Strana 1

Darko Popovic 1dig Director DNEC d.o.o. E-mail: darko@dnec.com Nenad Jovanovic dig Director DNEC d.o.o. E-mail: nenad@dnec.com

IZVLAČENJE I SANACIJA MOSTA URUŠENOG U TOKU GRAĐENJA NA RECI OMO U ETIOPIJI

Rezime: Izvlačenje i sanacija urušenog mosta u ovom udaljenom i slabo dostupnom delu Etiopije

predstavljalo je ozbiljan izazov ne samo sa stanovišta tehnologije izvlačenja i sanacije, već posebno sa stanovišta uslova za izvođenje cele operacije. Kompanije VSL (Švajcarska), koja je obezbedila specijalizovanu opremu za teška dizanja i DNEC, koja je pružila tehničku podršku udružile su se u pokušaju da ovaj projekat uspešno materijalizuju, uprkos limitiranim ljudskim i materijalnim resursima lokalnog stanovništva i regije. Vrlo pažljivom implementacijom tehničkih rešenja uspelo se u tome da postojeće konstrukcije koje prvobitno nisu bile projektovane za novozahtevanu konfiguraciju odgovore projektantskim zahtevima uz minimalno dodatno ojačanje. Pored poznatih opterećenja, kontrola rizika od nepredvidivih opterećenja i događaja učinila je ovaj projekat još izazovnijim. Operacija je izvedena u tri faze. Faza izvlačenja mosta, sanacija oštećenih delova mosta i finalno navlačenje mosta u projektovan položaj. Sa tehničke strane gledano, operacija je izvedena uspešno, a ono što nas čini posebno ponosnim je činjenica da je tokom operacije očuvan visok bezbednosni nivo.

Ključne reči: Omo, Callender-Hamilton, Teška dizanja, Lansiranje, Inženjering, Lansiranje, Izvlačenje

1. UVOD

Izgradnja mosta na reci Omo predviđena je na važnom etiopskom putnom pravcu koji spaja Adis Abebu sa poljoprivrednim i naftom bogatim regionom blizu granice sa Južnim Sudanom i Kenijom.

Lokacija mosta je oko 800km jugozapadno od Adis Abebe i povezuje Džinka i Kelem obale reke Omo blizu mesta Omorate. Most je projektovan sa dve kolovozne trake. Glavni raspon je dužine 128m, a dve dugačke prilaznice sa obe strane glavnog raspona su raspona 36m. Obe prilaznice su projektovane kao konvencionalna armirano- betonska konstrukcija, a glavni raspon je projektovan kao čelična rešetka tipa Callender-Hamilton sa klasičnom betonskom kolovoznom pločom.

Prema originalnim planovima za izvođenje, glavni raspon je trebalo da se izvede naguravanjem sa oporca na Džinka obali koristeći privremenu dodatnu konstrukciju za produženje mosta, formiranu sa prednje strane mosta. Naguravanje mosta je počelo u aprilu 2011.

Slika 1: Most u privremenoj fazi inicijalnog navlačenja pre kolapsa

(Photo1: Bridge in the temporary phase of initial launching before collapse)

1 Zvanje, Institucija, adresa institucije, broj telefona, e-mail adresa (Stil SGP Institucija)

Strana 2

Pod još nerazjašnjenim okolnostima, nakon što je privremena konstrukcija mosta nagurana na oporac na

Kelem obali, veza između privremene konstrukcije i glavne konstrukcije mosta je popustila i most je počeo da nekontrolisano rotira oko oslonca na Džinka obali. Urušenje mosta je bilo neizbežno i most se zaustavio tek kad je prednji kraj dodirnuo dno reke.

Slika 2: Izgled mosta neposredno nakon kolapsa (Photo2: View of the bridge immediately after collapse)

Slika 3: Oštećenje elemenata donjeg pojasa rešetke na Džinka oporcu

(Photo 3: Extent of the damage of bottom chord joints at Jinka pier)

Godine 2012. Etiopska Uprava za Puteve zaposlila je kompaniju Pan Africa Construction Engineers

(PACE) da sprovede operaciju izvlačenja mosta koristeći VSL tehnologiju za teška dizanja. DNEC je zaposlen od strane kompanije VSL kao projektant sa ciljem da razvije tehnologiju izvlačenja i da isprojektuje sve potrebne dodatne elemente i potencijalna ojačanja postojećih konstrukcija u svrhu uspešnog i bezbednog izvlačenja mosta iz reke.

Tokom nekoliko meseci nakon urušenja mosta, prednji deo mostovske konstrukcije je pod pritiskom vodene snage dodatno pomeren u stranu nizvodno, što je prouzrokovalo da most sklizne sa privremenih oslonaca na Džinka oporcu uz dodatno ozbiljno oštećenje na donjem pojasu rešetke. Obim ovog dodatnog oštećenja zahtevao je modifikaciju inicijalne metodologije izvlačenja i sanaciju oštećenog dela mosta što je ionako komplikovanu operaciju učinilo još komplikovanijom.

