mosty realizacje Przebudowa kolejowych obiektów inżynieryjnych Zachowanie ciągłości ruchu pociągów w ramach modernizacji linii kolejowej E59 na odcinku Wrocław granica województwa dolnośląskiego Charakterystyka przebudowy Projektowana modernizacja linii kolejowej E59 obejmuje wielobranżową przebudowę linii dla potrzeb jej dostosowania do wymogów międzynarodowych AGC/AGTC i podniesienia parametrów technicznych eksploatacji do v = 160 km/h dla pociągów pasażerskich (docelowo do v = 200 km/h faza II) i v = 120 km/h dla pociągów towarowych. Najtrudniejszym zadaniem inwestycyjnym jest przebudowa obiektów inżynieryjnych, która wynika z konieczności prowadzenia ruchu pociągów na jednym torze na istniejącej linii dwutorowej. Osobnym zagadnieniem jest konieczność uwzględnienia potrzeb Wrocławia, wynikająca z projektowanej przebudowy układu drogowego. W ramach zadania modernizacji linii kolejowej E59 odcinek Wrocław granica województwa dolnośląskiego znajduje się projektowanie kolejowych obiektów inżynieryjnych i towarzyszącym tej inwestycji wiaduktów drogowych i przejść dla zwierząt. Długość tego odcinka linii kolejowej wynosi 58 km. Zakres prac związanych z obiektami inżynieryjnymi jest następujący: przebudowa 13 mostów kolejowych, przebudowa 14 wiaduktów kolejowych, budowa 1 wiaduktu drogowego, budowa 1 przejścia dla dużych zwierząt, budowa 4 przejść podziemnych dla pieszych, przebudowa 65 przepustów kolejowych z dostosowaniem części dla przejścia małych i średnich zwierząt, budowa 6 przepustów drogowych. Projektowanie obiektów inżynieryjnych było prowadzone przy następujących założeniach: utrzymanie ruchu pociągów na sąsiednim torze podczas budowy obiektów kolejowych, połączenie potrzeb projektowanego układu komunikacyjnego Wrocławia z geometrią przebudowywanych obiektów ich światło poziome i pionowe, uwzględnienie potrzeb ochrony środowiska, dostosowanie rozwiązań konstrukcyjnych do architektury krajobrazu. Linia kolejowa Wrocław Poznań jest linią dwutorową z wyjątkiem obszarów stacji i części Wrocławia, gdzie znajduje się większa liczba torów. Prace modernizacyjne będą prowadzone w dwóch etapach, przy założeniu całkowitego zamknięcia ruchu kolejowego poszczególnych torów. Przy takiej organizacji prowadzenia ruchu pociągów prace związane z budową i przebudową kolejowych obiektów inżynieryjnych prowadzone będą na obszarze zamkniętego toru z zapewnieniem bezpieczeństwa jazdy pociągów na sąsiednim torze. Bezpieczeństwo to mają zapewnić dźwigarowe konstrukcje odciążające, wbudowywane w czynny dla ruchu tor, stalowe ścianki szczelne ograniczające wpływy wykopów, podpory w formie pali wykonywanych w gruncie z nasypu kolejowego, prowadzenie rozbiórki górnych istniejących podpór w zakresie umożliwiającym etapowanie robót. Omawiana inwestycja, obejmująca modernizację linii kolejowej E59 w zakresie wiaduktów nad ul. Grabiszyńską, ul. Robotniczą i ul. Starogroblową, jest przedmiotem porozumienia Jerzy Broś Sławomir Biegański Grzegorz Sierka Biuro Projektowo-Konsultingowe BPK MOSTY s.c. 59
