Hajós Bence:
hidászmérnök - Magyar Közút Nonprofit Zrt. Szabolcs–Szatmár–Bereg Megyei Igazgatóság
In: KÖZÚTI ÉS VASÚTI HIDÁSZ ALMANACH 2010. Lánchíd füzetek 19.
FÉNYKÉPALBUM A HELYREÁLLÍTÁSRÓL
Károsodás felfedezése
A Magyar Közút Nonprofit Zrt. szakértők bevonásával helyszíni hídvizsgálatot tartott a Záhony és Csap közötti Tisza-határhidakon amelyen részt vett az ukrán társ közútkezelő (Ukravtodor) is.
A magyar fél által készítendő fővizsgálati munkára a Közlekedésfejlesztési Koordinációs Központ által szerződtetett szakértő az MSc – Főmterv – CÉH konzorcium volt. A tárgyi híd vizsgálatát a Főmterv készítette (Horváth Adrián és Nagy Zsolt szakértők vezetésével).
A hídszerkezet helyszíni szemléjén, 2010. szeptember 22-én volt az ukrán oldali szemrevételezéses vizsgálat. Ennek során a hídkezelő észlelte a csapi hídfőben a rácsos hídszerkezetet alátámasztó saruzsámolyok szerkezeti repedéseit, amelyek laza megmozgatásával a saruzsámoly látszólag utólagos beton javítása egy darabban helyéről leesett és ezzel a korábban takart, súlyosan károsodott betonrészek felszínre kerültek.
A saru talplemeze alatti betonzsámoly hozzáférhető része termőföld jellegű, kézzel kiseperhető állagú volt a vízfolyás felőli oldalon, a térfal felőli oldalon látszólag jobb állapotban.
A helyszínen azonnal döntés született a korróziósan tönkrement saruzsámoly soron kívüli, „VIS MAIOR” helyreállításának elvégzésére és ennek elkészültéig további káresemény kockázatának csökkentésére az alábbi részintézkedések történtek:
Eddigi beavatkozások, hídtörténet
1910-11-ben épült meg az első, állandó jellegű Tisza-híd Záhony és Csap között, felváltva a korábbi fa szerkezetű, Howe-rendszerű hidat. A háromnyílású, keszonalapozású, csonkaszegmens alakú, acél, rácsos hidat 1944-ben felrobbantották.
A híd helyreállításáról meglehetősen kevés adat áll rendelkezésre. A mai szerkezetet a szovjet fél tervezte és építette, 1962-ben készült el. Az újjáépítés acélszerkezeti tervei rendelkezésre állnak, de az alépítmények helyreállításáról és azok átalakításáról építési tervek és iratok nem ismeretesek. A nagyobb főtartó-távolság miatt a hídfők szerkezeti gerendája konzolos kialakítású, a mederpillérek szélesítésére ekkor nem volt szükség.
A híd állapotával igen sok gond volt (elsősorban a vasbeton pályatáblák folyamatos tönkremenetele miatt), amelyre végleges megoldást a teljes átépítés eredményezett 1996-97-ben.
Először a rácsos híd két oldalán konzolos elrendezésben új, szekrény keresztmetszetű hidak épültek a teherforgalom részére (ukrán fél tervezésében és kivitelezésében), majd a középső rácsos szerkezetet újították fel és átépítették a teljes pályaszerkezetét acél ortotrop lemezes szerkezetűre a kereszttartók kicserélésével együtt. A korszerűsített híd-együttes ma három, független acél felszerkezeten, összesen négy forgalmi sávon szolgálja a határforgalmat.
Az 1996-97-es beavatkozás óta eltelt időszakban több részleges beavatkozás is történt, de ezek a csapi hídfő környezetét nem érintették.
Az ideiglenes máglyák beépítése
A károsodás felfedezését követően azonnali intézkedésként bevezetésre került a rácsos hídszerkezetre 3,5 tonna össztömeg korlátozás a híd hasznos terhelésének mérséklése céljából.
Előkészítő munkák
A káresemény után, 2010. szeptember 27-én tartott határhíd tárgyaláson a magyar fél vállalta az ideiglenes máglya szerkezet beépítését és ezen a napon megtörtént a beépítéshez szükséges helyszíni geometriai felmérés is.
Tervezési szempont volt, hogy a vég-kereszttartót a hídépítési terveken nevesített emelési pontokon kell alámáglyázni, lehetőleg olyan máglyaszerkezettel, amely egyrészt lehetővé teszi a híd megemelését abban az esetben, ha a saru károsodása miatt a híd ráterhelne, másrészt a lehető legkevesebb átalakítással alkalmas a saruzsámoly javítás elvégzésére is, így a hídszerkezet tartós megemelésére és egyéb technológiai igényekre.
Tervezési rész-szempont volt, hogy a máglya egyes elemei kézzel mozgathatóak legyenek, mivel a szerkezeti gerenda megközelítése daruval vagy egyéb segédszerkezettel rendkívül nehézkes. További cél volt, hogy a máglya olyan acélanyagból készüljön, ami vagy rendelkezésre áll, vagy azonnal beszerezhető a további időveszteség elkerülése érdekében.
