I/27 Žiželice, obchvat — most přes údolí Hutné

Přeložka silnice I/27 u obce Žiželice je realizována s cílem odvést veškerou tranzitní dopravu na této komunikaci mimo obec. Vyřešením současného zcela nevhodného výškového a půdorysného vedení v prostoru obce a údolí Hutné dojde ke zvýšení bezpečnosti a plynulosti na této významné páteřní komunikaci, spojující centra Ústeckého a Plzeňského kraje. Stavba je součástí plánovaného postupného zkapacitňování této komunikace v celé její délce spočívající zejména ve výstavbě obchvatů měst a obcí, kudy komunikace prochází, a úpravě míst snižujících bezpečnost a plynulost dopravy.

Nová komunikace je navržena a realizována v kategorijním uspořádání S 11,5/70, celková délka úpravy současné trasy je cca 3 000 m. Nové vedení komunikace navazuje na již dříve realizovanou mimoúrovňovou křižovatku Vysočany s dálnicí D7, resp. na předchozí výstavbu přeložky a mostu Velemyšleves. Převážná část trasy využívá současného vedení silnice I/27, dochází jen k malým směrovým a výškovým úpravám, zároveň i k rozšíření na normovou kategorii. Úpravy mají za důsledek rozšíření silničního tělesa i trvalého záboru proti současnému stavu. Pouze vlastní obchvat se výrazně odklání od současné silnice do nové trasy v oblasti obce Žiželice. Je veden tak, že dochází k narovnání trasy a ke značnému zkrácení celkové délky silnice. Obchvat překonává hluboké údolí říčky Hutná a přechází ho mohutným mostem, jehož niveleta je v místě křížení s říčkou 30 m nad úrovní břehů. Zároveň most zajišťuje mimoúrovňové křížení se železniční tratí č. 124 Lužná u Rakovníka – Chomutov v km 2,0. Současná silnice I/27 kříží železniční trať z bezpečnostního a kapacitního hlediska nevyhovujícím šikmým úrovňovým přejezdem ve značném podélném sklonu. 

Na mostě je komunikace vedena v pravotočivém oblouku a v přímé. Podélný sklon převáděné komunikace je na mostě proměnný mezi 5,8 % u krajní opěry OP1 až po 0,7 % u krajní opěry OP6. 

Celá stavba je realizována v režimu Design & Build. V rámci soutěžního dialogu tak byla zejména navržena optimalizace mostní konstrukce, která je stěžejním stavebním objektem celé stavby. Původní spojitá spřažená ocelo-betonová konstrukce s délkou typického pole 40 m byla nahrazena spojitou předpjatou železobetonovou komorovou konstrukcí s délkou polí 39,4 + 80 + 120 + 80 + 39,4 m. S ohledem na minimalizaci nákladů na budoucí správu a údržbu konstrukce a vzhledem k technologii výstavby byl minimalizován počet ložisek. Vnitřní pilíře P3 a P4 jsou navrženy jako rámové stojky s tuhým spojením s nosnou konstrukcí.

Pro zpracování základních stupňů projektové dokumentace (DÚR a DSP) byl použit podrobný geotechnický průzkum zájmového území zpracovaný firmou AZ Consult, spol s r.o., v září 2009. Dále byl proveden doplňkový geotechnický průzkum firmou ARCADIS CZ a.s. v květnu 2015. V rámci přípravy samotné realizace stavby bylo provedeno celkem 72 vrtů jako podklad pro přípravu monitorovací sítě a pro doplňkový geotechnický průzkum (GEOFOS s.r.o., 2022/2023). Jedná se o 23 vrtů vystrojených inklinometrickými pažnicemi pro sledování svahových pohybů; 32 vrtů pro hydrogeologické sledování a zkoušky a 17 jádrových vrtů pro založení mostu a opěrných zdí o celkové metráži 1 898 m.

