D4R7 Obchvat Bratislavy je projekt verejno-súkromného partnerstva (PPP), ktorý sa skladá z návrhu, výstavby, financovania a prevádzky 27 km diaľničného obchvatu D4 a 32 km rýchlostnej cesty R7 okolo Bratislavy.

Najznámejšou časťou projektu je 6. most cez Dunaj v Bratislave, ktorý pozostáva z 3 km súvislej vyvýšenej diaľničnej stavby nad Dunajom, jeho inundačnými a priľahlými oblasťami, ktoré sú predmetom ochrany životného prostredia sústavy Natura 2000.

 V roku 2015 bola vyhlásená medzinárodná súťaž na realizáciu tohto PPP projektu, ktorá zahŕňala návrh, výstavbu a koncesiu na jeho údržbu na 30 rokov. Zero Bypass Limited (ZBL je konzorcium stavebných spoločností španielskej Ferrovial Agroman, S.A. a rakúskej Porr Bau GmbH) po predložení najlepšej technickej a finančnej ponuky oficiálne vybrali v polovici za koncesionára, s ktorým v máji 2016 Ministerstvo dopravy a výstavby SR v úlohe verejného obstarávateľa (VO) podpísalo koncesnú zmluvu. Dve zainteresované stavebné firmy (Ferrovial a Poor) potom založili spoločnosť D4R7 Construction, s. r. o., ktorá na základe zmluvy so ZBL zabezpečuje projektovanie a výstavbu D4 a R7 na projektovaní šiesteho mosta cez Dunaj v Bratislave sa podieľa tím projektantov, špecialistov zo Slovenska, Španielska, z Českej republiky a Rakúska. Dopravoprojekt, a. s., ako hlavný projektant D4R7 spolupracuje s konzultačnými firmami Torroja, SHP a projektantmi pre geotechniku zo spoločnosti BGG.

Obr. 1 Most cez Dunaj. Situácia

Zásady projektovania

Minimálne požiadavky

Technické riešenie a usporiadanie mostov cez Dunaj bolo odvodené od minimálnych požiadaviek stanovených verejným obstarávateľom v koncesnej zmluve. Centrálna časť súmostia bola obmedzená dvoma plavebnými profilmi : 150 m x 10 m v rieke Dunaj a 200 m x 4 m vo veslárskej dráhe. Západnú stranu ohraničovala ochranná hrádza, priesakový kanál a Jarovecké rameno, ktoré je napojené na hlavný vodný tok, ale nemá svoj prúd. Celá táto časť je rekreačnou oblasťou s letnými hausbótmi. Podľa technických požiadaviek bol počet pilierov v Jaroveckom ramene obmedzený na 5. Z toho priamo vyplynula minimálna dĺžka mostného poľa približne 60 metrov.

Na východnej strane rieky Dunaj po východnú hrádzu sa nachádza často zaplavovaná hustá vegetačná oblasť, nasledovaná priesakovým kanálom a posledným šikmým úsekom Biskupického ramena, v ktorom nemožno umiestniť žiadne piliere. Toto obmedzenie vedie k minimálnemu rozpätiu 70 m. Uvedená oblasť, na ktorú sa vzťahuje prísna ochrana životného prostredia v rámci programu Natura 2000, si vyžiadala predĺženie mosta do km 5,500 projektovej cesty, čo predstavuje celkovú dĺžku 3 km pre celé súmostie. Na základe týchto okrajových podmienok, ktoré stanovil VO, boli vytvorené štyri stavebné celky: západné predmostie, most ponad veslársku dráhu, most cez Dunaj a východné predmostie.

Priečne usporiadanie mosta v rámci dočasného scenára uvažuje v danom úseku o 2 x 2 jazdných pruhoch s možnosťou rozšírenia na 2 x 3 jazdné pruhy. Bolo tiež potrebné zabezpečiť 1,5 m bezpečnostný koridor medzi zvodidlom a zábranou proti vtákom, za ktorou sa nachádza 3,0 m široký pruh pre chodcov a cyklistov na každej strane mosta (Obr. 3).

Konštrukčné usporiadanie

Z hľadiska minimálnych požiadaviek, ako aj cieľa navrhnúť technicky, technologicky, ekonomicky a časovo efektívne riešenie bolo zrejmé, že najvhodnejším konštrukčným usporiadaním mostov v súmostí je dodatočne predpäté betónové komorové jadro nosnej konštrukcie mosta s jednou mostovkou. Nosná konštrukcia predmostí sa realizuje pomocou výsuvnej skruže s rozpätím dosahujúcim 70 metrov. Dva hlavné mosty sú budované technológiou letmej betonáže s rozpätím hlavného poľa 170 metrov nad riekou Dunaj a 210 metrov nad veslárskou dráhou. Takéto rozpätia nosnej konštrukcie značnej šírky robia tieto mosty jedinečnými v rámci svojho typu. Šírka 35 m si vyžaduje realizáciu v dvoch etapách: centrálne komorové jadro a konzoly so vzperami.Obr. 2 Vizualizácia Dunajského súmostia

Konštrukčne efektívny projekt

Hlavné mosty (ponad veslársku dráhu a Dunaj)

Aj s ohľadom na možné riziká (ktoré vyplynuli z podrobných analýz) realizácie náročného zakladania v toku rieky Dunaj a veľkého rozpätia nad veslárskou dráhou boli oba hlavné mosty cez rieku Dunaj a veslársku dráhu navrhnuté ako samostatné konštrukčné a dilatačné celky.

