PRZEBUDOWA MOSTOW NAD RZEKA SW. WAWRZYNCA

(The Thousand Island Bridge-Canadian Crossing)

(pozwalam sobie uzywac nazw wlasnych w ich oryginalnym brzmieniu angielskojezycznym, z przyblizonym tylko polskim tlumaczeniem)

Rzeka Sw. Wawrzynca (The Saint Lawrence River) jest jedna z najwazniejszych rzek Polnocnej Ameryki. Poczatki rzeki znajduja sie w okolicy miasta Kingston, a konczy ona swoj 1287 km bieg w Zatoce Swietego Wawrzynca. Zlewnia rzeki obejmuje obszar okolo 1 292 100 kilometrow kwadratowych. W okolicy miasta Kingston, na dlugosci 64 kilometrow, znajduje sie prawie 1700 wysp, stad tez nazwa tej okolicy The Thousand Islands.

Kanaly, sluzy i mosty nad ta rzeka sa zarzadzane przez The St. Lawrence Seaway Authority po stronie kanadyjskiej, a po stronie amerykanskiej przez The St. Lawrence Seaway Development Corporation.

Zbieraniem myta (tolls) za przejazd i biezaca konserwacja "naszego" mostu zajmuje sie wydzielona z obu tych agencji, osobna organizacja Thousand Island Bridge Authority z siedziba w Aleksandrii w USA.

Most, o ktorym mowa, jest wlasciwie kombinacja wielu mostow o lacznej dlugosci 1015 metrow, miedzy brzegiem kanadyjskim a duza wyspa (Hill Island) bedaca strefa graniczna. Miedzy wyspa a amerykanskim brzegiem jest podobny system mostow. Stad tez podzialy na "Canadian Crossing" oraz "US Crossing". Mosty te sa bardzo zlozona konstrukcja inzynierska skladajaca sie z mostow wiszacych kablowych (suspension spans), kratowych, lukow i estakad. Zostala ona oddana do uzytku w 1938 roku.

Na jesieni 1996 ogloszono przetarg na calkowita wymiane jezdni i nieznaczne poszerzenie mostow stanowiacych Canadian Crossing, o lacznej dlugosci 1015 metrow. Kontrakt o wartosci prawie 14 mln dolarow wygrala firma Peter Kiewit Sons Co. Ltd., znana w skrocie jako KIEWIT, ktora jest obecnie najwiekszym tego typu wykonawca w USA o przerobie ponad 6 miliardow $US i przeszlo stuletniej tradycji.

Z kanadyjskim oddzialem tej firmy wspolpracowalem juz kilka lat temu w budowie 11 mostow na zachodzie Ottawy, znanych jako 416/417 Interchange. I tym razem REMISZ & ASSOCIATES ENGINEERING Ltd. zostal wylacznym projektantem dla KIEWIT'a do opracowania calego construction engineering.

Konstrukcja jezdni wszystkich mostow oparta jest na ruszcie stalowych plaskownikow o kwadratowych oczkach, dodatkowo zbrojona stalowymi pretami i wypelniona betonem. Ruszt ten jest prefabrykowany w duzych polach i opiera sie na belkach i poprzecznicach mostowych. Od szescdziesieciu lat nie wymieniany, mial mase ubytkow betonowych, co prowadzilo do jazdy po praktycznie stalowej pralce.

Stad definicja zadania, ktora mozna okreslic w kilku punktach:

  • wymienic cala konstrukcje jezdni, tj. praktycznie zerwac wszystkie plyty i zainstalowac nowe,
  • odslonic glowne elementy mostowe,
  • wymienic cztery stare belki podluzne na piec nowych we wszystkich przeslach mostu wiszacego i kratowego,
  • dolozyc wsporniki dla poszerzenia mostow,
  • zawezic (i tak nie uzywane) chodniki do minimum operacyjnego,
  • wymienic porecze i odbojnice na calej dlugosci przejscia,
  • przebudowac stezenia wiatrowe,
  • pomalowac elementy po montazu.