Zájmové území se z regionálně-geologického hlediska nachází v oblasti podkrušnohorských pánví z období terciéru, jež vznikly podél hlubinného litoměřického zlomu. Díky této zlomové linii dosahuje mocnost sedimentů v pánvi až 700 m.

Samotná obec Žiželice se nachází v Severočeské pánvi, dosahující rozlohy přes 1 000 km², rozprostírající se mezi Doupovskými horami a Českým středohořím. Do Severočeské pánve byl přinesen materiál říčními toky. Tyto paleo toky vytvořily významná tělesa delt – žatecká a bílinská delta. V zájmové oblasti se jedná o žateckou deltu táhnoucí se směrem od Žatce k Chomutovu. Tento tok v období miocénu odvodňoval část západních a středních Čech.  V jižní části se jedná o neproduktivní území se značně vzdálenými uhelnými polohami. Zejména jsou zde zastoupeny jílovité zeminy s hojnými písčitými polohami o proměnlivé zrnitosti. Celkem dosahuje žatecká delta mocnosti až 200 m.

Na základě provedeného doplňkového geotechnického průzkumu (GEOFOS s.r.o., 2022/2023) byla stanovena možná rizika pro provádění stavby:

Celý most je založen hlubinně na velkoprůměrových plovoucích pilotách o Ø 1 180 mm, jejichž délka je pro jednotlivé podpory rozdílná od 25 do 30 m. Pro zjištění skutečných mechanických vlastností byla u základů pilíře P2 a rámové podpory P4 navržena dvojice nesystémových pilot, na kterých byla provedena statická zatěžovací zkouška. Obě nesystémové piloty byly pro statickou zatěžovací zkoušku vystrojeny po své délce ve třech profilech tenzometry. Toho bylo využito pro sledování nárůstu namáhání piloty s ohledem na postupné zvyšování plášťového tření (piloty jsou plovoucí, většina jejich únosnosti je realizována únosností na plášti). Provedené statické zatěžovací zkoušky potvrdily předpoklady projektu, tudíž bylo možné pokračovat v další realizaci založení. 

Pilíře jsou tvořeny zužujícím se obdélníkovým průřezem s výrazným zkosením hran (100/100) a jednostranným (dříky pilíře – rámové stojky P3 a P4), nebo oboustranným vybráním (pilíř P2 a P5). V horní části standardních pilířů P2 a P5 je navrženo vybrání výšky 1 000 mm a šířky (kolmo na podélnou osu mostu) 1 800 mm jako revizní prostor pro kontrolu osazených ložisek. Tento prostor bude z nosné konstrukce přístupný otvorem ve spodní desce. Na standardních pilířích P2 a P5 jsou na jejich horní ploše navrženy ložiskové bločky čtvercového tvaru o hraně délky 1 200 mm.

Tvarové řešení standardních pilířů i rámových stojek je sjednoceno, což působí pozitivně na vnímání celé konstrukce jako jednoho celku.

Pro „rozbití“ velké pohledové plochy stěny pilířů je vnitřní část (vybrání) bedněna pomocí hladké překližky, zatímco vnější části jsou pak z hoblovaných prken stykovaných na pero a drážku. 

Krajní opěry jsou tvořeny dříkem, úložným prahem a oboustrannými konzolovitě zavěšenými křídly. Tvarové řešení a celá geometrie krajních opěr OP1 a OP6 jsou prakticky totožné.

