Přestavba historického kamenného mostu na zdvižný na plavební komoře Hořín u Mělníka

Plavební komora Hořín s mělnickým zámkem v pozadí 

Článek popisuje návrh a postup unikátní přestavby historického mostu na dolním ohlaví památkově chráněné plavební komory Hořín u soutoku Vltavy a Labe nedaleko Mělníka. Tento kamenný klenbový most bylo nutné přestavět na most se svislým zdvihem 5 m a přitom zachovat jeho původní vzhled. „Zapadnutí“ tvarově komplikovaného mostu do spodní železobetonové stavby obložené kamenem prověřilo inženýrské a stavařské schopnosti všech zúčastněných.

InvestorŘeditelství vodních cest ČR
Správce a provozovatelPovodí Vltavy,
státní podnik
Generální projektant RDSValbek, spol. s r. o.
Projektant mostu a VTD ocelové konstrukceV – CON, s.r.o.
Dodavatel stavbyMetrostav, a. s.
Zhotovitel ocelové konstrukceOK-BE, spol. s r. o.
Realizace stavby1. 1. 2019 – 30. 5. 2021

V sobotu 18. září 2021 přes plavební kanál Vraňany – Hořín na Vltavě poprvé proplula největší česká osobní loď Florentina. Byly tím slavnostně dokončeny stavební práce na modernizaci velké plavební komory Hořín i přestavba sedmi zdvižných mostů, které nyní umožňují proplutí až 7 m vysokých lodí přes celý plavební kanál.

Součástí projektu byl i zdvižný kamenný most na plavební komoře Hořín zachovávající jedinečnou architekturu památkově chráněného zdymadla. To se nachází u soutoku Vltavy a Labe na konci 10 km dlouhého laterálního kanálu Vraňany – Hořín, který umožňuje splavnit poslední část toku řeky Vltavy před soutokem. Zdymadlo vyrovnává rozdíl hladin řek, který je zde přes 8 m, a bylo postaveno v rámci stavby celého kanálu v období Rakouska-Uherska v letech 1902 až 1905.

Návrh stavby

Úpravou zdymadla Hořín byla dotčena pouze velká plavební komora. Tato úprava spočívala ve zvýšení podjezdné výšky pod přemostěním dolního ohlaví ze stávajících cca 2,1 m nad nejvyšší plavební hladinou na 7 m zdvihací konstrukcí a zároveň v rozšíření užitné šířky průjezdného profilu horního a dolního ohlaví z 11 na 12 m. Do malé plavební komory stavba nezasáhla.

Vzhledem ke skutečnosti, že plavební komory Hořín jsou spolu s plavebním kanálem Vraňany – Hořín zapsány na seznamu nemovitých kulturních památek, bylo jediným možným řešením, se kterým památkáři vyslovili souhlas, použití zdvižné mostní konstrukce. Ta mohla být navíc použita pouze pro přemostění jedné plavební komory, resp. velké plavební komory, aby se minimalizoval zásah do stávající památkově chráněné stavby. Zvolené řešení je založeno na principu posuvného svislého zdvihu 19,1 m dlouhého mostního pole a současně zachovává původní kamenné části konstrukce, přičemž vnitřní železobetonová část mostu byla nahrazena ocelovou příhradovou konstrukcí, na kterou byla původní kamenná konstrukce znovu použita jako masivní obklad. Propojení ocelové konstrukce s kamenem zajišťuje spřahující vrstva železobetonu. Ocelová kostra je zdvihána čtyřmi hydraulickými písty a její poloha během zdvihání je kontrolována ocelovými vodítky, která, podobně jako u běžných osobních výtahů, zajišťují bezpečnost celé konstrukce, a systémem elektronického monitoringu polohy. Díky tomuto řešení zůstal při spuštěné mostní konstrukci zachován původní vzhled dolního ohlaví a zároveň plné zdvižení zajišťuje minimální podjezdnou výšku 7 m nad nejvyšší plavební hladinou. Zmiňovaná úprava vyžadovala rovněž výstavbu nových železobetonových skrytých opěr a konstrukce pro zakotvení nových ocelových vrat zdymadla.

Výstavba opěr

Stavba řešila i rozšíření užitné šířky průjezdného profilu dolního ohlaví rozšířením západního mostního oblouku natočením svislých stěn mostních pilířů, tzn. odbourání západního oblouku a západní stěny a vytvoření nového oblouku jiného poloměru a konstrukce. Principem této varianty je šikmý průjezd návrhového plavidla. Svislé stěny mostních pilířů jsou proto natočeny o 2°. Zároveň bylo provedeno i rozšíření užitné šířky průjezdného profilu horního ohlaví z 11 na 12 m rozšířením horního ohlaví směrem do levého (západního) břehu.

