enternet . hu
A Kõröshegyi völgyhíd
felszerkezetének tervezése
és építése
Wellner Péter
osztályvezetõ, Hídépítõ Zrt.
wellhid enternet . hu
A megépült híd
A Kõröshegyi-völgy legalacsonyabb pontja felett 88 m magasan, majdnem két kilométer hosszban vezeti az autópálya forgalmát a Kõröshegyi völgyhíd (1. ábra). A hídszerkezet a hídfõkhöz csatlakozó, két-két 60 és 95 méteres kisebb nyíláson kívül, egymástól 120 m távolságban épült tizenhat pilléren, és a két hídfõn támaszkodik. Ez a híd egyetlen darabból áll. Anyaga feszített vasbeton.
A mûtárgy elhelyezkedése a környezetben
Amikor a feladat megoldásával találkoztunk, sok lényeges dolgot már eldöntöttek. Az út a Balatontól ilyen távol és ilyen közel épül. Így nem nyomja a településeket a tóhoz. Enged fejlesztési lehetõséget. Nincs olyan messze, hogy az üdülõterület megközelítéséhez túl hosszú utakra lenne szükség. A terület hegyes-völgyes, na jó, dimbes-dombos vidék. Egy autópályán mindenki szeret viszonylag nagy sebességgel közlekedni. Az emelkedés tehát nem lehet túl nagy. A Zamárdi és Ordacsehi közötti szakaszon néhány völgyet keresztez az autópálya. Ezek legnagyobbika felett épült a Kõröshegyi völgyhíd. A két végpontot összekötve a szintkülönbség 53,4 m. Az utat lehetett volna alacsonyabban vezetni. Ekkor azonban a dombokon keresztül alagúton át kellett volna bújni. Az alagút fenntartása, szellõztetése, forgalombiztonsága alighanem nagyobb költséget igényelt volna. Az építési tapasztalat nálunk az alagútépítés területén csekély. Hídépítéseknél jelentõs tapasztalattal rendelkezünk. Tudom, ez nem a reklám helye. Azért ami igaz, az igaz. Olyan autós is van, aki az alagútban egy kicsit bezárva érzi magát. A hídon talán nem. Tulajdonképpen számunkra ez már eldöntött feladat volt. Csak utólag, több véleményt hallva ragadom meg az alkalmat, hogy pár gondolatot megfogalmazzak.
Amíg az engedélyezési tervbõl
kiviteli terv készülhet
Adva volt tehát egy hatósági engedéllyel bíró tenderterv. Elsõ lépésként a kiviteli terveket kellett elkészíteni. Az építészetben szokásos, hogy az engedélyezés során minden olyan tényezõt vizsgálnak, amely a mûtárgy építése során a környezet érintettségét jelenti. Vizsgálják a szabályok betartását. A terület beépítési mértékét, a megfelelõ elhelyezkedést, az oldaltávolságot, a párkánymagasságot stb. Az építményen belül a tervezésnek az elõírtakon túl bizonyos szabadsága van. Az út és hídépítésnél elméletileg hasonló, részben azonban nagyobb kötöttséget alkalmaznak. Egyes részletek, amelyeken a tervezés során változtatni kellett, természetesen nem alapvetõ, de fontos részek módosítását tették szükségessé.
Elsõként a híd hosszával gyûlt meg a bajunk. Az eredeti terv hídfõi kb. 30 m magasak voltak. A hídfõ mögötti töltés is ilyen magas lett volna. Ezt a földtömeget egy hídfõvel megtámasztani erõtanilag ugyancsak tisztes, bár nem lehetetlen feladat. A költségek azonban jelentõsek, bár természetesen fizethetõk lettek volna. Nagyobb bajt jelentett, hogy a geotechnikai szaktervezés a töltés 9-12 hónapig tartó süllyedését jelezte. Ez már „kiverte a biztosítékot”. A mûszaki következményekrõl nem is szólva, ennyit nem várhattunk arra, hogy a töltés méltóztassék szép lassan összenyomódni, lesüllyedni. Majd utána a megfelelõ magassági helyzetet figyelembe véve építenénk meg a hidat. Követtük az egyetlen világos lehetõséget. A hidat mindkét oldalon meghosszabbítottuk 51 méterrel. Így a híd a völgy végéig ért, és a hídfõk magassága csak kb. 6 m lett. A hídfõ és a mögötte lévõ töltés ilyen magassága pedig általános esetnek minõsül. Ettõl a híd ára nem változott, a határidõ nem módosult, és az autópálya megvalósítására rendelkezésre álló terület nem lett nagyobb, sõt a két irányban szükséges rézsûk által elfoglalt több mint száz méter széles területre nem volt szükség.
