Rekonstrukce Barrandovského mostu

V sedmdesátých letech minulého století byl vládou schválen plánovací podklad pro přípravu a výstavbu nadřazené silniční sítě Základního komunikačního systému (ZKS), ovlivňující vývoj hlavního města a celé středočeské oblasti. Návrh tohoto systému vycházel z radiálně okružního systému, který zajišťoval spojení mezi jednotlivými částmi města a současně spojení s vnější komunikační sítí. Barrandovský most převádí automobilovou dopravu tehdejšího středního dopravního okruhu, nyní Městského okruhu přes Vltavu. Celý projekt Barrandovského mostu se zpracovával v sedmdesátých letech v PÚDISu pod vedením Ing. Jiřího Hejnice, CSc., který se podílel na význačných projektech mnoha mostních staveb u nás.

Vlastní most je tvořen samostatnými komorovými konstrukcemi z předpjatého betonu, každá pro jeden dopravní směr, které tvoří spojitý nosník o šesti polích. Rozpětí polí vztažených na osu okruhu od levého břehu jsou: 34,66 + 61,00 + 71,00 +72,00 + 66,00 + 45,99 m. K jižnímu mostu se připojuje od Strakonické rampa o dvou polích jednokomorového průřezu proměnné výšky, která je s ním monoliticky spojena. Šířka mostu je v převážné části proměnná podle směrového vedení jednotlivých komunikačních větví, které se připojují k hlavní trase nebo se od ní odpojují ještě na mostní konstrukci. I v nejužším místě, kde jsou v každém směru čtyři jízdní pruhy, má most s oboustrannými chodníky celkovou šířku 40 m. Výška nosné konstrukce je ve dvou hlavních polích 3 m a směrem k nejvzdálenějším bodům na opěře se lineárně snižuje na 1,60 m. Zatímco nosné konstrukce, které byly navrženy velmi subtilní, mají klasický tříkomorový průřez se svislými stěnami, tvar hlavních čtyř pilířů v řečišti a na obou březích Vltavy je v mostním stavitelství ojedinělý.

Tyto pilíře jsou společné pro oba mosty. Ze základu vyčnívá zaoblený stěnový dřík, na kterém spočívá mohutný trámový příčel z předpjatého betonu. Na každém příčli jsou uloženy čtyři ložiskové stěny, které mají funkci optického odlehčení nosné konstrukce od spodní stavby a při excentrickém uložení ložisek vzhledem k podélné ose dříku zmenšují šikmost uložení nosné konstrukce. Svým tvarováním a povrchovou úpravou se hlavním čtyřem pilířům podobají i ostatní pilíře a opěry. Autorem architektonického řešení mostu a jeho okolí je Ing. arch. Karel Filsak.

Nepravidelnost mostní konstrukce vedla k mimořádné pracnosti celého projektu. Před zahájením všech prací bylo třeba definovat tvar nosných konstrukcí v prostoru. Podkladem pro to byly geometrické požadavky všech převáděných komunikací a definice všech rozměrů nosných konstrukcí. Projektant mostu vytvořil program pro definici tvaru nosných konstrukcí pomocí prostorových souřadnic všech jejich hran ležících v příčných řezech kolmých k hlavní ose silničního okruhu. Takto vytvořená datová báze byla podkladem nejen pro statický výpočet, ale i pro grafické přílohy prováděcího projektu. Podařilo se z ní vykreslit všechny výkresy tvaru příčných řezů, obrysy výkresů předpínací výztuže včetně všech přehledných výkresů. Výstupem byly také souřadnice hlavních vytyčovacích bodů příčných řezů nosné konstrukce, které tak definovaly tvar jejího bednění v prostoru. Konstrukce mostu byla tak složitá, že bylo potřeba kromě výpočtů vytvořit i několik modelů pro ověření jejich správnosti. Byly to dva modely nosné konstrukce v jejích nejvíce nepravidelných částech z plastbetonu v měřítku 1 : 30. U těchto modelů byly výstupem reakce v podporách a napětí v podélném směru. I návrh a výpočet spodní stavby, zejména společných pilířů pro oba mosty, byl velmi komplikovaný. Bylo třeba navrhnout předpětí pro příčný trám nesoucí nejprve jednu a po pěti letech i druhou nosnou konstrukci. Proto byl vytvořen model pilíře z předpjatého mikrobetonu v měřítku 1 : 10, který byl zatěžován až do porušení za účelem zjištění stupně jeho bezpečnosti proti dosažení meze únosnosti. Ze všech modelů byly získány výsledky, které celkem dobře odpovídaly vypočteným hodnotám. S ohledem na nesymetrické uložení nosné konstrukce na ložiskové stěny ve vztahu k podélné ose trámu bylo třeba pro snížení kroutivých účinků navrhnout předpětí i z tyčové výztuže.

