Műtárgytervezés menete

A nagy forgalmú híd (1. ábra) kiviteli terveit három tervezőcég készíti közösen (MSc Kft., Főmterv Zrt., Speciálterv Kft.), amely tervek alapján a Főmterv Zrt. elkészítette – a mai kor elvárásainak megfelelően – a felszerkezet 3D-s BIM-modelljét, majd ebből a gyártáshoz szükséges részletterveket (2. ábra). A gyártmánytervezést megelőzően tisztázni kellett a különböző építéstechnológiai részleteket, mint például: az előszerelés és helyszíni szerelés menetét, a felszerkezet illesztési pozícióit, a kapcsolatok módját, ideiglenes állapotok igénybevételeit, megtámasztási viszonyokat, erőbevezetések módját és pozícióját. Mindezek visszahatnak a tervezett felszerkezetre, ezért belátható, hogy az építéstechnológia bizonyos részleteinek ismerete nélkül nem lehetett volna a gyártmánytervezésnek nekilátni, ezért ezeket még időben meghatároztuk a kivitelezővel közösen. A technológiai tervezésről szóló egyeztetések a projekt kezdete óta folyamatosan zajlanak, amelynek meghatározó résztvevői a tervezők mellett a fővállalkozó Duna Aszfalt Kft., a szakkivitelezők részéről pedig a Provix Híd Kft. és a HSP Kft. képviselői, így az ismertetett technológia a tervezői-kivitelezői közös munka eredménye.

Technológiai tervezés körülményei, kötöttségek

A hidak átépítését az üzemeltető, a MÁV Zrt. igényei szerint a lehető legkisebb forgalmi zavarással, folyamatos kétvágányos forgalom fenntartása mellett terveztük. A meglévő felszerkezetek cseréje ezen feltételek mellett csak egy provizóriumként használt, de végleges használatra kialakított és annak megfelelő, harmadik híd előzetes megépítését követően lehetséges.
A kialakuló városi környezetbe lehetőleg esztétikus, azonban a körülményekhez igazodó és a vasúti terheknek megfelelő szerkezetet kellett tervezni. A kiválasztott szerkezet célszerűen acélszerkezetű, szimmetrikus rácsos tartó lett. Tekintettel arra, hogy a meglévő felszerkezet kiékelt típusú, az új pedig párhuzamos övű, a pilléreket a felszerkezetek szerelése előtt meg kell magasítani közel 4,0 m-rel. Ez alól kivétel a három új híd közül a befolyási oldali szerke­zet, hiszen annak magasítását a Rákóczi híd építésekor már elkészítették. A befolyási oldali híd helyén a II. világháború előtt kétvágányú rácsos ívszerkezet, majd szükséghíd (K híd) üzemelt 1953-ig.
Megvizsgálva a helyszíni adottságokat, látni lehetett, hogy a bal parton gyakorlatilag nem lehet alkalmas előszerelő területet kialakítani, a jobb parton erre a célra kialakítható terület pedig nehezen megközelít­hető és túl szűk a szerkezet összeszereléséhez. A Rákóczi híd felhajtója felének elvételével biztosítható lett volna a munkaterület szükséges szélessége, ezt a nyereséget azonban a közúti forgalom kétéves korlátozásával nem tartottuk arányosnak. Ezért a híd parton történő összeállítását, majd hosszirányú betolását elvetettük, ehelyett a vízi kiszolgálással történő építési módot választottuk.
Az első felszerkezetet a meglévő vasúti hidak és a Rákóczi híd közötti szűk résben kell megépíteni (3. ábra), és a soron következő híd bontását, majd a következő híd építését is hasonlóan szűk körülmények között kell elvégezni a vízről. A rendelkezésre álló folyami úszódarukkal a hídelemeket nem lehetséges átemelni az üzemelő, szomszédos hidakon, ezért ebből az következik, hogy csak a meglévő hidak alatt lehetséges beúsztatni, majd ezután felemelni a szomszédos hidak közti szabad (tervezett) vágánytengelybe, amely további kötöttségeket, magassági korlátokat és egyedi emelőberendezés tervezését és gyártását is jelentette.

