Viadukta Pesnica nismo obiskali po naključju. Grajen je po konceptu integralnih železniških viaduktov brez ležišč, ki so ga razvili Nemci, in je prvi tak viadukt v Sloveniji. Vendar ima nekaj povsem inovativnih rešitev: razcepljene stebre, betoniranje prekladne konstrukcije in napenjanje segmentov iz sredine. Te inovacije je s svojo ekipo in v sodelovanju z izvajalci razvil glavni projektant mostu Viktor Markelj, partner in direktor mednarodno priznanega podjetja za projektiranje mostov Ponting.
»Prvi vlak bo po novem in skoraj kilometer dolgem železniškem viaduktu Pesnica zapeljal sredi avgusta,« nam je ob obisku povedal Simon Vranc, vodja projekta Železnice 2 pri DRI upravljanje investicij, ki nadzira gradnjo. Vlak bo iz mariborske smeri na ta viadukt, ki zraven starega leta 1844 zgrajenega mostu proge Dunaj–Trst premošča dolino reke Pesnica in se slabih 500 metrov jugovzhodno od krožišča Pesnica pne nad avtocestnim odsekom Maribor–Šentilj, pripeljal po novem, kilometer in pol dolgem predoru Pekel.
Gradnja viadukta Pesnica bo stala 14,8 milijona evrov
Oba infrastrukturna objekta sta del 3,7 kilometra dolgega odseka Počehova–Pesnica. Gre za tretji sklop prve faze prenove železniške proge med Mariborom in Šentiljem. Do prihodnje pomladi, ko bo predvidoma investitor DRSI za povezavo pridobil uporabno dovoljenje, bo železniški promet po tej progi tekel pod posebnimi pogoji.
Gradnja tretjega sklopa bo stala okoli 115 milijonov evrov, vse cene vključujejo davek na dodano vrednost. Limitirana vrednost ob javnem naročilu leta 2019 je bila ocenjena na slab 101 milijon evrov. Vendar so morali opraviti za okoli 3,1 milijona evrov dodatnih del, druge podražitve so nastale zaradi vsem znanih podražitev materialov in energentov.
Gradnja viadukta Pesnica bo stala okoli 14,8 milijona evrov. Vanj so skupaj vlili 20 tisoč kubičnih metrov oziroma za osem olimpijskih bazenov betona. V armaturi je štiri tisoč ton armiranenega jekla in 350 ton jekla za prednapenjanje.
Mi smo gradbišče viadukta obiskali konec letošnjega junija. Pred tremi leti ga je začel graditi konzorcij podjetij. Vodilni partner konzorcija za gradnjo tega viadukta je Pomgrad, v njem so še Kolektor Koling, SŽ-ŽGP, GH Holding in Gorenjska gradbena družba.
Glavne dimenzije
Preden na kratko razložimo inovacije Viktorja Marklja, viadukt Pesnica uokvirimo v nekaj številk. Dolg je 912,6 in širok 14,36 metra, ima 32 razponov, ki so v povprečju dolgi 28 metrov. Prečni prerez je oblike dveh reber širine od 1,8 do 2,2 metra, konstrukcijska višina preklade meri 2,30 metra. Statična dolžina mostu je 896 metrov, med krajnimi osmi je razdeljena na devet delov. Sedem vmesnih okvirjev je dolgih 112 metrov, krajna polovična okvirja sta dolga 56 metrov.
Viadukt ima na obeh straneh hodnik za morebitno evakuacijo potnikov in za revizijske namene. Hodnik je širok 1,73 metra, na mestih vpetja oziroma temelja vozne mreže pa 1,18 metra.
Viadukt, ki stoji na slabo nosilnih tleh iz glinasto-meljnih zemljin, je v Sloveniji edinstven tudi zaradi tega, ker bosta čezenj speljani dve tirni povezavi. Prva že letos, druga zaradi izkazanih predvidenih potreb šele čez nekaj let, predvidoma leta 2030.
Integralni viadukt brez ležišč
In zdaj k drugim glavnim posebnostim tega viadukta, po katerem bodo vlaki zaradi bližine postaje vozili s hitrostjo do 120 kilometrov na uro. Ta infrastrukturni objekt je zasnovan kot integralni viadukt. Železniške viadukte s tem konceptom so že zgradili v Nemčiji.
Nosilni stebri mostu in njegova prekladna konstrukcija so brez ležišč. Spojeni so neposredno, kar po besedah Viktorja Marklja zniža strošek gradnje in vzdrževanje objekta: »Ležišča, ki spajajo stebre in vrhnjo konstrukcijo z voziščem, so precej draga. Gre za zahtevne elemente, ki jih je treba vzdrževati, po določenem času tudi zamenjati. Če spojimo stebre in prekladno konstrukcijo neposredno, takšno vzdrževanje odpade.«
In za koliko se je pocenila gradnja? Markelj pravi, da stroškov gradnje viaduktov ni mogoče primerjati med seboj, saj je vsak tak objekt unikat. Če pa bi primerjali ceno na kvadratni meter, bi lahko bila gradnja enakega viadukta brez ležišč za šestino do petino cenejša od gradnje viadukta z ležišči.
Posebnost takšnih dolgih železniških objektov je členjenost na krajše integralne segmente, zaradi česar tiri nimajo dilatacij, ampak gre za neskončno zavarjene tire. Takšni tiri so cenejši, manj je hrupa, večja je varnost.