Nosná konstrukce, stejně jako převážná část pilířů, je z betonu B400. Veškerá betonářská výztuž je z oceli 10425. Hlavní podélná předpjatá výztuž je z kabelů o 12 lanech průměru 15,5 mm o nominální nosnosti 2 000 kN. V každé stěně komorového průřezu nosné konstrukce je navrženo 12 těchto kabelů, které jsou všechny stykovány ve spárách mezi jednotlivými betonážními stadii. Nosné konstrukce byly betonovány na pevné skruži od opěr vždy na délku jednoho pole s konzolovým přesahem do pole dalšího. V příčném směru jsou nosné konstrukce navržené jako železobetonové. Celá spodní stavba mostu je založena hlubinně na podzemních stěnách. Pouze dva návodní pilíře jsou založeny na mikropilotách. Jižní polovina mostu byla uvedena do provozu v roce 1983 a severní v roce 1988.

Most byl od svého uvedení do provozu velmi silně dopravně zatížen, neboť přes 30 let převáděl kromě běžné městské silniční dopravy po středním okruhu i těžkou tranzitní nákladní dopravu. Bylo to způsobeno absencí vnějšího okruhu v této části Prahy. Během této doby neprošel žádnou větší opravou. I když se jeho stavební stav stále zhoršoval, byly přípravy na jeho rekonstrukci odloženy až do doby po realizaci Pražského okruhu, který propojil dálnice D1 a D5. Po tak dlouhé době provozu však některé části mostu vykazovaly poruchy takového rozsahu, že bylo třeba přistoupit k jeho celkové rekonstrukci. Podkladem pro návrh jeho opravy byl diagnostický průzkum, který odhalil kromě běžného opotřebení některých jeho částí vlivem stáří také silnou degradaci betonářské a hlavně předpínací výztuže. Zadavatelem opravy mostu byla Technická správa komunikací hl. m. Prahy, a. s., která požadovala, aby most vzhledem ke svému významu měl po rekonstrukci prodlouženou životnost a zvýšenou zatížitelnost. Proto kromě výměny mostního svršku a vybavení mostu bylo přistoupeno také k zesílení nosných konstrukcí mostu. Bylo navrženo instalovat do vnitřního prostoru nosných konstrukcí přídavné předpětí formou volných kabelů, které vedou kolem stěn ve vnějších komorách průřezu mostu. Diagnostický průzkum (Pontex, spol. s r.o.) byl proveden v roce 2019 [1] a jeho výsledkem bylo zjištění následujících závad omezujících zbytkovou životnost konstrukce a její zatížitelnost:

Výsledky diagnostického průzkumu byly zapracovány do jednotlivých stupňů projektové dokumentace opravy mostu. Byl stanoven následující postup opravy mostu:

Celková rekonstrukce mostu byla navržena v několika etapách. V roce 2020 a 2021 byla provedena oprava spodní stavby, tj. všech vnitřních pilířů mostu kromě opěr. Oprava spodní stavby tak byla rozdělena do dvou etap. Od roku 2020 probíhala oprava dvou pilířů P2 a P3 na branické straně a v roce 2021 probíhala oprava návodních pilířů P4 a P5 a pobřežních pilířů P6 a P9 na smíchovské straně. Oprava spodní stavby nevyvolala žádná dopravní opatření, kromě pilíře P2 a malých omezeních na cyklostezkách vedoucích pod mostem podél břehů Vltavy. U spodní stavby byla předmětem opravy zejména sanace jejích povrchů. Všechny vodorovné plochy na pilířích byly nově upraveny tak, aby srážková voda nestékala po jejich lících, ale odkapávala z okapních nosů, které byly vytvořeny na vyspádovaných přebetonávkách uložených na horních površích příčlí všech pilířů. U společných pilířů byla obnažena čela příčných stativ a byl kontrolován stav kotev předpínacích kabelů. Kromě ojedinělých případů, kdy bylo třeba doinjektovat podkotevní oblasti předpínacích kabelů a ošetřit povrch roznášecích a kotevních desek, nebyly na spodní stavbě objeveny žádné závady většího rozsahu. Spodní stavba mostu byla započata před celkovou rekonstrukcí nosných konstrukcí obou polovin mostu. S ohledem na velké zásahy do nosných konstrukcí v oblasti opěr byla sanace opěr provedena současně s rekonstrukcí nosných konstrukcí. Kromě opravy vlastního Barrandovského mostu byla rekonstruována také nájezdová rampa na most od Strakonické. Její původní nosná konstrukce z podélných prefabrikátů byla nahrazena monolitickou deskou z předpjatého betonu. Projekt opravy této rampy zpracovala firma Pontex, spol. s r.o.

