Jedná se o mostní dílo, které je velmi zdařilé z technického a současně i z architektonického hlediska. Most je zařazen do seznamu Technických památek České republiky.

Žďákovský most slaví letos 45 let od zahájení téměř nepřetržitého provozu a je základním kamenem silnice I. třídy spojující Rožmitál pod Třemšínem s Milevskem. Do současnosti byly provedeny nad rámec běžné údržby pouze generální oprava svršku mostovky včetně izolace (v roce 1992, tj. po 25 letech provozu) a lokální oprava trámů mostovky (v roce 1998), když byly ve stojině trámů mostovky zjištěny ojedinělé svislé trhliny způsobené rozpínáním zmrzlé vody v dutině výztuh trámů. V rámci opravy byly trhliny přeplátovány a detail výztuh upraven tak, aby se tyto poruchy nemohly opakovat. Mostní dílo se v blízké budoucnosti přehoupne do druhé poloviny své plánované životnosti (v ČR je pro mostní konstrukce uvažována 100 let).

Stávající stav mostu
Nyní u některých částí mostu dochází k významnému zhoršování stavu. Jedná se zejména o mostní závěry nad opěrami, jejichž stav lze označit jako havarijní. Provozování mostu je v posledních letech podmíněno dopravním omezením (zúžení průjezdného profilu, omezení rychlosti) a prováděním sledování s nadstandardní frekvencí. Atmosférickými vlivy a nedostatečnou údržbou jsou pochopitelně více či méně degradovány i další části mostu. Pokud se chceme těšit z dalšího důstojného fungování mostního díla, je nutné ve velmi krátkém časovém horizontu provést globální opravu.

Správce mostu, kterým je ŘSD správa České Budějovice, rychlé zhoršování stavu některých částí mostu vnímá a připravuje komplexní opravu. Obecně platí, že pro přípravu kvalitního projektu oprav je naprosto zásadní zjištění skutečného aktuálního stavu a predikce dalšího vývoje stavu konstrukce. Za tímto účelem provedla firma Pontex s.r.o. v průběhu let 2010 až 2011 komplexní diagnostický průzkum všech částí mostu. V tomto příspěvku je výtah nejvýznamnějších a zajímavých zkušebních postupů, zjištěných skutečností a návrh způsobů a rozsahu opravy.

Diagnostický průzkum
Mezi základní úkoly diagnostických průzkumů prováděných ve fázi přípravy projektové dokumentace pro výběr zhotovitele patří zejména poskytnout objektivní a v rámci možností kompletní podklady pro návrh vhodných postupů rekonstrukce a specifikaci doporučeného rozsahu a harmonogramu těchto prací.
Obsahem tohoto příspěvku jsou následující části rozsáhlého diagnostického průzkumu:
-    komplexní materiálový a korozní průzkum ocelových konstrukcí,
-    zjištění stavu mostních závěrů,
-    komplexní průzkum betonových konstrukcí (odolnost mrazu, podezření na ASR, …),
-    zjištění stavu nepřístupných konstrukcí (vrtané sondy, potápěčský průzkum, …).

Průzkum ocelových konstrukcí
Průzkum ocelových konstrukcí se skládal z ověření současných materiálových charakteristik a struktury oceli a korozního průzkumu ocelových konstrukcí.

Materiálové charakteristiky a struktura byly zjišťovány na souboru miniaturních vzorků z materiálu odebraného z konstrukce. Základní tělesa odebíraná z konstrukce měla tvar kulového vrchlíku přibližně o velikosti pětikoruny. Z těles byly následně vyrobeny zkušební vzorky pro chemický rozbor, mikroskopický rozbor mikrostruktury a penetrační zkoušky. Na základě výsledků penetračních zkoušek s pomocí dostupných korelačních vztahů byly vypočteny hodnoty meze kluzu, meze pevnosti a tažnosti.
Při přípravě miniaturních vzorků byly použity výhradně technologie řezání, které se vyznačují minimálním teplotním namáháním odebíraného vzorku, neboť i lokální povrchové změny vlastností materiálu v důsledku přehřátí by vzhledem k velikosti vzorků mohly podstatně ovlivnit výsledky zkoušek. Odběry vzorků byly provedeny ve spolupráci s firmou Materiálový a metalurgický výzkum s.r.o. pomocí zařízení Rolls-Royce SSam-2TM, které využívá minimální rychlosti odběru (rychlost postupu cca 5 mm / hodinu) v kombinaci v vodním chlazením.

