VII Ogólnopolska Konferencja Mostowców Konstrukcja i Wyposażenie Mostów Jan MALORDY 1 Grzegorz FREJ 2 Rafał KUBISTA 3 Wisła, 28-29 maja 2015 r. TECHNOLOGIA BUDOWY OBIEKTU E-118 W CIĄGU AUTOSTRADY A-4 NASUWANIE PODŁUŻNE DWÓCH ESTAKAD I BETONOWANIE NAWISOWE MOSTU GŁÓWNEGO W referacie przedstawiono dwie odmienne technologie budowy obiektów mostowych nasuwanie podłużne i betonowanie nawisowe na przykładzie zrealizowanego niedawno obiektu E-118 w ciągu autostrady A-4 w Dębicy. Przedmiotowy obiekt podzielono dylatacjami na trzy sekcje dwie estakady dojazdowe (wschodnia i zachodnia) oraz most główny nad rzeką Wisłoką. Konstrukcję nośną obiektu E-118 stanowi wieloprzęsłowy, ciągły ustrój skrzynkowy z betonu sprężonego. Obiekt składa się z dwóch niezależnych konstrukcji pod każdą z jezdni autostrady. W ramach budowy obiektu E-118 zrealizowano nasuwanie podłużne estakad dojazdowych oraz betonowanie nawisowe mostu głównego. W referacie zwrócono uwagę na szereg aspektów technicznych charakterystycznych dla każdej z omawianych technologii budowy. Znaczącym utrudnieniem w czasie realizacji obiektu miał fakt przerwania robót przez pierwszego wykonawcę i długi okres bezczynności do czasu wybrania nowego wykonawcy, co nie pozostało bez znaczenia dla konstrukcji, której realizacja została przerwana w bardzo niekorzystnej fazie technologicznej. Ponadto w referacie zaprezentowano program naprawczy jezdni lewej mostu głównego, który ze względu na fakt przerwania robót i stwierdzone odchylenia geometryczne musiał zostać wdrożony w celu doprowadzenia konstrukcji do stanu projektowanego. W ramach wdrożonego programu naprawczego wykonano wiele ciekawych zabiegów technologicznych (m. in. wymuszenie geometryczne, dodatkowe sprężenie zewnętrzne, reprofilacja płyty pomostu itp.), które pozwoliły na osiągnięcie zakładanego celu czyli doprowadzenie geometrii mostu do zgodności z projektem. 1. Charakterystyka ogólna obiektu Przedmiotowy obiekt ma na celu bezkolizyjne przeprowadzenie ruchu samochodowego w ciągu projektowanej autostrady A4 nad rzeką Wisłoką, istniejącymi drogami dojazdowymi i drogą gminną. Obiekt zlokalizowany jest w km 533+160 autostrady A4 na odcinku Tarnów-Dębica. Obiekt E-118 został podzielony na trzy sekcje rozdzielone dylatacjami na długości przeprawy: sekcja A estakada zachodnia od strony Tarnowa długości 394,0 m i rozpiętościach przęseł 46,0+5x60,0+47,0 m; sekcja B most główny nad rz. Wisłoką długości 264,0 m i rozpiętościach przęseł 72,0+120,0+72,0 m; sekcja C estakada wschodnia od strony Rzeszowa długości 694,0 m i rozpiętościach przęseł 47,0+10x60,0+46,0 m. Przeprawa składa się z dwóch niezależnych konstrukcji pod każdą z jezdni autostrady. Obiekt zlokalizowany jest w planie częściowo na prostej i częściowo na łuku poziomym wraz z krzywą przejściową. Niweleta obiektu w przekroju podłużnym prowadzona jest w częściach zewnętrznych w spadku liniowym a w części środkowej w łuku pionowym. Zaprojektowano ustrój nośny o przekroju skrzynkowym dwukomorowym z betonu sprężonego o stałej wysokości konstrukcyjnej równej 2,50 m dla sekcji A i C oraz zmiennej wysokości konstrukcyjnej 2,50 5,20 m dla sekcji B. Przyczółki wykonano jako żelbetowe masywne, podpory rozdzielcze pomiędzy sekcjami A i B (podpora nr 8) oraz B i C (podpora nr 11) zostały wykonane jako 1 mgr inż., Firma Inżynierska Euromost 2 mgr inż., Firma Inżynierska GF-MOSTY 3 mgr inż., Firma Inżynierska GF-MOSTY 417
pełnościenne, pozostałe podpory pośrednie wykonano w postaci trzech słupów zlokalizowanych pod środnikami ustroju nośnego. Przewidziano łożyska garnkowe i dylatacje typu palczastego. Obiekt został zaprojektowany na klasę obciążeń A wg PN-85/S-10030 oraz pojazd specjalny STANAG 150. Projektantem obiektu jest firma Mosty Katowice. 2. Konstrukcja poszczególnych sekcji w aspekcie przyjętej technologii budowy 2.1. Sekcja A estakada zachodnia Ustrój nośny pod każdą z jezdni autostrady ukształtowano w formie dwukomorowej skrzynki z betonu sprężonego o rozpiętościach teoretycznych przęseł 46,0+5x60,0+47,0 m i wysokości konstrukcyjnej 2,50 m. Przekrój poprzeczny dla jednej jezdni ustroju nośnego zamieszczono na rysunku 1, natomiast przekrój podłużny sekcji zamieszczono na rysunku 2. Rys. 1. Sekcja A przekrój poprzeczy (jezdnia lewa) Ustrój nośny każdej z obu jezdni estakady A podzielono technologicznie na 14 segmentów o maksymalnej długości ok. 30,0 m. Segmenty oznaczono odpowiednio A1L A14L dla nitki lewej i A1P A14P dla nitki prawej. Segmenty A1L A13L i A1P A13P przewidziano do wykonania metodą nasuwania podłużnego odcinkami o długości równej długości danego segmentu, natomiast segmenty końcowe A14L i A14P przewidziano do wykonania tradycyjnie na rusztowaniach stacjonarnych. Nasuwanie podłużne realizowano z wykorzystaniem awanbeków mocowanych do skrajnych środników pierwszego nasuwanego segmentu (segmenty A13L i A13P) oraz podpór montażowych podpierających przęsła w połowie ich rozpiętości. Nasuwanie odbywało się wzdłuż skrajnych środników, mimo że docelowe podparcie zostało zaprojektowane pod wszystkimi trzema środnikami. Rys. 2. Sekcja A przekrój podłużny Sprężenie ustroju nośnego zaprojektowano jako wewnętrzne, centryczne zlokalizowane w płycie górnej i dolnej przekroju skrzynkowego i związane ściśle z realizacją nasuwania podłużnego, a po nasunięciu przewidziano sprężenie zewnętrzne kablami przebiegającymi wewnątrz komór przekroju skrzynkowego. 