Celá oprava nosné konstrukce byla rozdělena na čtyři stavební etapy plánované na čtyři roky po sobě (2022 – 2025). Nakonec byly v loňském roce (2024) provedeny dvě etapy opravy, takže celkový termín dokončení rekonstrukce mostu byl o rok zkrácen. V každé etapě byla vždy polovina jednoho mostu v rekonstrukci a na zbylé ploše mostu probíhal veřejný provoz. Navržená dopravní opatření obsahovala přejezdy středního pásu, zajišťující tak během opravy dopravu po mostě v šířce 2× 3 jízdní pruhy v každém směru za snížené rychlosti 50 km/​​h. Pro některé směry byly navrženy objízdné trasy. Aby omezení dopravy bylo minimální, byly pro opravu mostu stanoveny velmi krátké lhůty výstavby od tří do pěti jarních a letních měsíců. Tyto podmínky předurčily postupy prací, volbu technologií a zásadně ovlivnily celkový harmonogram výstavby [2], [3], [4]. Předpokládané dopravní problémy vlivem omezení během opravy mostu ale nenastaly.

Již v zadání stavby se počítalo nejen s výměnou mostního svršku a vybavení mostu, ale i se zesílením nosných konstrukcí pomocí instalace přídavného volného podélného předpětí. Proto byla celá nosná konstrukce obou mostů zesílena kabely vedenými vnitřním prostorem nosné konstrukce podél stěn na celou délku mostu v jejích krajních komorách. Kolem každé stěny bylo navrženo šest kabelů složených ze sedmi lan 15,5 mm. Všechny podporové příčníky byly provrtány speciální technikou a do vzniklých otvorů byly protaženy chráničky přídavných předpínacích kabelů, do kterých byla zatažena jednotlivá lana. Všechny vrty průměru 92 mm byly prováděny vrtačkami vedenými laserem, který definoval směr vrtu v prostoru pomocí geodetických souřadnic. Aby bylo vůbec možné směr vrtu definovat, bylo třeba umístit celou nosnou konstrukci do geodetického souřadného systému. To se projektantovi opravy mostu podařilo přepsáním souřadnic hlavních bodů všech příčných řezů z vytyčovacích výkresů z původní realizační dokumentace mostu do AutoCADu. Dostal tak celou nosnou konstrukci do geodetických souřadnic, které kontrolním měřením na stavbě měly odchylku jen cca 10 mm. Díky tomu bylo možné vrty realizovat, a kontrolovat tak jejich polohu ve vztahu k betonářské výztuži, která nesměla být vrtem porušena. S ohledem na celkovou délku mostu, která činí přes 350 m, byly všechny předpínací kabely stykovány přesahem nad příčníkem uloženým na pilíři P4. Všechny předpínací kabely jsou na svých koncích opatřeny kotvami, které jsou uloženy v odpovídající kotevní železobetonové oblasti. Kabely byly napínány jednostranně z vnitřního prostoru komor v oblasti příčníku nad pilířem P4. Veškeré přídavné předpínací kabely a jejich kotvení byly dodány v elektroizolační úpravě. Pro účely stavební činnosti spojené se zesílením nosných konstrukcí byly v horní desce zřízeny dočasné montážní otvory.

