A déli összekötő vasúti Duna-híd átépítési technológiája

A déli összekötő vasúti Duna-híd hazánk legfontosabb, egyben legforgalmasabb vasúti hídja (1. kép), felszerkezeteinek leromlott állapota indokolja azok cseréjét. A beruházás célja emellett a kapacitásbővítés is, hiszen a meglévő két felszerkezet cseréje mellett egy harmadik is épül, mely egy nagyobb léptékű vasútfejlesztési projekt, a Déli körvasút egyik első, fő alkotóeleme is egyben.

A beruházás építtetője a NIF Zrt., a kivitelező a Duna Aszfalt Kft., a tervező pedig a Főmterv-Kontúr Csoport Konzorcium. Jelen cikk célja, hogy a technológiai és gyártmánytervezés körülményeit és az átépítés tervezett menetét dióhéjban bemutassa az olvasónak. Az átépítés jelenleg is gőzerővel zajlik: a felszerkezeteket gyártják, előszerelik, a helyszínen pedig előkészítő munkák folynak, melyek a felszerkezetek helyszíni szerelését teszik majd lehetővé.

1. A műtárgytervezés menete
A híd kiviteli terveit három tervező cég készítette (MSc Kft., Főmterv Zrt., Speciálterv Kft.), mely tervek alapján a Főmterv Zrt. elkészítette – a mai kor elvárásainak megfelelően – a felszerkezet 3D-s BIM modelljét, majd ebből pedig a gyártáshoz szükséges részletterveket (1. ábra).

A gyártmánytervezést megelőzően tisztázni kell a különböző építéstechnológiai részleteket, mint például az előszerelés és a helyszíni szerelés menete, a felszerkezet illesztési pozíciói, kapcsolatok módja, ideiglenes állapotok igénybevételei, megtámasztási viszonyok, erőbevezetések módja, pozíciója. Mindezek visszahatnak a tervezett felszerkezetre, ezért belátható, hogy az építéstechnológia bizonyos részleteinek ismerete nélkül nem lehet a gyártmány tervezésnek nekilátni, ezért ezeket még időben tisztázni kellett a kivitelezővel közösen. A technológiai tervezésről szóló egyeztetések a projekt kezdete óta folyamatosan zajlanak, melynek meghatározó résztvevői a fővállalkozó Duna Aszfalt Kft., a szakkivitelezők részéről pedig a Provix Híd Kft. és a HSP Kft. képviselői is a tervezők mellett. Ennek a tervezői-kivitelezői közös munkának az eredménye az átépítés itt ismertetett technológiája.

2. A technológiai tervezés körülményei, kötöttségek
A hidak átépítését az üzemeltető 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 tud megtörténni.
A kialakuló városi környezetbe lehetőleg esztétikus, azonban a körülményekhez igazodó és a vasúti terheknek megfelelő szerkezetet kellett tervezni. A kiválasztott szerkezet célszerűen acél 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 abban a hídtengelyben a második világháború után egy katonai, félállandó jellegű, ún. K-híd állt egészen 1953-ig, melynek pilléreit már akkor megmagasították.
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 mód lett kiválasztva. Az első felszerkezetet a meglévő vasúti hidak és a Rákóczi híd közötti szűk résben kell megépíteni (2. kép), továbbá a soron következő híd bontását, majd a következő híd építését is hasonlóan szűk körülmények között kell elvégezni a vízről.

A szóba jöhető folyami úszódarukkal nem lehetséges átemelni a szomszédos hidakon, ezért ebből az következik, hogy a hídelemeket csak a meglévő hidak alatt lehetséges beúsztatni, ezután pedig felemelni a szomszédos hidak közti hézagba, mely további kötöttségeket, magassági korlátokat és az emelési berendezés technológiai kihívásait is jelentette, melyeket sikeresen megoldottunk. Ha a vasúti forgalom folyamatos fenntartása, a szűk résben való hídépítés és -bontás, a rövid kivitelezési idő és a vízi organizáció kötöttségei nem határolnák be eléggé a lehetőségeket, különleges adottságként kell foglalkozni a hidat a második világháborúban érő légitámadásokkal. A szakértők szerint a légibombák 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 legkevésbé akadályozza. A felsorolt körülmények között elmondható, hogy nem annyira a szerkezet tervezése jelenti a kihívást, hanem annak megvalósíthatósága.