Konstrukce mostu

Při volbě typu konstrukce musel být brán ohled nejen na požadavky technické a konstrukční, ale i na požadavky památkářů. Způsob výroby konstrukce musel zaručit, že ji bude možné vyrobit přesně, resp. s minimálními odchylkami. Konstrukce musela mít vysokou tuhost, musela eliminovat rizika poškození kamenného obkladu, musela zajistit ukotvení částí kamenného zdiva na boku mostu a mostovce a zároveň měla vést k co možná nejmenší celkové hmotnosti mostu.

Uvedené požadavky nejlépe splnila příhradová ocelová konstrukce s integrovanými betonovými pasy a deskou klenby, sloužícími pro zakot­vení kamenného obkladu z původního mostu. Železobeton pak pomohl zvýšit tuhost mostu.

Ocelová konstrukce v mostárně

Vnitřní nosná konstrukce zdvižné části je prostě podepřená ocelová celosvařovaná příhradová konstrukce s horní ortotropní mostovkou. Horní a dolní pásy příhrady jsou pravidelného komůrkového průřezu. Horní pás je přímý, na konci příhrady vykonzolovaný pro uložení na hydraulický lis, v místě konzoly je zesílený náběhem. Dolní pás je zaoblený ve tvaru kamenné klenby (eliptického tvaru) a v místě uložení má proměnnou výšku. Ke styčníkovým plechům jsou připojeny svislice a diagonály pravidelného otevřeného I‑průřezu. Krajní diagonály mají větší šířku pásnic a v místě uchycení ochrany proti pádu jsou doplněny výztuhami. Horní pás příhrady tvoří spolu s podélníky, příčníky a mostovkovým plechem ortotropní mostovku. Příhradové nosníky jsou příčně ztuženy pomocí tažených závěsů a ve spodní části pomocí roštu, který tvoří dolní pásy příhrady a příčníky. Mezipodporové příčníky jsou otevřeného I‑průřezu, podporové příčníky jsou uzavřeného průřezu s výztuhami a s prostupy pro pohyblivé části aretace. Pro uložení na lisy, ložiska a aretační podpěry jsou na horním pase, dolním pase a podporových příčnících úložné desky.

Aretace mostu byla ve zdvižené poloze navržena uložením na ocelové podpěry přes otočné trámy. Ocelové podpěry jsou ukotveny do spodní stavby a jsou vždy ze dvou stojek tvořených uzavřenými profily a příčným rámovým ztužením. V podélném směru působí stojky staticky jako konzola, aby mezi nimi byla umožněna dilatace mostu.

Na krajní boční ocelové příhradové nosníky je zavěšena podpůrná železobetonová konstrukce, do které jsou ukotveny původní kamenné bloky. Spřahující pásy železobetonových stěn jsou umístěny na boky horních pásů příhrady a do horní i dolní části svislic a diagonál. Spřažení betonu je provedeno také pomocí spřahujících trnů, v horní části jsou zřízeny prostupy pro odvodnění a kabely k plavebnímu značení. V podhledu je provedena železobetonová klenba, která vytváří podlahu konstrukce a která také most ztužuje v příčném směru. Spodní hrana klenby je od spodní stavby oddělena vzduchovou mezerou, aby nedošlo k dosednutí klenby na kamenné zdivo.

Vedení mostu, které slouží pro zajištění jeho polohy v průběhu zdvihání a ve vysunuté poloze, je podélné a příčné, vždy po obou stranách. Podélné vedení je zajištěno pomocí vykonzolovaných vodicích trámků z čela podporových příčníků. Trámky jsou navrženy tak, aby nekolidovaly se spodní stavbou a ochranou proti pádu. Vedení trámků na straně Vrbno je pevné, na straně Hořín je umožněn podélný posun. Příčné vedení je zajištěno pomocí vykonzolovaných vodicích trámů z boků podporových příčníků. Trámy jsou zapuštěny do šachet ve spodní stavbě. Vedení trámů je pevné v příčném směru, v podélném je umožněn posun a natočení. Vodicí profily tvoří T‑kolejnice příslušného tvaru. Aby nebyly vodicí trámy ovlivněny historií deformace konstrukce při výstavbě, jsou s ocelovou konstrukcí spojeny dodatečně pomocí montážního šroubového spoje. Vodicí lišty jsou ke spodní stavbě ukotveny pomocí kotevních šroubů, vodicí kolejnice jsou vedeny v nylonových vodicích vložkách. Aby se omezil nepříznivý přenos vibrací do spodní stavby, jsou ve vodicích lištách umístěny antivibrační tlumicí podložky.

