PODZEMNÍ PARKOVIŠTĚ V MOSKVĚ

P. Yurkevich
YURKEVICH & Co., ENGINEERING SOCIETY LTD., BĚLORUSKO

Na základě usnesení Vlády města Moskvy a s pomocí úvěru Evropské Banky pro rekonstrukci a rozvoj bylo na Náměstí Revoluce v Moskvě vybudováno čtyřpodlažní podzemní parkoviště. Účast naší společnosti na vyprojektování tohoto objektu byla umožněna díky shodě několika náhod. Původní projekt zpracovávala jiná organizace, a to již od jara roku 1996. Jeho koncepce, a to jak konstrukční, tak v technologii výstavby, byla zcela odlišná.
Na podzim roku 1996 však odborníci dodavatele stavby, akciové společnosti INGEOCOM, nám učinili nabídku seznámit se s tímto projektem a zaujmout k němu stanovisko. Výsledkem byl alternativní návrh technického řešení, které nakonec nahradilo původní, pochopitelně po odsouhlasení investorem i generálním dodavatelem. Naše společnost pak za pouhých 10 dnů vypracovala dodatek projektu, který úspěšně prošel jak státní tak nezávislou expertizou.
Práce na realizační dokumentaci byly zahájeny koncem listopadu 1996, při čemž vyprojektování hlavních nosných konstrukcí včetně ostění klenby a projektu organizace výstavby jsme dokončili již v lednu 1997.
Je třeba čestně přiznat, že zahájení stavebních prací, které připadlo na období dlouhotrvajících silných mrazů, způsobujících neustálé výpadky stavebních strojů a zařízení, nebylo příliš úspěšné. Počasí jakoby dávalo za pravdu skeptikům, kteří tvrdili, že termín ukončení hlavních stavebních prací, zakrytí stavební jámy a dokončení povrchových úprav do 1. září 1997, jak požadovaly městské orgány s ohledem na blížící se oslavy 850. výročí založení Moskvy, je nereálný. Byla to však právě nová koncepce řešení, která nakonec umožnila tento termín dodržet.

URBANISTICKÁ SITUACE A KONCEPCE OBJEKTU
Podzemní parkoviště je umístěno nedaleko Kremlu, mezi hotelem Rossija a budovou bývalého Leninova muzea poblíže tunelového sběrače, do něhož je sveden tok řeky Něglinka (obr. 1). Pod větší částí parkoviště procházejí provozované tunely metra, a to v hloubce 5 m pod základovou deskou pravý tunel tzv. Pokrovské spojky a v hloubce 10 m pravý tunel linky Arbatsko-Pokrovské.
Celková koncepce a dispozice tohoto podzemního parkoviště pro 184 automobilů byla zpracována generálním projektantem kterým byl projektový ústav Mosprojekt-2. Hlavními částmi objektu jsou:

Tento blok je ve spodní úrovni prostřednictvím tunelu pro pěší propojen s již dříve vybudovaným Obchodním centrem na Manéžním náměstí a v horní úrovni pak se schodištěm do podzemního Archeologického muzea (obr. 2).

Obr. 2 Půdorysy v úrovních a) horního podlaží, b) mezipodlaží

HYDROGEOLOGICKÉ PODMÍNKY LOKALITY
Tyto podmínky se vyznačovaly velkou proměnlivostí, stručně je lze charakterizovat asi následovně (shora dolů): Dále byly zjištěny tři horizonty podzemní vody: Výstavba parkoviště probíhala v oblasti dvou vyšších zvodnělých horizontů, při čemž bylo třeba brát v úvahu jejich předpovídané zvýšení po ukončení výstavby vlivem sezónního kolísání.
Základovou půdu pro nosné a pažící stěny objektu tvoří měščerinské jíly, základová deska (spodní klenba) spočívá na izmailovských rozpukaných vápencích.

