Drogi tańsze i/czy trwalsze?

Podbudowy, wzmocnienia gruntu oraz nawierzchnie betonowe na drogach krajowych i lokalnych były głównymi tematami zakończonej 29 listopada II Lubelskiej Konferencji Techniki Drogowej.

Poza Polskim Kongresem Drogowym, współorganizatorami wydarzenia były: Katedra Dróg i Mostów Politechniki Lubelskiej i firma Cement Ożarów. Na konferencję odbywającą się w nowoczesnym budynku Wydziału Budownictwa i Architektury PL przybyło 180 przedstawicieli administracji drogowej, środowisk akademickich i firm branży drogowej.

List do uczestników konferencji skierował p.o. Generalny Dyrektor Dróg Krajowych i Autostrad Tomasz Żuchowski. „Skala realizowanych oraz planowanych na najbliższe lata na terenie woj. lubelskiego inwestycji drogowych będzie stanowiła duże zadanie dla branży drogowej. Tematyka konferencji trafnie wpisuje się więc w aktualne wyzwania stojące przed drogowcami, a prelegenci zaproszeni do udziału w sesjach tematycznych – ze względu na ich szeroki dorobek naukowy i doświadczenie – gwarantują merytoryczną dyskusję na wysokim poziomie. W mojej ocenie (…) konferencja będzie dobrą okazją do wymiany poglądów, doświadczeń oraz najnowszych rozwiązań możliwych do wykorzystania przy realizacji kluczowych inwestycji transportowych” – czytamy w piśmie.

Jeden z prelegentów – dyrektor Zarządu Dróg Wojewódzkich w Katowicach Zbigniew Tabor – trafnie streścił podstawowy dylemat, który mają publiczni inwestorzy. W budownictwie drogowym istnieją dwa sprzeczne ze sobą oczekiwania: jedno to zwiększenie trwałości nawierzchni drogowych, a drugie - zmniejszenie kosztów budowy albo przebudowy dróg - powiedział. Szukanie kompromisu między nimi prowadzi do podejmowania decyzji np. o wyborze rodzaju nawierzchni albo optymalizacji konstrukcji poszczególnych warstw.

Beton trwały i ekonomiczny

Walor trwałości jest na ogół przypisywany nawierzchniom z betonu cementowego. Zdaniem Piotra Kijowskiego ze Stowarzyszenia Producentów Cementu, ich trwałość jest przeciętnie 2,5 – 3,5 razy większa niż asfaltowych. Przy nowoczesnych rozwiązaniach gwarantowana jest 40 – 50 letnia żywotność nawet przy obciążeniach rzędu 130 kN/oś. Poza normalnym utrzymaniem zimowym, nawierzchnia z betonu nie powinna wymagać od zarządcy żadnych działań remontowych. Dzięki temu przy policzeniu tzw. kosztów życia nawierzchni beton okazuje się tańszy od asfaltu.

Pewna przeszkodą w upowszechnieniu technologii betonowej w drogownictwie są często spotykane stereotypowe przekonania. O ile opinia, że samo wykonanie nawierzchni jest trudne i wymaga zachowania ścisłego reżimu technologicznego jest prawdziwe, to już twierdzenie, że nawierzchnie betonowe wymagają trudnych i skomplikowanych technologii utrzymaniowych, a wady wykonawstwa są niemożliwe do poprawienia, wynikają z braku wiedzy o dostępnych rozwiązaniach – stwierdził Piotr Heinrich z polskiego oddziału firmy OAT.

Technologie i narzędzia są powszechnie dostępne. Przykładem może być pochodząca z USA i rozwijana w Niemczech metodą szlifowania powierzchni znana jako „grinding”. Grinding gwarantuje uzyskanie wymaganej, jednorodnej i powtarzalnej tekstury w sposób kontrolowany oraz uzyskanie wymaganej równości podłużnej i poprzecznej. Teksturę można dodatkowo optymalizować z uwagi na emisję hałasu za pomocą rowkowania (grooving). Nawierzchnia tak przygotowana zachowuje właściwości przeciwpoślizgowe przez cały okres gwarancji.