A következõ változtatás a híd külsõ megjelenésében nem jelentett módosítást. Az egyetlen szerkezettel átvezetett út szélessége miatt a vasbeton dobozkeresztmetszet felsõ lemezének túl nagy távolságot kellett volna áthidalnia. Az eredeti tervben ezért középen két ferde acéldúc támasztotta volna alá. Mi úgy gondoltuk, hogy középen inkább egy vasbeton bordát tervezünk. Ezzel a szerkezet homogenitása és merevsége kedvezõen alakult.
A változtatásokat csak azért tartjuk említésre méltónak, mert látható, hogy a kiviteli tervek készítése során több, az alapvetõ igényeket nem érintõ, mégis mûszakilag elõnyösebb megoldás lehetõsége is adódhat. Ezt szükséges támogatóan lehetõvé tenni. Itt a Kõröshegyi hídnál ezeket a lehetõségeket mind a megrendelõ, mind az illetékes hatóság egyetértésével és támogatásával lehetett megvalósítani.
Tervezés és kivitelezés,
mint a hídépítés egyetlen fázisa
A híd egyes részeinek megépítése nem mindennapos feladat volt. 30-80 m magas pillérek építése sem mindennapos feladat, de ami igazán különleges, az a 80 m magasságban épülõ, 120 méteres, 23,20 m széles vasbeton hídszerkezet megvalósítása. Ezen belül elsõ feladat természetesen a felszerkezet tervezése volt. Természetesen csak azt lehetett megépíteni, amit elõzetesen megterveztünk. Ezt könnyû mondani, de a gyakorlatban a jó eredmény elérése érdekében ez még nem elegendõ. Tudni kellene, hogy milyen módon kivitelezhetõ ez a nem mindennapi szerkezet. Ahogyan mondani szoktuk, feltétlenül tudni kell, hogy milyen az építési technológia, milyenek az organizációs körülmények. Ezek csak az építést végrehajtó szakemberekkel együtt dolgozva határozhatók meg. Vagyis igaz az is, hogy helyesen megtervezni csak azt a mûtárgyat lehet, amelyrõl tudjuk, hogy milyen módon lehet, és valóban milyen módon fogják megépíteni. A tervezés és a kivitelezés egy híd megvalósításának elválaszthatatlan része. Az együttmûködés szükségessége a tervezés elsõ fázisától a híd építésének utolsó fázisáig szükséges. A Kõröshegyi völgyhídnál ez így is történt. A sikeres megvalósításnak ez alighanem egyik fontos tényezõje volt.
Az építési technológia alapelve már az elsõ pillanatban egyértelmû volt. Nyilvánvalóan nem lehetséges az 1872 m hosszú, 23,2 m széles és a legmagasabb ponton 80 m magasságban a völgyet beállványozni. Természetesen csak állvány nélküli, szabadon építés alkalmazása volt lehetséges. Az elõzetes fázisokban, helyesen, a szabadbetonozásos építési technológiát jelölték meg. Ennek lényege, hogy egy pillér felett elkészítünk egy – adott esetben 6,0 m hosszú – indító szakaszt. Ezután jobbról és balról egy zsaluzatban elkészítünk egy-egy, vasbeton szakaszt. Miután a beton megszilárdult, nagyszilárdságú acélpászmás kábelekkel feszítjük egymáshoz (2. ábra). Ezzel elértük, hogy a zsaluzatot tovább lehet mozgatni a következõ szakasz építéséhez. Így épül meg egy pillértõl két irányban a híd egy-egy szakasza, a szomszédos nyílás közepéig. A szomszédos pillérrõl hasonló módon épülõ hídszakasszal középen egy záró zömmel építik össze.
A feladat világos meghatározása után az organizációs körülményeket kellett rögzíteni. Ezek meghatározó jelentõségét két tényezõ ismertetésével lehet bemutatni.
Az egyik tényezõ a rendelkezésre álló, rendkívül rövid építési idõ. Az építés megkezdését néhány, a vállalkozóktól független körülmény is késleltette. Ezzel a nehézséggel szinte minden nagy építkezésnél lehet találkozni.
A feladatot három év alatt végeztük el. Ezen belül a különleges körülmények között, a különleges építmény felszerkezetét 2005. május elejétõl 2007. május 9-ig, két év alatt építettük meg. Ez figyelemre méltó eredmény. Aki utánanéz, a nemzetközi gyakorlatban a hasonló feladat építési idõ adatainak, ezt megelégedéssel nyugtázhatja. A határidõ teljesítése érdekében a hidat mindkét hídfõtõl indulva, egyidejûleg építettük. Mindkét oldalon egyszerre két-két pillért építettünk, és a felszerkezetet is kétoldalról készítettük. Az építési anyag beszállítását egyidejûleg mindkét oldalról kellett biztosítani. Ezzel az organizációs módszerrel az építési sebesség kétszeresére növekedett.
