Viadukt u Millau

Viadukt u města Millau je nejdelším mnohapolovým zavěšeným mostem s pilíři nejvyššími na světě. Progresivní návrh vyžadoval řešení mnoha technických problémů. Návrh i výstavba betonových pilířů a ocelové nosné konstrukce ukazuje současné možnosti stavebnictví.

Popis konstrukce
Mostní konstrukce je spojitý ocelový nosník podporovaný opěrami a sedmi mezilehlými pilíři. Celková délka mostu je 2460 m. Na krajní pole o délce 204 m navazuje 6 středních polí s konstantní délkou 342 m. Výška betonových pilířů od terénu k úrovni vozovky se mění od 78 do 245 m. Nad vodorovnou mostní konstrukci vystupují ocelové pylony až do výšky 343 m nad úroveň terénu v místě nejvyššího pilíře – most má nejvyšší pilíře na světě. Ve vodorovném směru je most v oblouku o poloměru 20 000 m a od severu k jihu stoupá ve sklonu 3,025 %. Most převádí dálniční komunikaci, a to v každém směru dva jízdní pruhy o šířce 3,5 m a jeden pruh 3 m široký. Včetně revizních chodníků a středního dělicího pásu je ocelová konstrukce široká 32,05 m. Na okraji mostu jsou umístěna mohutná svodidla a 3 m vysoká stěna ochraňující vozidla před účinky bočního větru. Výška ocelového komorového průřezu s ortotropní mostovkou je 4,2 m. Výška pylonů nad mostovkou je téměř 90 m. Závěsy jsou umístěny v jedné rovině v oblasti středního dělicího pásu. Objekt je nejdelším mnohapolovým zavěšeným mostem na světě.
Základové podmínky jsou dány vápencovým charakterem území. Pilíře mostu byly založeny vždy na 4 šachtových pilířích o průměru 4,5 až 5 m v délce 9 až 16 m. Vlastní pilíř má spodní část tvořenou dutým betonovým sloupem tvaru přibližně kosodélníka s profilovanými čely ve směru kolmo na podélnou osu mostu. Ve výšce 90 m pod mostovkou se pilíře rozdělují na dva též duté dříky, na jejichž vrcholech jsou umístěna vždy dvě kalotová ložiska. Rozdělení pilířů na dva dříky má několik důvodů:
- zdvojení podporových bodů pro mostovku zvyšuje její tuhost v podélném směru,
- snížení ohybové tuhosti pilířů snižuje namáhání mostu od teploty,
- zdvojené pilíře poskytují stabilní základ a dostatečnou tuhost pro ocelové pylony tvaru obráceného Y.
Pilíře jsou velmi namáhány vzhledem k výšce a rozměrům mostu. Zejména nepříznivě se projevují účinky větru a teploty. Při návrhu byl respektován vliv nelineárního působení a vliv trhlin v betonu. Vzhledem k mimořádné výšce a namáhání jsou pilíře z vysokohodnotného betonu o pevnosti 60 MPa podélně předepnuty v horní části 8 kabely v každém ze zdvojených dříků.
Vodorovná nosná konstrukce mostu je ocelová komorová. Její maximální výška uprostřed dosahuje 4,2 m a směrem k okrajům se snižuje. Ve střední části pod závěsy je umístěn centrální komorový nosník o šířce 4 m, tvořený dvěma vnitřními stěnami, horní a spodní deskou. Na obě strany vybíhá horní a spodní deska, obě vyztužené podélnými uzavřenými výztuhami a vzájemně propojeny příhradovým ztužením. Tloušťka použitých plechů se pohybuje mezi 12 až 16 mm v polích. Pouze střední komorový nosník má desky (25 až 80 mm) a stěny (20 až 40 mm) zesíleny zejména v oblasti pylonů. Byla použita ocel třídy S 355 a S 460.
Ocelové pylony mají celkovou výšku 89 m nad mostem. Z toho 38 m je pylon rozkročen v podélném směru na dva dříky betonového pilíře. Dalších 51 m je využito částečně ke kotvení závěsů a zbývajících 17 m je pouze architektonickým doplňkem, zlepšujícím estetický dojem mostu. Do pylonu je kotveno celkem 11 párů závěsů uspořádaných v poloharfovém systému. Závěsy jsou sestaveny z lan T15 třídy 1860 MPa, které jsou pozinkovány, opláštěny a navoskovány. Vnější plášť závěsů je z nezainjektovaných PEHD trubek, které zajišťují aerodynamicky příznivý tvar, tvoří ochranu proti UV záření a na svém povrchu mají nespojité šroubovice, které omezují vibrace od účinků větru a deště. Počet lan se mění od 45 v závěsech u pylonů do 91 v závěsech u středu rozpětí.