Długo rozstrzygającym argumentem przy wyborze nawierzchni były koszty budowy. Obecnie – jak stwierdził P. Kijowski – koszt budowy kilometra drogi ekspresowej lub dwupasmowej w technologii betonowej (1.937 tys. zł) jest wyraźnie niższy niż takiej samej drogi o nawierzchni asfaltowej (2.719 tys. zł). Do tego dochodzą bardzo duże różnice, na korzyść betonu, w kosztach utrzymania. Z wyliczeń SPC wynika, że w okresie 30 lat na utrzymanie tego samego kilometra drogi asfaltowej trzeba będzie wydać prawie tyle samo, co na budowę – 2.618 tys. złotych. W przypadku drogi z betonu utrzymanie kilometra kosztować będzie 495 tys. zł. W sumie więc całkowity koszt dla inwestora będzie o ponad połowę niższy, jeśli wybierze technologie betonową.

Ale nawierzchnie betonowe to nie tylko drogi szybkiego ruchu, o największym obciążeniu ruchem KR7. Beton okazuje się atrakcyjną alternatywą nawet na drogach gminnych, zwłaszcza jako sposób efektywnego utwardzenia. Sprawdza się w takich warunkach technologia betonu wałowanego, stosowana już z powodzeniem od kilkudziesięciu lat do budowy nawierzchni drogowych, placów postojowych i manewrowych. Polega na wylaniu na przygotowane podłoże mieszanki betonowej o składnikach takich samych jak w klasycznym betonie nawierzchniowym – powiedział dr inż. Zdzisław Kohutek ze Stowarzyszenia Producentów Betonu Towarowego – i rozprowadzeniu przy pomocy sprzętu przeznaczonego do wykonywania tradycyjnych nawierzchni bitumicznych (rozściełacze, walce). To metoda pozwalająca na szybkie wykonanie nawierzchni (60÷120 m/godz.) o takich samych zaletach jak konwencjonalny beton drogowy (wysoka trwałość, możliwość przenoszenia dużych obciążeń bez zjawiska koleinowania, jasna barwa). Oczywiście technologia ma swoje ograniczenia: uzyskiwana równość podłużna spełnia wymogi dróg KR1 i Kr2, a więc raczej lokalnych, trzeba starannie przewidzieć przebudowy wszelkich instalacji, bo po przykryciu betonem remonty będą praktycznie niemożliwe albo konieczność pracy non stop, ze względu na krótki czas przerobu mieszanki. Są one jednak rekompensowane – uważa dr Kohutek – niskim kosztem realizacji i utrzymania takiej drogi.

Podbudowa decyduje

Drugim przewodnim tematem lubelskiej konferencji było badanie i ulepszanie podłoża gruntowego i metody stabilizacji gruntu. Jeden z projektów zrealizowanych w ramach programu Rozwój Innowacji Drogowych, zamówionych przez GDDKiA i Narodowe Centrum Badań i Rozwoju dotyczył nowoczesnych metod rozpoznania podłoża gruntowego w drogownictwie. Efektem pracy konsorcjum naukowego realizującego zadanie są Wytyczne wykonywania badań podłoża na potrzeby budownictwa drogowego. Te wytyczne – jako powiedziała dr Edyta Majer reprezentująca Państwowy Instytut Geologiczny - powinny być implementowane przez pozostałych zarządców dróg w celu wprowadzania standardów w wykonywaniu prac dokumentacyjnych. Ogólnokrajowa standaryzacja umożliwi wymianę doświadczeń i porównywalność informacji o podłożu budowlanym oraz o otaczającym środowisku i jego zmianach w związku z powstaniem obiektu drogowego.

Są sytuacje, kiedy należy projektować drogę indywidualnie, z zastosowaniem rozwiązań odmiennych od typowych – zaakcentował dr inż. Bohdan Dołżycki z Politechniki Gdańskiej. Tak się dzieje np. wówczas, gdy stosowany jest materiał z recyklingu w większym zakresie niż dopuszczają to Wymagania Krajowe, stosowane są geosyntetyki wzmacniające, które mogą zredukować grubość wzmacnianych warstw albo zastosowano wzmocnienie podłoża gruntowego na gruntach nienośnych, w nietypowych warunkach gruntowo-wodnych, na gruntach skalistych lub na terenach szkód górniczych, w postaci, która wymaga nietypowego rozwiązania konstrukcji nawierzchni. Projektowanie indywidualne dolnych warstw konstrukcji nawierzchni i ulepszonego podłoża pozwala na lepsze dostosowanie rozwiązania do rzeczywistych warunków gruntowych. Jednocześnie trzeba pamiętać, że kiedy zamierza się stosować nowe materiały do stabilizacji gruntów oraz mieszanek, należy podchodzić ostrożnie do wyliczania trwałości zmęczeniowej konstrukcji nawierzchni – powiedział dr Dołżycki.