1. 2. 3. 60 i umowy pomiędzy Urzędem Miasta Wrocław i PKP PLK SA w sprawie współdziałania na rzecz dostosowania zakresu modernizacji linii w granicach Wrocławia do potrzeb rozwoju miejskiego zintegrowanego systemu transportu zbiorowego. Wiadukt nad ul. Grabiszyńską Jednym z najtrudniejszych zadań omawianego projektu jest przebudowa wiaduktu nad ulicą Grabiszyńską. Stanowi on wąskie gardło miejskiego układu komunikacyjnego łączącego centrum Wrocławia z jego południową częścią. Na obiekcie znajdują się 3 tory. Istniejący wiadukt to obiekt jednoprzęsłowy o konstrukcji przęsła kratowego, stalowego, z jezdnią stanowiącą ruszt stalowy zamknięty od góry blachami nieckowymi. Przęsła są wydzielone: jedno pojedyncze pod 1 tor i drugie wspólne pod 2 tory. Rozpiętość teoretyczna przęseł wynosi odpowiednio 35,92 m i 36,2 m, obiekt usytuowany w skosie 43 0. Przyczółki ceglane posadowiono bezpośrednio na gruncie. Nawierzchnia torowa została ułożona na podsypce. Założenia projektowe Projektowane poziome światło obiektu uwzględnia perspektywiczną modernizację ul. Grabiszyńskiej, tj. zmianę układu pasów ruchu drogowego i torów tramwajowych w planie (zakładany przebieg prostoliniowy) oraz usytuowanie obustronnych, pełnowymiarowych ciągów pieszo-rowerowych wzdłuż ulicy, z ich jednoczesnym zlicowaniem z linią zabudowy ul. Pereca i ul. Wysokiej. Przyjęto układ konstrukcyjny przęseł i podpór wydzielonych pod każdy z trzech torów. Konstrukcja przęseł jest stalowa, sprefabrykowana w wytwórni konstrukcji stalowej, scalona stykami montażowymi na budowie. W celu ograniczenia zakresu robót ziemnych, a tym samym ograniczenia utrudnień w ruchu drogowym i kolejowym, przyjęto głębokie posadowienie konstrukcji, na podporach z pali żelbetowych wielkośrednicowych, usytuowanych za korpusami istniejących przyczółków. Nośność zgodna z PN-85/S-10030 dla klasy obciążeń k = +2 (α k = 1,21) z uwzględnieniem obciążenia SW/2 wg PN-EN 1991-2: 2007. Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów. Nawierzchnia torowa typu 0,2, tor z szyn UIC60 na podkładach drewnianych i podsypce tłuczniowej. Spełnione wymogi skrajni UIC B. Spełnione wymogi skrajni pracy maszyn torowych, koryto balastowe o gabarytach umożliwiających mechaniczne czyszczenie podsypki tłuczniowej. Parametry geometryczne obiektu Rozpiętość teoretyczna: L T = 57,200 m Wysokość całkowita: H C = 11,925 m Wysokość konstrukcyjna: H K = 1,553 m Rozstaw dźwigarów głównych: 5,000 m Rozstaw dźwigarów poprzecznic: 2,600 m Rozstaw podłużnic: 0,620 m
mosty realizacje 4. 5. Międzytorza (rozstaw torów): 2 x 6,600 m Światło poziome pod obiektem: 33,43 m Światło pionowe pod obiektem (zwiększone o 0,15 m w stosunku do istniejącego): 4,65 m. Opis konstrukcji Opisywany wiadukt jest jednoprzęsłowy, o przęsłach i podporach wydzielonych pod każdy z trzech torów. Konstrukcję przęsła stanowią sztywna belka wolnopodparta wzmocniona łukiem (ustrój Langera) oraz przęsło w układzie prostokątnym bez skosu. Jest ona wykonana ze stali 18G2A, spawana, sprefabrykowana w wytwórni konstrukcji stalowych, scalona z elementów wysyłanych na placu budowy. Pas dolny konstrukcji to blachownica o przekroju skrzynkowym, spawana z blach spoinami czołowymi. Stężenia wewnętrzne poprzeczne skrzynki wykonano przeponami, stężenia wewnętrzne podłużne środników ciągłymi żebrami podłużnymi po 2 szt. na każdy środnik. Przepony za strefami podporowymi zamykają konstrukcje skrzynek jako szczelne. W strefach podporowych skrzynki są usztywnione układem trzech przepon, w tym środkowej o grubości zwiększonej do 30 mm. Pas górny konstrukcji łuku stanowi szczelna skrzynka, spawana z blach spoinami czołowymi, usztywniona przeponami poprzecznymi. W miejscach montażu wieszaków w pasie górnym belki i pasie dolnym łuku przewidziano otwory do wprowadzenia uszu wieszaków i ich mocowania do przepon wewnętrznych, nachylonych pod takim samym kątem co wieszak. Blachy wieszakowe i uszy wieszaków połączone są przegubowo, przegubami o d = 120 mm. Wieszaki ułożone