2.2. Sekcja B most główny Ustrój nośny pod każdą z jezdni mostu głównego ukształtowano w formie dwukomorowej skrzynki z betonu sprężonego o rozpiętościach teoretycznych przęseł 72,0+120,0+72,0 m i zmiennej wysokości konstrukcyjnej od 2,50 m na końcach przęseł skrajnych i w środku rozpiętości przęsła nurtowego do 5,20 m nad filarami w osiach podpór nr 8 i 11. Przekrój poprzeczny dla jednej jezdni ustroju nośnego zamieszczono na rysunku 3, natomiast przekrój podłużny sekcji zamieszczono na rysunku 4. Przewidziano wykonanie przęseł skrajnych (balastowych) na rusztowaniach stacjonarnych oraz wykonanie przęsła głównego metodą betonowania nawisowego za pomocą trawelera umożliwiającego formowanie kolejnych segmentów o długości od 3,20 m do 4,80 m. Z uwagi na skośne usytuowanie filarów do osi podłużnej mostu do realizacji nawisu w układzie prostokątnym wykonano dodatkowe słupowe podpory technologiczne w linii środkowego filara pod skrajnymi środnikami skrzynki. 418
Rys. 3. Sekcja B przekrój poprzeczny Realizowany systemem nawisowym ustrój nośny przęsła nurtowego każdej z obu jezdni mostu B składa się z dwóch segmentów startowych długości ok. 10,80 m oznaczonych B1L, B'1L dla nitki lewej i B1P, B'1P dla nitki prawej oraz 13 segmentów długości 3,20 4,80 m oznaczonych B2L B14L dla nitki lewej i B2P B14P dla nitki prawej połączonych w kluczu zwornikiem długości ok. 2,40 m oznaczonym BL dla nitki lewej i BP dla nitki prawej. Przęsła dojazdowe stanowią osobne segmenty, wykonywane tradycyjnie na rusztowaniach stacjonarnych i oznaczone odpowiednio B0L, B'0L dla nitki lewej i B0P, B'0P dla nitki prawej. Rys. 4. Sekcja B przekrój podłużny Sprężenie ustroju nośnego zaprojektowano jako wewnętrzne, przy czym należy wyróżnić kable technologiczne biegnące w płycie górnej związane z realizacją przęsła środkowego metodą nawisową i sprężane etapowo odcinkami po każdym wykonanym segmencie oraz kable uciąglające zarówno przęsło środkowe jak i przęsła zewnętrzne. Sprężenie uciąglające przęsła środkowego przewidziano do wykonania po zwarciu konstrukcji. 2.3. Sekcja C estakada wschodnia Ustrój nośny pod każdą z jezdni autostrady ukształtowano analogicznie w formie dwukomorowej skrzynki z betonu sprężonego o rozpiętościach teoretycznych przęseł 47,0+10x60,0+46,0 m i wysokości konstrukcyjnej 2,50 m. Przekrój poprzeczny dla jednej jezdni ustroju nośnego zamieszczono na rysunku 5, natomiast przekrój podłużny sekcji zamieszczono na rysunku 6. Rys. 5. Sekcja C przekrój poprzeczy (jezdnia lewa) Ustrój nośny każdej z obu jezdni estakady C podzielono technologicznie na 19 segmentów. Segmenty oznaczono odpowiednio C1L C19L dla nitki lewej i C1P C19P dla nitki prawej. Segmenty C1L C18L i C1P C18P, usytuowane w planie w łuku kołowym, przewidziano do wykonania metodą podłużnego nasuwania odcinkowego, natomiast segmenty C19L i C19P, usytuowane w planie 419
na krzywej przejściowej pomiędzy podporami 11-13, podzielono ze względów technologicznych dodatkowo na 3 odcinki i przewidziano do wykonania tradycyjnie na rusztowaniach stacjonarnych. Nasuwanie podłużne realizowano z wykorzystaniem awanbeków mocowanych do skrajnych środników pierwszego nasuwanego segmentu (segmenty C1L i C1P) oraz podpór montażowych podpierających przęsła w połowie ich rozpiętości. Nasuwanie odbywało się wzdłuż skrajnych środników, mimo że docelowe podparcie zostało zaprojektowane pod wszystkimi trzema środnikami. Rys. 6. Sekcja C przekrój podłużny Sprężenie ustroju nośnego zaprojektowano jako wewnętrzne, centryczne zlokalizowane w płycie górnej i dolnej przekroju skrzynkowego i związane ściśle z realizacją nasuwania podłużnego, a po nasunięciu przewidziano sprężenie zewnętrzne kablami przebiegającymi wewnątrz komór przekroju skrzynkowego. 3. Podstawowe informacje związane z realizacją obiektu E-118 Budowa obiektu E-118 od początku była realizowana z zastosowaniem technologii nasuwania podłużnego, betonowania nawisowego i betonowania na rusztowaniach stacjonarnych. Nasuwanie podłużne było przewidziane do realizacji estakad dojazdowych sekcja A i C. W technologii betonowania nawisowego realizowano przęsła nurtowe obu jezdni mostu głównego sekcja B. Przęsła zewnętrzne (tzw. balastowe) mostu głównego B oraz część estakady C wykonywano tradycyjnie na rusztowaniach stacjonarnych. 