Před zesílením nosných konstrukcí přídavnými volnými kabely byla provedena kontrola zainjektování stávajících podélných předpínacích kabelů. V případě zjištění nedostatečného proinjektování těchto kabelů byla provedena jejich reinjektáž. Z diagnostického průzkumu vyplynula také nutnost výměny některých ložisek, u kterých již nebylo možné garantovat jejich správnou funkci. S ohledem na životnost použitých hrncových ložisek, která je maximálně 30 let, jejich skutečné stáří a stavební stav, byla nakonec provedena výměna všech ložisek. Nová ložiska jsou kalotová a mají shodné technické parametry a stejné rozsahy posunů jako ložiska původní. Před výměnou jakéhokoliv ložiska bylo třeba provést podepření nosné konstrukce v jeho bezprostředním okolí při splnění několika následujících podmínek. Lisy pro podepření nosné konstrukce musí být co nejblíže k ložisku, podpírat komoru nosné konstrukce v místě jejího příčníku, zatěžovat spodní stavbu ve vhodném místě k přenesení dané reakce a umožnit přístup ke stávajícímu ložisku. Lisy byly na obou koncích opatřeny roznášecími ocelovými deskami pro zajištění přenosu reakce do betonu spodní stavby a nosné konstrukce. Lisy byly na opěrách uloženy do mezery mezi nosnou konstrukcí a ložiskovými stěnami. Na vnitřních pilířích byly lisy kromě této polohy ještě umístěny mimo ložiskové stěny na podpůrných ocelových konstrukcích uložených na betonových prazích. Na pilíři P4 bylo při výměně pevných ložisek provedeno zajištění nosné konstrukce proti jejímu půdorysnému pohybu a k přenesení vodorovné síly od brzdných sil a teploty.

S ohledem na rozsah opravy mostu a opotřebení stávajících mostních závěrů byly všechny závěry vyměněny za nové. Jejich výměna byla koordinována s pracemi souvisejícími se zesílením mostu přídavnými kabely, protože až po vybourání závěrů z konstrukce mostu bylo např. možné provádět vrtání koncových příčníků, vybourávání betonu v příčnících pro zřízení nových kotevních oblastí a zatahování nových předpínacích kabelů. Vlastní mostní závěry mají s ohledem na koncové šikmosti mostu složený pohyb podélný a příčný. Protože celá oprava mostu probíhala po polovinách obou mostů, byly i nové mostní závěry montované po polovinách. Vždy až po dokončení každé etapy opravy byly odpovídající ocelové profily mostních závěrů navzájem svařeny. Spojování polovin mostních závěrů bylo prováděno u obou mostů nad opěrami 1 a 7. Mostní závěr nad opěrou 8, přes kterou prochází dvoupruhová vozovka rampy ze Strakonické, byl vyměněn v celé své délce najednou. Všechny nové mostní závěry svým rozsahem odpovídají původním z důvodu jejich vzájemného spojení během provádění jednotlivých etap opravy mostu.

Římsy na mostě byly celkově přepracovány. Byly zřízeny římsy betonové, do kterých byla osazena zábradelní svodidla na ocelové sloupky na straně chodníku a u osy okruhu. Příčný sklon povrchu chodníkové římsy je 2 %, výška převislé části pravé římsy je 1,2 m a římsy tvoří zároveň spodní část zábradlí. Kotvení říms bylo provedeno pomocí římsových kotev. Na římse jsou navrženy dilatační spáry ve vzdálenosti maximálně 12 m. Mezi nimi jsou navrženy smršťovací spáry tak, aby vzdálenost dvou spár byla maximálně 6 m. Římsy jsou monolitické, z betonu C30/37 – XF4 + XD3. V nových římsách jsou umístěny chráničky pro převedení sítí. S ohledem na to, že po chodnících mostu nyní vedou cyklistické stezky, bylo třeba zvýšit výšku zábradlí z původních 1,1 m na 1,3 m. Při rekonstrukci mostu proto byly nově vybetonované římsy u chodníku zvýšeny o 0,2 m a na ně byly namontovány stávající díly zábradlí, složené z dvojic ocelových trub. Odvodnění mostu bylo při opravě mostu zcela přepracováno. Původní systém odvodňovacích žlabů byl změněn na systém s obrubníkovými odvodňovači, které odvádějí vodu z vozovky svislými svody do svodů podélných, umístěných pod konzolami komorových průřezů nosných konstrukcí obou mostů. Zaústění těchto podélných svodů je do původních hrnců umístěných na úložných prazích opěr. Odvodnění povrchu izolace bylo provedeno pomocí nových nerezových trubiček dle VL4, které byly vloženy do stávajících otvorů pro odvodnění povrchu izolace a byly protaženy skrz celou komoru až pod spodní úroveň spodní desky, popř. byla provrtána nosná konstrukce a trubičky byly zaústěny do nového podélného svodu.