są wachlarzowo i wykonane z profili prętowych d = 80mm pośrednie i d = 90mm skrajne. Łuki w ich części górnej stężone są ryglami poprzecznymi o przekroju skrzynkowym, spawanymi do środników łuku. Jezdnię stanowi ortotropowa płyta pomostowa użebrowana podłużnicami korytkowymi o przekroju zamkniętym i poprzecznicami typu blachownicowego. Poprzecznice rozmieszczone są w rozstawie 2,600 m, mają zmienną wysokość wynikającą z pochylenia poprzecznego płyty pomostowej. Poprzecznice podporowe są wzmocnione i dodatkowo użebrowane, żeby umożliwić lewarowanie konstrukcji w trakcie prac montażowych lub by wymienić łożyska. Dwa chodniki służbowe o spawanej konstrukcji stalowej usytuowane są na zewnątrz skrajnych przęseł wiaduktu. Chodniki mają pomost na dwóch poziomach: dolny do przeprowadzenia instalacji obcych, górny, komunikacyjny, dla ruchu służbowego. Pomost jest szczelny i odwodniony, z wprowadzeniem wód opadowych do systemu odwodnienia wiaduktu. Balustrady stalowe, spawane z profili zamkniętych o kształcie architektonicznym nawiązującym do historycznego, pierwotnego wyglądu mają wysokość min. 1,00 m. Montaż wsporników chodników przewidziano na śruby surowe zakładane podczas montażu. 1. Porozumienie inwestorów PKP i UM Wrocławia pozwoliło zaprojektować obiekt spełniający potrzeby komunikacyjne miasta 2. Wiadukt nad ul. Grabiszyńską we Wrocławiu 3. Na obiekcie znajdują się 3 tory 4. Nawierzchnia torowa ułożona na podsypce 5. Łuki w części górnej stężone ryglami poprzecznymi o przekroju skrzynkowym 61
Wiadukt nad ul. Grabiszyńską przekrój poziomy Przestrzenie między przęsłami są zamknięte pomostami roboczymi o konstrukcji odpowiadającej konstrukcji chodników służbowych (z dolnymi pokładami przeznaczonymi dla potrzeb ułożenia instalacji obcych). Podniesienie wykonawcze Zgodnie z PN-82/S-10052 oraz przepisami Id-2 konstrukcji przęsła należy nadać (w Wytwórni Konstrukcji Stalowych) podniesienie wykonawcze o wartości f = f t + f g + 0,50, gdzie f p = 0,055 m. Wpływ podniesienia wykonawczego w geometrii elementów belki głównej i rzeczywiste (skrócone) długości wieszaków uwzględnione zostały w obliczeniach ich wymiarów geometrycznych. Podział na elementy wysyłkowe Poszczególne przęsła stalowe zostaną dostarczone na plac budowy w częściach, jako elementy wysyłkowe wykonane w Wytwórni Konstrukcji Stalowych. Podział ten obejmuje: elementy pasa dolnego (belki) konstrukcji z fragmentem jezdni ortotropowej, elementy pasa górnego (łuku) konstrukcji, wieszaki, tężniki wiatrowe, jezdnię ortotropową, elementy styków montażowych, łożyska, chodniki służbowe z balustradami, pomosty międzyprzęsłowe. Połączenia Styki montażowe spawane obejmują: styk pasa dolnego konstrukcji (belki) w 1/2 rozpiętości, styk pasa górnego konstrukcji (łuku) w 1/3 i 2/3 rozpiętości, styk pasa dolnego (belki) i pasa górnego (łuku) w strefie podporowej, styk jezdni (podłużny i poprzeczny), a w tym blachy pomostowej, podłużnic i poprzecznic podporowych. 62 Łożyska Przęsła oparte są o łożyska soczewkowe stałe, jednoi wielokierunkowo przesuwne, o odpowiednio dobranej nośności w zakresie reakcji pionowej i poziomej oraz wymaganej swobodzie przesuwu. Usytuowanie łożysk na poszczególnych podporach odpowiada zasadzie podążania pociągu od łożysk ruchomych do stałych. Podpory Podpory wykonane są z pali żelbetowych, wielkośrednicowych, zwieńczonych monolitycznymi oczepami. Pale o średnicy 1,5 m i długości całkowitej 19,3 m (2,25 m nad powierzchnią gruntu), wiercone są z poziomu nasypu kolejowego, w osłonie stalowej rury obsadowej, po 4 sztuki na każdą podporę. Umiejscowienie pali przyczółka nr 1 pozwala na uniknięcie kolizji w strefie odziemnej istniejącego korpusu. Kosze zbrojeniowe pali