Warunki pracy byly sprecyzowane nastepujaco:

  • praca na powierzchni jezdni tylko w nocy, pod mostem praktycznie bez ograniczen,
  • dwupasmowy most moze byc zredukowany do jednego pasa ruchu o godz. 18.00 ze sterowaniem kierunku przejazdu samochodow przez punkty kontroli na obu jego koncach,
  • zatrzymanie ruchu dla jakiejkolwiek operacji nie moze przekroczyc 3 minut,
  • ma byc oddany do pelnego ruchu dwukierunkowego codziennie punktualnie o godz. 6:30,
  • za kazda minute spoznienia w tym harmonogramie kara $2000.

Zwiazki zawodowe zawarly z KIEWIT'em umowe, ze podczas robot nie przystapia do strajku i ustalono 55 roboczo-godzin na tydzien liczone jako normalny czas pracy, bez nadgodzin.

Powiazane z powyzszymi zalozeniami byly niezliczone problemy logistyczne i techniczne oraz narzucone przez wykonawce kryterium: oddac most do uzytku w ciagu jednego sezonu budowlanego, zamiast dwoch dozwolonych przez zleceniodawce. Nasza wspolpraca z KIEWIT'em zaczela sie od prania mozgow. Na dwudniowe spotkanie organizacyjne przylecieli z kwatery glownej w Omaha (stan Nebraska) v-prezydent, glowny kosztorysant, paru inzynierow. Zebrali sie v-prezydenci kilku oddzialow kanadyjskich, dolaczyli glowni brygadzisci i inzynierowie budowy. Opracowany zostal katalog procedur (planning book) i zostal on przedstawiony zebranym. My przedstawilismy swoj koncept, uprzednio uzgadniany z kierownikiem budowy (project manager) Kiewit'a: zbudujemy szereg platform podwieszonych pod mostem, stanowiacych niemal jego drugi poklad, a po moscie bedzie posuwac sie duza suwnica bramowa. W ciagu dnia beda nadcinane belki, wiercone otwory i instalowane nowe elementy pod mostem. Wieczorem instalowane beda bariery stalowe oddzielajace ruch od wycietej czesci jezdni, suwnica najedzie na swoje stanowisko pracy i wyrwie z mostu polowe szerokosci jezdni aby po nadjechaniu nastepnej ciezarowki z elementem prefabrykowanym wstawic go w to samo pole. Styki plyt z elementami nosnymi mostu beda natychmiast spawane, zalewane zaprawa osiagajaca min. 24 MPa po 3 godzinach. No i jeszcze trzeba rozmontowac tymczasowe odbojnice, odjechac z suwnica do najblizszej podpory. Codziennie, o 6:31 rano nie bedzie sladu po budowie.

Nikt przed nami nie robil ekspertyzy (structural evaluation) zachowania sie tych mostow pod obciazeniami ruchomymi (live loads) i konstrukcyjnymi (construction dead and live loads) jednoczesnie. Aby uzasadnic rozmieszczenie platform podwieszonych i ustalic ruchy suwnicy wykonalismy pelne 3-wymiarowe modelowanie mostow, uzywajac znakomitego programu do obliczen statycznych ROBOT V.6 (n.b. polskiego pochodzenia, z Krakowa). Ontario Ministry of Labour bardzo blisko sledzilo nasz projekt dyskutujac jak w ogole zakwalifikowac nasz uklad: nie jest to rusztowanie (scaffolding) bo nie stoi na ziemi, nie jest to platforma ruchoma jak do mycia okien na wiezowcach (swing stage platform) ani tez most jako taki - a do kazdego przypadku stosuje sie odrebne przepisy bezpieczenstwa pracy. Tu musielismy nadstawiac golego karku i podejmowac decyzje oparte na zdrowym rozsadku, zgodne z dobra praktyka inzynierska (common sens and a good engineering judgement).

Platformy robocze byly montowane na brzegu i przewozone barkami pod most. Tam byly wciagane wprost do gory i kotwiczone na czterech rogach do uprzednio zamontowanych wieszakow. Cala operacja podnoszenia z barki i montazu na wysokosci mostu (35 metrow nad woda) jednej platformy zajmowala kilkanascie minut. Poczatkowo, platformy byly rozmieszczane symetrycznie po obu stronach podpory stalej (towers), az osiagnelismy niemal balans: cale przeslo w strone brzegu i pol przesla glownego. W nastepnych etapach budowy, demontowana platforma koncowa przemieszczana byla na czolo. Kazda platforma wykonana z belek stalowych i pokryta sklejka, miala otwory wentylacyjne pokryte stalowa siatka. Mialo to lagodzic turbulencje, ssania wiatru w przestrzeni miedzy jezdnia mostu a 1.8 m nizej zawieszona platforma.