Ha a vasúti forgalom folyamatos fenntartása, a szűk térben való hídépítés és -bontás, a rövid kivitelezési idő és a vízi organizáció kötöttségei nem határolná be eléggé a lehetőségeket, különleges adottságként kell foglalkozni a hidat a II. világháborúban ért légitámadásokkal. A szakértők szerint a légi bombák mintegy ötöde nem robbanhatott fel, ezért bárhol, bármilyen mélységben számítani kell fel nem robbant, nagy erejű lőszerre. A kivitelezési technológiákat és az építési ütemezést úgy kellett megtervezni, hogy a lőszermentesítés – előre megjósolhatatlan – időtartama se veszélyeztesse a befejezési határidőt, és a vasúti forgalmat is a lehető legkevésbe akadályozza.
A felsorolt körülmények között elmondható, hogy nem annyira a szerkezet tervezése jelenti a kihívást, mint annak megvalósíthatósága.

A hídszerkezet gyártása, előszerelése

A gyárban összeállított, maximum 20-25 m hosszú acélszerkezetű gyártmányok (pályaszerkezet, felső öv, rácsrudak, tartozékok stb.) közúton érkeznek a szerelőterületre, ahol különböző műveleteket követően áll össze úsztatási egységgé a szerkezet, hasonló módon, mint egy nagy gyártósoron (4. ábra).
A híd előszerelésére a legkézenfekvőbb terület a kivitelező részére egy csepeli szerelőterület lett, ott zajlik jelenleg is a felszerkezet elemeinek összeállítása. Onnan fogják az elemeket felhajóztatni a Dunán a beépítés helyszínére.
A gyárból érkező elemeket trélerekről bakdaruk veszik át, majd vízszintes pozícióban összeállítják az egyik főtartósíkot. Ezután egy nagy teherbírású daruval felállítják a fél szerkezeti egységet, majd hosszillesztést követően teljes keresztmetszetű, 20-25 m hosszú hídegységgé alakítják. A végső bevonatrendszer felhordását követően ezen egységből 4 db-ot helyeznek bárkára, amelyek keresztillesztését követően a 80-90 m hosszú úsztatási egységeket összeállítják (5. ábra).

Az új, közel 500 m hosszú felszerkezet 6 db úsztatási egységből áll. Ezek a lehető leghosszabb elemek, amelyekkel a pillérek közti szabad nyílásba be lehet hajózni. Az úsztatási egységeket a TS80 jelzésű bárkákon állítják össze, majd úsztatják a felvíz irányába.
A felsorolt műveleteket részletesen ki kellett dolgoznunk az egyes elemekre, illetve az adott folyamathoz szükséges segédszerkezeteket is meg kellett terveznünk (emelési módok, emelési segédszerkezetek, kötélhosszak, forgatási és mozgatási berendezések, különböző alátámasztások stb.).