Při odstranění vozovky a dalších vrstev z povrchu mostovky Barrandovského mostu bylo zjištěno, že povrch nosné konstrukce není v očekávané poloze, ale níže. Nebylo možné navrhnout silnější asfaltovou vozovku, protože by hrozilo vyjíždění kolejí. Bylo proto nutné doplnit tuhou vyrovnávací vrstvu. Zvažovala se řada možností, ale nakonec díky odvážnému rozhodnutí investora (TSK Praha, a.s.) bylo navrženo na doporučení konzultanta (ČVUT v Praze) použití UHPC. To byla optimální varianta, protože vyrovnávací vrstva působila též jako vrstva zesilující a později též hydroizolační. Protože šlo o novou, dosud u nás nevyzkoušenou technologii, muselo se vycházet ze zkušeností ze zahraničí, např. [5], [6], [7], a z výsledků vlastní výzkumné činnosti. Bylo proto vhodné opravu mostu rozdělit do etap. Po každé etapě se zkušenosti vyhodnotily a stanovily se závěry pro postup v dalších etapách.

Zesílení mostních konstrukcí s použitím UHPC (Ultra-High Performance Concrete – ultra vysokohodnotný beton) se v některých zemích provádí již řadu let [8], [9]. U nás bylo zesílení stávajících konstrukcí zkoumáno dosud pouze na úrovni laboratorních vzorků, popř. větších výzkumných experimentů [10], [11].

Princip zesilování konstrukcí pomocí UHPC spočívá v nabetonování relativně tenké vrstvy UHPC na stávající povrch betonové konstrukce. V oblasti tlačené zóny se zvýší únosnost betonu, kde je největší namáhání. Pokud je vrstva UHPC v tažené zóně, lze do ní doplnit výztuž a opět lze významně navýšit únosnost průřezu. Při nabetonování vrstvy UHPC na povrch mostní konstrukce se jen mírně navýší únosnost v podélném směru (průřez mostu bývá vysoký a nabetonovaná vrstva jen tenká), ale velký přínos nastává pro lokální zesílení horní desky u komorových mostů nebo mostních konzol (zesílení zejména v příčném směru). To se využilo i u Barrandovského mostu. Další přínos spočívá v tom, že vrstva UHPC může plnit i funkci hydroizolační. Pro účely zesílení mostní konstrukce a zároveň splnění hydroizolační funkce UHPC je nutné výrazné omezení trhlin. Z toho důvodu UHPC musí obsahovat vysoký podíl ocelových mikrovláken (přes 3 % objemu). Vysoký obsah mikrovláken klade mimořádné nároky na výrobu i ukládku UHPC. Na rozdíl od klasické hydroizolace, která má životnost cca 30 let, vrstva UHPC má životnost minimálně takovou jako mostní konstrukce. Nebude tedy třeba již nikdy v budoucnu izolaci vyměňovat (za předpokladu kvalitního provedení). Mostní konstrukce mají povrch vždy ve spádu, a to příčném i podélném. Je proto nutné navrhnout UHPC, který ukládku ve spádu umožňuje. To vyžaduje další nároky na návrh složení betonové směsi.

Nabetonování vrstvy UHPC na vyčištěný a upravený povrch mostní konstrukce nelze provést bez pracovních spár. Pokud nepožadujeme hydroizolační funkci vrstvy UHPC, pak stačí jednoduchá pracovní spára bez zvláštních opatření. Ta je pak pro vodu propustná. Pokud se však hydroizolační funkce požaduje, je třeba navrhovat zazubené těsné pracovní spáry. Detail pracovní spáry pro Barrandovský most byl vyvinut a ověřen experimentálně (kapitola Realizace zesílení z UHPC).

Pro opravu Barrandovského mostu byla použita speciální varianta ultra vysokohodnotného betonu TopCrete od společnosti TBG Metrostav. Legislativa týkající se UHPC prošla během realizace opravy bouřlivým vývojem. V první etapě musel být UHPC dodáván podle běžných betonářských norem ČSN EN 206+A2 a ČSN P 73 2404, avšak specifické požadavky na doplňkové parametry, které tyto normy neřeší, byly deklarovány a kontrolovány podle podnikové normy TN TBG MTS 2019 UHPC. V následujících etapách opravy již vstoupila v platnost Technická pravidla ČBS 07, která byla následně využita jako podklad pro Technické podmínky Ministerstva dopravy TP 267. Těmito dokumenty se řídily všechny další dodávky UHPC.