HLAVNÍ NOSNÁ KLENBOVÁ KONSTRUKCE Z MONOLITICKÉHO
ŽELEZOBETONU PODZEMNÍHO PARKOVIŠTĚ
Ke zrodu myšlenky využít jako nosné konstrukce monolitickou železobetonovou klenbu přispěly zejména následující klíčové faktory:
Obr. 1 Podzemní garáže ve stavbě - v pozadí Kreml

Takto navržená konstrukce neobyčejně zvyšuje prostorovou tuhost systému a spojitost jeho deformací, což zabránilo poškození vodotěsných izolací v průběhu výstavby a současně zajišťuje vysokou míru bezpečnosti při případném provádění přeložek a oprav vnějších inženýrských sítí v budoucnu. Praxe ukázala, že takto vybudovaná konstrukce je zcela vodotěsná, při čemž na dříve vybudovaném (avšak pomocí jiné technologie a jiného konstrukčního systému) těsně vedle ležícím objektu obchodního centra na Manéžním náměstí jsou problémy s prosakující podzemní vodou již nyní značné a obtížně řešitelné.
Vnitřní poloměry všech kleneb jsou sjednoceny tak, aby bylo možno aplikovat prefabrikované posuvné bednění. Podzemní stěny jsou z betonu B 25, klenby včetně spodní (počvy) z betonu B 30. Výztuž je provedena ze standardních ocelových prutů tříd AI a AIII.
Ještě před začátkem prací na projektu této nosné konstrukce bylo provedeno prověření její požadované požární odolnosti (min. 150 min) a byla navržena příslušná opatření k jejímu dosažení. Tyto práce provedla specializovaná firma INTERSIGNAL.
Kvalita styků mezi jednotlivými díly podzemních stěn byla zajišťována odřezáváním okrajů dílů již dříve zhotovených při následném hloubení spojovacích sekcí. Pro hloubení byla použita hydrofréza firmy Bauer. Utěsnění spár bylo zajištěno pěnovým polystyrenem, jehož bloky byly vkládány do příslušných částí prostorové ocelové výztuže jednotlivých sekcí.
Pro zabránění průsaků podzemní vody stěnami a základovou konstrukcí objektu bylo použito plášťové izolace, a to jedné vrstvy Izoplastu P o tloušťce 4 mm. Jedná se o materiál na bitumenové bázi, dodávaný v rolích, který se aplikuje za horka klasickým způsobem pomocí propanbutanových hořáků a vyžaduje mj. kvalitní hladký povrch podkladu, na kterém je aplikován. Proto bylo třeba velice kvalitně provést pokladní mazaninu pod základovou deskou a dodatečně vyrovnat vnitřní povrch podzemních stěn cementovou omítkou.
Styk základové desky s podzemními stěnami v místech jejich spár byl dodatečně zesilován vrstvou Izolenu (jedná se o vyztužený stabilizovaný polyetylen), který byl spojen s Izoplastem lepidlem Neoplen.
Hydroizolace horního stropu je provedena z materiálů na bázi bentonitu a to geotextilií VOLTEX a natriumbentonitu VOLCLAY.