Zaprojektowana przez nas suwnica bramowa byla konstrukcja o lacznej dlugosci 36 m, co umozliwialo prace nad wymiana czterech plyt jezdni z jednego ustawienia. Musiala miec mozliwosc podnoszenia sie i opuszczania aby przejechac pod stezeniami wiatrowymi glownymi przy podporach. Nie mogla byc na gumach, bo skrajnia uzytkowa jezdni na to nie pozwalala, wiec zaprojektowalismy ja na stalowych kolkach i w ceownikach prowadnicach. Miala jedna strone nizsza od drugiej, ze wzgledu na konfiguracje chodnikow, oraz wymienne "nogi" z pionowej pozycji do pracy pod katem, aby zmiescic sie

w skrajni kazdego mostu. Byla ona sterowana hydraulicznie i miala swoje wlasne podnosniki linowe, ktore po zakonczonej pracy zjezdzaly do pozycji parkujacej nad chodnikiem, poza skrajnia ruchu. Wzdluz jezdni zaprojektowalismy 4 belki suwnicowe, tak ze z jednego ustawienia wykonawca mogl obslugiwac dowolny pas ruchu. Podwykonawca czesci tego projektu byla firma Applied Fluid Mechanics Inc. z Toronto.

Elementy jezdni byly robione na odleglym o 4.5 km polu prefabrykacyjnym. Tu stalowe kraty jezdni (orthotropic steel grid deck) byly montowane razem z nowymi belkami stalowymi i zalewane betonem. Po kilku tygodniach prob i bledow, wymieniano trzy lub cztery plyty jezdni, tj. 22.5 lub 30 metrow biezacych jednego pasa ruchu w ciagu nocy, tak ze co dwa dni caly front robot przesuwal sie o te 22.5 metra. Praktycznie wymiana calej jezdni, chodnikow i poreczy na dlugosci ponad kilometra trwala od maja do polowy pazdziernika 1997, skracajac dozwolony cykl budowy o niemal rok. Bylo to niezwykle osiagniecie, ktore sie spotkalo z bardzo duzym zainteresowaniem ludzi fachowych. The St. Lawrence Seaway Authority organizowalo wyjazdy pokazowe, a inni generalni wykonawcy fotografowali i sledzili kazdy ruch KIEWIT'a. Podsumowanie tego projektu zostalo przedstawione w Toronto Construction Association i ma byc przedmiotem kilku artykulow technicznych.

Dane Techniczne rozpietosci mostow:

  • wiszacego 411 m
  • wiaduktów 238 m
  • lukowego 118 m
  • kratowego 183 m
  • wiadukt najazdowy do mostu wiszacego 65 m
  • wymiana jezdni 12 100 m2
  • tymczasowe platformy robocze podwieszone pod mostami:
  • wiszacym 4 880 m2
  • wiaduktem i lukiem 2 550 m2
  • kratowym 2 170 m2
  • projektowane obciazenie uzytkowe platform 2.40 kN/m2 (240 kg/m2)
  • zainstalowano nowej stali konstrukcyjnej 745 ton
  • szerokosc mostu wiszacego miedzy kablami glownymi 9 300 mm
  • stal na kable, E=24 000 000 psi
  • kable glowne zrobione z 37 lin, kazda lina spleciona z 7 drutow, o lacznym przekroju poprzecznym 36:1 in2
  • wieszaki miedzy kablem glownym a dzwigarem mostu co 25 ft=7.5 metra w miejscu belek poprzecznych
  • rozpietosc przesla glownego 750 ft (228.75 m)
  • roznica poziomow (zwis) kabla 75 ft
  • dopuszczalne obciazenie pociagiem drogowym 90.000 lbs (41 ton) przy odstepie 150 m miedzy kolejnymi ciezarowkami do maksimum 130.000 1bs (59 ton) przy przejezdzie pod eskorta.

Wojciech Remisz, M.Sc., P.Eng.

Remisz & Associates Engineering Ltd.
Remisz Consulting Engineers Ltd.
Tel.(613) 225-1162 Fax.(613) 225-4529
e-mail: remisz@remisz.com

Poczatek strony