2. PROCES IZVLAČENJA I SANACIJE MOSTA

Kompletan proces izvlačenja i sanacije mosta je obavljen u tri faze: 1. Izvlačenje mosta iz reke i pozicioniranje mosta u projektovani pravac i horizontalnu niveletu. 2. Ispravljanje nivelete zadnjeg oštećenog dela mosta i zamena oštećenih elemenata mosta. 3. Finalno navlačenje mosta u projektovani položaj. Svaka od gore navedenih faza je zahtevala detaljno projektovanu metodologiju i unikatne alate koje je

trebalo projektovati i instalirati.

2.1 Izvlačenje mosta iz vode i repozicioniranje – Faza 1

Pre definisanja detaljne metodologije most je geodetski snimljen u urušenom položaju. Kopije originalnih crteža su dodatno prostudirane, ali proračun mosta nije bio dostupan. Inicijalna analiza konstrukcije mosta je urađena korišćenjem MKE softvera, a kapaciteti elemenata i svih veza su dodatno proračunati. Modularni tipovi mostovskih konstrukcija, kao sto je i ovaj Callender-Hamilton tipa, su veoma senzitivni na promenu uslova oslanjanja i na apliciranje opterećenja bilo gde osim na predefinisanim oslonačkim i čvornim tačkama.

Nakon analize više opcija izabrana je sledeća opcija kao optimalna. Odlučeno je da se za proces izvlačenja i naknadnog navlačenja koristi par 45m visokih jarmova postavljenih na Kelem obali sa kontra zategama za koje će biti konstruisani gravitacioni temelji sa zadnje strane jarmova. Na vrhu jarmova su ukotvljeni kablovi kojima će most biti izvlačen iz reke. Bočna stabilizacija jarmova je obezbeđena parom lateralnih kablova. Sila vučenja mosta glavnim kablovima je kompenzovana dodatnom kontra-zategom

Strana 3

fiksiranom za oporac na Džinka obali i za čvor donjeg pojasa mosta. Graničnici na vrhu Džinka oporca obezbeđuju lateralno pomeranje mosta na vrhu Džinka oporca.

Slika 4: Pozicioniranje privremenih elemenata za operaciju izvlačenja mosta iz reke

(Photo 4: Layout of temporary elements positioned for the recovery operation) Težina glavnog raspona mosta je sračunata i procenjena na 500T. Projektant je morao da proceni i

nedovoljno poznatu težinu ostataka pomoćne konstrukcije koja je pod vodom, kao i težinu mulja i ostalih naslaga koje je reka vremenom nataložila na konstrukciju koja je blokirala tok reke. Skoro neprozirna voda je učinila gotovo nemogućim procenu stanja konstrukcije pod vodom. Takođe, bilo je nemoguće tačno proceniti i potencijalni rizik od zaglavljivanja konstrukcije mosta pod vodom, što bi dovelo do povećanja sile izvlačenja ali je morao biti uključen u procenu rizika.

Još jedan veoma važan uticaj koji je morao da bude detaljnije sagledan je uticaj brzine rečnog toka na

pritisak vode po delu mosta koji je pod vodom, a posebno u trenutku kada je tek odvojen od rečnog dna, a i dalje pod vodom. Statistika sezonskih nivoa i brzina reke je prostudirana da bi se ustanovio nivo brzine rečnog toka u periodu izvlačenja mosta. Da bi se most osigurao na pomenuti pritisak vode predviđen je par kablova u horizontalnom nivou sa svake strane mosta. Kablovi i priključni elementi kao i temelji za prijem sila su dimenzionisani da odgovore pritisku vode pri brzini rečnog toka od maks. 1.5m/s. Planirano je praćenje i merenje brzine vode tokom operacije izvlačenja mosta. Procenjeno je da bi pritisak vode mogao da proizvede silu od blizu 60T u pravcu toka reke sa uračunatim faktorom sigurnosti 2.0.

Strana 4

Slika 5: Projektovane sile u glavnim kablovima (parovi kablova) tokom operacije izvlačenja i navlačenja (Photo 5: Calculated forces in pairs of main cables during the recovery and launching operation)

Nakon procene kompletne operacije izvlačenja i kasnijeg navlačenja, odgovarajuće maksimalne sile u

kablovima su određene kroz brojne kritične konfiguracije mosta i kombinacije opterećenja. Nakon toga su izabrane odgovarajuće VSL prese za teška dizanja sa kablovima uključujući dovoljan stepen sigurnosti.