A helyszíni geometriai felmérés során kiderült, hogy a saruzsámoly elbonthatóságához szükséges helyigény miatt a tervezett emelési tengely túlságosan közel van a saruszerkezethez, így azt módosítás nélkül felhasználni nem lehet. Ezek után tervezési cél volt, hogy keresztirányban a máglya a lehető legkisebb legyen, továbbá a máglya a lehető legközelebb épüljön a saruhoz, az emelési erőkar csökkentésére.
A megtervezett és később beépített máglya három egységből állt össze: talpgerenda, emelőoszlop és fejgerenda, valamennyi elem HEA300 szelvényből készült diafragmákkal merevítve. A nehezebb talp- és fejgerenda önsúlya 80 kg volt. A máglyaszerkezetet ellenőrző erőtani számítása a biztonság javára 165 tonna emelési teherre készült.
A határhídon végzett munka külön engedélyezési kötelezettsége miatt 2010. október 1-jén ukrán–magyar határmegbízotti találkozó volt, amelyen a két határőrizeti szerv a munka tervezett ütemezését, forgalomkorlátozását és határterületre való belépést elfogadta és engedélyezte.
Helyszíni beépítés menete
A máglya beépítésre 2010. október 6-án került sor a szükséges engedélyek (ukrán és magyar határőrizet) birtokában. Félpályás elkorlátozást építettünk ki a középső, rácsos, személyforgalmi híd Ukrajnába vezető forgalmi sávjában, teljes hosszban (ártéri híd, köztes töltéses szakasz és mederhíd) sávos terelőtáblákkal és szalagos elkorlátozással. Ennek célja egyrészt a híd hasznos terhelésének mérséklése, másrészt a munkavégzés kiszolgálása volt. A Magyarország felé haladó forgalom változatlan rendben közlekedett, az Ukrajna felé haladó teljes forgalom a befolyási, teherforgalmi szerkezetet használhatta, személygépkocsik és tehergépkocsik vegyesen.
A munkaterület megközelítésére a kifolyási oldalon a rézsűfelületre kötéllétrát rögzítettünk. A szerkezeti gerenda előtti 60-100 cm széles beton padkán a két saru így megközelíthető volt.
Meghatároztuk az emelés új tengelyét, ami a tervezett főtartó tengelytől mért 675 mm helyett 800 mm távolságban van, és egybeesik a vég-kereszttartó gerincét teljes magasságban merevítő diafragmával.
Első lépésben lebontottuk máglya vetületében a szerkezeti gerenda felső betonrétegét (utólagos javítását), hogy kellő szilárdságú, a máglya fogadására és alátámasztására alkalmas felületet nyerjünk. A két talpgerenda elhelyezéséhez 17 cm vastagságban az utólagos betonjavítást le kellett bontani. Az előállított fogadó felület szilárdságát Schmidt-kalapáccsal ellenőriztük. (Mért érték: 20-25 MPa)
A talpgerenda pontos elhelyezését a szükséges alálemezeléssel és habarcs aláterítéssel végeztük, a gerendát vízszintesre állítva az emelési pont függőleges vetületébe igazítva.
A talpgerenda beépítése után elhelyeztük a máglya oszlop elemét és két 50 tonna kapacitású palackemelővel a vég-kereszttartóhoz szorítottuk a máglya fejgerendáját. Így a máglyaszerkezet a híd alá befeszítettük úgy, hogy a híd terhelése a sarukon maradt. A máglyaoszlopot HEA300-ból készített doboz szerkezet volt. Mivel e máglya beépítésének célja az esetleges tönkremenetel megakadályozása volt, ezért a híd ráterhelése esetén szükséges hosszmozgást biztosító teflont betétet ekkor nem helyeztük még el.
Tapasztalatok a végleges helyreállításhoz
A máglya október 6-i ideiglenes beépítése kiváló alkalom volt, hogy a végleges helyreállításhoz számos körülményt meg lehessen figyelni és az alkalmazandó technológiát gondosan meg tudjuk tervezni.
A rendkívül szűk munkaterületen való biztonságos és folyamatos munka érdekében állandó lejárót kell építeni (falétra) és a szerkezeti gerenda előtti padka külső élébe biztonsági korlátot kell építeni.
A hídszerkezet emelését szintező műszerrel nehézkes ellenőrizni a folyamatos forgalom okozta rezgések és a szintezés (hídpályán) és az emelés (híd alatt) közötti értekezési távolság miatt. A végleges helyreállításhoz mindkét sarura 0,01 mm élességű mérőórát kell telepíteni.
Szemrevételezés alapján a vég-kereszttartó (és az összes többi kereszttartó) főtartóba való bekötése rendkívül karcsú. A bekötések csak gerincből és elkeskenyített alsó övből állnak, a bekötés környezetében a kereszttartó szélső cca 200 mm szakaszán nincsen felső öv. Így a vég-kereszttartó bekötési keresztmetszete az alábbi két szelvényből áll: 1062x10 gerinclemez és 210x20 alsó övlemez (A=148,2 cm2). Mindezek alapján a hídszerkezet emelhetőségét ellenőrizni kell, az átépítési terveket felül kell vizsgálni a máglyára való átterhelés előtt.