3.1. Wstrzymanie robót Realizacja obiektu E-118 została przerwana w czerwcu 2012 r. Wstrzymanie robót nastąpiło bez zabezpieczenia dotychczas wykonanych robót na niekorzystnych etapach realizacji budowy. 3.2. Stan budowy w chwili wstrzymania robót Estakada A i C w części wykonywanej w technologii nasuwania podłużnego roboty przerwano w niekorzystnej fazie przed zakończeniem nasuwania, do zakończenia brakuje po kilka segmentów na każdej jezdni obu estakad. Niedokończenie nasuwania uniemożliwiło sprężenie zewnętrzne i montaż łożysk docelowych. Ustroje nośne obu estakad zostały częściowo sprężone technologicznie i oparte na podporach tymczasowych, które są niezbędne podczas kontynuowania nasuwania. Rys. 7. Sekcja A widok od czoła nasuwanych konstrukcji Estakada C w części wykonywanej na rusztowaniach stacjonarnych roboty przerwano w niekorzystnej fazie po zabetonowaniu i sprężeniu centrycznym, nie wykonano sprężenia zewnętrznego (docelowego) co uniemożliwia demontaż rusztowań podpierających częściowo wykonaną konstrukcję (segmenty C19L i C19P). 420
Rys. 8. Sekcja C segmenty wykonywane na rusztowaniach stacjonarnych Sekcja B jezdnia lewa wykonywana metodą betonowania nawisowego roboty przerwano w najbardziej niekorzystnej fazie montażu po wykonaniu ostatnich segmentów B14L i B`14L, przed wykonaniem zwornika segment BL, uciąglającego wsporniki w przęśle nurtowym, a tym samym nie wykonano sprężenia docelowego. W ramach robót zabezpieczających po wstrzymaniu prac na budowie wykonano zwornik przęsła nurtowego nitki lewej segment BL oraz sprężenie uciąglające przęsło nurtowe nitki lewej. Sekcja B jezdnia prawa wykonywana metodą betonowania nawisowego roboty przerwano w niekorzystnej fazie montażu po wykonaniu segmentów B10P i B`10L. Rys. 9. Sekcja B traweler do betonowania nawisowego na jezdni prawej. Wykonano wszystkie podpory docelowe pośrednie, natomiast przyczółki są wykonane bez ścianek żwirowych i górnej części skrzydeł ze względu na przyjętą technologię budowy. Wykonanie ścianek żwirowych, górnej części skrzydeł, zasypki i płyt przejściowych będzie możliwe po zakończeniu nasuwania konstrukcji. Łożyska docelowe, zaprojektowane jako garnkowe nie zostały osadzone na żadnej z podpór z wyjątkiem podpór mostu głównego 8-11. Na podporach stałych sekcji A i C pozostały łożyska ślizgowe, służące do nasuwania konstrukcji. 3.3. Kontynuacja budowy Po rozpisaniu przez zamawiającego nowego przetargu na dokończenie budowy obiektu wyłoniono wykonawcę konsorcjum firm Heilit Woerner Sp. z o.o. (lider) i Budimex S.A. (partner). Wykonawca był zobowiązany przez Zamawiającego do opracowania nowej kompletnej dokumentacji technologicznej na potrzeby dokończenia budowy obiektu z uwzględnieniem wpływu długiej przerwy w budowie na konstrukcję i parametry użytkowe obiektu. 4. Problemy technologiczne związane z wznowieniem robót Po wyłonieniu nowego Wykonawcy przystąpiono do opracowywania dokumentacji technologicznej, na podstawie której obiekt miał być dokończony. Wybór technologii dokończenia budowy niejako narzucał się sam należało kontynuować realizację obiektu w myśl przyjętych zasad mając na uwadze jednoczesne doprowadzenie konstrukcji do stanu zgodnego z projektem, a znacząco od niego odbiegającego w chwili przerwania robót. 421
Należy tutaj zaznaczyć, że wybrane przez poprzedniego wykonawcę technologie wznoszenia ustrojów nośnych poszczególnych sekcji są technologiami, które ze względu na swoją specyfikę wymagają użycia specjalistycznych urządzeń oraz utrzymania ciągłości i reżimów technologicznych. W związku z przerwą w realizacji obiektu napotkano na dodatkowe problemy nie spotykane w czasie typowej realizacji obiektów metodą nasuwania podłużnego bądź betonowania nawisowego. W dokumentacji technologicznej dokończenia budowy należało zatem uwzględnić wiele aspektów generujących dodatkowe utrudnienia technologiczne, z których wyróżnić można wpływ czasu na zwiększone opory tarcia podczas realizacji nasuwania (sekcja A i C), a także wpływ reologii na odkształcenia konstrukcji (sekcja B). Niweleta obiektów betonowych, żelbetowych i zwłaszcza sprężonych jest szczególnie wrażliwa na zachodzące procesy reologiczne betonu oraz stali sprężającej, a wpływ reologii w przypadku przedmiotowego obiektu jest szczególnie istotny i nie do końca możliwy do opisania ze względu na fakt przerwania budowy w niekorzystnych fazach montażowych. Wobec powyższego dla niezwartej sekcji jezdni prawej mostu B konieczne było opracowanie nowego podniesienia wykonawczego pozwalającego w chwili zwarcia wsporników uzyskać projektowaną geometrię, natomiast dla zwartej sekcji jezdni lewej mostu B konieczne było wdrożenie programu naprawczego, którego celem było uzyskanie projektowanej niwelety bez konieczności rozbiórki elementów których geometria znacząco odbiegała od geometrii projektowanej. 