Nosná konstrukce je navržena jako spojitý nosník z monolitického předpjatého betonu třídy C40/50. Konstrukce je rozdělena na pět polí délky 39,4 + 80 + 120 + 80 + 39,4 m. Za osami uložení v místě krajních opěr konstrukce ještě pokračuje přesahem 0,8 m směrem vně mostu. Celková délka nosné konstrukce je tak 360,4 m. Nosná konstrukce je tvořena komorovým příčným řezem proměnné výšky. V prvním a pátém poli je výška nosné konstrukce konstantní 2,6 m. Hlavní část nosné konstrukce přecházející říčku Hutná je navržena jako sdružený rám s tuhým propojením nosné konstrukce a listů pilířů P3 a P4. Tato část nosné konstrukce byla realizována technologií letmé betonáže, čemuž bylo přizpůsobeno její tvarové řešení. V místě napojení rámových stojek do nosné konstrukce je vytvořeno „vnitřní sedlo“, do kterého je usazen komorový příčný řez. Stěny rámových stojek tak pronikají dovnitř komory, čímž vytvářejí velmi tuhé spojení zajišťující přenesení namáhání mezi nosnou konstrukcí a podporami. Výška komory je v této části nosné konstrukce 5,5 m, směrem do hlavního pole P3 – P4 se plynule zmenšuje až na 2,6 m. Směrem vně od hlavního pole (do pole P2 – P3 a do pole P4 – P5) dochází opět ke zmenšení výšky komory na 2,6 m.

Na krajních opěrách OP1 a OP6 a na pilířích P2 a P5 je nosná konstrukce uložena na dvojici kalotových ložisek. Všechna ložiska jsou navržena jako podélně posuvná, pevný bod proti podélnému posunutí konstrukce je definován ohybovou tuhostí rámových stojek P3 a P4. S ohledem na jejich rozdílnou výšku je pevný bod přibližně ve vzdálenosti 33 m od teoretické osy uložení P3. Polovina ložisek (vždy jedno na každé podpěře) je navržena pro fixování posunutí nosné konstrukce v příčném směru. Ložiska jsou na krajní opěře OP1 a pilíři P2 orientována ve směru tečny k trase komunikace. Toto má sice za následek vznik příčných sil, na které je nutné ložiska navrhnout, na druhou stranu toto uspořádání jasně definuje směr posunu mostu u krajní opěry OP1, a tím i pohyb mostního závěru. Mostní závěr v této oblasti tak není nutné navrhovat na kombinace podélného a příčného posunutí. 

Pro předpětí nosné konstrukce byl použit systém Freyssinet. Most je kompletně předepnut vnitřními kabely se soudržností složenými z 19 lan pevnostní třídy 1640/1860 MPa. Celý systém předpětí nosné konstrukce je rozdělen do třech základních skupin:

Napínací napětí je zvoleno 1 416 MPa pro vahadlové kabely a 1 440 MPa pro spodní kabely a kabely spojitosti. Průběh napínání a dosažená úroveň předpětí byla standardně kontrolována na základě změřených průtahů prostřednictvím napínacích protokolů a konfrontována s předpoklady projektu. Průměrná odchylka mezi změřenými průtahy a průtahy definovanými projektem byla finálně po napnutí všech kabelů 0,98 %. Předpínací výztuž je doplněna standardní betonářskou výztuží třídy B 500B v typickém uspořádání pro takovýto typ konstrukce.

Mostní konstrukce je kompletně projektována v rámci realizační dokumentace RDS v režimu 3D modelu v prostředí REVIT. Projekt je zpracován jako „BIM – ready“. Kvůli složitosti mostní konstrukce byla zpočátku příprava projektu zdlouhavá a velmi časově náročná. Postupně se ale podařilo naplno využít veškeré přínosy globálního 3D modelování geometrie a veškerých prvků konstrukce. 

Na vnějších stranách mostu jsou navrženy prefa-monolitické římsy šířky 1,55 m. Svislá část římsy šířky 0,25 m je na boční pohledové ploše vysoká 0,6 m, u krajních opěr je tato plocha lineárním náběhem zvětšena na 0,8 m vzhledem ke zvětšení tloušťky konců konzoly nosné konstrukce pro uložení mostního závěru. Zvýšená obruba s teoretickou výškou nášlapné hrany 150 mm je ve sklonu 5 : 1 se zkosením horní hrany 20/20 mm. Horní povrch říms je ve sklonu 4 % s klesáním směrem do vozovky. Římsy jsou prefa-monolitické z betonu C30/37 – XC4 + XF4 + XD3. Vyztužené jsou betonářskou výztuží B 500B.