Az emelés során megoldandó feladat a saruk visszaépítése. A saru három részből áll: fejlemez, ingaoszlop és talplemez. Az egy ingaoszlopos saru görgős saruként működik, az oszlop egy-egy 70 mm magas körömmel kapcsolódik a fejlemezhez is és a talplemezhez is. A saru kibontását ez nem akadályozza, mivel a saruzsámolyt alóla elbontjuk, de a saru csak akkor építhető utólagosan vissza, ha ahhoz a hidat legalább 70 mm-rel megemeljük. Ehhez viszont a saru fölötti Multiflex műgumi dilatációt (T140) is fel kellene bontani, ami jelentős többlet költséget és bizonytalanságot is okozna az ilyenkor gyakori csavarszakadások miatt. Ez a saru ideiglenes felkötésével (helyben hagyásával) és jól ütemezett visszaengedésével elkerülhető, amelynek azonban mindenképpen van egy kivitelezési kockázata jelentős hőmozgás esetén.
A csapi hídfőben a dilatáció a hídszerkezet irányába lejt, bizonyosan annak pontatlan beépítése miatt. A hiba csökkentése érdekében szükséges és indokolt a sarukat kis mértékben magasabb pozícióban visszaépíteni, hogy a dilatáció kereszt irányban közel vízszintes legyen.
A szerkezeti gerenda utólagos javítása (felső 15-17 cm vastag réteg) teljes hosszban kong, a gerendától elvált, gyenge minőségű. A szerkezeti gerenda homlokfelületének cementsimítása gyenge tapadású, könnyen bontható, alatta matt nedves. A szerkezeti gerenda gyenge minőségű, inhomogén, pépszegény, szétosztályozódott szemszerkezetű, extra nagy, 90-100 mm szemnagysággal. A szerkezeti gerendában a befolyási oldali saru alatt ismeretlen eredetű, 40 mm átmérőjű, legalább 400 mm mély fúrás van. A szerkezeti gerenda, különösen hídtengelyben az alsó zónában, igen rossz minőségű, cipővel bontható. Minden jel szerint a szerkezeti gerenda vasalatlan.
A dilatációs szerkezet átázik (elsősorban a két mélyvonali iránytörésben). A hídfő térdfala (1962-ben épített vasbeton szerkezet) korrodált, a betonacélok kilátszanak. Vélhetően a hídfő a háttöltés felől szigeteletlen (1997-ben úszólemez épült), ezért a térdfal és a szerkezeti gerenda a föld felől folyamatosan nedvesedik. A javítást úgy kell megtervezni, hogy a meglévő szerkezeti gerenda kiszellőzését biztosítsa, a nedvesség ne legyen a szerkezetbe zárva. A bontási mélységet helyszíni mérnöki irányítás alapján kell meghatározni úgy, hogy a laza, mállott részek elbontása teljes legyen.
A sarukörnyezet tartós, jó állapotához szükséges a javítási munkák elvégzésén túl a hídfő átázásainak megszüntetése, illetve a rendszeres takarítás (nagyfokú szemetelés miatt), melyek jelen munkán túlmutatnak. A helyreállítás szakszerű elvégzése céljából elkerülhetetlen a folyamatos mérnöki helyszíni irányítás.
Javítási munkák műszaki előkészítése
Meglévő tervek és iratok felülvizsgálata
A „Rendelkezésre álló dokumentumok” című fejezetben megadtuk azokat a terveket és szakvéleményeket, amelyekből adatokat lehet kapni a tárgyi meghibásodással kapcsolatosan.
Saruzsámollyal kapcsolatosan:
Az 1962. évi ukrán helyreállítási munkák [2] betonszerkezeti tervei nem ismeretesek, és az ukrán társkezelőnek sincsenek birtokában.
Az 1993. és 2003. évi fővizsgálat idején [3] [11] a csapi hídfőt a vizsgáló a szögesdrót, illetve kerítés akadály miatt nem tudta megközelíteni – igaz ezen tényt és az ebből eredő bizonytalanságot a szakvélemény nem rögzítette.
Az 1997. évi átépítés kiviteli tenderterve (Főmterv [7]) és a megvalósulási terve (Uvaterv [8]) sem foglalkozik az alépítményekkel, a sarukörnyezettel. A felszerkezet átépítési munkáihoz kapcsolódóan a szerkezeti gerenda és a saruzsámoly javítását a magyar fél részlettervek nélkül elvégezte (generálvállalkozó Ganz Rt., alvállalkozó Isobau Kft.). E javítás során a szerkezeti gerendára megfelelő kellősítés és tapadás nélkül felhordtak 15-17 cm vasalatlan beton kérget, a saruzsámolyokat hasonló módon körbebetonozták és a szerkezeti gerenda homlokfelületét cementsimítással borították.