Meg kellet határozni, hogy milyen hosszú szakaszokat tervezzünk. A nemzetközi gyakorlatban és a mi régebbi gyakorlatunkban is, a szakaszok hossza öt, maximum hat m volt. Rövid számítást végezve arra az eredményre jutottunk, hogy ezt a hidat így nem lehet határidõre megépíteni. Szükséges, hogy egyszerre hosszabb, sõt minél hosszabb szakaszokat készítsünk el. A következõkben tárgyaltakat is figyelembe véve döntõ mértékben 11,25 m hosszú elemeket tervezve, tizenkét-tizennégy napos építési ciklusidõvel lehetõség látszott a határidõ teljesítésére.
A másik meghatározó tényezõ, hogy milyen építési segédszerkezettel lehet a feladatot végrehajtani. A szerkezettel szemben támasztott követelmények az alábbiak voltak:
• Geometriailag 11,25 m hosszú, 23,2 m széles, 7,0–3,5 m között változó magasságú betonelem zsaluzását biztosítsa.
• A zsaluzat 700 tonna súlyú szakasz teherbírását biztosítsa.
• Egy szakasz elkészülte után a zsaluzatot a következõ szakaszhoz tudja mozgatni, és az íves híd igényeinek megfelelõen tudja beállítani.
• Az elkészült szakasznak az elõzõ szakaszhoz történõ zárásához használni lehessen.
• Egy pillér feletti ág elkészülte után a zsaluzatokat a következõ pillérre át tudja szállítani, tekintettel arra, hogy ezek le- és felszerelése a rendelkezésre álló idõben nem lehetséges.
• Az építéshez szükséges anyagok (beton, betonacél, feszítõkábel stb.) beszállítását a 80 m szabad magasság felett is tegye lehetõvé.
Egy ilyen segédhíd-szerkezetet, amelyet ugyan a mi igényünknél kisebb híd építésénél alkalmaztak Olaszországban, sikerült találtunk, és a német Peiniger Röro cégtõl bérelték. A helyszínen a Hídépítõ Zrt. részérõl a vezérigazgató által megbízott felelõs igazgató, két–két vezetõ kivitelezõ és tervezõ ismerkedett meg a szerkezettel. Hosszú vizsgálódás, számos módosítási igény elfogadtatása után ilyen szerkezetet béreltünk. Biztosak vagyunk abban, hogy a magyar szakemberek munkájával az eredetinél jobban mûködõ két segédhidat sikerült elõállítani. Egy-egy ilyen szerkezet egyenként 1600 tonna súlyú volt (3. ábra).
Az alatt az idõ alatt, míg a megfelelõ technológiai segédszerkezet tervezése és gyártása folyt, a híd felszerkezetének tervezése is megkezdõdött. Meghatároztuk a használati állapothoz szükséges feszítési rendszert, a szükséges kábelek mennyiségét és elhelyezkedését.
Ez volt a tervezési feladat egyszerûbb része. A 11,25 méteres elempárok építését – amelyek súlya egyenként elérheti a 700 tonnát – az 1600 tonna súlyú segédhíd és a zsaluzatok teszik lehetõvé. Egy pillérrõl jobbra és balra öt-öt szakasz készül el. A segédhíd a konzolpáron két, az elõzõ szakaszon egy lábbal támaszkodik. A szerkezet továbbmozgatása során a támasztó lábakon, ún. fõtámaszokon kívül segédtámaszokat is alkalmazni kellett. Egyszer a segédhíd felszerkezete mozgott elõre a támasztó lábakon, máskor a segédtámaszokon nyugvó szerkezet alatt a fõtámaszokat helyeztük át. Ezeknek a terheknek a pillanatnyilag már elkészült feszített vasbeton szerkezetnek erõtanilag meg kellett felelnie. Ugyancsak különleges terhek jelentkeznek, amikor a segédhidat az elkészült hídrésztõl 60 méterre lévõ következõ pillérre át kell helyezni. A számítások során a feszítés mértékét az igények szerint ellenõrizni, szükség esetén módosítani kellett. Szükségesnek tartottuk, hogy a bonyolult szerkezet erõtani számítását független, nagy szakértelemmel rendelkezõ mérnöki szervezet ellenõrizze. Ez a cég, a Leonhardt, Ändre und Partner, részletes számításban igazolta, hogy a tervezés helyes volt.
