

Odbouraná konstrukce byla užitím vlepených trnů, které slouží jako spojení staré kamenné a nové betonové konstrukce, připravena pro zahájení prací na betonových konstrukcích. Spodní část stěn do výšky cca 4 m byla bedněna klasicky, stěnovým jednostranným bedněním. Od této výšky byl zbytek bedněn užitím konzol a skalních kotev. Vždy následující 2 m výšky bednění byly osazeny na lávky, pověšené na skalní kotvu do předchozího pracovního postupu. Takto se postupovalo až na vrchol 12 m vysoké stěny. Stejným postupem jako na horním ohlaví, kde kamenné kvádry tvořily ztracené bednění a kyklopské zdivo bylo doděláno jako obklad, byl také prostor dolního ohlaví obložen kameny a připraven pro osazení nových vrat.

Vrata dolního ohlaví musela být vyměněna nejen kvůli rozšíření ohlaví, dalším důvodem bylo, že původní vrata byla opěrná. Celým svým obvodem byla opřena o stávající konstrukce včetně mostu. Jejich výška nesahala tedy až k hladině naplněné komory, ale jen několik dm nad klenbu mostu, o který se opírala. Zbytek k hladině hradil most samotný. Tento způsob zůstane zachován pro budoucí generace v malé plavební komoře. Velkou plavební komoru bude překlenovat hydraulicky zvedaný most a ten neumožňuje, aby se o něj vrata opírala. Bylo tedy nutno vyrobit vrata nová, vzpěrná. Váha vrátně je 28 t, šířka činí 6,5 m a výška 12 m. Tyto rozměry nedovolovaly dopravit vrátně na stavbu po silnici v jednom kuse. Využila se proto strategická poloha dodavatele vrátní, který sídlí v mělnickém přístavu, a doprava vrátní na stavbu tedy proběhla lodí.

K tomu, aby bylo možno vrátně osadit z lodě, musela se naplnit velká plavební komora vodou. Po devíti měsících výstavby, kdy muselo být vybouráno cca 3 500 m3 kamenného zdiva, uloženo cca 2 000 m3 betonu a znovu obnoveno cca 500 m3 kamenných konstrukcí, bylo možné komoru napustit a 21. dubna 2020 vrátně dolního ohlaví osadit. Samotné osazení probíhalo ve spolupráci s potápěči, kteří vrátně osazovali na ložiska v hloubce 3 m v naprosto neprůhledné vodě. Veškeré jejich práce se prováděly pouze hmatem a součinnost s pracovníky nad vodou musela být naprosto bezchybná.

Společně s vraty na lodi „připlulo“ i provizorní podskružení mostu. Toto podskružení bylo navrženo tak, aby dokázalo podepřít konstrukce na mostě a zároveň umožnilo podplutí lodí. Velká plavební komora procházela zkušebním provozem a přes hlavní sezonu umožňovala proplavování lodí. Hlavní prvek podskružení představovalo bednění klenby mostu. Skořepina mezi lícovými klenebními kameny měla odpovídat historickému vzhledu, musela tedy být betonová. Po provedení této konstrukce se na připravené aretační sloupy nové mostní konstrukce namontovala ocelová konstrukce mostu.

Dne 30. dubna 2020 bylo za užití největšího dostupného jeřábu v ČR (Liebherr LR 1750) osazeno ocelové jádro nového zvedacího mostu. Jeřáb musel přesunout ocelovou konstrukci o váze cca 80 t na vzdálenost cca 40 m. Samotnému zdvihu předcházela příprava plochy rozměrů 15 × 15 m, jejichž sklon nesměl být větší než 5 %. Jeřáb se na stavbu dopravoval po částech cca tři dny před samotným zdvihem a sestavoval se následujících 72 hodin letmou montáží. Rameno jeřábu bylo při letmé montáži druhým jeřábem smontováno nikoliv na zemi, ale ve vzduchu, cca 3 m nad úrovní terénu.

Před osazením mostu bylo nutné mít ve výklencích pilířů mostu osazeny hydraulické válce. Dodatečně namontovat válce o výšce 6 m a průměru 400 mm by bylo velmi složité. Ačkoli konstrukce mostu a okolních konstrukcí umožňuje budoucí výměnu válců, zvolena byla varianta s osazením před montáží mostu. Hydraulické lisy zdvihají most o 5 m a pohyb budoucího 400tunového mostu směrem nahoru i dolů by měl trvat 5,5 minuty. Po ukončení plavební sezony ve velké plavební komoře bylo podskružení mostu demontováno a most byl na konci října 2020 spuštěn do své základní polohy. Do doby dokončení díla na jaře roku 2021 bude most vystrojen zbývajícími kamennými prvky, především zábradlím, a dokončí se systém řízení a ovládání mostu. Autor věří, že o zprovoznění mostu a jeho úskalích vás bude moci podrobněji informovat v některém z dalších čísel tohoto časopisu.

Základní údaje o stavbě
Název stavby: Úprava ohlaví PK Hořín
Lokalita: obec Hořín, laterální kanál Vraňany – Hořín, Středočeský kraj
Investor: Ředitelství vodních cest ČR
Návrh: Valbek, spol. s r.o.
Zhotovitel: Metrostav a.s., divize 6, oblastní zastoupení JIH
Hodnota projektu: cca 400 mil. Kč
Financování: grant Nástroje Evropské unie pro propojení Evropy – 10,7 mil. EU, Státní fond dopravní infrastruktury.
Plánovaná doba výstavby: 03/2019–05/2021