Prednapenjanje iz sredine
Koncept tega viadukta izvira iz Nemčije, kjer so že zgradili nekaj takšnih objektov, Viktor Markelj pa poudarja pomembne inovativne pristope. Teh še niso uporabili nikjer drugje na svetu. Najprej nam je razložil, da je pri dolgih viaduktih običajna segmentna gradnja po poljih. V takem primeru se viadukt gradi zaporedno z enega konca proti drugemu.
Pri tem se opaži in zabetonira posamezno polje s previsom, sledi prednapenjanje tega segmenta in ponavljanje postopka. Vendar je pri integralni zasnovi težava kakovost izvedbe vogala končnega okvirja, saj prednapenjanje zahteva svoj prostor, pri čemer se vogal slabi.
»Zato smo vpeljali inovativno napenjanje okvirjev, in sicer iz sredine okvirja,« je razložil Markelj. V vogale okvirja so vgradili potopljene pasivne glave, ki ne motijo poteka armature v vogalih. Aktivne napenjalne glave so vgrajene na sredinski podpori. Tam se kabli preklopijo, kar ustreza tudi obliki diagrama upogibnih momentov. Tako se lahko elementi viadukta gradijo po poljubnem vrstnem redu, kot je bil primer v Pesnici, kjer so gradili iz sredine proti obema opornikoma.
V prečnem prerezu viadukta je vgrajenih 16 kablov z napenjalno silo 3.800 kilonewtonov (380 ton) vsak. Zaradi preklopov kablov nad srednjo podporo je bilo treba enostransko napeti 32 kablov. To se je izvajalo v dveh fazah. Po tednu dni so najprej napeli dvakrat po šest kablov. Po treh tednih pa še dvakrat po deset kablov.
Razcepljeni stebri
Druga inovacija so razcepljeni stebri, ki dajejo videz ene podpore, v resnici pa podpirajo dva segmenta. Vsak segment zase se lahko krči in razteza, konstrukcija pod neprekinjenim tirom pa deluje kot neke vrste gosenica.
Vsak izmed 112 metrov dolgih odsekov stoji na petih parih stebrov. Razcepljeni oziroma prerezani na polovico so »okrogli« krajni stebri s premerom 160 centimetrov. Gre za zahtevno obliko z zelo veliko armature, predvsem na zgornjem vogalu. Zato so najprej zgradili testni steber v naravni velikosti, kjer so preverili izvedljivost tega zahtevnega detajla.
Centralno podporo vsakega odseka tvorita dva ovalna stebra, ki prenašata večji del vzdolžne zavorne sile. Ta je pri železnici mnogo večja kot pri cestnem prometu. Širši del stebra je v smeri vožnje vlaka. Široka sta 160 in dolga 240 centimetrov.
Vmesno podporo zagotavlja par okroglih stebrov premera 160 centimetrov.
Betoniranje prekladnih konstrukcij
Viadukt, kot rečeno, stoji na sedmih 112 metrov in dveh 65 metrov dolgih odsekih. Betoniranje prekladne konstrukcije vsakega izmed daljših odsekov je bilo zelo zahtevno. V tej fazi so v vsako izmed daljših konstrukcij vlili 1.560 kubičnih metrov betona. Na gradbišču je od 14 do 16 ur betoniralo 50 ljudi, 21 avtomešalcev je v tem času dostavilo 193 hrušk betona, ki so ga črpale tri črpalke za beton.
»Prvo prekladno konstrukcijo smo zabetonirali sredi predlanskega junija. Betonarno smo zagnali okoli polnoči. Betonirati smo začeli ob dveh zjutraj. Končali smo isti dan ob šestih zvečer,« nam je povedal vodja del na objektu Srečko Prša.
Temeljenje
Celotno temeljenje je predvideno kot globoko na betonskih pilotih s premerom 150 centimetrov, ki so izkopani od 15 do 20 metrov globoko v zemljo. Tudi temeljenje sledi konceptu prenosa horizontalnih sil, zato so centralne toge podpore okvirjev temeljene na pilotih, postavljenih v dveh vrstah, preostale podajne podpore pa na pilotih, postavljenih v eno linijo.
Tiri
Vse deformacije se sproščajo v osmih konstrukcijskih stikih nad razcepljenimi stebri. Vsak izmed teh stikov sprejema premike za svojo levo in desno vplivno dolžino. Prek konstrukcijskega stika poteka neprekinjen tir, ki je na togo podlago pritrjen z elastičnimi spojkami. Pri gradnji so uporabili sistem tira na togi podlagi (TTP) – avstrijski sistem ÖBB-PORR.
Zaradi povezave med tiri in konstrukcijo nastajajo medsebojni vplivi deformacij in napetosti. Tir se ne sme niti izkloniti v tlaku niti pretrgati v nategu, kar je treba dokazati s tako imenovano analizo interakcije.
Dinamični blažilniki
Obnašanje novega integralnega koncepta za tako velike železniške objekte še ni natančno preiskano ali potrjeno z dolgotrajno uporabo. Zato so med členjene integralne segmente vgradili hidravlične dinamične blažilnike (shock transmittor unit – STU). Med vsako zavorno enoto sta dva hidravlična blažilnika z nosilnostjo 2.500 kilonewtonov. S tem so zagotovili prenos potresnih in zavornih sil na več enot, medtem ko temperaturne in geološke deformacije potekajo neovirano. S tem sta dodatno povečani odpornost in trajnost konstrukcije, kar ustreza sodobnim trendom vzdržne gradnje.