Obloukový zdvižný most je tvořen cca 100 t ocelové příhradové konstrukce a cca 300 t repasovaného kamenného obkladu včetně zábradlí a vozovky.

Hydraulický systém zvedání mostu je zajištěn dvěma nezávislými hydraulickými okruhy, zvlášť pro levou a pravou stranu mostu. Každý okruh sestává z hydraulického agregátu umístěného ve strojovně, ze dvou hydraulických válců umístěných v mostové šachtě a z propojovacích prvků mezi strojovnou a mostovou šachtou. Agregáty slouží pouze pro pohon mostu.

Maximální axiální zatížení čtyř hydraulických válců je 4× 210 t po započítání nerovnoměrnosti zatížení, třecích sil od vedení, vlivu vnějších sil, jako je vítr a vrstva sněhu na mostovce, a silové rezervy. Radiální zatížení válce není povoleno a je částečně eliminováno kloubovým ložiskem ve dně válce i na konci pístní tyče. Zdvih mostu má tři varianty rychlosti, běžná provozní rychlost zdvihu je 5 min, pomalá servisní rychlost je 15 min a v případě nutnosti je možné most expresně zdvihnout za 2,5 min.

Obě opěry jsou masivní monolitické ze železobetonu a jsou tvořeny stávající spodní stavbou zesílenou mikropilotami, na ní umístěným úložným prahem, závěrnou zídkou a pod vozovkou na předmostí skrytými komorami pro hydraulické agregáty a centrální
server řízení zdvihu a monitoring polohy konstrukce.

Celá nosná konstrukce a spodní stavba byly analyzovány v softwaru Midas Civil, byl vytvořen komplexní prostorový kombinovaný prutový a deskostěnový model zahrnující ocelové i betonové části konstrukce. Obložení kamenem bylo modelováno jako balast.



Výpočetní model napětí: beton
Výpočetní model napětí: pruty My
Výpočetní model napětí: pruty Nx

Postup výstavby

Na začátku roku 2019 začali kameníci rozebírat a číslovat historické zdivo.  Vzhledem k tomu, že všechny kameny obložení mostu tvořící pohledové plochy bylo nutné v maximální možné míře vrátit do původní podoby, musel být zvolen vhodný způsob jejich demontáže. Kvůli minimalizaci poškození bylo kyklopské a klenbové zdivo odřezáno stěnovými pilami a diamantovými lany v požadované budoucí tloušťce. Takto rozebrané kameny byly zdokumentovány, očíslovány a připraveny pro budoucí použití. Veškeré práce na demontážích, stejně jako na zpětných montážích kamenného obkladu probíhaly pod dohledem odborníků Národního památkového ústavu. S nimi byly konzultovány potřebné technologické a pracovní postupy, abychom minimalizovali případná nezvratná poškození, která by nám znemožnila vrátit dílo do podoby co nejvíce odpovídající stavu před stavebními úpravami.

Rozebírání původního kamenného mostu 

Součástí stavby bylo i rozšíření a výměna vrat plavební komory. Po úpravách komory byla osazena nová vrata a zároveň bylo provedeno i provizorní podskružení mostu. Toto podskružení bylo navrženo tak, aby dokázalo podepřít konstrukci mostu a zároveň umožnilo podplutí lodí během hlavní sezony, kdy byla velká plavební komora ve zkušebním provozu.  Hlavní prvek podskružení představovalo bednění spodní betonové klenby mostu. Po provedení této konstrukce se na připravené aretační sloupy nové mostní konstrukce namontovala ocelová konstrukce mostu.

Opěrná konstrukce pro montáž a betonáž mostu

Ocelová konstrukce byla rozdělená na tři montážní díly. Jednotlivé díly byly dovezeny na stavbu, kde byly osazeny na dočasnou podpěrnou konstrukci a svařeny montážními svary do definitivní podoby. V dubnu 2020 bylo za pomoci jednoho z největších mobilních jeřábů 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.

Osazení mostu jeřábem Liebherr

Před osazením mostu bylo nutné mít ve výklencích pilířů mostu osazeny hydraulické válce. Dodatečně namontovat válce o výšce 6 m a Ø 400 mm by bylo velmi složité. Ačkoli konstrukce mostu a okolních konstrukcí umožňuje budoucí výměnu válců, zvolena byla varianta s osazením před montáží mostu. Po ukončení plavební sezony ve velké plavební komoře bylo podskružení mostu demontováno a most byl na konci října 2020 spuštěn do své základní polohy.