Slika 6: Pozicioniranje VSL presa

(Photo 6: Layout of VSL jacks)

Strana 5

VSL sistem za teška dizanja sastoji se od hidrauličkih presa za povlačenje i spuštanje tereta korišćenjem užadi za naknadno utezanje u svojstvu kabla za dizanje. Rad presa pri dizanju i spuštanju je veoma senzitivan na ugao pod kojim kabl ulazi u donju kotvu prese. Za nesmetanu operaciju prese, potrebno je da uže kabla ulazi u kotvu pod uglom koji ne prelazi 2̊. Da bi se taj zahtev ispunio prese su postavljene na ramovima kojima je omogućena dvo-aksijalna rotacija, čime je obezbeđeno da devijacija ulaznog kabla i centralne ose prese bude približno 0̊. Operacija izvlačenja je praćena iz kontrolne stanice locirane na Kelem obali koristeći bežičnu kontrolu rada presa za glavne kablove na vrhu jarmova i presa za kablove kontra-zatege lociranim na temeljima kontra-zatege.

Slika 7:VSL oprema, hidrauličke prese, pumpe i kontrolna tabla na testiranju pre

instalacije (Photo 7:VSL equipment, hydraulic jacks, pumps and control units under testing

regime prior to installation )

Slika 8: Instalirane prese sa rotacionim ramom na glavnom kablu na vrhu jarma (levo) i na kontra zatezi na Džinka

osloncu (desno) (Photo 8: Strand-jacks with rotating frame on the main lifting cable at the top of the temporary tower (left) and on retainer

cable at Jinka pier) Detalji veza glavnih kablova i veza kontra zatege sa konstrukcijom mosta bili su detaljno analizirani s

obzirom da originalna konstrukcija mosta nije projektovana za ekscentričan unos sila u čvorovima. Ojačanje gornjeg pojasa rešetke za prijem sila vučenja od glavnih kablova zahtevala je projektovanje lokalnog rešetkastog sistema sa dodatnim elementima i pažljivi pristup detaljima veza koje bi omogućile da se dodatni elementi instaliraju bez rastavljanja postojećih čvorova rešetke. U nekoliko slučajeva takav pristup je zahtevao i podvodno zavarivanje pri skoro nultoj podvodnoj vidljivosti. Posao podvodnog zavarivanja je bio dodeljen indijskoj kompaniji specijalizovanoj za podvodna zavarivanja koja je, pokazalo se, uspešno obavila zadatak.

Strana 6

Slika 9: Detalji veza ojačanja rešetke mosta na vezi glavnog kabla (gore) i kontra zatege (dole) (Photo 9: Details of truss strengthening at main cable connection (above) and tie-back connection (below))

Slika 10: Detalji ankerovanja kontra zatege na Džinka obali (gore) i temelja kontra zatege na Kelem obali (dole) (Photo 10: Anchoring details for retainer on Jinka bank (above) and foundation of tie-back cable at Kelem bank (below))

Strana 7

Dodatni zahtev Klijenta je bio da se lokalno dostupna konstrukcija montažnog Bailey mosta koristi za delove konstrukcije jarmova. Delovi konstrukcije Bailey mosta ugrađeni u vertikalne elemente složenog pritisnutog preseka zahtevali su dodatne elemente za ukrućenja. Ramovi na vrhu jarmova su projektovani kao novoprojektovane konstrukcije. Bilo je potrebno da tako projektovani ramovi obezbede centrične veze glavnih kablova, kontra zatege i lateralnih kablova i na taj način unesu minimalni ekscentricitet u pritisnute jarmove. U isto vreme ramovska konstrukcija trebalo je da obezbedi dovoljnu krutost da bi istovremeno angažovala mnogobrojne vertikalne elemente jarmova napravljenih od montažnih elemenata Bailey mosta.

Slika 11: Crteži i slike jarma i detalji ramova na vrhu jarma (Photo 11: Drawings and photos of tower and its top)

Temelji jarmova i temelji kontra-zatega su projektovani prema limitiranim informacijama o parametrima

tla. Posebno zahtevna bila je potreba za ojačanjem Džinka oporca radi prihvatanja sile od kontra-zatege koja je bila ukotvljena preko čeličnog rama za oporac. Između stubova oporca dodate su dijafragme koje angažuju celu konstrukciju oporca i sprečavaju lokalno savijanje stubova oporca.

Strana 8

Slika 12: Crteži i slike ojačanja Džinka oporca (Photo 12: Drawings and photos of Jinka abutment strengthening)

Nakon kompletiranja svih detaljnih analiza operacija izvlačenja je mogla da počne. Za operaciju je

pripremljen detaljan plan praćenja kritičnih elemenata i određena je detaljna linija komandovanja operacijom. Operacija izvlačenja je predviđena u koracima koji predstavljaju postepeno povećanje sile u glavnim kablovima. Tokom operacije izvlačenja vrh jarmova je kontinualno geodetski praćen, a sile u glavnim kablovima i kontra-zatezi su registrovane na posebnim monitorima u kontrolnoj sobi.

Nakon svakog koraka, praćenog povećanjem sila u glavnim kablovima, pomeranja vrhova jarmova i dostignute sile u presama su upoređivane sa projektovanim vrednostima. Procenom zadovoljavajućeg poklapanja rezultata izdavana je dozvola za nastupajući korak. Operacija izvlačenja mosta je trajala dva radna dana i most je uspešno izvučen iz reke.

Slika 13: Kontrolna soba i grafikon za praćenje pomeranja glavnog jarma tokom operacije

(Photo 13: Control room and main tower displacement monitoring graph)

Strana 9

Slika 14: Most posle uspešnog izvlačenja iz vode

(Photo 14: Bridge after successful recovery from the water)

2.2 Ispravljanje nivelete zadnjeg dela mosta i zamena oštećenih elemenata – Faza 2

Nakon što je most izvučen iz vode, doveden je u približno horizontalan položaj i rotiran u horizontalnoj ravni da bi se osa mosta dovela u projektovani položaj. Nakon toga, prese su mehanički zaključane da bi se oslobodio hidraulički pritisak u cilindrima presa i tako smanjio rizik od oštećenja zaptivke cilindara i redukcije pritiska u presama. Da bi se niveleta zadnjeg dela mosta dovela u projektovani položaj oštećeni deo mosta trebalo je da se rotira oko gornjeg pojasnog čvora 5T za oko 3̊. U svrhu toga, deo mosta od čvora 1T do čvora 5T morao je biti nezavisno oslonjen na privremenim osloncima T1 i T2, a deo iza čvora 5T prema vrhu mosta oslonjen na privremeni oslonac T3. Transfer opterećenja sa Džinka oporca na privremene oslonce T1 do T3 omogućilo je da se oštećeni elementi skinu sa konstrukcije i tako omoguće rotiranje zadnjeg dela mosta.

Čvor gornjeg pojasa 5T obeležen kao čvor rotacije je detaljno proučen uzimajući u obzir potencijalne deformacije prouzrokovane rotacijom mosta. Zaključeno je da su izduženja u čvornim limovima u granicama dozvoljenog i da je veličina rotacije apsorbovana rotacijom vijaka u originalno projektovanim vezama sa neupasovanim vijcima.

Slika 15: Vertikalno poravnanje (Photo 15: Vertical alignment)

Strana 10

Rotiranje zadnjeg segmenta mosta obavljeno je sukcesivnom operacijom dizanja i potpakivanja čvorova mosta koristeći konvencionalne hidrauličke prese na privremenim osloncima T1 i T2. Planirana maksimalna visina potpakivanja bila je 1m. Stabilnost segmenta mosta u fazi rotacije je obezbeđena preko čeličnih graničnika postavljenih na vrhu privremenih oslonaca. Oštećeni elementi donjeg pojasa mosta su zamenjeni korišćenjem uobičajenog postupka montaže.

Slika 16: Crtež i slika čvora 2B (Photo 16: Drawing and photo of node 2B)

2.3 Navlačenje mosta u konačni položaj – Faza 3

Nakon popravke mosta i zamene oštećenih elemenata operacija konačnog navlačenja mosta je mogla da počne. Originalni klizni nosač lociran na Džinka oporcu i par neoštećenih privremenih klizajućih oslonaca su iskorišćeni za operaciju navlačenja mosta. Most je uspešno repozicioniran sa privremenih oslonaca na klizne oslonce i tako pripremljen za operaciju navlačenja.

Slika 17: Slika pokretnog ležišta i klizanje na Džinka osloncu (Photo 17: Photos of sliding roller and its sliding at Jinka pier)

Operacija navlačenja je kontrolisana iz iste kontrolne sobe korišćene i pri operaciji izvlačenja mosta i

korišćenjem istog bežičnog sistema kontrole presa. Rad presa je sinhronizovan tako da je otpuštanje kablova kontra-zatege na Džinka oporcu i povlačenje glavnih kablova na vrhu jarma bilo potpuno usklađeno. Kompletna postavka presa je ponovno angažovana tokom operacije navlačenja da bi se kontrolisala vertikalnost jarmova i geometrija navlačenja mosta.

Strana 11

Slika 18: Lansiranje mosta

(Photo 18: Bridge launching)

Slika 19: Most u projektovanom položaju nakon lansiranja

(Photo 19: Bridge in position after final launching)

Step 1 Step 2

Step 3 Step 4

Strana 12

8. LITERATURA (STIL SGP PODNASLOV)

[1] Marwan El Jamous and Nenad Jovanovic , Back on track, Bridge Design & Engineering, Issue 74, 2014