Mindenki természetesnek tartja, hogy egy híd olyan legyen, hogy a terheket megfelelõ biztonsággal tudja viselni. Itt azonban jelentkezett egy, az építés módjából adódó további bonyolult feladat. Az építési mód ismertetése során látható volt, hogy itt a pillérektõl két irányban épülõ 60 m hosszú konzoloknak kellett az elõzõleg megépült hídszakaszhoz pontosan csatlakozniuk. A konzolvég lehajlásának mértékét tehát ki kellett számítani. Minden szakaszt a saját súlyán kívül terhelte a segédhíd támaszainak különbözõ mértékû és helyzetû terhe, valamint azok továbbmozgatása során jelentkezõ tehercsökkenés hatása. Amikor elkészült a teljes konzolhossz, akkor kellett pontosan találkoznia az elõzõleg épült konzol végével. Ehhez azt is figyelembe kellett venni, hogy a három hónap alatt, amíg az új szakasz épült, a konzol végének magassági helyzete a hõmérséklet, az anyag zsugorodása és lassú alakváltozása miatt ugyancsak módosul. A bonyolult számításhoz az ilyen számítások elvégzésében nagy tapasztalattal rendelkezõ német Leonhardt, Ändre und Partner tervezõ cég munkáját vettük igénybe. Az egyes szakaszok építése elõtt a megadott helyzetbe kellett beállítani a zsaluzatokat. A szerkezet a beton terhétõl lefelé, a feszítéstõl felfelé mozgott. Minden fázisban mértük a ténylegesen megvalósult magassági helyzetet. Ennek alapján lehetett értékelni a helyzetet, és a következõ szakasz beállítási helyzetét megállapítani. Ehhez a munkához a kivitelezés és a tervezés folyamatos nemzetközi kapcsolatrendszerben való mûködésére volt szükség. A résztvevõk együttmûködését, szakmai tudását az eredmény minõsíti (4. ábra).
Az itt leírtak ékesen bizonyítják, hogy egy ilyen bonyolult mûszaki feladatot csak a tervezõk és kivitelezõk egyidejû, közös munkájával lehet sikeresen elvégezni. Ennél a munkánál adva volt egy tapasztalt vezetõk által irányított, egymást ismerõ és egymást megbecsülõ tervezõi és kivitelezõi csapat. Ennél a hídnál sok fiatal szakember is jelentõs feladathoz jutott. Feladatukat nagyszerûen oldották meg. Nélkülük ezt a sikert nem lehetett volna elérni.
Az építési technológia változtatása.
Ok és következmény
Amikor közeledtünk a felszerkezet építésének feléhez, szembe kellett nézni azzal, hogy a híd átadása a forgalom számára a kívánt határidõre erõsen kétséges. Kerestük tehát a gyorsabb építés lehetõségét. Az elsõ pillanatban nyilvánvaló volt, hogy csak akkor lehet az építési idõt rövidíteni, ha a felszerkezet szakaszait nem a helyszínen zsaluzatban, hanem elõre gyártva készítjük el. Ez esetben a szakaszok elõre gyártását, felemelését és feszítését párhuzamos munkavégzéssel lehet végrehajtani (5. ábra).
Most már csak meg kellett találni az új technológia végrehajtásához az alkalmas szerkezeteket. Elsõsorban olyan emelõszerkezetet, amely 650 tonnás elemeket akár 80 méter magasságra fel tud emelni, pontos helyzetbe tudja állítani, és a beállított helyzetben tartani tudja mindaddig, amíg azt az elõzõ szakaszhoz hozzá lehet feszíteni. Annak érdekében, hogy a híd felszerkezete minden pontján az eddigiekkel azonos kialakítású legyen, és a szakaszok csatlakozása pontos és folyamatos legyen, a szakaszokat hosszirányban két részre osztottuk. Az elõre gyártott részt 1,5 méterrel rövidebb hosszban készítettük el, és amikor az elemet felemeltük, a már elkészült szakaszhoz csatlakozó 1,5 méteres hosszt helyszíni betonozással készítettük el.
Az elvekkel tehát eredményre jutottunk. De az ördög, mint tudjuk, a részletekben van elrejtve. Legalább öt változatot ajánlott a szerkezetet gyártó cég. Egyik sem látszott igazán jól alkalmazhatónak. Hosszasan vitatkoztunk. Mindenki tett javaslatot, amíg ki nem alakult a végleges, alkalmasnak ítélt megoldás.