3. Előszerelési technológia
A híd előszerelésére a legkézenfekvőbb egy csepeli szerelőterület lett, ott zajlik jelenleg is a felszerkezet elemeinek összeállítása. Onnan fogják az elemeket felhajóztatni a Dunán a beépítés helyszínére.
Az új, közel 500 m hosszú felszerkezet 6 db 80-90 m hosszú úsztatási egységből áll. Ezek a lehető leghosszabb elemek, melyekkel a pillérek közti szabad nyílásba be lehet hajózni. Az úsztatási egységeket ún. TS80- as bárkákon állítják össze, majd úsztatják fel a felvíz irányába.
A gyárban összeállított, max. 20-25 m hosszú acélszerkezetű gyártmányok (pályaszerkezet, felső öv, rácsrudak, tartozékok stb.) közúton érkeznek Csepelre, ahol különböző műveleteket követően áll össze a végén úsztatási egységgé a szerkezet, hasonló módon, mint egy nagy gyártósoron (3. kép).

Az elemeket trélerekről bakdaruk veszik át, majd vízszintes síkban 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, melyek keresztillesztését követően a 80-90 m hosszú úsztatási egységeket összeállítják (4. kép).

A felsorolt műveleteket részletesen ki kellett dolgoznunk az egyes elemekre, illetve az adott folyamathoz szükséges segédszerkezeteket is meg kellett terveznünk (emelési módok, emelési segédszerkezetek, kötélhosszok, forgatási és mozgatási berendezések, különböző alátámasztások stb.).

4. Helyszíni szerelés és segédszerkezeteinek tervezése
A szerelőtéren elkészült úsztatási egységeket a helyszínen 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 való 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 egyvágányos 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, ún. 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, mellyel a manőverezés nehézkes lett volna, ezért az általunk előkészített több változat mérlegelését követően azt a verziót választotta a kivitelező, amelyben egy TS40-es bárkát 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 felkészítettük, továbbá 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, mellyel az átmenetet biztosítani tudtuk az új és meglévő részek között. A döntéssel jelentős időt lehetett meg takarítani, hiszen komolyabb teherviselő elemek beépítése a meglévő bárkába egyrészt aprólékosan, másrészt rendkívül kellemetlen körülmények között lett volna kivitelezhető, ehelyett gyári körülmények között, előre legyártott bárkaszekcióval egészült ki a meglévő bárka (5. kép).

A TS52-es bárka megerősített fedélzetére kerül az emelési műveletet végző emelőmű berendezés, mely közvetlenül a fedélzetről emeli majd fel a 9 m magas felszerkezeti elemeket – vízállástól függően – max. 15 m magasságba. Az emelőmű 4 db, közel 1 m × 1 m alapterületű toronyból áll, melyeket bizonyos magasság elérését követően rácsozással kell ellátni. Egy torony 30 cm-es magasságú kazettákból épül fel, melyekből egy elemet behelyezni vagy kivenni alulról kell egy egyedi indítószerkezet segítségével (2. ábra).

Tekintettel arra, hogy a hídelemeket a part felett is mozgatni kell, a Duna két partélébe, valamint a hídfők környezetébe segédjármok épülnek, melyek az úszó emelőmű által pozícióban tartott hídszerkezetet fogadni tudják, majd azt annak hossztengelyével párhuzamosan pedig mozgatni (3. ábra).

Többször előfordul majd, hogy a parti jármokon lévő mozgatóberendezéseknek és az úszó emelőműveknek szinkronban kell mozogniuk, mely műveleteket kiemelt óvatossággal kell végrehajtani. Miután a felszerkezet elemeit felemelik és helyükre 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 fejezetben 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.

5. Összegzés
Nagyon hasonló szerkezetek is épülhetnek teljesen más módon, a helyszíni adottságok, a megrendelő elvárásai és a kivitelező gyakorlata függvényében – lásd északi vasúti Duna-híd, szolnoki vasúti Tisza-híd és a déli összekötő vasúti Duna-híd. A lehetséges, illetve célszerű építéstechnológia is döntő fontosságú lehet a hídtervezésben.
Jelen átépítés nem mindennapi körülmények között zajlik, de sikerült a kivitelezővel közösen egy olyan technológiát kidolgozni, mellyel a kétvágányos forgalomfenntartás és a határidőre történő munkavégzés is reálisan tartható.