Ocelové jádro po osazení

Poté probíhaly práce na mostovce a převážně kamenném vybavení – původních kamenných římsách, chodnících, vozovce a dalších historických prvcích. Značně komplikované bylo kompletní zapojení celého systému řízení zdvihu a monitoringu polohy mostu na počítačem řízený okruh a jeho seřízení s požadovanou přesností v jednotkách milimetrů. Samotnému uvedení do provozu předcházelo mnoho zkušebních zdvihů a měření geometrie mostu i regulace tlaku v hydraulickém systému.

Spouštění rozestavěné konstrukce do spodní polohy

Závěr

Výstavba zdvižného mostu byla hodinářská práce, při níž bylo nutné více než u běžných mostních konstrukcí dbát na přesnost výroby a sestavení jednotlivých částí v řádech jednotek milimetrů, aby při zdvihu několikasettunové konstrukce nic „nedrhlo“. Náročné rovněž bylo si prostorově představit a zkoordinovat „zapadnutí“ tvarově komplikovaného mostu do železobetonové spodní stavby obložené kamenem. Celá stavba prověřila inženýrské schopnosti všech zúčastněných tak jako málokterá jiná.

Pohled na spuštěný most

V předcházejících desetiletích musely posádky vyšších lodí pro proplutí komorou rozebírat celé nástavby a kormidelny. Největší moderní kajutové lodě končily svou plavbu proti proudu v Mělníku a do Prahy již nepropluly. Také pro dopravu vyšších nákladů byla Vltava uzavřená. Podjezdná výška na zdymadle Hořín totiž někdy klesala až na 2,1 m.

Pohled na zdvižený most při vypouštění plavební komory

Odvážnou myšlenku zachovat vzhled památky z roku 1905 a zároveň zkvalitnit vodní cestu pro požadavky 21. století se podařilo zrealizovat díky vynikající práci projektantů a stavbařů. Vzniklo tak unikátní dílo, které nejenže prospěje dopravě, ale zároveň má potenciál stát se vyhledávanou turistickou atrakcí.

Velín řízení plavební komory a mostu

Projekt byl financován EU v rámci programu s názvem Nástroj pro propojení Evropy – doprava (CEF) a Státním fondem dopravní infrastruktury; společně s modernizací rejd plavební komory Praha-Štvanice šlo o první projekty vodních cest v České republice financované nástrojem CEF.

RECONSTRUCTION OF THE HISTORICAL STONE BRIDGE INTO A LIFTING BRIDGE AT THE WATER LOCK HOŘÍN NEAR MĚLNÍK

The article describes the design and process of the unique reconstruction of the historic bridge at the lower head of the Hořín Lock chamber, which is under monument protection, close to the confluence of the Vltava and Elbe Rivers near Mělník. This stone arch bridge had to be rebuilt into a bridge with a vertical lift of 5 m while preserving its original appearance. The “fitting” of the complicated bridge into the underlying reinforced concrete structure lined with stone tested the engineering and construction skills of all involved.

4/2021 Vodohospodářské stavby | 15. 12. 2021 | Sanace a rekonstrukce

Modernizace dolní a horní rejdy plavební komory Praha-Štvanice

Lodě proplouvající plavební komorou Praha-Štvanice, druhou nejvytíženější komorou v České republice, mohou od března 2020 bezpečně vyčkávat, až bude komora připravena na proplavování. Malá rekreační plavidla tak díky modernizaci dolní i horní rejdy při tom nebudou ohrožována v...
4/2021 Vodohospodářské stavby | 15. 12. 2021 | Sanace a rekonstrukce

Rekonstrukce přelivných polí vodního díla Nechranice

Od zahájení výstavby páté největší nádrže na našem území uplynulo letos 60 let. V článku je představen aktuální projekt rekonstrukce hradicí konstrukce včetně jednotlivých etap vlastní realizace. Díky modernizaci technologie přelivných klapek, která lépe vyhovuje současným sta...
4/2021 Vodohospodářské stavby | 15. 12. 2021 | Sanace a rekonstrukce

Použití matric s reliéfem při opravě opěrných zdí Sadového potoka v Českém Těšíně

V říjnu loňského roku byla na území Českého Těšína dokončena oprava 180 m opěrných zdí Sadového potoka. V článku je stavba, jež probíhala ve velice stísněných podmínkách intravilánu obce, popsána jak z pohledu investora, tak z pohledu zhotovitele. Netradičním prvkem rekonstruk...