Ezután a német cég áttervezte a segédhíd egyes részeit, biztosította az emelõ sajtókat, és összeállt az új építési technológia. A felszerkezet erõtani számítását ismét el kellett készíteni, a vasbeton elemeinek tervét, a feszítõkábelek vonalvezetését át kellett tervezni. Ezt követõen lehetett az elemek elõre gyártását megkezdeni. Az elemek gyártási helye a völgyben, pontosan a végleges, a hídban elfoglalt helyük alatt volt, mivel az emelõszerkezet kis beállítási korrekción kívül csak függõleges emelésre volt alkalmas.
Az új technológiára való áttérés nehéz elhatározást jelentett. Az eredetit már mindenki ismerte. Az új vajon fog-e mûködni? Mennyi idõ alatt történik meg a szerkezetek átalakítása? Mennyi idõ alatt tanuljuk meg alkalmazni? A költségtöbblet sem elhanyagolható. Bizony sok érintett szakember vonakodott a változtatástól. A cég vezetése azonban kiemelten fontosnak tartotta a szerzõdés teljesítését. Így a változtatás mellett döntött. A következõ naptól az összes résztvevõ, akár eredetileg támogatta, vagy nem igazán szerette, teljes erõvel azon munkálkodott, hogy az új technológiára való áttérés eredményes legyen. Ez jelentette a siker egyik fontos tényezõjét.
A technológia váltásának eredményét, az építési sebesség növekedését, a következõ adatok mutatják:
• Az eredeti technológiával: 14 nap alatt 45 m épült. Ez napi 3,2 m felszerkezet építése.
• Az új technológiával: 7 nap alatt 45 m épült. Ez napi 6,4 m felszerkezet építése.
Az útszakasz egy kényes pontja
A híd tartószerkezetén kívül foglalkozni kellett a híd és a töltés csatlakoztatásának megoldásával.
A hídtest csatlakozása az útpályához minden hídnál különös gondot jelent. A híd hossza a hõmérsékletváltozás hatására növekszik vagy csökken. Beton anyagú szerkezetnél még a zsugorodás hatására is változik, zsugorodik. A Kõröshegyi híd teljes hosszában egyetlen szerkezet. A számított mozgás több mint egy méter. A gondot ennek a hézagnak a méretváltozása jelenti. Elvárjuk, hogy a gépkocsik áthaladása viszonylag simán és kis zajjal járjon. Ugyanakkor elvárjuk, hogy az átmenet a vízzárást biztosítsa. Ennek hiányában a csapadékvíz átfolyik a felszerkezetrõl a hídfõre, és ott korróziós károkat idéz elõ. Vagyis az átvezetés a megkívánt határon belül mozgó, mégis folyamatos és vízzáró legyen.
A Kõröshegyi völgyhídnál Magyarországon elsõ alkalommal egy olyan, a német Maurer cég által gyártott, dilatációs szerkezetet építettünk be (6. ábra), amely ezeket az igényeket minden eddigi szerkezethez képest magasabb szinten biztosítja. A felületen, az útpálya síkjában egymás mellett mozgó, fésûs elhelyezésû elemek biztosítják a gépkocsik zökkenõ nélküli áthaladását, s ennek eredményeképpen az alacsony zajszintet. Ez alatt az ismert zárt, harmonikamozgást és vízzárást biztosító gumibetétes szerkezet helyezkedik el.
Epilógus
A híd megvalósításának elõkészítése, tervezése, kivitelezése és az ellenõrzés munkájának eredményét mutatja, hogy a két oldalról épített 1872 m hosszú, középen csatlakozó hídszerkezet a tervezett idõben, módon, teljes pontossággal valósult meg (7. ábra).
Ez az eredmény sok szakember és valamennyi közremûködõ többéves, szívvel-lélekkel végzett munkájának, kitartásának köszönhetõ.
Kívánom, hogy az egész országnak annyi öröme teljen benne, mint nekünk, akik részt vettünk ebben a munkában.
Kulcsszavak: feszítés, szabadbetonozás, pászmás kábel, záró zöm, ciklusidõ, segédhíd, konzol, zsugorodás, lassú alakváltozás, szabadszerelés, dilatációs szerkezet
1. ábra • A megépült völgyhíd
2.
ábra • A szabadbetonozásos építés
3.
ábra • Egy szakasz építése
szabadbetonozásos technológiával
4.
ábra • Az új hídág összekötése
a korábban elkészült hídrésszel
5.
ábra • Az új technológia alkalmazása
elõregyártott
elemekkel
6.
ábra • A modern dilatációs szerkezet
7.
ábra • A két hídfõtõl
épített szerkezet találkozása