A saruzsámollyal egyedül a 2001. évi saruzsámoly vizsgálati dokumentáció foglalkozik [10], amelyet a magyar fél készíttetett az ukrán fél kezdeményezésére, mivel a sarukörnyezet javítását 1997-ben a magyar fél végezte (Limes Rt. Fodor István). Ennek összefoglalásában olvashatjuk: „a saruzsámolyok felszínén észlelt repedések között átmenő repedéseket is találunk, de ezek a saruzsámoly egykori javításának elválásából keletkeztek. […] szükség van a megvizsgált régi hídfőszakasz felújítására.” – A szakvélemény összegzése ellenére javítás nem volt. Megemlítendő, hogy a saruzsámoly vizsgálati anyagában számos belső ellentmondás van, továbbá rendkívül hiányzik a lényegesen határozottabb végkövetkeztetés. A szakvélemény fényképei alapján megállapítható, hogy a vizsgált betonrészek a szerkezeti gerendától többségében már elváltak, azokat a vizsgálat előtt el kellett volna távolítani! A betontakarás mérés és a betonacél korróziós vizsgálat is eredménytelen volt. A repedésmélység vizsgálat eredménye semmitmondó.
A hídszerkezet megemelésével kapcsolatosan:
Az ideiglenes máglya beépítésekor (2010. október 6.) felmerült annak igénye, hogy a szemrevételezés útján rendkívül karcsú vég-kereszttartót az emelésre vonatkozóan ellenőrizni kell.
A pályaszerkezet átépítés megvalósulási terve [8] szerint egy főtartóra jutó önsúly 31,0 kN/m „(Főmterv Rt. közlése alapján)”, a számított reakcióerő a szélső támaszoknál (a nyílás 40 %-ával számolva) 798,3 kN. A tervezett emelés tengelye a két gerincmerevítést felező távolságban, a főtartó tengelyétől 675 mm-re van. A vizsgálat tiszta nyomásra (erőbevezetés) és a kereszttartó bekötés nyírás és hajlítás vizsgálatára terjed ki, a nyírásnál Zsuravszkij-képlettel számolva, összehasonlító feszültség számítása nélkül.
A nyírásnál és a hajlításnál alkalmazott keresztmetszeti jellemzők nem a befogás környezetére vonatkoznak, hanem egy közbenső kereszttartó közepére, így téves a kereszttartó együttdolgozó felsőöv számítása, hibás a számított gerinclemez magassága (1208 mm, szemben a ténylegesen 1062-1158 mm változó magassággal) és az alsóöv szélessége is rossz (annak a bekötésnél 300-ról 210-re csökkentése miatt). A számítás biztonsági tényezővel nem számol, hanem a biztonságot kielégítőnek veszi azzal, hogy a figyelembe vett önsúly még a nehezebb, vasbeton pályalemezes szerkezetre vonatkozik.
Az emelésre körültekintő új számítást kellett készíteni a fentebbi problémák, illetve az alkalmazott nagyobb saru – máglya beépítési távolság miatt is.
Az emelésre készülve átvizsgálták a híd legutóbbi, átépítés előtti, megemeléséről készített szakértői jelentését is [5]. Ez a szakvélemény a főtartó terhelését 40,54 kN/fm értékkel vette figyelembe.
Ekkor (1995) megemelték a két hídfőt (mederpilléren végzett emelésről nincs adat), a mért sarureakciók a számítottal (1048 kN) szemben 1181, 1473, 1507, 1367 kN volt, záhonyi és csapi hídfő sorrendjében. A csapi hídfőben mért érték számítotthoz képesti jelentős eltérését (+44%, illetve +30%) a szakvélemény igen alaposan elemez és vizsgál, végkövetkeztetése: „… a mért reakcióerők jelentősen nagyobbak a terv szerinti szerkezet alapján számítottnál. … állíthatjuk, hogy a tényleges önsúly meghaladja az előzetes adatok alapján számítottat, a szerkezetet összeszerelése után jelentős erőhatással kényszerítették a jelenlegi alakjának felvételére. […] biztosítani [kell] a tervezetthez közelálló erőjáték létrejöttét.”
A megemelés szakvéleménye után egy hónappal készített tender statikai számítás [6] az elvégzett emelésre és annak következtetéseire nem hivatkozik, ahhoz nem kapcsolódik, helyette az alábbi adatokat tartalmazza az önsúllyal kapcsolatosan.
Az átépítés előtti szerkezetre számított főtartó önsúly 39 kN/fm (ez 5 cm aszfaltréteget tartalmaz). A számítás tartalmazza az ukrán fél által közölt önsúly értéket is, ami 44 kN/fm, amit az ukrán fél a többlet aszfalt terheléssel indokol (ez kb. +5 cm aszfalt esetén igazolódik). Az átépítésre vonatkozó önsúly érték pedig 26,6 kN/fm 8 cm aszfalttal számolva. Korábban készített erőtani számításokban figyelembe vett szelvények és önsúlyok jelentősen eltérőek, továbbá a megépített híd és annak tervei is eltéréseket mutatnak.