Statický systém mostu v podélném směru
Klasické zavěšené konstrukce mají pylony vetknuté do základů, případně do vodorovné konstrukce mostu, avšak zároveň kotvené do koncových pevných bloků za opěrou, nebo do krajních polí někdy ztužených pomocnými podporami. V případě viaduktu Millau by takový systém nebylo možné realizovat. Při zatížení jednoho pole se vrchol pylonu naklání směrem k zatíženému poli. Tuhosti pylonů a pilířů přispívají k tuhosti mostu a společně tvoří odpor proti deformaci. Lze volit mezi dvěma krajními alternativami:
v případě netuhých pylonů a pilířů je třeba navrhovat relativně tuhou mostní konstrukci,
v případě tuhých pylonů a pilířů lze tuhost a tím i tloušťku mostní konstrukce omezit.
Současně se projevuje vliv účinků teploty, který je příčinou podélných posunů, které u popisovaného mostu dosahují až 0,6 m. U viaduktu Millau byl problém řešen tak, že mostní konstrukce je podepřena na každém pilíři ve dvou bodech vzdálených cca 16 m na rozdvojených pilířích. Tím je zajištěna možnost vodorovného posunu s přiměřeným odporem a zároveň stabilita a tuhost pylonů dostatečná k omezení nadměrných deformací mostních polí při nerovnoměrném zatížení. Mostní konstrukce pak může být relativně lehká a poddajná.

Výstavba mostu
Projekt tak velkého rozsahu kladl též mimořádné nároky na výstavbu mostu. Generálním dodavatelem byla firma Eiffage TP – člen skupiny Eiffage a dodavatelem ocelové konstrukce pak firma Eiffel z téže skupiny. Staveniště bylo rozděleno na čtyři oblasti s celkovou plochou asi 8 ha a u každého pilíře bylo stavbou zabráno dalších přibližně 3500 m2 plochy. Kromě vlastního viaduktu byly v rámci projektu postaveny další dva menší mosty – přes řeku Tarn a přes silnici Millau-Albi, které sloužily v době výstavby pro staveništní provoz podél viaduktu. Tak byl vytvořen zcela nezávislý systém staveništních komunikací oddělený od běžné silniční sítě. Ocelové prvky mostu byly vyráběny jinde a přiváženy byly na stavbu jen pro vlastní montáž, čímž omezeny další zábory půdy pro staveniště.

Spodní stavba
Základová patka nabetonovaná na čtveřici šachtových pilířů měla tloušťku 3 až 5 m. Betonáž objemu 1100 až 2100 m3 trvala u největší patky 30 hod. Používal se beton třídy B35 s obsahem cementu 280 kg/m³.
Pilíře byly betonovány po záběrech 4 m vysokých. Vnější bednění se přesouvalo samočinně, vnitřní bednění bylo překládáno pomocí jeřábu. Uvnitř pilíře jsou navrženy mezilehlé vodorovné desky, které by narušovaly použití samočinně posuvného bednění, proto byl přesun bednění jeřábem ekonomičtější. Rychlost výstavby se pohybovala kolem 3 dní na záběr v dolních částech s jedním dříkem a cca 3 až 4 dny v horních rozdvojených částech pilířů. Betonářská výztuž byla prefabrikována a umístěna do bednění jako armokoš. Beton pilířů třídy B60 s obsahem cementu 400 kg/m³ byl vyráběn ve dvou betonárnách umístěných v prostoru staveniště.
Předpínání pilířů v horní rozdvojené části je unikátním dílem. Zejména injektáž svislých kabelů o délce blížící se 100m byla dosud neodzkoušená. Testy s cílem ověřit složení injektážní malty, dobu trvání injektáže, funkčnost zařízení a technologický postup byly provedeny na pilíři viaduktu Verrieres několik kilometrů severně od mostu u Millau. Opěry mostu jsou pouze 13m široké a jsou doplněny bočními konzolami, které opticky prodlužují most až k místu, kde se setká niveleta s terénem.
Pro výstavbu mostu byla navržena metoda vysouvání. Protože překonat pole o délce 342m je značný problém i pro ocelovou konstrukci, bylo nutné postavit ve středu většiny polí dočasné podpory. Celkem sedm dočasných podpor mělo ocelovou příhradovou konstrukci o půdorysných rozměrech 12 x 12m. Rohové sloupy trubkové konstrukce měly průměr 1,016m. Pět dočasných podpor bylo teleskopických, samočinně se vysunuly až do výše 173m u nejvyšší dočasné podpory. Rychlost výstavby dosahovala 12m denně. Dvě podpory v krajních polích byly postaveny pomocí jeřábu, neboť jejich výška nepřesahovala 30m.