Oba mosty boli navrhnuté s jedným radom ložísk na hlavných pilieroch založené na pilótach s priemerom 1,8 m. Stabilitu počas výstavby zabezpečujú dodatočne predpäté dočasné piliere.

Vahadlá sa budujú pomocou ôsmich betonárskych vozíkov, z ktorých každý umožňuje realizovať lamely s hmotnosťou maximálne 430 t. Na moste ponad veslársku dráhu bude na každej strane vahadla 20 lamiel, dĺžky od 3,9 m pri zárodku do 5,0 metrov v strede rozpätia. Most bol navrhnutý s premenlivou výškou prierezu od 13 m (nad piliermi) do 4,3 m (v strede rozpätia). Sklon stien je pozdĺž celého mosta konštantný a zmena sa dosahuje úpravou šírky spodnej dosky. Most cez Dunaj je navrhnutý s rovnakými geometrickými princípmi, ale s ohľadom na jeho kratšie hlavné pole vahadlá majú iba 16 lamiel s premennou od 4,2 m do 5,0 m.Obr. 3 Most cez Dunaj a most ponad veslársku dráhu. 3D model

Predmostia (západné a východné)

Princípom návrhu oboch predmostí bolo vytvoriť jeden konštrukčný celok s rovnomerným rozdelením minimálneho počtu mostných polí. Teda východné predmostie jedna samostatná nosná konštrukcia s dĺžkou 1 250 m (18 polí) so 16 vnútornými typickými poľami dlhými 70 m. Západné predmostie má 785 m dlhú nosnú konštrukciu (12 polí) s 10 vnútornými typickými poľami dlhými 67,5 m. Vonkajšia geometria komorového úseku je konštantná v celej dĺžke mostov a zodpovedá vonkajšiemu tvaru krajných polí hlavných mostov, čo poskytuje jednotné a vizuálne súvislé riešenie premostenia. Vnútorná geometria konštrukcií vychádza z princípu opakovaných polí. Všetky tieto faktory spolu s niveletou trasy diaľnice v jednej rovine pozdĺž celého premostenia umožňujú dosahovať vysokú efektívnosť výstavby.

Na výstavbu nosnej konštrukcie oboch predmostí boli nasadené dve „horné“ výsuvné skruže umožňujúce betonáž komorového jadra mostných polí až do dĺžky 70 metrov s jednofázovou betonážou. Výsuvná skruž pozostáva z oceľovej priehradovej konštrukcie s horným oblúkom. Priehyb konštrukcie je riadený adaptívnym aktívnym predpínacím systémom zabudovaným do oceľovej konštrukcie výsuvnej skruže. Každá výsuvná skruž váži vyše 1 100 ton a je schopná prenášať zaťaženie od betonáže poľa s hmotnosťou presahujúcou 2 500 ton. Celý pracovný cyklus zhotovenia 70 m mostného poľa (presun výsuvnej skruže, uloženie výstuže, betonáž a predpínanie) sa postupne skrátil na 2 týždne. Bolo to možné vďaka koordinovanému návrhu výstuží a ich predmontovaniu na stavebnom dvore.

Priečny rez

Všetky 4 mosty boli navrhnuté s dvomi etapami výstavby na zhotovenie mostovky so šírkou 35 metrov.

Obr. 4 Typický priečny rez. (Vľavo prizmatický prierez predmostí, totožný s prierezom hlavných mostov na konci vahadla a v strede hlavného poľa. Vpravo priečny rez hlavných mostov nad podperou)

Počas analýzy, statickej a konštrukčnej optimalizácie sa hodnotilo niekoľko typov usporiadania priečneho rezu: rebrá vs vzpery; súvislé doskové vzpery; oceľové vs betónové vzpery; a návrh dvoch nezávislých mostov, samostatne pre každý dopravný smer. Výsledné  riešenie pozostáva z jednej nosnej konštrukcie (spoločnej pre oba dopravné smery). V prvej etape sa zhotoví komora a v druhej priečne predpäté konzoly so šikmými prefabrikovanými betónovými vzperami.

Na všetkých štyroch mostoch sa používajú dva betonárske vozíky pre betonáž konzol (každý so záberom 20 m). Jeden sa už na východnom predmostí nachádza v 18. zábere a bude pokračovať na moste cez Dunaj. Druhý betonársky vozík je nasadený na západnom predmostí, kde je 7 záberov hotových, a bude pokračovať na moste cez veslársku dráhu. V hlavných mostoch bola postupnosť druhej etapy výstavby navrhnutá tak, aby sa optimalizovalo rozdelenie napätí. Všetky štyri mosty sú dodatočne predpäté v pozdĺžnom smere. Predpätie sa vnáša v dvoch etapách. Predpätie prvej etapy sa vnášan len do jadra komorového prierezu. Druhá etapa sa vykoná do dokončení konzol – teda predpätie sa vnáša do celého definitívneho prierezu.

Obr. 5 Celkový pohľad na viadukt východného predmostia. Oktober 2019

Wojciech Włodzimirski, D4R7 Bratislava, (Ing., vedúci odd. konštrukcií a mostov)

Ľudovít Naď, D4R7 Bratislava, (profesor, koordinátor projektovania)

José Vicente Candel Hernandis, D4R7 Bratislava, (Ing., technický riaditeľ)

Luis Martín-Tereso López, Ferrovial Agroman Madrid, (Ing., vedúci výstavby mostov II)

* D4R7 Construction, s. r. o., Odborárska 21, 831 02 Bratislava

URL    www.d4r7.com

Článok bol v anglickom jazyku uverejnený v zborníku z konferencie 10th International Conference on Bridges in Danube Basin, 25th to 27th September 2019 in Vienna