5. Technologia dokończenia budowy sekcji A i C nasuwanie podłużne 5.1. Sekcja A Konstrukcja południowa (nitka prawa) w chwili przerwania robót wyprzedzała nasuwanie konstrukcji północnej (nitka lewa) o dwa segmenty. Czoło pierwszego nasuwanego segmentu nitki lewej (A13L) zlokalizowane było ok. 2,0 m za podporą 5, natomiast czoło pierwszego nasuwanego segmentu nitki prawej zlokalizowane było ok. 3,0 m przed podporą nr 6. Dla nitki lewej konieczne było nasunięcie 5 segmentów, natomiast dla nitki prawej 3 segmentów. Konstrukcję przed przystąpieniem do nasuwania pokazano na rysunku 10. 422 Rys. 10. Sekcja A widok od czoła nasuwanych konstrukcji Przed przystąpieniem do nasuwania konieczne było ponowne osadzenie łożysk ślizgowych w celu zmniejszenia oporów tarcia w czasie nasuwania. W czasie osadzania łożysk ślizgowych dążono do ustawienia powierzchni ślizgowych łożysk w jednej płaszczyźnie. Wymiana każdego łożyska i jego regulacja wysokościowa wymagała podnoszenia konstrukcji kolejno na każdej podporze podnoszenie realizowano na istniejących podporach za pomocą podnośników hydraulicznych. Nasuwanie podłużne wykonywano odcinkami z wykorzystaniem awanbeków i nowych łożysk ślizgowych umieszczonych pod środnikami zewnętrznymi na podporach stałych i tymczasowych podpierających przęsła w połowie ich rozpiętości. Nasuwanie konstrukcji realizowano poprzez jej ciągnięcie za pomocą pras hydraulicznych i zestawu lin kotwionych na podporze nr 1 (zaczep czynny) i do orczyka (zaczep bierny) umieszczanego w otworach technologicznych w płycie górnej i dolnej każdego segmentu. Poszczególne segmenty ustroju nośnego długości 30,0 m wykonywano na stanowisku do prefabrykacji za przyczółkiem nr 1 i nasuwano podłużnie w kierunku podpory nr 8. Nasuwanie konstrukcji odbywało się na rzędnych projektowych, a po jej nasunięciu w czasie osadzania łożysk docelowych przeprowadzono rektyfikację wysokościową konstrukcji na podporach niwelując w ten sposób ewentualne odchyłki wysokościowe. Łożyska docelowe osadzano z odpowiednio nadanymi wyprzedzeniami z uwagi na reologię i temperaturę konstrukcji w chwili osadzania łożysk.
Rys. 11. Sekcja A stanowisko do prefabrykacji za przyczółkiem nr 1 Stanowisko do prefabrykacji segmentów zlokalizowane za przyczółkiem nr 1 wykonano w formie żelbetowych belek ślizgowych, których geometria wynika bezpośrednio z niwelety nasuwanej sekcji. Do belek ślizgowych zamocowano za pomocą prętów sprężających ruszt z profili stalowych, który służył do oparcia deskowań i przeniesienia obciążeń mokrego betonu na żelbetowe stanowisko. Podczas nasuwania poszczególne segmenty opuszczały stanowisko prefabrykacji (wytwórnię) przesuwając się razem z sklejką szalunkową po ślizgach zwieńczonych gładką (wypolerowaną) blachą. Przed stanowiskiem do prefabrykacji a za przyczółkiem nr 1 wykonano dwie dodatkowe linie podparć w postaci bloków żelbetowych wyposażonych w łożyska ślizgowe. Stanowisko do prefabrykacji segmentów sekcji A pokazano na rysunku 11. Ze względu na fakt, iż przęsła skrajne pod obydwoma jezdniami mostu B zostały wykonane, nasuwanie konstrukcji sekcji A wyposażonej w awanbek można było doprowadzić tylko do podpory nr 7, a nasunięcie ostatniego segmentu wykonano po zdemontowaniu awanbeku z wykorzystaniem dodatkowej podpory montażowej w przęśle 7-8. Końce przęseł sekcji A przy połączeniu z sekcją B (podpora nr 8) z uwagi na skos konstrukcji, wykonano w deskowaniu tradycyjnym. 5.2. Sekcja C Konstrukcja dla obu jezdni w chwili przerwania robót znajdowała się na takim samym etapie postępu robót. Czoło pierwszych nasuwanych elementów nitki lewej i prawej (C1L i C1P) zlokalizowane było ok. 15,0 m przed podporą nr 22. Na stanowisku prefabrykacji zlokalizowanym pomiędzy podporami 13 i 14 znajdowały się dwa segmenty, po jednym dla każdej nitki (C17L i C17P), które zostały częściowo wykonane zabetonowano płytę dolną i środniki do poziomu płyty górnej oraz wykonano zbrojenie płyty górnej. Ponadto część ustroju nośnego nitki lewej i prawej w przęśle 11-12 (segmenty C19L i C19P) została wykonana tradycyjnie na pełnym deskowaniu, segment C-19L został sprężony wewnętrznie i częściowo zewnętrznie, segment C19P został sprężony wewnętrznie, brak sprężenia zewnętrznego, rusztowanie nadal podpierało częściowo wykonany ustrój nośny segmentu C19P. Dla nitki lewej i prawej sekcji C konieczne było zatem nasunięcie podłużne 2 segmentów ustroju nośnego oraz wykonanie na rusztowaniach stacjonarnych części ustroju nośnego (segmenty C19.2 i C19.3). Konstrukcję przed przystąpieniem do nasuwania pokazano na rysunku 12. Rys. 12. Sekcja C widok nasuwanej konstrukcji Przed przystąpieniem do nasuwania analogicznie jak w przypadku sekcji A konieczne było ponowne osadzenie łożysk ślizgowych oraz ich rektyfikacja wysokościowa. Nasuwanie podłużne wykonywano w sposób podobny jak dla sekcji A z tą różnicą, że wytwórnia znajdowała się pomiędzy podporami 13 i 14, a zaczep czynny do oparcia prac naciągowych był zlokalizowany na podporze nr 16, która z uwagi 423