Navzdory rychlému vývoji předpisů zůstala specifikace mechanických parametrů po celou dobu opravy stejná. Požadované parametry byly následující:

UHPC se zpravidla vyrábí v samozhutnitelné konzistenci, vzhledem k požadavku ukládky do spádu až 6 %, bylo potřeba vyvinout speciální recepturu UHPC. Před samotným použitím proběhla také řada zkoušek, kde byly prokázány vlastnosti UHPC včetně ukládky do spádu.

Výroba UHPC je ve srovnání s běžným betonem výrazně náročnější. Důvodem je jak dávkování nestandardních vstupních materiálů, tak i výrazně delší doby míchání. Také opotřebení míchacího jádra a autodomíchávačů je zásadně větší než při výrobě a dopravě standardního betonu. Během míchání UHPC je nutné po celou dobu dodržovat zvýšenou technologickou kázeň.

UHPC pro Barrandovský most se vyráběl na betonárně TBG Metrostav v Praze-Libni. Betonárna je vybavena míchacím jádrem o objemu 3 m³, které má maximální výkon výroby běžného betonu 90 – 120 m³/​​h dle typu směsi. Při výrobě UHPC však bylo nutné snížit objem jedné záměsi na 1,25 m³, čímž klesl celkový výkon přibližně na 14 m³/​​h. Přesto se podařilo dosáhnout rekordní denní dodávky přes 60 m³ UHPC. Betonárna Libeň je vybavena chlazením záměsové vody, což umožňovalo dodávat UHPC s vhodnou teplotou, a tím zajistit jeho optimální zpracovatelnost. Standardní doba zpracovatelnosti činila přibližně tři hodiny.

Velkou výzvou bylo zajištění dostatečného množství surovin, především ocelových drátků. První etapa opravy byla realizována krátce po epidemii COVID-19, kdy byly narušené dodavatelské řetězce a dodávky drátků v požadovaném množství trvaly několik měsíců. Požadovaný objem UHPC nebyl nikdy znám s dostatečným předstihem. Ve chvíli, kdy bylo možné přesně zaměřit potřebné množství materiálu, již často nezbýval čas na objednání odpovídajícího množství drátků. Drátky se proto musely svážet ze skladů po celé Evropě. Další výzvou bylo skladování drátků na betonárně a následné dávkování do míchačky. Logistika dodávek mikrosiliky byla také náročná, ale díky spolehlivému dodavateli proběhla bez jakýchkoli komplikací.

UHPC se na stavbu dovážel speciálně vyčleněnými autodomíchávači s vyškolenou obsluhou. Objem jednotlivých dodávek byl volen podle aktuálních potřeb stavby a rychlosti ukládky, obvykle v rozmezí 1,25 až 6,25 m³.

První etapa (jižní polovina jižního mostu) se realizovala v roce 2022. Tloušťka požadované vyrovnávací vrstvy byla velmi proměnná. U vrstev do tloušťky 25 mm se používala pro vyrovnání sanační hmota. Pro tloušťky 25 – 40 mm se používal UHPC bez další prutové výztuže (výztuž tvořily pouze drátky obsažené v UHPC). Pro tloušťky přesahující 40 mm (až do cca 180 mm) vrstva UHPC byla ještě vyztužena prutovou betonářskou výztuží. UHPC má mimořádně dobrou soudržnost s běžným betonem, proto se v literatuře uvádí, že není třeba používat spřahující výztuž. To bylo experimentálně ověřeno i u nás na zesílených deskách o rozpětí 2 až 3 m. V první etapě se sledovalo zejména vyrovnání povrchu vrstvou UHPC. Nebyla požadována hydroizolační funkce, protože šlo o první aplikaci, a přístup k technologii byl proto oprávněně konzervativní. Ukázalo se, že technologie s použitím UHPC byla úspěšná, ale objevily se drobné nedostatky. Na menší ploše došlo k delaminaci (nespojení povrchu stávajícího betonu a vrstvy UHPC). Tato místa v rozsahu do 5 % celé plochy byla částečně vybourána a částečně opravena. Delaminace byla důsledkem špatné kvality stávajícího betonu a částečně vlivem rychlého vysychání a smršťování nabetonované vrstvy UHPC (v době ukládky byly mimořádně vysoké letní teploty). Pro další postup bylo doporučeno doplnit kotvení po obvodě betonovaných dílů, protože tam je odtrhová tendence nabetonované vrstvy největší. Zkušenosti z první etapy ukázaly, že je třeba zlepšit přípravu stávajícího povrchu betonu, navrhnout přikotvení okrajů betonovaných dílů a zlepšit umístění betonářské výztuže tak, aby bylo možné ji dokonaleji podbetonovat, a doplnit vibraci, zejména v místech hustého vyztužení.