m o s t y r e a l i z a c j e Przekrój podłużny obiektu Przekrój poprzeczny wiaduktu 63
Projekt wiaduktu widok z boku 64 Poszczególne fazy budowy wiaduktu
mosty realizacje zostały usztywnione opaskami spawanymi do zbrojenia głównego od wewnątrz pala. Oczepy zostały wyposażone w ścianki żwirowe i ostrogi oporowe w części odziemnej, utrzymujące nasyp kolejowy. W górnej powierzchni oczepów wykształcono ciosy podłożyskowe, które są zbrojone w strefach docisku siatkami o oczkach 10 cm x 10 cm z prętów d = 10 mm. Górne powierzchnie ścianek żwirowych okute są płaskownikami stalowymi dla montażu profili dylatacji jednomodułowych. Skrzydła równoległe wykonane są jako monolityczne, żelbetowe, licowane płytami elewacyjnymi z piaskowca i od góry zwieńczone odrestaurowaną balustradą z regularnych ciosów piaskowca. W celu ograniczenia zakresu wykopu skrzydła są posadowione na palach żelbetowych, spiętych monolityczną ławą żelbetową. Są to pale żelbetowe d = 60cm, wiercone w stalowej rurze osłonowej. Od strony czołowej obu przyczółków są przewidziane niskie murki oporowe, które ograniczają nasyp w strefie ciągów pieszo-rowerowych ul. Grabiszyńskiej. Murki monolityczne żelbetowe są posadowione bezpośrednio, uzyskają elewacje z regularnych płyt okładzinowych piaskowca (podobnie jak skrzydła równoległe). Oświetlenie obiektu W celu podkreślenia walorów estetycznych nowo projektowanego wiaduktu przewidziano iluminację świetlną jego wybranych elementów konstrukcyjnych. Do iluminacji wykorzystane będą oprawy oświetleniowe wyposażone w źródła światła LED. Ciągi piesze pod wiaduktem będą dodatkowo oświetlone zamontowanymi na przyczółkach naświetlaczami z lampą metalohalogenkową. Technologia wykonania obiektu Przebudowa wiaduktu prowadzona będzie przy zachowaniu ciągłości ruchu pociągów przynajmniej w jednym torze z możliwością kilkugodzinnego całkowitego zamknięcia ruchu kolejowego na obiekcie. W pierwszej kolejności (etap I) wykonywana będzie przebudowa obiektu w torze zewnętrznym nr 1 linii nr 271, w którym istniejąca kratownica jest konstrukcją jednotorową. Ruch kolejowy prowadzony będzie po 2 pozostałych torach usytuowanych na kratownicy dwutorowej. Po całkowitej przebudowie obiektu w tym torze, z wykorzystaniem etapu II, tj. zamknięcia toru środkowego nr 2 linii nr 271, ruch kolejowy zostanie przełożony na przebudowany obiekt po torze nr 1 linii nr 271. Przebudowa obiektu na dwóch pozostałych torach kolejowych, tj. na torze nr 2 linii nr 271 i na torze nr 3 linii nr 273, prowadzona będzie przy ich całkowitym zamknięciu dla ruchu pociągów. Prace te wykonywane będą podczas etapu III. 6. 7. Podsumowanie Przebudowa kolejowych obiektów inżynieryjnych na czynnych liniach kolejowych jest zagadnieniem bardzo skomplikowanym. Staje się to szczególnie trudne, kiedy taka przebudowa dotyczy wiaduktów kolejowych usytuowanych w obszarach dużych aglomeracji miejskich. Temu zadaniu sprostać mogą tylko projektanci mający duże doświadczenie zarówno przy projektowaniu takich obiektów, jak i przy ich realizacji, np. w ramach nadzorów autorskich. Wymaga to również ścisłej współpracy projektanta ze wszystkimi służbami inwestora kolejowego, jak i właściciela ulic miejskich. 6. Podpory wykonane są z pali żelbetowych 7. Walory estetyczne obiektu podkreślać będą podświetlane elementy konstrukcyjne 65