na konstrukcję słupową została wyposażona w skośne zastrzały w celu przeniesienia dużych sił poziomych generowanych w czasie nasuwania konstrukcji. Poszczególne segmenty ustroju nośnego były wykonywane na stanowisku prefabrykacji zlokalizowanym pomiędzy podporami 13 i 14 oraz nasuwane podłużnie w kierunku podpory 23. Stanowisko do prefabrykacji wykonano w formie żelbetowych belek ślizgowych opartych na konstrukcji ryglowo-słupowej. Wykonanie konstrukcji i opuszczanie stanowiska odbywało się analogicznie jak dla sekcji A. Wytwórnię segmentów sekcji C pokazano na rysunku 13. Rys. 13. Sekcja C stanowisko do prefabrykacji pomiędzy podporami 13 i 14 Po nasunięciu konstrukcji w docelowe położenie wykonano montaż łożysk docelowych z nadaniem im odpowiednich wyprzedzeń wstępnych. Jednocześnie z osadzaniem łożysk wykonano rektyfikację wysokościową do projektowanych rzędnych w liniach podpór stałych. Realizacja nasuwania sekcji A i C wymagała instalacji prowadnic bocznych, które miały szczególne znaczenie w przypadku sekcji C ukształtowanej w planie w łuku poziomym. Z uwagi na fakt, że ciężar konstrukcji sekcji C był znacznie większy w porównaniu do sekcji A realizacja nasuwania wymagała zastosowania większej siły naciągowej. Realizacja naciągu na obu sekcjach odbywała się za pomocą dwóch pras hydraulicznych oraz dwóch zespołów lin naciągowych złożonych z odpowiednio dobranej ilości splotów typu L15,7 o przekroju 150 mm 2 każdy, wykonanych z stali wysokiej wytrzymałości Y1860. 5.3. Betonowanie ustroju nośnego i technologia sprężania Betonowanie segmentów podzielono na dwa etapy. Pierwszy to betonowanie dolnej płyty oraz trzech środników, drugi etap to betonowanie płyty górnej. Po uzyskaniu przez beton odpowiedniej wytrzymałości na ściskanie wykonywano sprężenie technologiczne, po czym przystępowano do nasuwania. Konstrukcję w każdym etapie nasuwania sprężano centrycznie za pomocą kabli 31L15,7 (sploty 150 mm 2 ) z stali Y1860 prowadzonych osiowo w płycie górnej i dolnej przekroju skrzynkowego i kotwionych w blokach zlokalizowanych w przerwach technologicznych. Po wykonaniu ustroju nośnego i osadzeniu wszystkich łożysk docelowych wykonano sprężenie docelowe (uciągające) zaprojektowane jako zewnętrzne kablami 31L15,7 (sploty 150 mm 2 ) z stali Y1860. Trasę kabli zewnętrznych ukształtowano za pomocą dewiatorów stalowych i HDPE. 5.4. Niweleta i ukształtowanie wysokościowe sekcji A i C Przed przystąpieniem do nasuwania wykonano niwelację, na postawie której wykazano, że odchyłki w osi projektowanej niwelety wynosiły od -72 mm do +22 mm dla jezdni lewej sekcji A, od -43 mm do +14 mm dla jezdni prawej sekcji A, od -14 mm do +24 mm dla jezdni lewej sekcji C oraz od -23 mm do +21 mm dla jezdni prawej sekcji C. Odchyłki te były wynikiem niedokładności w wykonaniu poszczególnych segmentów, osiadania podpór zwłaszcza tymczasowych oraz przyrostu odkształceń w wyniku reologii na skutek długotrwałej przerwy w budowie. Odchyłki ulegały zmianie w poszczególnych fazach realizacji, ale generalnie nie ulegały one zwiększeniu. Przeprowadzona rektyfikacja wysokościowa i reprofilacja nawierzchni pozwoliły na uzyskanie projektowanej niwelety z prawidłowym ukształtowaniem przekroju poprzecznego. 424
6. Technologia dokończenia budowy sekcji BP betonowanie nawisowe 6.1. Opis stanu zastanego Konstrukcja nośna jezdni południowej BP (nitka prawa) wykonana została częściowo wykonano przęsła skrajne 2x72,0 m oraz część przęsła nurtowego betonowanego nawisowo (wsporniki długości ok. 40,0 m), wykonano sprężenie uciąglające przęsła skrajne, nie wykonano sprężenia uciąglającego przęsło nurtowe. Do wykonania pozostało 8 segmentów jezdni prawej, po 4 dla każdego wspornika przęsła nurtowego (segmenty B11P-B14P, B'11P-B`14P) oraz konstrukcja zwornika (segment BP) łącznie ok. 40,0 m oraz sprężenie uciąglające przęsła nurtowego. Na końcach obu wsporników pozostawiono przymocowane do konstrukcji wykonanych segmentów B10P i B`10P wózki rusztowaniowe do betonowania nawisowego (trawelery). Schemat konstrukcji mostu B z podziałem na segmenty betonowania nawisowego pokazano na rysunku 14. Rys. 14. Sekcja BP przekrój podłużny z podziałem na segmenty Wykonano wszystkie podpory docelowe. Łożyska docelowe, zaprojektowane jako garnkowe zostały osadzone na podporach nr 8 i 11. Na podporach przynurtowych w osiach nr 9 i 10 zostało obciążone tylko łożysko środkowe, natomiast łożyska zewnętrzne zostały zamontowane bez wykonania podlewki (nieobciążone) ustrój nośny był wówczas podparty na podporze środkowej i podporach technologicznych metody nawisowej. 