Mint ismeretes a Főmterv tenderterve [7] helyett (hosszbordás ortotrop lemez) az Uvaterv kiviteli terve [8] épült meg (keresztbordás ortotrop lemez), továbbá 8 cm helyett 12 cm aszfalttal, így az átépített szerkezet korrigált önsúly értéke 30,5 kN/fm. (A rendelkezésre álló dokumentumok szerint, ha a megvalósulási szelvények tömegeivel számolunk, akkor mintegy 10 %-kal kisebb önsúly adódik, azonban a fentebb is részletezett szerkezeti bizonytalanságok miatt a továbbiakban a 30,5 kN/fm értékkel számoltunk.)
A megvalósulási tervben feltüntetett és alkalmazott, átépítés előtti önsúly (31 kN/fm), irreálisan alacsony a Főmterv akkor már ismert és létező számításához képest. A számítotthoz képesti tényleges terhelés a magyar önsúly szerint +26%, az ukrán önsúly szerint pedig 42 % többletet mutat!
A szélső nyílás támaszköze 64,38 m (elvileg három egyforma nyílás támaszköze egységesen 64,38 m, de a megvalósulási felmérések szerint néhány cm-es eltérések vannak (64,35 + 64,28 + 64,27 m), esetünkben ennek hatása nem jelentős.
A híd terheletlen alakja kéttámaszú tartók sorozatára emlékeztet. A híd szereléstechnológiája nem ismeretes részleteiben, de az 1997-i átépítés során az építési helyszíni tapasztalatok alapján azt feltételezték, hogy kéttámaszú szerkezetként épülhettek a nyílások, melyeket utólag több-támaszúsítottak. Elemezve a mért reakciókat [5], a korabeli fényképeken szereplő 10-20 cm-es aszfaltkigyűrődésekre tekintettel az ukránok által adott önsúlyt elfogadva, a mért 150 t sarureakció átépítés előtti 44 kN/fm önsúly esetén 34 fm-nyi, a mért 136 t sarureakció pedig 31 fm-nyi terhelésből állna össze. Ami lényegében azonos a nyílás felével, azaz önsúlyra nem vehető figyelembe a terv szerinti többtámaszú statikai rendszer, ami egyúttal fizikailag egyetlen lehetséges magyarázat a mért saruteherre.
Ezt erősíti meg az is, hogy próbaterheléskor (hasznos terhelés hatására) a szélső nyílások lehajlása a számítottat meghaladta, a középső nyílás lehajlása pedig kevesebbre adódott.
Ez számunkra azt jelenti, hogy a hídfőkben lévő sarura önsúlyból a nyílás fele terhel, a többtámaszú erőjáték kedvező hatásával nem számolhatunk, így 30,5 kN/m átépített főtartó terheléssel és fél nyíláshosszal (0,5xL) 64,38/2 számolva a sarureakció: 982 kN. Ehhez 10% többlet terhelést (belső erőátrendeződést, etc.) figyelembe véve a kereszttartót 1080 kN sarureakcióra szükséges ellenőrizni, a ténylegesen alkalmazott emelési, nyomatéki erőkarral (675 helyett 800 mm).
A fenti levezetés és ehhez szükséges kutatás és ellenőrzés után megállapítható, hogy noha dr. Szatmári István [5] nyomatékosan felhívta a figyelmet a főtartó ismeretlen belső erőjátékára, az átépítés során ezzel a tervezők egyáltalán nem foglalkoztak, a tendertervben szereplő főtartó statika ideális, feszültségmentes kiinduló, építési állapottal számol, a megvalósulási statika a főtartóval nem is foglalkozik annak ellenére, hogy a tendertervvel szemben a kereszttartókat is kicserélték az eredetihez képest gyengébb merevségűre!
Az átépítés előtti próbaterheléskor [4] a „B” jelű teherbírást igazolták, a pályaszerkezet és kereszttartók átépítése után ismételt próbaterhelés végeztek [9], amellyel a „B” jelű teherbírást ismét igazolták. Rendkívül sajnálatos, hogy az átépítés előtt és után közvetlenül, ugyanazon szakértő és vizsgáló intézet által végzett két próbaterhelés teljesen különböző teherállásokat alkalmazott, így az átépítés globális hatásaira nem nyerhetünk közvetlen adatokat.
Az átépített szerkezet főtartójának pontos belső erőjátéka ismeretlen, így a sarureakciókat csak becsülni tudjuk. A fentiek alapján a csapi hídfő helyreállításához szükséges emeléskor sarunként 1080 kN terhelés ellenőrzése elégségesnek nevezhető (alapértéken, hasznos terhelés – esetleges személygépkocsi sor nélkül).
Helyreállítás tendencia terve
A helyreállítás tendenciatervét a magyar fél megbízásából az MSc – Főmterv – CÉH konzorcium 2010. október 13-ra elkészítette. A határhíd közös üzemeltetésére vonatkozó megállapodás értelmében a magyar fél vállalta a helyreállítás szerkezetjavítási munkarészeit, az ukrán fél pedig a befejező munkákat, korrózióvédelmet és egyéb járulékos feladatokat.