Výstavba vodorovné konstrukce
Vodorovná ocelová nosná konstrukce mostu se vysouvala z obou opěr. Za opěrami byly vybudovány montážní haly pro sestavení mostní konstrukce z prefabrikovaných ocelových částí dovážených na staveniště. Tam byly části svařovány a připojovány k již postavené konstrukci mostu.
Každé pracoviště za opěrou mělo tři části o délce 171m. V nejvzdálenější části od opěry byl sestavován centrální komorový nosník. Ve střední části byly montovány ostatní části průřezu a připojovány k centrálnímu nosníku. V části nejbližší k opěře byl celý ocelový průřez opatřen protikorozními nátěrovými systémy a byla namontována další zařízení, např. sloupky ochranných stěn proti větru. U každé opěry pracovalo asi 75 svářečů. Doba nutná pro výstavbu 171m dlouhého úseku mostu byla po zaběhnutí prací asi čtyři týdny.

Výsuv ocelové konstrukce
Výsuv nosné konstrukce probíhal po úsecích délky 171m, tj. polovině délky typického mostního pole. V sedmi z osmi polí byly umístěny dočasné podpory, v osmém nejvyšším poli, kde nebylo možné dočasnou podporu umístit z důvodu extrémní výšky a přechodu řeky Tarn, bylo naplánováno spojení obou úseků vysouvaných od jižní a severní opěry. Tak bylo zajištěno, že konzola při výsuvu nikde nepřesáhne délku 171 m. Konzola délky 171 m je však stále dlouhá. Proto pro omezení jejího průhybu bylo využito definitivních pylonů. Pylon vzdálený 171 m od předního konce vysouvané části mostu byl postaven již před vlastním výsuvem. Kromě toho byl přední konec mostu opatřen krátkým příhradovým nosem, který umožňoval plynulý nájezd na definitivní nebo dočasné podpory. Během výsuvu konstrukce byl tedy smontován pouze pylon u předního konce. Další pylony byly montovány až po ukončení výsuvu a spojení obou částí v nevyšším poli, cca 270 m nad hladinou řeky Tarn.
Během výsuvu klasickou metodou vznikají vodorovné síly namáhající pilíře na ohyb. V případě takto vysokých pilířů by bylo obtížné zajistit jejich stabilitu a tuhost. Proto byl navržen unikátní vysouvací systém, který umožnil vodorovné síly eliminovat. Na každém (definitivním i dočasném) pilíři bylo umístěno speciální hydraulické zařízení, které konstrukci nadzdvihlo, posunulo vpřed a opět položilo. Pak se zařízení vrátilo do počáteční polohy a postup byl opakován znovu. Tak vznikl krokový posun s délkou kroku 600 mm. Bylo dsaženo rychlosti výsuvu asi 10 m/hod (16 kroků/hod). Použitý počítačově řízený systém využívající hydrauliku firmy Enerpac byl velmi složitý, avšak za cenu eliminace vodorovných sil na konstrukci jistě přispěl k hospodárnosti projektu.
Během výsuvu v běžných polích nebyla ocelová konstrukce zavěšena. Ocelový průřez musel být dimenzován na rozpětí mezi dočasnými podporami, tj. polovinu délky definitivního pole bez závěsů. Takové namáhání není zanedbatelné, během výstavby docházelo ke značným průhybům ocelové konstrukce mostu.
Po dokončení výsuvu se přistoupilo k montáži pylonů a závěsů. Elementy pylonů o délce do 12m a hmotnosti do 75 t byly dopravovány na stavbu a za opěrami byly pylony montovány. Pylony nad definitivními pilíři P2 a P3, které byly užívány i při výsuvu mají hmotnost 850 t. Ostatních pět pylonů se liší v konstrukci a mají hmotnost jen 650 t. Po smontování byly naloženy na mnohonápravové podvozky a odvezeny po mostě na svá místa nad definitivními pilíři. Tam byly nadzdvihnuty a pomocí dvou ocelových bočních věží uchyceny poblíž těžiště a otočeny do svislé polohy. Po jejich přivaření do mostu se mohlo přistoupit k instalaci a napínání závěsů.

Eva Kosíková, Matěj Kosík