6.2. Betonowanie nawisowe i technologia sprężania Dokończenie budowy ustroju nośnego sekcji BP wykonano metodą betonowania nawisowego z wykorzystaniem trawelerów, które były przymocowane do wykonanych już segmentów B10P i B`10P. Betonowanie wszystkich brakujących segmentów ustroju nośnego sekcji BP przewidziano na wózkach rusztowaniowych podtrzymujących deskowanie. Po wykonaniu każdego segmentu przewidziano jego sprężenie technologiczne, a po zakończeniu budowy wszystkich segmentów i zwarciu konstrukcji sprężenie docelowe, uciągające przęsło nurtowe. Kable technologiczne biegnące w płycie górnej były sprężane etapami w kolejnych segmentach betonowania nawisowego. Zakotwienia czynne kabli sprężających nawisowych były zlokalizowane na czole każdego wykonanego segmentu, natomiast zakotwienia bierne były zlokalizowane w przęsłach skrajnych (balastowych). Betonowanie każdego z brakujących segmentów ustroju nośnego sekcji BP podzielono na dwa etapy. Pierwszy etap to betonowanie dolnej płyty oraz trzech środników, drugi etap to betonowanie płyty górnej. Na rysunku 15 pokazano sekcję BP podczas betonowania brakujących segmentów nawisu. Rys. 15. Sekcja BP w czasie budowy betonowanie kolejnych segmentów nawisu 425
Po sprężeniu i przesunięciu trawelera na kolejny segment wykonywano niwelację konstrukcji, na podstawie której dokonywano ewentualnej korekty podniesienia wykonawczego i określano rzędną ustawienia deskowań dla kolejnego segmentu. Po zabetonowaniu każdego kolejnego segmentu wykonywano ponownie niwelację konstrukcji i określano ewentualną korektę wartości sił sprężających. Konstrukcja w czasie kolejnych etapów wykonywanych nawisowo była sprężona za pomocą kabli wewnętrznych (przyczepnościowych) 31L15,7 (sploty 150 mm 2 ) z stali Y1860. Wartości sił naciągu kabli w poszczególnych etapach sprężania były korygowane na bieżąco w miarę postępu robót w celu uzyskania projektowanej geometrii konstrukcji. Sprężenie docelowe uciągające przęsło nurtowe i przęsła skrajne zaprojektowano jako wewnętrzne kablami 31L15,7 (sploty 150 mm 2 ) z stali Y1860. Trasę kabli sprężających ukształtowano za pomocą stalowych osłonek umieszczanych w płycie dolnej w czasie wykonywania kolejnych segmentów. 6.3. Zwarcie konstrukcji Przed zwarciem konstrukcji jezdni prawej przewidziano stabilizację końców wsporników za pomocą dodatkowych konstrukcji pomocniczych zakładanych przed betonowaniem zwornika. W przypadku wystąpienia różnic wysokościowych na końcach wsporników przewidziano wykonanie balastowania lub użycie siłowników w celu eliminacji tych różnic przed zwarciem wsporników. Zabiegi te jednak nie były konieczne gdyż różnice wysokościowe były na tyle małe, że można było od razu przystąpić do stabilizacji końców wsporników i betonowania zwornika. 6.4. Łożyska docelowe Do oparcia konstrukcji nośnych na podporach zaprojektowano łożyska garnkowe. Przewidziano wykonanie rektyfikacji łożysk w osiach 8 i 11 z wagi na duże przemieszczenia płyty górnej względem łożyska. Ponadto z uwagi na zwiększone reakcje zarówno w fazie budowy (łożyska środkowe wewnętrzne w osiach 9 i 10) jak i w fazie eksploatacji (łożyska skrajne zewnętrzne 9 i 10) przewidziano wymianę wszystkich łożysk w osiach 9 i 10 na łożyska o większej nośności. 6.5. Ukształtowanie wysokościowe i podniesienie wykonawcze Odchyłki w osi projektowanej niwelety wynosiły od -25 mm (przęsła skrajne wygięte w dół) do +100 mm (końce wsporników przęsła nurtowego wygięte w górę) dla ustroju nośnego jezdni prawej. Projektowaną niweletę jezdni prawej udało się uzyskać przez zastosowanie odpowiedniego podniesienia wykonawczego i odpowiednio dobranych wartości sił sprężających. Podniesienie wykonawcze określono na podstawie przeprowadzonych obliczeń faz montażowych, obliczeń stanu docelowego oraz analizy zachowania się konstrukcji w czasie z uwagi na zachodzące procesy reologiczne. Podniesienie wykonawcze korygowano w każdym etapie w miarę postępu robót na podstawie inwentaryzacji geodezyjnych wcześniej wykonanych segmentów i obserwacji zachowania się konstrukcji. Po wykonaniu kap chodnikowych i reprofilacji nawierzchni udało się uzyskać projektowaną niweletę sekcji BP. 7. Technologia dokończenia budowy sekcji BL program naprawczy 7.1. Opis stanu zastanego Konstrukcja nośna jezdni północnej BL (nitka lewa) została wykonana w całości wykonano przęsła skrajne 2x72,0 m oraz przęsło nurtowe 120,0 m, wykonano sprężenie zewnętrzne uciąglające. Nie wprowadzono do pracy łożysk skrajnych w osiach podpór 9 i 10 podparcie ustroju nośnego było zrealizowane na łożysku środkowym i podporach technologicznych metody nawisowej. 7.2. Ukształtowanie wysokościowe Odchyłki od projektowanej niwelety były stosunkowo duże i wynosiły od -130 mm (w dół) w środkowej części przęsła nurtowego 9-10 do +50 mm (w górę) w środkowej strefie przęseł skrajnych 8-9 i 10-11. Wynika stąd, że niweleta jezdni lewej, której konstrukcja została zwarta i docelowo sprężona wymagała znacznej korekty niwelety już w chwili jej zwarcia. Należało dodatkowo uwzględnić zwiększenie stwierdzonych odchyłek po wykonaniu kap chodnikowych i nawierzchni oraz wyposażenia. W ramach przeprowadzanych obliczeń określono wzrost odchyłek po wykonaniu kap 426