Są skuteczne środki

Na szczęście są już w tej dziedzinie empirycznie potwierdzone dowody skuteczności nowych materiałów. Zarząd Dróg Wojewódzkich w Katowicach od wielu lat z powodzeniem stosuje przy przebudowie dróg stabilizację gruntów cementem z dodatkiem środka jonowymiennego. Powodem jest często występujące pod istniejącymi drogami grunty gliniaste i pylaste - tzw. grunty wysadzinowe. Taką technologię stabilizacji podłoża gruntowego – referował dyrektor Zarządu Dróg Wojewódzkich w Katowicach Zbigniew Tabor – zastosowano podczas remontu zniszczonego odcinka DW932 w Świerklanach. Przed kilku laty, podczas sporu GDDKiA z wykonawcą mostu w Mszanie na autostradzie A1, tędy prowadził objazd nieczynnego odcinka przed granica z Czechami. Ogromny ruch ciężkich pojazdów doprowadził do dewastacji drogi wojewódzkiej.

W ramach remontu droga została całkowicie rozebrana. Na podłoże wysypano cement i wymieszano go z gruntem i środkiem jonowymiennym. Tak przygotowana warstwa został zagęszczona przez walce i dopiero na tym były kładzione kolejne warstwy konstrukcji. Badania przeprowadzone bezpośrednio po remoncie w roku 2013 i powtórzone 3 lata później wykazały, że dzięki tej metodzie wzmocnienia gruntu uzyskano wysokie parametry nośności, wytrzymałości na ściskanie oraz powstanie warstwy mrozoodpornej. Wystąpił też wzrost trwałości zmęczeniowej nawierzchni bitumicznej przez zmniejszenie odkształceń spodu warstw asfaltowych – stwierdził Zbigniew Tabor.

Stosowanie środków umożliwiających wykorzystanie gruntów zastanych w miejscu budowy drogi do tworzenia warstw konstrukcyjnych nawierzchni jest także realizacją postulatu prowadzenia inwestycji drogowych w sposób zgodny z zasadami zrównoważonego rozwoju. W 2014 roku – jak przypomniała Małgorzata Garbacz-Skubis, dyrektor techniczny firmy Nascon – na zlecenie GDDKiA powstało na Politechnice Warszawskiej opracowanie zatytułowane „Perspektywy i kierunki rozwoju konstrukcji oraz nowych rozwiązań materiałowo-technologicznych nawierzchni drogowych w aspekcie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju”. Jedna z tez raportu z badań, prowadzonych pod kierunkiem prof. Piotra Radziszewskiego głosiła, że do budowy warstw konstrukcyjnych nawierzchni będą powszechnie stosowane materiały pochodzące z recyklingu.

Będzie to możliwe poprzez wykorzystanie w konstrukcji materiałów pochodzących z przetworzenia istniejących warstw nawierzchni oraz gruntów miejscowych w procesie stabilizacji. Są dostępne różne nowoczesne środki dające stabilizację wysokiej jakości, wśród nich ziarniste dodatki hydrofobowe i ziarniste dodatki jonowymienne.

Prezentacje wygłoszone podczas konferencji oraz galeria zdjęć dostępne są w tym miejscu.


Polecane artykuły

Układanie nawierzchni asfaltowej. Fot. GDDKiA

Taki mamy klimat... dla nawierzchni dróg

Nawierzchnie asfaltowe w trudnych warunkach naturalnych, głównie klimatycznych, były głównym tematem I Lubelskiej Konferencji Techniki Drogowej, która odbyła się 28 marca 2014 r w Lublinie.

Budowana obwodnica Suwałk o nawierzchni betonowej. Fot. PKD

Suwałki: betonowa alternatywa

Nawierzchnie betonowe zyskują popularność nie tylko na drogach szybkiego ruchu, ale także na drogach lokalnych - dowodów na to przytoczono wiele podczas II Wschodniego Forum Drogowego.

Marko WIeland. Fot. Anna Rogalińska viaexpert.pl

Przyszłość dróg betonowych

Recykling nawierzchni betonowych, elementy prefabrykowane do szybkich napraw nawierzchni, metody teksturowania nawierzchni – to główne kierunki niemieckich badań w obszarze dróg betonowych.