V rámci korozního průzkumu byly zejména identifikovány materiály a měřeny tloušťky a případná oslabení stávajícího souvrství protikorozní ochrany, dále pak rozsah oslabení ocelových průřezů. Při průzkumu byly kromě přímého vizuálního průzkumu použity i pomůcky a přístroje pro zkoušky nedestruktivní popř. zkoušky lokálně destruktivní. Mezi ně patří např. elektromagnetický tloušťkoměr, ultrazvukový detektor tloušťky ocelových prvků, zařízení pro odtrhové zkoušky nátěrů, lupa s měřítkem, apod.
Na základě zjištěných vlastností a poruch stávající protikorozní ochrany v 1. etapě korozního průzkumu byly zpracovatelem průzkumu navrženy možné postupy opravy protikorozní ochrany. Proveditelnost a funkčnost navržených postupů byla následně v 2. etapě testována na referenčních plochách na konstrukci in-situ. Provozní zkouškou byly ověřeny účinky vysokotlakého vodního paprsku (tzv. water-­jetting) v rozsahu pracovních tlaků od 1200 do 2500 barů, při pomalé resp. běžné rychlosti postupu.

Závěr průzkumu ocelových konstrukcí lze shrnout takto: mechanické, chemické i strukturní vlastnosti materiálu odpovídají specifikaci materiálu z původní projektové dokumentace, dále byly navrženy rozsahy a technologie opravy protikorozní ochrany.

Mostní závěry
Průzkum mostních závěrů sestával z korozního průzkumu (viz kapitola Průzkum ocelových konstrukcí), podrobné vizuální prohlídky zaměřené na ověření mechanické funkčnosti (obr. 2) a zaměření pro zhotovení výkresů stávajícího stavu (obr. 4).

Stávající dilatační závěr je atypická ocelová konstrukce. Na opěře je osazena ocelová konzola, která je připojena kloubově k závěrné zdi a je podpírána vůči ocelové podkladní konstrukci na úložném prahu pohyblivým podepřením, které je řešeno pomocí ocelových válců, které jsou táhly spojeny s nosnou konstrukcí mostu. Uvedená konzola se při dilatačních pohybech zasouvá pod ocelovou desku, která je kotvena na nosné konstrukci mostu. Mezi konzolu na opěře a vlastní závěrnou zeď je vložen další krycí plech. Svírání spár mezi krycími plechy bylo zajištěno pružinami. Celý dilatační závěr není řešen jako vodotěsný. Voda protéká dilatačním závěrem z předmostí na opěru a zhlaví mostovky.

Jak je z popisu i grafické dokumentace zřejmé, jedná se o poměrně složitý pohyblivý mechanismus, který může uspokojivě fungovat jen pokud jsou všechny jeho části plně pohyblivé a funkční. To však vyžaduje provádění pravidelné odborné údržby.

V závěru této části průzkumu byl zhodnocen globální stav konstrukce jako havarijní, zejména v důsledku celkového rozpadu pohyblivého podepření některých konzol a výrazného korozního úbytku některých nosných částí konstrukce (oslabení až 30 % průřezové plochy). Vzhledem ke zjištěným rozsahům degradace a rozpadu konstrukce mostních závěrů i spodní stavby byla doporučena celková náhrada mostních závěrů současnými typy ve vodotěsném provedení.

Průzkum betonových konstrukcí
Na betonových konstrukcích resp. vzorcích byla provedena celá řada standardních zkoušek (pevnost v tlaku, tahu, objemová hmotnost, odolnost vůči CHRL, obsah iontů Cl-, postup karbonatace, nasákavost, atd.), ale i méně známé zkoušky orientované zejména na stav betonu z hlediska rizika rozvoje projevů alkalicko-silikátové reakce (ASR).

Vzorky betonu prvků spodní stavby zcela selhaly při zkouškách odolnosti CHRL a mrazu. Došlo k celkovému rozpadu téměř všech vzorků. Tento fakt byl uvážen při návrhu sanačních postupů betonových konstrukcí. Zejména byl v této souvislosti kladen důraz na zabránění zatékání do stávajících betonových konstrukcí.
V rámci průzkumu bylo provedeno porovnání dvou metod stanovení obsahu iontů Cl- v betonu. Porovnávány byly výsledky chemického laboratorního rozboru a orientační zkoušky RCT fy Germann. Shoda výsledků byla velmi dobrá, rozdíl v koncentracích byl do 15 % hodnoty stanovené chemickým rozborem.