chodnikowych i nawierzchni oraz wyposażenia do wartości od -160 mm (w dół) w środku rozpiętości przęsła nurtowego 9-10 do +55 mm (w górę) w strefie środkowej przęseł skrajnych 8-9 i 10-11. Należy nadmienić, że niweleta mostów sprężonych jest dosyć wrażliwa na zachodzące procesy reologiczne, które ze względu na swoją nieprzewidywalność i długotrwały przebieg mają niewątpliwy wpływ na deformację ustroju. Podjęto się określenia wpływu reologii na deformację konstrukcji. W efekcie wpływ efektów reologicznych został oszacowany na poziomie -50 mm w środku rozpiętości przęsła nurtowego 9-10 oraz +5 mm w środku rozpiętości przęseł skrajnych 8-9 i 10-11. Podsumowując odchyłki od projektowanej niwelety, z uwzględnieniem ugięć od ciężaru kap chodnikowych, nawierzchni i wyposażenia oraz przewidywane deformacje w wyniku reologii wyniosłyby od -210 mm (w dół) w środku rozpiętości przęsła nurtowego 9-10 do +60 mm (w górę) w strefie środkowej przęseł skrajnych 8-9 i 10-11. Aby uzyskać niweletę możliwie zbliżoną do niwelety projektowanej wdrożono program naprawczy w ramach którego wykonano kilka zabiegów technologicznych, mających na celu wymuszenie takich odkształceń konstrukcji, aby zniwelować odchyłki i zapewnić bezpieczeństwo użytkowania obiektu. 7.3. Zabiegi technologiczne wykonane w ramach programu naprawczego W celu określenia sposobu naprawy niwelety zwartej konstrukcji nitki lewej mostu B przeprowadzono analizę statyczno-wytrzymałościową, na podstawie której sprecyzowano dokładnie procedurę i kolejność postępowania w celu uzyskania odpowiedniej korekty niwelety. Realizacja programu naprawczego niwelety polegała na wykonaniu kilku zabiegów technologicznych, w ściśle określonej kolejności: Etap 1: zwolnienie i demontaż tymczasowych podpór technologicznych, zwolnienie blokad i odcięcie prętów sprężających, oparcie konstrukcji na podporach i łożyskach docelowych. Etap 2: wymuszenie geometryczne na podporach 8 i 11. Etap 3: montaż kabli, dewiatorów i wykonanie dodatkowego sprężenia zewnętrznego. Etap 4: wykonanie reprofilacji płyty pomostu nadbetonem wraz z likwidacją nieciągłości na podporach 8 i 11 powstałej w wyniku wymuszenia geometrycznego. Etap 5: wykonanie kap chodnikowych i nawierzchni asfaltowej jezdni wraz z jej reprofilacją. 7.4. Zwolnienie podpór technologicznych Zwolnienie podpór technologicznych metody nawisowej powinno być właściwie przeprowadzone przed sprężaniem uciąglającym przęsło nurtowe. Sprężenie uciąglające wykonano przy podparciu konstrukcji na podporach tymczasowych z częściowym jej utwierdzeniem do tych podpór za pomocą prętów sprężających, co uniemożliwiało jej swobodny obrót i swobodę przemieszczeń. W efekcie nie uzyskano zakładanego odkształcenia przęsła nurtowego w górę. Dlatego też przypuszczano, że po zwolnieniu podpór tymczasowych i oparciu konstrukcji na docelowych łożyskach konstrukcja może się nieznacznie 'odprężyć w wyniku czego środek przęsła nurtowego przemieściłby się w górę, jednak jak się okazało po zwolnieniu blokad konstrukcja przęsła nie zmieniła swojej geometrii. 7.5. Wymuszenie geometryczne W ramach naprawy niwelety przęsła nurtowego zaprojektowano realizację odkształceń przęsła środkowego za pomocą wymuszeń geometrycznych na podporach skrajnych. Obliczono, że poprzez obniżenie ustroju nośnego w osiach podpór 8 i 11 o wartość -100 mm spowoduje w środku rozpiętości przęsła nurtowego wyniesienie do góry o wartość +46 mm. Założenia te całkowicie się potwierdziły, gdyż obniżenie konstrukcji w osiach podpór 8 i 11 o wartość -100 mm spowodowało w środku rozpiętości przęsła nurtowego wyniesienie do góry o wartość +50 mm. 7.6. Sprężenie konstrukcji dodatkowymi kablami Kolejnym zabiegiem jaki przewidziano w ramach programu naprawczego było sprężenie konstrukcji za pomocą dodatkowych kabli zewnętrznych (bezprzyczepnościowych) umieszczonych wewnątrz przekroju skrzynkowego, biegnących prostoliniowo przez całe przęsło nurtowe i kotwionych w żelbetowych blokach (przeponach) zlokalizowanych w przęsłach skrajnych 8-9 i 10-11. Zastosowano 8 kabli zewnętrznych typu 31L15,7 (sploty 150 mm 2 ) z stali Y1860. Zasadniczym zadaniem wprowadzenia dodatkowej siły sprężającej było zredukowanie zbyt dużych naprężeń rozciągających nad podporami 9 i 10 i środku rozpiętości przęsła nurtowego w fazie 427