A tendenciatervet a hídkezelők elfogadták. E terv alapján a hidat meg kell emelni az ideiglenes máglyákra és el kell bontani a károsodott betonrészeket, majd új vasbeton saruzsámolyt kell készíteni a szerkezeti gerenda felső részének javításával együtt, a saruk alatt 5 cm vastag sarualáöntéssel. A régi és a javítás betonrészeinek megfelelő kapcsolatát befúrt, beragasztott dűbel vasalással kell biztosítani.
A tendenciaterv a javítás technológiai részleteivel nem vagy csak vázlatosan foglalkozott. A tendenciaterv megoldási javaslatot adott a vég-kereszttartó emelés előtti erősítésére, a felső öv pótlására, kétoldali két-két pótöv gerincre hegesztésével a gerinc felső éle alatt cca 80, illetve 190 mm-rel, egyenként 100-12 mm keresztmetszettel.
A tendenciaterv és az október 6-i helyszíni tapasztalatok ismeretében a helyreállítás pontos menetét és technológiai lépéseit a kivitelező irányító mérnökei a megbízó, kezelő hidászmérnöke közösen állította össze. Ennek egyes lépéseit a technológiai leírás című fejezet tartalmazza.
A két ország határőrizeti szerveivel egyeztetve a végleges helyreállítás során a forgalomterelés és ideiglenes forgalmi rend az október 6-i munkákkal azonos módon történt (lásd a „Helyszíni beépítés menete” című fejezetben).
Hídszerkezet megemeléséhez szükséges erősítés ellenőrzése
A meglévő tervek átvizsgálásakor az emelés ellenőrzésénél igazolandó saruterhet 1080 kN-ban határoztuk meg. Ez a biztonság javára a szélső nyílás 50 %-ának önsúlyát tartalmazza a meglévő vizsgálati dokumentumok eredményeire tekintettel.
Az alkalmazott forgalomterelés miatt szükséges még egy forgalmi sávon a hasznos terhelés számításba vétele. Hasznos teherként elegendő csak személygépkocsikkal és kisbuszokkal számolni a súlykorlátozás miatt.
A határforgalom jellege miatt folyamatos sűrű gépjármű sorral kell számolni, a terhek csökkentése érdekében az érintett szélső nyílásban a várakozás megtiltása nem kivitelezhető.
Mértékadónak azt az állapotot vettük, hogy a forgalmi sávon 5 m-ként áll egy 2,5 t tömegű jármű. Szintén a nyílás 50%-os sarura terhelésével számolva, és a teljes hasznos terhet egy sarura értelmezve a hasznos saruteher 161 kN.
A vég-kereszttartó emelésre való ellenőrzését tehát 1241 kN-ra végeztük el. (Az ideiglenes máglyaszerkezet méretezett teherbírása 1650 kN). A teher számítása során minden esetben a biztonság javára tett közelítéseken túl további biztonsági tényezőt és az araszoló forgalom ismeretében dinamikus tényezőt nem vettünk figyelembe.
Helyreállítási munkavégzés feltételeinek biztosítása
A magyar fél közbeszerzés útján választotta ki a helyreállítást végző szakkivitelező céget, a Keller Plusz Kft-t.
Az október 6-i ideiglenes máglya beépítéshez hasonló módon, a végleges helyreállításhoz szükséges engedélyeket (magyar és ukrán határőrizet; magyar és ukrán hídkezelő), a munkavégzéshez szükséges forgalomtechnikai tervet és elkorlátozást, valamint a határövezetre érvényes belépési engedélyezést a magyar hídkezelő intézte és biztosította.
A javítás technológiai leírása
Előkészítő munkák
A helyreállítási munka első napján (szerda) a tényleges javítás megkezdése előtt a munkahely megközelítését és biztonságát szolgáló szerkezetek készültek el. Először lezártuk a középső rácsos híd befolyási oldali forgalmi sávját, táblákkal elkorlátozva. Ezen a sávon volt a napi felvonulás és gép-, illetve anyagtárolás, valamint a folyamatos beszállítási igények kiszolgálása. A határőrizeti szervek egy konténer (anyag, szerszámok) elhelyezését a magyar oldali mérlegház mellett engedélyezte.
A szerkezeti gerenda biztonságos megközelítésére a kifolyási oldalon védőkorláttal ellátott fa lejáró lépcsőt építettünk, valamint a szerkezeti gerenda előtti padka külső oldalát is védőkorláttal biztosítottuk.
Lebontottuk a szerkezeti gerenda 1997. évi valamennyi beton és habarcsjavítását a szerkezeti gerenda tetejéről és homlokfelületéről.
Helyszíni felmérés után, a hegesztési helyekhez való hozzáférés nehézségei miatt a vég-kereszttartó erősítést módosítottuk, amelynek helyszínen az ellenőrző számításai is elkészültek.
Vég-kereszttartó erősítése emelési erőbevezetéshez
Második napon (csütörtök) a vég-kereszttartó emelési diafragma és homloklemeze közötti szakaszát a vízfolyás felőli oldalról behegesztett második, 16 mm-es gerinclemezzel erősítettük meg, amely az eredeti gerinclemezzel azonos magasságú. Az így kialakított kétövű doboz szelvény biztonságosan megfelelt az emelési igénybevételeknek.