Pod římsou je realizována celoplošná izolace mostovky. Ochrana izolace je provedena pomocí asfaltového pásu s hliníkovou vložkou celoplošně lepeného do asfaltového nátěru za horka.

Dopravní prostor na mostě bude od říms oddělený mostním svodidlem. Na obou stranách mostu je navrženo zábradelní svodidlo ZMS4-A3/H2. Kotvení svodidel do římsy bude přes patní desku pomocí lepených kotev do vrtaných otvorů. Za mostním objektem bude svodidlo napojeno na standardní silniční svodidlo.

Odvodnění povrchu mostu je zajištěné příčným a podélným sklonem mostní konstrukce. Voda je příčným sklonem sváděna ke hraně u níže položené římsy a následně je odváděna podélným sklonem mostu. Tato voda je zachycována mostními odvodňovači, jejichž rozmístění vychází z proměnného podélného sklonu a množství odvádějící vody. Celkem je na nosné konstrukci navrženo
19 odvodňovačů, jejichž osová vzdálenost je 20 m, resp. 15 m u posledního odvodňovače u krajní opěry OP6. Použity jsou odvodňovače 500 × 500 s vertikálním svodem DN 150 mm. Tímto svodem je voda odvedena do podélného svodu zavěšeného pod konzolovou částí nosné konstrukce. U krajní opěry OP6 je odváděná voda pomocí podélného kompenzátoru podélných pohybů mostu napojena na průchod skrze závěrnou zídku a dále pak podélným potrubím na kanalizační šachtu. Odvodnění povrchu izolace je pomocí odvodňovacích trubiček.

Na vnější pravé straně říms bude osazené ocelové zábradlí výšky 1,5 m s protihlukovou úpravou. Zábradlí bude složené z jednotlivých dílů. Na vnější levé straně pak bude osazeno zábradlí se svislou výplní výšky 1 100 mm.

Pro překlenutí prostoru mezi nosnou konstrukcí a závěrnými zídkami u obou krajních opěr a zajištění volné podélné dilatace nosné konstrukce jsou navrženy lamelové mostní závěry.

V rámci úprav pod mostem bude provedeno standardní odláždění kolem pilířů lomovým kamenem do betonu, stejně budou upraveny i svahy krajních opěr. 

Nosná konstrukce byla na základě zvoleného postupu výstavby rozdělena do jednotlivých technologických celků – betonážních dílů. První a páté pole bylo realizováno na pevné skruži (rozděleno do dvou betonážních dílů). Betonáž jednotlivých dílů byla rozdělena do dvou kroků – nejprve byla realizována spodní deska a stěny komorového průřezu a následně byla konstrukce částečně předepnuta. Tím bylo zaručeno částečné odlehčení podpůrné konstrukce, což se příznivě projevilo na jejím návrhu. Ve druhé fázi byla realizována horní deska a zbytek podélného předpětí.

Hlavní pole přes říčku Hutná a sousední pole byla realizována technologií letmé betonáže. Vzhledem k prostorovým nárokům na montáž betonážních vozíků byla zvolena délka obou zárodků 16 m. Vahadlo je rozděleno na 10 párových lamel (délka lamel je konstantní 5 m) a dvě nesymetrické nepárové lamely (délka lamel je opět 5 + 5 m) v krajních polích letmé betonáže. Během celého procesu výstavby byla konstrukce detailně geodeticky sledována a zjištěná reálná geometrie byla porovnávána s předpoklady projektu a výpočtu vývoje deformací. Získané výsledky sloužily zejména pro úpravu definice geometrie pro další takty letmé betonáže. Konstrukce je zároveň vybavena systémem kontinuálního automatického monitoringu. Sledován je vývoj přetvoření v definovaných rozhodujících částech konstrukce (definované průřezy na rámových stojkách a průřezy blízké čelům zárodků nosné konstrukce).