STATIKA OSTĚNÍ A VÝPOČTY
Navržená konstrukce je ze statického hlediska příbuzná patrovým rámům jejichž střednice je tvořena křivkou a nemá nic společného s konstrukcemi tvořenými válcovými klenbami.
Tento závěr je snadno prokazatelný: stačí nahradit rozšířené patky kleneb normálními, vycházejícími z vnitřních a vnějších poloměrů. Pak každá klenutá stropní deska začne fungovat jako mimostředně tlačený kloubově podepřený zakřivený nosník, jehož svislá deformace v ose rozpětí by při plném výpočtovém zatížení přesáhla hodnotu 100 mm.
Průběhy ohybových momentů a velikosti vodorovných tlaků, kterými konstrukce působí přes svislé stěny na okolní zeminu při maximálním zatížení všech mezistropů i horní desky extrémním nahodilým zatížením, rovněž tyto závěry potvrzují. Maximální výpočtový vodorovný tlak na zeminu se pohybuje od 0,01 MPa (horní část patky klenby nejvyššího stropu) do 0,06 MPa (spodek patky nejnižšího mezistropu).
Právě rozšířené patky zajišťují vysokou prostorovou tuhost a malou deformovatelnost těchto plochých, až filigránsky působících kleneb, které přitom nevyvozují téměř žádné vodorovné tlaky.
Zvláštním rysem tohoto typu konstrukce je také to, že každá stropní deska má možnost (samozřejmě jen v předem stanovených hranicích) měnit svoji geometrii vlivem vlastní váhy, čímž se po odbednění zmenšuje celková napjatost. Vlastní váha tak vyvolává v konstrukci určité předpětí, čímž zvyšuje jeho únosnost.
Tyto zdánlivě zřejmé a snadno pochopitelné skutečnosti však bylo třeba nejprve prokázat při obhajobě našeho návrhu a jeho expertizách. Za tím účelem jsme provedli veliké množství výpočtů. Díky pomoci vědeckých pracovníků z Ukrajiny se podařilo ve velmi krátké době vygenerovat velké množství nových modelových sítí pro metodu konečných prvků, jejímž prostřednictvím jsme mohli vysledovat chování konstrukce do nejmenších detailů. Našim oponentům kterými byli převážně pracovníci velkých vědeckovýzkumných a projektových ústavů Ruska, se toto nepodařilo.
V průběhu zpracování realizační dokumentace byly všechny výpočty prováděny znovu, jelikož došlo k upřesnění geometrického tvaru konstrukce vlivem úprav dispozičního a provozního řešení podzemních garáží.

KONSTRUKCE RAMPY
Její stěna je provedena jako ,,otevřená šachta" z vrtaných pilot průměru 830 mm navzájem se překrývajících (osová vzdálenost pilot činí 650 mm), vlastní rampa je monolitická železobetonová šroubovice, podepřená touto stěnou, vnitřními sloupy a stěnou válcové schodišťové šachty, vše spočívající na základové desce.
Uzavírací stěna objektu směrem do Manéžního náměstí je rovněž z vrtaných pilot, provedených vrtacím zařízením fy Cassagrande. Vodotěsná izolace rampy je provedena ze stejných materiálů a podle týchž konstrukčních zásad, jako již popsaná konstrukce hlavního objektu.

TECHNOLOGIE VÝSTAVBY HLAVNÍ NOSNÉ KONSTRUKCE
Výstavba byla prováděna v otevřené pažené stavební jámě. Byla zvažována rovněž varianta výstavby pod zakrytím (provedení horní desky v otevřené jámě a další výstavba pak pod tímto stropem), avšak tato varianta se ukázala podstatně časově náročnější a vzhledem k požadovaným termínům ukončení výstavby byla zamítnuta.
Celý postup výstavby lze rozdělit do šesti základních fází, které jsou uvedeny na obr. 4.