użytkowej, a powstałych w wyniku innych zabiegów technologicznych tj. wymuszenie geometryczne i reprofilacja płyty pomostu dodatkowym betonem. Sprężenie dodatkowymi kablami spowodowało odkształcenie konstrukcji w środku rozpiętości przęsła nurtowego o wartość +40 mm (w górę) i pomijalne wartości odkształceń w przęsłach skrajnych. Na rysunku 16 pokazano lokalizację dodatkowych przepon i trasę kabli sprężających. Rys. 15. Sekcja BL przepony i kable sprężające dodatkowe 7.7. Reprofilacja płyty pomostu W ramach doprowadzania niwelety środkowego przęsła do stanu projektowanego oraz w celu uzupełnienia nieciągłości w linii podpór 8 i 9 powstałej podczas poprzednich zabiegów (wymuszenie geometryczne) wykonano reprofilację płyty żelbetowej pomostu nadbetonem zespolonym z płytą pomostu. Zespolenie wykonano za pomocą kotew wklejanych do płyty pomostu na żywicy. Poprzez wykonanie reprofilacji nadbetonem o grubości dochodzącej do 170 mm uzyskano podniesienie niwelety w środku rozpiętości przęsła o wartość +130 mm. 7.8. Reprofilacja nawierzchni asfaltowej Na obiekcie przewidziano nawierzchnię asfaltową grubości 90 mm, na którą składa się warstwa wiążąca 50 mm z asfaltu twardolanego i warstwa ścieralna 40 mm z mieszanki SMA. W celu uzyskania projektowanej niwelety oraz prawidłowych spadków poprzecznych dopuszczono lokalne zwiększenie lub zmniejszenie grubości nawierzchni asfaltowej z asfaltu twardolanego o wartości ±20 mm. 7.9. Łączny efekt prac naprawczych W wyniku połączenia zabiegów technologicznych opisanych powyżej w ramach programu naprawczego uzyskano korektę niwelety na poziomie +220 mm (w górę) w przęśle nurtowym i -50 mm (w dół) w przęsłach skrajnych. Spowodowało to tym samym osiągnięcie celu czyli uzyskanie projektowanej niwelety z dodatkowym podniesieniem wykonawczym z uwagi na efekty reologiczne. 8. Podsumowanie i wnioski końcowe Po przeprowadzeniu próbnych obciążeń statycznych i dynamicznych, które przebiegły pozytywnie, obiekt E-118 wraz z odcinkiem autostrady A-4 Tarnów-Dębica otwarto dla ruchu 30.10.2014 r. Na rysunku 17 pokazano obiekt po zakończeniu budowy. Rys. 17. Obiekt E-118 po zakończeniu budowy Udział w realizacji obiektu E-118 postawił przed wykonawcą (Budimex S.A.), autorami projektu technologicznego dokończenia budowy (GF-Mosty) i przedstawicielami nadzoru inwestorskiego (GDDKiA) wiele nowych wyzwań i problemów natury technicznej, a tym samym dostarczył wielu nowych i ciekawych doświadczeń projektowych i wykonawczych. 428
Po zakończeniu budowy obiektu nasuwają się następujące wioski i spostrzeżenia, które m. in. weryfikują założenia projektowe w konfrontacji z rzeczywistym zachowaniem się konstrukcji: Zaobserwowano znaczny wzrost oporów tarcia w pierwszych fazach nasuwania konstrukcji po kilkunastomiesięcznej przerwie, mimo wykonania wymiany łożysk ślizgowych z smarowaniem; Odkształcenia konstrukcji na wskutek wymuszeń geometrycznych były niemal całkowicie zgodne z oczekiwaniami odkształceniami; Odkształcenia konstrukcji od obciążeń statycznych stałych i ruchomych oraz od sprężenia były mniejsze od wartości prognozowanych, co świadczy o większej niż się zakłada sztywności konstrukcji; Z uwagi na bliskość częstotliwości drgań własnych konstrukcji i częstotliwości drgań zabudowanych kabli zewnętrznych przewidziano ich podwieszenie do konstrukcji w celu wymuszenia zmiany charakterystyk dynamicznych; Zaleca się wykonywać badania laboratoryjne modułu sprężystości betonu na próbkach pobranych z konstrukcji, a uzyskane wyniki uwzględniać w obliczeniach poprzez korektę sztywności; Wskazane jest, aby w konstrukcjach sprężonych takich jak most główny na etapie projektowania przewidywać miejsca na dodatkowe kable sprężające, które w razie potrzeby mogłyby być zabudowane w przyszłości (np. podczas ewentualnej wymiany kabli lub konieczności doprężenia konstrukcji). CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF THE E-118 HIGHWAY OVERPASS INCREMENTAL LAUCHING AND FREE CANTILEVERING METHOD The paper presents two different technologies of bridges construction incremental launching and free cantilevering method as the example of the recently realized object E-118 carrying highway A-4 in Debica, Poland. The E-118 object was divided into three sections - two overpasses (east and west) and the main bridge over the river Wisloka. Supporting structure of the E-118 object is a two-span, continuous box girder made of prestressed concrete. The object consists of two independent structures under each highway. As part of the construction of E-118 object there was carried out incremental launching of two overpasses and free cantilevering method of the main bridge. The paper identified a number of technical aspects specific to each of these technologies construction. A major difficulty during implementation of the object was the fact that the work was interrupted by the first contractor, which led to a long period of inactivity in a very unfavorable engineering phase, until a new contractor was selected. As a result of that, paper presents the repair program of left main bridge, where the geometric deviation had to be implemented in order to bring structure to the projected state. As part of the implemented repair program there were made a lot of interesting technological treatments (including forced geometric displacement, additional external prestressing, reprofiling of the deck, etc.), which made it possible to achieve the intended purpose, that is to say, bring the geometry of the bridge to the compliance with the project. 429
430