A pótgerinc beépítéséhez a kisebbik gerincmerevítő bordát kis mértékben ki kellett könnyíteni, hogy az új gerinc elférjen. A homloklemez, amely NF csavar-sorral kapcsolódik a főtartóhoz, csavaranyák és lemezszél közötti távolsága elegendő volt a gerinclemeznek (16 mm) és az azt rögzítő egyoldali sarokvarratnak (8 mm).
Ez az erősítés egyetlen hátránya, hogy az erősített doboz szerkezet korróziós fészket alkot, ezért a helyreállítás végeztével a pótgerincet el kellett távolítani.
A pótgerinc leszabása olyan pontossággal történt, hogy a beépítési helyre kalapáccsal éppen be lehessen feszíteni. A pótgerinc beékelődése és fűzővarratos rögzítése után elkészült annak egyoldali sarokvarrata fogyóelektródás helyszíni hegesztéssel, a sarkoknál és a kikönnyített gerincmerevítésnél alkalmazott kivágásokkal.
A vég-kereszttartó erősítése és a továbbiakban minden egyes munkafázis esetében először a kifolyási oldali sarukörnyezet készült el, majd azt követően a befolyási oldali.
Hídszerkezet átterhelése máglyákra és megemelés
A pótgerinc behegesztése után megkezdtük a híd emelését és máglyákra való átterhelését. (Eközben folytak a befolyási oldali vég-kereszttartó erősítésének lakatos munkái).
Az emelés előkészítéseként a csapi hídfőben a felszerkezet kapuzatára magasságkorlátozó táblákat függesztettünk fel azzal a céllal, hogy a kihelyezett 3,5 tonna tilalom ellenére még véletlenül se hajthasson túlsúlyos jármű az emelés alatt lévő hídszerkezetre. A kapuzatra a szabványos módon két 2 m-es halszálka közé 2,8 m magasságkorlátozó tiltótáblát függesztettünk úgy, hogy a táblák alsó éle és a kocsipálya között 3,1 m szabad űrszelvény maradjon. A híd magyar oldali hídfőjébe ezzel egy időben egy behajtani tilos táblát is kihelyeztünk, a korábbi terelőtáblák megerősítéseként.
Az emelés pontos mérését a térdfalba dűbelezett szögacélra hegesztett 0,01 mm élességű mérőórával figyeltük meg sarunként. A mérőóra a saru fejlemezének főtartó alól kinyúló részének magasságát mérte.
Az emelést az október 6-án beépített emelőmáglyával végeztük, máglyánként négy darab 50 tonna kapacitású palackemelővel.
A máglya tetejére a hosszirányú mozgást megengedő teflonbetétet (6 mm) építettünk be, majd a máglyát előterheltük 0,3 mm emelési magasságig. A megemelkedés a saruoszlop és talplemez közötti hézagon is megfigyelhető volt.
A tehermentesített sajtók mellett a lakatosok a saru talplemezét sarokmerev módon a fejlemezhez rögzítették szögacélokkal, laposvas függesztőkkel és andrásolással, majd a saru talplemezének négy ankercsavarját oxigénnel elvágták. A saruk felkötése után a felszerkezetet oldal irányban a szomszédos teherforgalmi hidakhoz kitámasztottuk (azoknak ott fix saruja van).
A saru felkötése után az emelést újrakezdtük szintén 0,3 mm emelési magasságig, amely emelési szint mellett rögzített máglyákkal (lemez-bajlágolással) a saruzsámolyt kivéstük.
A saruzsámoly kibontásának tapasztalatai:
A befolyási oldali saru emelése, átterhelése a harmadik napra (péntek) maradt.
A kiszabadított sarut a bontás után tovább emeltük, az eredeti állapothoz képest a kifolyási oldalit +5, a befolyási oldalit +3 mm magasságban rögzítve.
Vasbeton szerkezeti javítások
A saruk alatti laza betonrészek eltávolítása után lényegében a teljes szerkezeti gerendán közel azonos magasságú volt a bontott felület.
A saruk teljes felszabadított állapota mellett a homokszórásos felület előkészítése után megkezdődött a vasszerelés: dűbelek fúrása és rögzítése, fővasalás, elosztó vasalás és kengyelek. Az armatúrához hegesztéssel rögzítettük a saru új ankercsavarjait és azok bebetonozandó, 100x100x10 mm-es lehorgonyzó lemezeit.
A két saruzsámolyt a szerkezeti gerenda tetején négy 16-os fővassal kapcsoltuk össze, ezek közül kettő a máglya talpgerendája előtt és mögött vezetett, kettőt pedig a talpgerenda gerincén vágott lyukakon fűztünk át. A szerkezeti gerenda homlokfelülete felől 11 cm előreállású markáns vízorrt képeztünk ki.
A vasszerelés és zsaluzás végeztével a negyedik nap (szombat) délután volt a betonozás pumix betonozó kocsival. A betonozó kocsi a teherforgalmi hídon átkelve az ukrán hídfőből két ütemben állt fel. Két tag flexibilis gumicsővel sikerült a betont lejuttatni a szerkezeti gerendára és a C30/37-16/KK-f50-vz5 minőségű betont bedolgozni. A saru talplemeze és a betonozás között 5 cm hézag maradt az aláöntő habarcsnak. A híd lélegzése a horgonycsavarok talplemezen lévő, lényegesen nagyobb furatai miatt biztosított volt.