Druhá etapa – severní polovina jižního mostu realizovaná v roce 2023 – využila zkušeností získaných z první etapy. Projektová dokumentace byla upravena tak, že vrstva UHPC byla po celé ploše v tloušťce přesahující 40 mm a byla vyztužena prutovou, resp. síťovou výztuží. Okraje betonovaných dílů byly ukotveny do podkladu a byla zlepšena úprava stávajícího betonu. Práce byly zahájeny v květnu a probíhaly opět během letních měsíců, kdy je menší prázdninový provoz. Nebyly zjištěny žádné nedostatky a kvalita prací byla velmi dobrá [13], [14]. Úspěšné provedení druhé etapy vedlo k dalším rozhodnutím. Protože kvalita prací byla dobrá, nebyly zjištěny trhliny v nové vrstvě UHPC, rozhodl se investor u severního mostu realizovat vrstvu UHPC též jako hydroizolační, a tím izolaci nejen zlepšit, ale též urychlit práce na stavbě. Druhé závažné rozhodnutí bylo zrealizovat etapy 3 a 4, na které byly vymezeny dvě sezóny, v jednom roce.

Etapy 3 a 4 nebylo možné sloučit do jedné, vzhledem k zajištění provozu na mostě v rozsahu 3 + 3 jízdní pruhy, ale musely být zrealizovány po sobě v jednom roce. Protože dopad omezení provozu na mostě na dopravní situaci v Praze nebyl tak závažný, jak se mnozí obávali, začaly práce na etapě 3 již v březnu 2024. Hydroizolační funkce vrstvy UHPC, která byla využita již v etapách 3 a 4, vyžadovala vyvinutí a odzkoušení konstrukce pracovních spár mezi jednotlivými betonovanými díly. Spára byla navržena na základě zahraničních podkladů. Během zimního období 2023 – 2024 byly vyrobeny modely spáry, které byly laboratorně odzkoušeny. Na jejich základě byla navržena finální úprava, která byla realizována. Zajištění vodonepropustnosti spár vyžaduje pečlivé zhutnění UHPC v oblasti spáry, což navržený koncept dobře umožňoval. Podobně jako úprava pracovních spár byly vyvinuty průchody vrstvou UHPC pro odvodňovače a pro odvodňovací trubičky odvádějící vodu z izolace (zde z vrstvy UHPC).

Před uložením vrstvy z UHPC je třeba připravit podklad – stávající beton tak, aby bylo dosaženo co největší soudržnosti mezi novou vrstvou UHPC a stávajícím betonem. Po odstranění vrstev vozovky a staré hydroizolace se povrch ofrézoval. Dále byl otryskán tlakovou vodou tak, aby zrna hrubého kameniva zůstala čistá a dobře zakotvená ve stávajícím betonu. Nerovnosti měly dosahovat minimálně 3 mm. 

Před betonáží musí být povrch vlhký, ale nesmí na něm stát voda. UHPC byl dodáván v automíchačích a vypouštěn byl pomocí žlabů na místo určení, kde byl ručně rozprostírán. Dále byl též v některých úsecích, jejichž šířka dosahovala až cca 6 m, použit pásový dopravník, který umožnil ukládku UHPC ve větší vzdálenosti od automíchače. V dalších etapách byl proces zdokonalen o hutnění a úpravu povrchu vibrační lištou. Tím se ukládka urychlila a zdokonalila. Ihned po úpravě povrchu je nutné UHPC ochránit proti vysychání povrchu. První ochranou je nástřik prostředkem proti odpařování vody. Následuje pak zakrytí PE fólií, kterou je třeba zajistit proti účinkům větru. Tak lze docílit přiměřenou odolnost proti vzniku smršťovacích trhlin v povrchu UHPC. Zakrytí fólií je třeba ponechat minimálně 24 hodin, lépe déle. V letních měsících, kdy jsou teploty vzduchu vysoké, případně při větrném počasí, je včasné a pečlivé ošetřování UHPC mimořádně důležité.