Výpočetní analýza konstrukce byla provedena na kombinaci několika výpočetních modelů. Pro analýzu globálního prostorového působení konstrukce a návrh vyztužení příčného směru byl použit prostorový deskostěnový model přesně respektující reálnou geometrii konstrukce v souladu s projektem RDS. Pro zjištění vnitřních sil na konstrukci v podélném směru, na základě kterých byl následně prováděn globální návrh konstrukce, sloužil prostorový prutový model.

S ohledem na postup výstavby znamenající násobné změny statického systému a změny zatížení v kombinaci s účinky dotvarování, smršťování a dlouhodobých ztrát předpětí byl použit také fázovaný výpočetní model umožňující časově závislou analýzu konstrukce. Výsledky analýzy na tomto výpočetním modelu byly použity jednak pro sledování vývoje namáhání během celého postupu výstavby a jednak pro návrh nadvýšení konstrukce, resp. vyhodnocování tvaru nosné konstrukce během výstavby.

Vzhledem k relativní subtilnosti rámových stojek a velkému zatížení během letmé betonáže byla analyzována stabilita vahadla. Použit byl výpočetní model v programu ATENA, respektující materiálovou a geometrickou nelinearitu. Zatížení bylo uváženo jednak standardní vycházející z geometrie konstrukce (vlastní tíha) a montážních prostředků (betonážní vozík) a jednak i pro nepředvídané situace (nesymetrická betonáž lamely, utržení a pád vozíku). Výsledky výpočtu prokázaly dostatečnou bezpečnost konstrukce proti jejímu selhání.

Tato mostní konstrukce svým rozsahem, geometrickými parametry (délka polí, výška pilířů) a postupem výstavby zapadá do skupiny významných mostních konstrukcí, u kterých je nutné zajistit jejich dlouhodobé sledování. Jedná se zejména o kontinuální dlouhodobé měření jejich deformací (vývoj dlouhodobých průhybů) a porovnání výsledků těchto měření s předpoklady projektu. Pro tyto účely bude konstrukce na římsách vybavena trvalými stabilizovanými body.

Kromě tohoto byla konstrukce v prostoru obou zárodků rámových stojek a středu hlavního pole osazena snímači pro dlouhodobý kontinuální monitoring – sledování vývoje poměrného přetvoření v dotčených částech konstrukce. 

Celá stavba obchvatu byla zahájena v roce 2023 prováděným doplňkovým geotechnickým průzkumem, jehož výsledky byly zohledněny ve finálním návrhu všech objektů. Dle platného harmonogramu by stavba měla být dokončena a uvedena do provozu 15. prosince 2025. Díky formě stavby Design & Build se podařilo v maximální míře optimalizovat veškeré konstrukční prvky s ohledem na technologické možnosti vybraných zhotovitelů a účastníků výstavby.

V rámci soutěžního dialogu režimu stavby Design & Build se podařilo navrhnout a posléze v procesu výstavby realizovat optimalizovanou mostní konstrukci, která vychází přesně z technologických schopností zhotovitele. Zároveň nové konstrukční řešení znamená pro budoucího správce výrazné snížení dlouhodobých nákladů pro zajištění správné funkce mostu. Minimalizovány byly počty ložisek a díky úpravě materiálového řešení odpadají náklady na obnovu PKO. Během návrhu a výstavby se stejně tak podařilo se bez jakýchkoliv problémů vypořádat s velmi složitými geotechnickými podmínkami v místě stavby. Díky podrobnému dodatečnému průzkumu byly založení mostu a veškeré geotechnické konstrukce navrženy co nejefektivněji při zachování dostatečné bezpečnosti a robustnosti finálního řešení.

V rámci silnice I/27 je realizována další velmi zdařilá významná mostní konstrukce, která se může stát důstojnou vizitkou schopností všech účastníků výstavby. Z pozice projektanta a člena Společnosti Žiželice si velmi vážíme úzké spolupráce se zhotovitelem, která je vždy u mostů takovéhoto rozsahu předpokladem zdárného dokončení díla.