Helyszíni szerelés és segédszerkezeteinek tervezése

A helyszínre szállított úsztatási egységeket össze kell állítani a meglévő hidak között rendelkezésre álló hézagban. A folyami úszódaruk ezekre a műveletekre nem jöhetnek szóba, hiszen a meglévő hidak felett nem tudják átemelni az új szerkezetet, ezért egy új, egyedi emelőberendezést kellett tervezni az alulról történő felemelés céljára. Korábban hazai hídépítések során gyártottak és használtak már egy bizonyos úszó emelőmű berendezést, de az – annak működési elve és méretei miatt – jelen körülmények között nem jöhetett szóba, ezért más elvek mentén kellett újat tervezni.
A tervezett úszó emelőmű berendezés két részből áll, egy vízen úszó, egyedileg átalakított bárkából és magából az emelőberendezésből.
Az emelőberendezésnek alkalmasnak kellett lennie arra, hogy a meglévő hidak alatt behajózzon (magassági kötöttség), majd onnan felemelje a szomszédos hidak közti résbe az adott hídelemet (szélességi kötöttség).
Tekintettel arra, hogy egy egyvágányú vasúti hídszerkezet viszonylag keskeny (5,2 m a főtartók távolsága), annak letámasztása egy – általában a felületen egyenletesen megoszló teherre felkészített és méretezett – bárkára egy viszonylag nagy és koncentrált terhet jelent, ezért a kivitelező által használni kívánt 40 m hosszú, TS40-es bárkát át kellett alakítani annak érdekében, hogy a bárka közepére ható koncentrált terhet el lehessen osztani hosszirányban. Adná magát a megoldás, hogy a bárka hossztengelyével párhuzamosan teherelosztó gerendákat tegyünk a fedélzetre, de a hidak alatt rendelkezésre álló szűkös magasság miatt a hosszirányú teherelosztást be kellett vinni a fedélzet alá, a bárka saját tartószerkezeti rendszeréhez azt pedig hozzá kellett illeszteni. Továbbá a mértékadó terhelés hatására merülési korlátokat is súrolt az eredeti bárka, amellyel a manőverezés nehézkes lett volna, ezért az általunk előkészített több változat mérlegelését követően azt a verziót választotta a kivitelező, amiben két TS40-es bárkát hossztengelyére merőlegesen, középen kettévágunk és betoldunk egy 12 m-es újonnan gyártott darabot. Az így kialakuló 52 m hosszú bárkatestet a viszonylag nagy koncentrált teher viselésére és a teher hosszirányú elosztására alkalmasra terveztük, és a nagyobb felhajtóerő miatt a merülési korlátoknak is sikerült megfelelni. Az új bárka neve a TS40 helyett – annak megnövelt hossza miatt – TS52 lett. A felsoroltakon kívül kisebb lokális erősítések is szükségesek voltak a meglévő bárka fedélzetén és fenékszerkezetén, amellyel az átmenetet biztosítani tudtuk az új és meglévő részek között. A döntéssel jelentős időt lehetett megtakarítani, hiszen komolyabb teherviselő elemek beépítése a meglévő bárkába egyrészt aprólékosan, másrészt rendkívül nehéz körülmények között lett volna kivitelezhető, ehelyett gyári körülmények között, előre legyártott bárkaszekcióval egészült ki a meglévő bárka (6. ábra).
A két TS52-es bárka megerősített fedélzetén kap helyet az emelési műveletet végző emelőmű berendezés, amely közvetlenül a fedélzetről emeli majd fel a 9 m magas felszerkezeti elemeket – vízállástól függően – maximum 15 m magasságba. Az emelőmű négy, közel 1 m × 1 m alapterületű toronyból áll, amelyeket bizonyos magasság elérését követően rácsozással kell ellátni. Egy torony 30 cm-es magasságú kazettákból épül fel, amelyekből egy elem behelyezhető vagy alulról kivehető egy egyedi indítószerkezet segítségével (7. és 8. ábra).

Tekintettel arra, hogy a hídelemeket a part felett is mozgatni kell, a Duna két partélébe, valamint a hídfők környezetébe segédjármok épülnek, amelyek fogadni tudják az úszó emelőmű által pozícióban tartott hídszerkezetet, majd azt annak hossztengelyével párhuzamosan pedig mozgatni (9. ábra). Többször előfordul majd, hogy a parti jármokon lévő mozgató berendezéseknek és az úszó emelőműveknek szinkrónban kell mozogniuk, amely műveleteket kiemelt óvatossággal kell végrehajtani.
Miután a felszerkezet elemeit felemelik és helyére tolják, azok illesztését is el kell készíteni. A helyszíni kapcsolatokat részben hegesztett, részben feszített csavaros kapcsolattal terveztük. A felszerkezet teljes hosszában történő összeállítását követően kell a vasúti pályát és a hídtartozékokat a kivitelezőnek megépíteni és felszerelni. A kész hídra ezután ráterelik a vasúti forgalmat, majd megkezdődhet a következő híd cseréje.
A közel 400 m hosszúságú meglévő mederhíd-felszerkezetek bontása hasonló technológiával tervezett, mint az újak építése. A már bemutatott úszó emelőmű segítségével a pillérek közti szabad nyílásban a lehető leghosszabb elemeket kell elvágni és leereszteni, majd kihajózni a híd árnyékából. Egy adott mederhíd bontása és a pillér magasítását követően folytatódik a szerelés a következő új felszerkezet építésével, egészen a három új szerkezet megépítéséig.

Összefoglalás

Nagyon hasonló szerkezetek is épülhetnek teljesen más módon, a helyszíni adottságok, a megrendelő elvárásai és a kivitelező gyakorlata függvényében – például: északi vasúti Duna-híd, szolnoki vasúti Tisza-híd és a Déli összekötő vasúti Duna-híd. A lehetséges, illetve célszerű építéstechnológia kiválasztása döntő fontosságú a hídtervezésben.
Jelen átépítés nem mindennapi körülmények között zajlik, de sikerült az építtetővel előkészíteni, majd a kiválasztott vállalkozóval közösen részletesen kidolgozni egy olyan építéstechnológiát, amellyel a kétvágányos forgalomfenntartás és a határidőre történő munkavégzés is reálisan tartható.