Naproti tomu výsledky zkoušek zaměřených na zjištění přítomnosti produktů ASR a predikce pravděpodobného dalšího vývoje tohoto zhoubného degradačního procesu v betonu již tak přesvědčivě jednotné nebyly. K dispozici byly výsledky polních kolorometrických zkoušek (uranylacetát), pozorování produktů ASR optickým mikroskopem i elektronovým mikroskopem s podporou chemické analýzy (SEM/EDAX) a dále chemickým rozborem cementové pasty.

Vzhledem k nejednoznačným výsledkům bylo nutné v druhé etapě průzkumu odebrat další vzorky pro další typ zkoušky, a tím je dilatometrické měření vývoje deformace vzorků uložených ve vyhřívané mlžné komoře (laboratoř ŘSD). Tato zkouška by měla dát finální indicii k určení způsobu rekonstrukce. Délka expozice vzorků je ale několik měsíců až let, toto období v komoře simuluje dle autorů zkoušky vývoj ASR v betonu v přirozeném prostředí o délce několika desítek let. Zkouška v době prezentace tohoto příspěvků nadále probíhá.

Průzkum nepřístupných konstrukcí
Celkové rozměry a uspořádání konstrukce mají zásadní vliv na provádění průzkumných prací. K zajištění zpřístupnění jednotlivých konstrukcí v nezbytném rozsahu byly použity veškeré dostupné prostředky: stacionární revizní lávky, mobilní mostní prohlížečka MOOG (ŘSD), horolezecké a potápěčské techniky. S politováním bylo zjištěno, že pohyblivé revizní lávky jsou nepřipravené pro provoz.

V předchozím odstavci byla nepřístupnost uvažována z pohledu obtížnosti přístupu zpracovatele průzkumu. Nyní budou popsány postupy průzkumu zakrytých konstrukcí, např. ocelových prutů výztuže, určení hloubky trhlin, skladby vrstev, apod.

Prověřovanými „nepřístupnými“ konstrukcemi Žďákovského mostu byly zejména kotevní tyče patních kloubů zabetonované do konzol železobetonových zárodků oblouku. Vizuální prohlídkou líce zárodků byly zjištěny trhliny přibližně v trasách kotevních tyčí s výluhy pojiva a koroze. Existovala tedy odůvodněná obava z koroze těchto tyčí. Několika návrty profilu 50 mm byly obnaženy vytipované kotevní tyče (tyče jsou v hloubce přes 50 cm). Dále byly provedeny jádrové návrty v místě trhlin.

Tímto pracným, ale principiálně jednoduchým postupem, byla zjištěna skladba vrstev masivní konstrukce (obr. 6), která nebyla do té doby známá. Endoskopickým průzkumem vyvrtaných sond a prohlídkou vyjmutých jader jsme získali cenné podklady pro závěry: koroze tyčí zjištěna nebyla, trhliny patrné na líci dosahují hloubky k betonářské výztuži nebo až k plechu ztraceného bednění (tzn. hloubka 0,35  m), zjištěny byly dále lokální diskontinuity ve struktuře betonu.

Provedení kontrolních návrtů a jejich endoskopický průzkum je vhodné, a často i nezbytné, k doplnění nedestruktivních zkoušek prováděných na líci konstrukcí, např. akustického trasování nebo ultrazvukového vyšetření. Tato lokálně destruktivní metoda může sloužit ke správné interpretaci indikací zjištěných těmito metodami.

Zde je uvedeno krátké shrnutí úkonů navržené rekonstrukce: celková náhrada horní části opěr včetně komor technologie, náhrada mostních závěrů, výměna žb desky mostovky v pásech šířky 2 m podél obou okrajů, náhrada prvků odvodnění, kompletní náhrada mostního svršku včetně izolace a záchytného systému, oprava líce žb pilířů, obnova protikorozní ochrany (u většiny prvků pouze lokálně).

Hlavním námětem a cílem tohoto příspěvku byla prezentace komplexního diagnostického průzkumu a jeho zásadního významu v procesu přípravy projektové dokumentace pro výběr zhotovitele rekonstrukce. Byly taktéž prezentovány některé velmi praktické a zajímavé diagnostické metody. Cílem rozhodně nebylo zahltit čtenáře výčtem všech použitých metod nebo podrobnostmi týkajících se zjištěných skutečností.

Ing. Tomáš Klier (tel. +420 244 062 242, e-mail: klier@pontex.cz), Ing. Tomáš Míčka,
Ing. Ondřej Dědek, Pontex s.r.o.
Ing. Ondřej Kugler, korozní inženýr

PONTEX
Bezová 1658/1, 147 14  Praha 4-Braník
tel.: 244 062 215, fax: 244 461 038
e-mail: pontex@pontex.cz, http://www.pontex.cz