Sarualáöntés készítése Mapefill habarccsal
Szükséges technológiai várakozás miatt az 5-8. napokon munkavégzés nem volt. A 9. napon (csütörtök) a szerkezeti gerenda kizsaluzása után bezsaluztuk a saruk aláöntő habarcsának a helyét.
Az aláöntés legmagasabb pontján öntöttük be a bekevert Mapefill folyós, zsugorodáskompenzált, 70 MPa végszilárdságú (28 napos) kiöntő habarcsot. A habarcsterítést erre a célra hajlított acélszerszámokkal segítettük. A talplemezek alatti résen túl, a talplemez körül 1,5-2 cm-nyi habarcs felöntést készítettünk, a saruoszlop mozgó elemeit szabadon tartva.
Az aláöntő habarcs kezdeti szilárdulása után – mikor már a talplemez és ingaoszlop súlyát biztonsággal elbírja –, a 10. napon (péntek) hajnalban lett felszabadítva a sarukat felkötő és rögzítő segédszerkezet, hogy az esetleges hőmozgás hatására a lekötött saru az aláöntést nehogy felszakítsa. A munka sikerének kedvezett, hogy az aláöntés és felszabadítás között konstans 9 fok hőmérséklet volt.
Az aláöntés szükséges kötésideje miatt a 11-13. napokon munkavégzés nem volt.
Hídszerkezet visszaterhelése a sarukra
Az aláöntés megfelelő megszilárdulása után, a 14. napon (kedd) folytatódott a helyreállítás.
Visszaterhelés előtt Schmidt-kalapáccsal ellenőriztük a sarualáöntés és az alatta lévő vasbetonjavítás szilárdságát sarunként.
Az emeléshez használt máglyánkénti négy, 50 tonna kapacitású palackemelővel végeztük a híd visszaterhelését lépésenként a hézagoló lemezek 1 mm-es csökkentésével és máglyára eresztésével.
A sarukra való visszaterhelés gyorsan és probléma mentesen sikerült. A saruk fejlemezének elmozdulása a visszaterhelés során egységesen 0,2 mm volt.
Befejező munkák
A sajtók és máglya szabad részeinek elbontása után a vég-kereszttartó pótgerincét kibontottuk azt több darabra vágva, és a felszerkezet érintett acél részei (pótgerinc, sarufelkötés) két réteg alapozó festés kaptak. A végleges korrózióvédelm készítését az előzetes megállapodás szerint az ukrán fél vállalta.
A befejező, 15. napon (szerda), a kizsaluzott aláöntő habarcs sarokélei legömbölyítést, a betonjavítás szükséges élkezelést és BV3 Mapelastic korrózióvédelmet kapott.
A dilatáció előtti két csöpögtető, amelyek a kocsipálya szigetelésén összegyülekező vizet vezetik ki (ezek elbontása a máglya beépítés miatt volt szükséges még október 6-án), flexibilis csővel lett visszaépítve.
Rendelkezésre álló dokumentumok
Csak a meder személygépkocsi (középső) hídszerkezetre vonatkozó dokumentumokat soroljuk fel:
[1] Alépítményi tervek, 1909
[2] Felszerkezet helyreállítási terve (ukrán, csak acélszerkezet) megvalósulási 1962
[3] Fővizsgálati szakvéleménye (Híd Mérnöki Kft, dr. Lublóy László, Győr 1993)
[4] Szakértői jelentés a próbaterhelésről (BME, dr. Szatmári István, 1995. III.)
[5] Kiegészítő szakértői jelentés a próbaterheléshez (BME, dr. Szatmári István, 1995. IV.)
[6] Mederhíd statikai számítása (Főmterv, Nagy Zsolt, 1995. V.)
[7] Mederhíd pályaszerkezetcsere kiviteli tenderterv (Főmterv, Nagy Zsolt, 1995. XII.)
[8] Pályaszerkezet átépítésének megvalósulási dokumentációja (Uvaterv Bors E., tervszám: 50386/01/204; 1996. 09.)
[9] Szakértői jelentés a próbaterhelésről (BME, dr. Szatmári István, 1997. VII.)
[10] Célvizsgálat (saruzsámoly) (Limes, Fodor István, 2001. 11. 30.)
[11] Fővizsgálati szakvélemény (Híd Mérnöki Kft, dr. Lublóy László, Győr, 2003)
[12] Fővizsgálati szakvélemény (ukrán, Triada, 2003)
[13] Fővizsgálati szakvélemény (Via-Pontis – HEED Kft. dr. Szatmári István, Budapest, 2007)
[14] Fővizsgálati szakvélemény (ukrán, Triada, 2007)
[15] A Záhony – Csap közötti Tisza-határhíd csapi hídfőjében lévő saruzsámoly javítása. Megvalósulási terv, 2010. XI. 15. (B113/2010)