Při zahájení etapy 3 byl vybetonován první díl UHPC na severní konzole severního mostu. Přitom bylo zjištěno, že došlo k průhybu konzoly až o cca 10 mm, namísto očekávaných cca 1 mm. Práce musely být zastaveny, dokud se nezjistila příčina nadměrného průhybu. Po provedení vývrtů byly odhaleny skryté vodorovné trhliny v oblasti konzol i horní desky první komory mostu. 

Přesná příčina jejich vzniku není známa, ale předpokládalo se, že jde o trhliny vznikající od interakce podélného smyku a smyku od příčného ohybu desky, resp. konzoly. Po tomto zjištění by bylo velmi obtížné stanovit, jakou únosnost má původní konzola, resp. horní deska. Proto se přistoupilo k návrhu tak, že funkci konzoly a horní desky převezme plně nově nabetonovaná vrstva UHPC, která se přikotví zejména do stěn komorového průřezu mostu. V dalších postupech se nejprve dočasně podepřely konzoly, pak se zabetonovala vrstva UHPC, která byla přikotvena do stěn průřezu a do desky, resp. konzoly, aby je vyztužila. Po zatvrdnutí UHPC bylo dočasné podepření konzol odstraněno. Zesílení pomocí UHPC tak pomohlo vyřešit nedostatečnou únosnost horní desky a konzol bez dalších mimořádných opatření.

Použití UHPC na Barrandovském mostě bylo zpočátku pokládáno za velmi rizikové a bylo sledováno s obavami. Drobné nedostatky zjištěné v rámci první etapy byly hodnoceny velmi kriticky. Po jejich odstranění v druhé etapě se pohled na technologii UHPC začal měnit. Etapy 3 a 4, které měly být ukončeny koncem léta 2024, byly prodlouženy do listopadu 2024, vzhledem k zjištění dosud neznámých trhlin v konzolách a deskách mostu a vzhledem k složitosti instalace dodatečných volných kabelů v komorách mostu a jejich napínání. Přesto rekonstrukce skončila téměř o rok dříve, než bylo plánováno.

UHPC se ukázal jako velmi vhodný materiál, plnící funkci vyrovnávací, zesilovací a hydroizolační. Jeho výhoda je mimo jiné v tom, že s malým množstvím materiálu lze dosáhnout velkého přínosu pro funkci konstrukce. Přidané zatížení od vrstvy UHPC, které je poměrně malé, je vyrovnáno jeho příspěvkem k únosnosti konstrukce. Zejména jde o významné navýšení únosnosti v příčném směru, které pomohlo vyřešit problém s trhlinami v konzolách. Technologie použití UHPC se ukázala jako velmi účinná pro statické působení konstrukce, ale též rychlá z pohledu technologie výstavby. Použití na Barrandovském mostě prokázalo, že je použitelná pro složité mostní konstrukce. Její aplikace vedla k dořešení řady konstrukčních detailů, které bude možné realizovat i na dalších mostních konstrukcích.

Rekonstrukce mostu splnila požadavky zadavatele opravy, neboť odstranila dřívější závady a zajistila prodloužení životnosti včetně zvýšení zatížitelnosti mostu. Byla provedena v několika stavebních sezónách během minimální doby dopravního omezení, které i tak umožňovalo zachovat obousměrnou dopravu na neopravované ploše mostu. Nosná konstrukce mostu byla během opravy doplněna přídavným podélným předpětím a ztužena novou vrstvou z UHPC, která byla nabetonována na celou plochu mostovky. Tím došlo ke zvětšení její tuhosti a větší odolnosti při jejím zatížení.

Na mostě byla po rekonstrukci provedena ve všech jeho polích statická zatěžovací zkouška s vyhovujícími výsledky. Hodnoty průhybů byly vlivem nové ztužující vrstvy z UHPC nižší o cca 25 %.

Na závěr rekonstrukce mostu ještě dojde k celoplošné sanaci nosné konstrukce. Bude provedeno celoplošné otryskání vnějších povrchů, sanace narušených míst, aplikace celoplošné vyrovnávací stěrky a sjednocujícího nátěru. Most bude během dalšího provozu průběžně monitorován. Bude se např. jednat o kontrolu napětí v původní i nově instalované předpínací výztuži, o měření svislých deformací na římsách mostu apod. Zásluhu na konečném úspěchu celé opravy mostu mají všichni, kdo se na opravě mostu podíleli a vzájemně velmi dobře spolupracovali.

Při realizaci opravy mostu byly využity výsledky výzkumného projektu č. FV 20472 podporovaného MPO ČR.