Obr. 4 Technologický postup provádění klenutého ostění

První fáze (4a) - z předvýkopu se provádějí podzemní stěny a vrtané piloty. Před zahájením výkopových prací nad levým tunelem metra byla provedena plošná cementace rozpukaného vápence v jeho nadloží. Výkop se prováděl v jámě rozepřené pomocí ocelových trub o průměru 630 mm ve vzdálenostech 5 m, opírajících se do roznášecích nosníků ze zdvojených ocelových profilů č. 55B1.
Druhá fáze (4b) -provádí se podkladní beton a izolace základové desky a stěn do výšky, přesahující min. o 0,5 m horní úroveň patek spodní protiklenby a poté se tato betonuje. Její armatura je vytvořena prostorovými armovacími koši o šířce 2,4 m, zhotovovanými předem na staveništi, které se navzájem propojovaly smyčkovou výztuží v příčném směru a přídatnými pruty ve směru podélném.
Armatura základových desek provozního bloku a rampy byla vázána až na místě samém z jednotlivých prutů. Beton byl dopravován jak pumpami Schwing, tak v koších.
Když beton základové desky dosáhl 50% pevnosti, začalo se s přípravou bednění nejnižšího mezistropu, které se o ni opíralo. Před tím se demontovalo provizorní rozepření spodního patra. Bednění bylo ocelové, prefabrikované, vícenásobně použitelné, vlastní bednicí desky měly povrch krytý překližkou.
Armatura každé 17,5 m široké sekce tohoto i všech dalších mezistropů byla rovněž vytvořena z prostorových armokošů o šířce 2,4 m.
Třetí fáze (4c) -po té, co nejnižší mezistrop dosáhne 60% pevnosti je zahájena montáž druhého kompletu bednění, do něhož bude betonován další mezistrop. Mezi tím se osazují dočasné podpěry nejnižšího mezistropu (během posouvání sekcí jeho bednění, které probíhá směrem od rampy), provádí se vytažení plášťové izolace o patro výše a demontuje se dočasné pažení dalšího patra.
Betonáž mezistropu probíhá také po úsecích délky 17,5 m.
Čtvrtá fáze (4d) -po dosažení 60% pevnosti právě vybetonovaného mezistropu se postup opakuje a je zabetonován poslední mezistrop.
Pátá fáze (4e) -za dodržení obdobných zásad a postupů se bední, armuje a betonuje horní deska konstrukce.
Šestá fáze (4f) -hlavní nosná konstrukce je dohotovena, po patrech (shora dolů) se demontují provizorní podpěry, provádějí se podlahy a na konec se izoluje a zasypává horní deska a provádějí se povrchové úpravy.
Při tomto postupu se nejlépe projevily všechny výhody takto navržené konstrukce a jejího provádění. Patří k nim zejména: Bylo dosaženo rychlosti postupu betonáže 90-100 bm za měsíc. Ani tato rychlost však není pro objekty obdobného typu limitní, jelikož v tomto případě došlo ke zdržení z důvodů stojících mimo tuto stavbu (stavební jáma byla použita pro vytažení štítu, kterým se budoval jiný objekt v blízkosti).
Zcela samostatným problémem bylo vyřešení řízených deformací plochých kleneb, s nimiž jsme se dosud nikde nesetkali. V projektu byly předpokládány dvě stadia pro každou klenbu. Primární (geometrie bednění) počítala s navýšením 50 mm ve středu rozpětí. Tato hodnota v sobě zahrnovala: Sekundární geometrie je dosaženo po doznění všech deformací vyvolaných výpočtovým zatížením. Z toho plyne, že vnitřní poloměr kleneb činí 45 m, vnější 100 m.
Po odbednění prvních sekcí bylo zjištěno, že vlivem vlastní hmotnosti a stlačení izolačních pásů dosáhly deformace hodnoty 25-30 mm, což odpovídalo výpočtům. Další deformace cca 10 mm byla vyvolána deformací samotného bednění. Jelikož se bednění i konstrukce projektovaly současně, nebylo možné tuto hodnotu předem zjistit. Při další výstavbě se proto bednění osazovalo s nadvýšením 10 mm.
Zpočátku bylo problémem také správné osazení provizorních podpěr nižších stropů při betonáži vyšších pater. Jejich použití bylo nutné, aby nedošlo k překročení výpočtového zatížení během výstavby. První použití nepříliš únosných pružných podpěr ukázalo, že celkové deformace rychle narůstají až na hodnoty 40-50 mm. Úpravou projektu provádění se dosáhlo vyloučení použití těchto nevyhovujících podpěr a problém byl vyřešen.



Podzemní garáže po dokončení

ZÁVĚR
Vezmeme-li v úvahu všechna omezení a problémy, plynoucí z urbanistických a inženýrskogeologických podmínek dané lokality, je dosažená rychlost výstavby daného objektu v Rusku bezprecendentní: hlavní stavební práce byly zahájeny 5. prosince 1996 a ukončeny 15. července 1997.
Použitý tvar konstrukce ploché klenby o světlém rozpětí 17,6 m je zcela jedinečný.
Hlavní objemy prací na čtyřpodlažním podzemním parkovišti jsou tyto: