Oprava Karlova mostu, I. etapa

Oprava Karlova mostu, výjimečného historického díla, které je národní kulturní památkou, prohlášenou usnesením vlády ČSR č. 251/62 ze dne 30. května 1962, byla, je a vždy bude předmětem diskusí, kritiky, ale i sporů jako oprava každé výjimečné světové historické stavby (např. Sixtinská kaple, snaha o snížení naklonění šikmé věže v Pize, ale i dřívější opravy Karlova mostu). Široká diskuse, která přerostla až do sporu o koncepci a technologii opravy, probíhala během II. etapy opravy, tj. opravy mostovky, o které bude pojednáno v příštím vydání. Právě této II. etapě byla udělena Cena IA ČR.

Oprava Karlova mostu byla rozdělena do tří etap. I. etapa zahrnovala prohlídku základů mostu a opravu ochranných obálek základů pilířů 8 a 9 u břehu Kampy, která byla ukončena v roce 2006.

II. etapa představovala opravu mostovky, tj. opravu kamenného zábradlí, opravu dlažby a její uložení do vápenatopísčité stabilizace, výměnu hydroizolace a všech vrstev pod ní do úrovně železobetonové desky vložené do mostu při opravě v letech 1965–1974. Celková hloubka zásahu do mostu činila průměrně 0,574 m. Dále bylo provedeno nové odvodnění mostu, nové veřejné plynové osvětlení, nové slavnostní osvětlení a osvětlení plavebních znaků a zajištění klenby nad Čertovkou před opadáváním zvětralých částí kamenů. Tato etapa byla ukončena 31. října 2010 a slavnostně předána primátorovi hlavního města.

Ve III. etapě bude opraveno lícní kvádrové zdivo poprsních zdí kleneb a pilířů. Tato etapa bude náročná na pečlivé kamenické práce, potrvá asi 10 let a o jejím zahájení rozhodne Rada hl. m. Prahy.

Po zřícení Juditina mostu povodní v únoru 1342, kdy tehdejší Praha, hlavní město Království českého, ztratila jediné trvalé spojení obou částí města, si všichni uvědomili katastrofu a její důsledky, „neboť jako by spadla koruna království, když se zřítil onen proslulý most, a nastala velká potíž a nebezpečí lidí při převážení a zármutek chudáků nemajících na převoz“ [1]. Proto král Jan Lucemburský v témže roce pověřil tehdy ještě markraběte moravského Karla, aby se postaral o stavbu a opravu mostu a aby špitálu Rytířského řádu křižovníků s červenou hvězdou, kterému již od 13. století byla svěřena péče o pražský most, potvrdil všechna jeho privilegia v této záležitosti.

Se stavbou nového mostu se však začalo až po patnácti letech 9. 7. 1357, kdy Karel IV., tehdy již král český a císař svaté říše římské národa německého, na radu svého astrologa položil základní kámen mostu v 5.31 hod. ráno (datum souměrné podle devítky a čte se stejně z obou stran 1357 9 7531). Výstavbou mostu byl pověřen mostmistr pražský Otto[2], zvaný také Otlin (znalost stavby mostu získal jako člen Kamenické hutě pražského biskupa Jana IV. z Dražic ve 30. letech 14. století od avignonského stavitele mostů Viléma), který podle historických pramenů most navrhnul, zakládal a stavbu řídil až do své smrti v r. 1375. Po něm převzal řízení stavby Petr Parléř, který byl v Praze činný především jako chrámový projektant a sochař. Petr Parléř zemřel v r. 1399, kdy most ještě nebyl dokončen. Most dostavěl některý z jeho nástupců, ředitelů mostní hutě (Petr, Jan nebo Kříž). O tom, kdy se tak stalo, se nedochovaly písemné zprávy. Často je uváděn r. 1411, kdy byly dokončeny mostní věže, které jsou součástí mostu.

Niveleta mostu je o 4 až 5 m výše, aby se zvětšil jeho průtočný profil a lépe odolával povodňovým vodám. Do roku 1870 byl nazýván „kamenný most“, teprve z podnětu Karla Havlíčka Borovského byl nazván mostem Karlovým. Až do konce r. 1850, kdy byl dokončen Negrelliho železniční viadukt, byl jediným kamenným mostem přes Vltavu v Praze.

Karlův most byl během svého trvání několikrát pobořen povodněmi, ale vždy znovu obnoven. Nejnebezpečnější vedle povodně v r. 1432 byla povodeň dne 4. září 1890, kdy se zřítily dva pilíře (č. 5 a 6) a tři klenby.

Po postavení přehrad na Vltavě, které při povodni na svých hladinách zadržují velké množství rozměrných plavenin (kmeny stromů, části rekreačních zařízení atd.) a brání tak jejich průchodu k pražským mostům, je největším ohrožením Karlova mostu Berounka. Týká se to zejména ledových ker a velkých plavenin, které po uvolnění z nápěchů v době jarního tání narážejí na konstrukci mostu silou až 270 kN (27 tun) a svým opakovaným působením na konstrukci mohou vyvodit shodnou frekvenci s vlastní frekvencí kmitání mostních kleneb a ohrozit tak jeho stabilitu.

Důležité však je, aby během povodně nedošlo k ucpání několika průtočných otvorů pod klenbami velkými plaveninami, což by mohlo způsobit přelití mostu, zřícení kamenného zábradlí, soch a zatopení přilehlé části Malé Strany a Starého Města. Proto je třeba mít na mostu během povodní v pohotovosti bagr s dlouhým výložníkem, který by veliké plaveniny rozbíjel nebo přehazoval přes most.

Geologický profil v lokalitě mostu tvoří písčitoštěrkovitá terasa, která přechází v hrubé štěrky promísené balvany o objemu 1 m3 a více. Pod těmito štěrky v hloubce 6 až 8 m pod korytem řeky se nalézá skalní podloží tvořené ordovickými břidlicemi. Pracovní profil řeky byl v profilu mostu původně 2 km široký a sahal od Malostranského náměstí až do dvou třetin Václavského náměstí, takže každoroční jarní povodně, pokud neucpaly mostní otvory plaveninami, procházely bez větších problémů.

Po geologickém průzkumu koryta řeky a jeho dodatečném průzkumu georadarem, potápěčském průzkumu ochrany základů po povodni v r. 2002, po provedených jádrových vrtech v pilířích č. 11 a 12, které nebyly nikdy poškozeny povodněmi, po výsledcích měření sond ze základů pilířů č. 8 a 9 při výstavbě ochranných obálek a také po vleklých výměnách názorů je autor článku přesvědčen, že Karlův most byl založen na upraveném korytu řeky, kdy její plochá nábřeží snižovala hladinu zejména v obdobích sucha natolik (průtok pouze 19 m3/s), že tehdejší vozkové v místech brodů řeku bezpečně projížděli a Vltava se podle historických zpráv dala přejít suchou nohou (normální průtok Vltavy v Praze je 160–180 m3/s). Nebylo pak obtížné odklonit slabý tok řeky a v ploše pod budoucím základem pilíře ručně odstranit usazeniny až na štěrkopísčitou nebo štěrkovou vrstvu. Na takto upravenou plochu (základovou spáru) byla nanesena vrstva hydraulické malty a po obvodu základu do ní byly položeny karbonské arkózové kvádry a postupně mezi nimi prováděno výplňové zdivo. Pouze při pozdějších povodních byly zřícené části pilířů opraveny tak, že po obvodě těchto částí byly přímo na upravené koryto kladeny po obvodu zničené části opotřebované mlýnské kameny nebo jejich polotovary (otesky) o průměru 0,8–1 m a tloušťce 0,25 m spojované železnými sponami a na ně pak obvodové zdivo.

Při větších hloubkách výmolů (až 5,4 m) pod zřícenou částí pilíře byly během opravy zaberaněny krátké dřevěné piloty, které byly zasypány štěrkem, a na ně byl osazen dubový rošt. V místě křížení trámů byly položeny vyřazené mlýnské kameny nebo otesky, nebo na tento rošt byla položena podlaha z fošen o tloušťce 15 až 20 cm a na ně vrstva malty, do níž byly položeny obvodové kvádry. Vnitřní prostor mezi obvodovými kvádry pilíře byl vyzděn převážně opukovým lomovým odpadním kamenem. O tom nás přesvědčují, kromě již uvedených průzkumů, také historické prameny (např. Zpráva spolku architektů a inženýrů Království českého).

Postupně byla budována ochrana těchto mělkých základů mostu, a to především v pracovním prostoru řeky. Základy pilíře č. 0 (pod Staroměstskou mosteckou věží – číslování pilířů je směrem k malostranskému předmostí) jsou po obvodu opatřeny dubovou štětovnicovou stěnou krytou se shora betonovou deskou. Kolem pilíře č. 1 je hloubka vody asi 1 m a voda při povodni zde spíše nanáší. Pilíř č. 2 je chráněn zdí a násypem Novotného lávky. I když po povodni v roce 2002 nebyly na základech pilíře žádné závady, autor článku doporučuje opatřit západní část základu kamenným záhozem, který bude proveden po opravě lícních kvádrů jeho základu a pilíře. Pilíře č. 3, 4 a 7 jsou chráněny věncem betonových obálek na železných kesonech o šířce 2,5 m kolem jejich základů zapuštěných 0,65 m do ordovických břidlic. Obálky mají krycí betonovou desku navazující na kesonové stěny provedené v letech 1902–4. Pilíře č. 5 a 6 byly postaveny na železných kesonech zapuštěných 0,65 m do skalního podloží po povodni v září 1890. Základy zbývajících pilířů č. 10, 11, 12, 13, 14 a 15 jsou chráněny až 7 m mocnými navážkami, kterými byl v 16. století vytvořen ostrov Kampa.

K ochraně základů pilířů č. 8 a 9 bylo přikročeno na základě zprávy z potápěčského průzkumu po povodni v srpnu 2002. Překvapivé bylo zjištění, že základy všech pilířů v řečišti zůstaly v přijatelném stavu. V různé délce a do různé hloubky byla vyplavena pouze spárovací malta a v řečišti před a za mostem a mezi pilíři způsobila voda hluboké výmoly. Poškozeny byly však původní ochranné obálky základů pilířů č. 8 a 9 ohraničené po obvodě dubovými štětovnicemi převázané trámem.

Bylo rozhodnuto postavit obálky nové a zasypat hluboké výmoly mezi pilíři mostu hrubými lomovými kameny o hmotnosti 40–200 kg. Nové ochranné obálky byly odsazeny od obálek poškozených, které byly ponechány a vzniklý prostor vyplněn lomovými hrubými kameny injektovanými cementovou směsí. Jejich vnější stěny na obou zhlavích pilířů tvoří štětovnice Larsen IIIn (vibroberaněné 1 m do skalního podloží) a ploché štětovnice ARBED-500 (zabudované do sloupů tryskové injektáže pod klenbou mostu, obr. 4 a 6). Horní plocha obálek je chráněna železobetonovou deskou o tloušťce 0,5 m zakotvenou do štětovnicových stěn odříznutých v úrovni horní plochy obálky.

Vzhledem k tomu, že v letním období r. 2006 došlo ke dvěma kolizím výletních lodí s hranou odříznutých štětovnic stěny ochranné obálky pilířů č. 8 a 9 a lodě byly poškozeny, přestože plavební dráha je řádně vytýčena plavebními znaky, Státní plavební správa Praha rozhodla osadit tyto hrany ochrannými ocelovými segmenty, které při kolizi zmírní nebo vyloučí poškození lodí i ochranných obálek. Věřme, že uvedená opatření schválená Státní plavební správou Praha jsou vedle označení plavebního profilu na mostních klenbách pro bezpečnost plavby postačující.

Po georadarovém a seizmickém průzkumu pilířů (č. 2 až 9) v řece bylo zjištěno, že pilíře mostu jsou celistvé, na povrchu obložené pískovcovými kvádry. Výplňový materiál tvoří převážně opukové zdivo na hydraulickou maltu. Podle georadarového a seizmického měření provedeného v září a říjnu 2004 (Stavební geologie – Geotechnika, a. s.) nejsou v pilířích kaverny vyplněné vodou, což byl také jeden z názorů oponentů, ale pouze místa s rozdílnou vlhkostí nebo místa povrchově poškozená povodněmi. Ve většině případů byla zaznamenána pouze lokální porušení okrajových částí zejména v rozích pilířů vlivem atmosférických podmínek. Dále bylo zjištěno hluboké vymletí malty ze styčných spár lícních kvádrů, ke kterému došlo zejména během povodně v roce 2002.

Při chvění mostu, které nastalo působením dynamických účinků povodňové vlny a turbulentního proudění kolem pilířů, došlo ke vzniku mikrotrhlin v některých částech výplňového zdiva, které byly zjištěny seismickým měřením. Tyto mikrotrhliny nemají vliv na stabilitu mostu, mírně však zvýšily vlhkost zdiva pilířů.

Abychom využili základových jímek pilířů č. 8 a 9 vybudovaných při jejich opravě v roce 2005, byly současně opraveny také jejich dříky. Byly vyčištěny a nově vyspárovány styčné spáry lícních kvádrů, hluboké spáry injektovány, poškozené kvádry opraveny nebo po posouzení odbornou komisí vyměněny. Byla odstraněna betonová část protivodního zhlaví pilíře č. 9 provedená při opravě v letech 1965 až 74 a nahrazena kvádrovým pískovcovým zdivem.

Při opravných pracích na ochraně základů pilířů č. 8 a 9 bylo použito předvrtání otvorů pro vibrační beranění, neboť průchod ocelových štětovnic nebyl vltavskou štěrkopískovou až hrubou štěrkovou terasou možný. Průběžným spirálovým vrtákem provedené předvrty o průměru 400 mm byly vyplněny jílovocementovou směsí, do které byly po 24 hodinách zavibrovány štětovnice bez větších potíží.

Jako kritérium hodnocení dynamické odezvy byly určeny vzhledem k ČSN 730040 hodnoty rychlosti kmitání. Mezní hodnotou kmitání, která ještě nemá na konstrukci nepříznivý vliv, byla stanovena rychlost kmitání 3 mm/s. Okamžité přerušení prací se vztahovalo na překročení rychlosti kmitání 10 mm/s. Z výsledků měření je zřejmé, že v průběhu stavebních prací nebyly překročeny hodnoty přípustné dynamické odezvy konstrukce podle výše uvedeného kritéria. Max. naměřená hodnota 1,445 mm/s < 3 mm/s v průběhu opravy nevyžadovala zvláštní opatření.

Mimo stavební práce byla měřena seismická odezva konstrukce mostu při startu pražského půlmaratonu, kdy se nad sledovanými mostními klenbami rozběhlo najednou 6 500 sportovců. Její svislá složka dosahovala maximální rychlosti kmitání 0,13 mm/s při frekvenci 16,1 Hz, což je podstatně méně než stanovená mez rychlosti 3 mm/s, která ještě nemá vliv na konstrukci mostu.

O II. etapě, tzn. o opravě mostovky, za niž byla udělena Cena Inženýrské akademie ČR, bude pojednáno v následujícím vydání časopisu.

Ing. Vladimír Tvrzník, CSc.

Literatura
[1] ZAHRADNÍK, P. Karlův most – stavebně historický průzkum. Rešerše Praha, 2005.
[2] VÍTOVSKÝ, J. Stavitel mostu Karlova mistr Otto. Zprávy památkové péče 54, 1994.
[3], [4] zapůjčeno archivem Zakládání staveb, a. s.

Mott MacDonald CZ

Krupickova.Lenka@seznam.cz