Ing. Tomáš Rezbárik, Ing. Jaroslav Adamec

MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

www.maccaferri.com/sk

Neustály nárast dopravy a z toho vyplývajúci rast dopravného zaťaženia spolu so zhoršujúcim sa technickým stavom vozoviek a zvyšujúcimi sa nákladmi na výstavbu, údržbu a prevádzku komunikácií majú za následok potrebu využitia inovatívnych riešení vystuženia asfaltových vrstiev vozoviek s cieľom predĺženia ich životnosti a zabezpečenia ich vyhovujúceho technického stavu.

Úlohou vystuženia asfaltových vrstiev vozoviek je predovšetkým zmiernenie priebehu napätí v dôsledku dynamického zaťaženia z dopravy a tým obmedzenia vzniku pozdĺžnych a priečnych nerovností, minimalizácie vytvárania koľají a s tým spojeným zvýšením životnosti vozovky a predĺžením intervalov údržby.

Výstužné siete Road Mesh® Omega

Medzi najúčinnejšie spôsoby vystuženia vozoviek patrí použitie výstužných prvkov z oceľových dvojzákrutových sietí s priečne vpletenými prútmi, ktoré sa osvedčili hlavne vzhľadom na veľmi priaznivé pevnostno-deformačné vlastnosti. Vďaka trojdimenziálnej štruktúre s malou prierezovou plochou umožňujú prepojenie asfaltových vrstiev obalením každého kontinuálneho prútu siete, zabezpečujú uzavretie (zazubenie) materiálu v okách a tým optimálny a okamžitý priebeh prenosu zaťaženia z materiálu asfaltovej vrstvy priamo do výstuže (obr. 1).

Obr. 1 Porovnanie priebehu napätí a koncentrovaného zaťaženia v asfaltovej vrstve nevystuženej a vystuženej asfaltovej vrstve

V závislosti od uchytenia k podkladu plní sieť v konštrukcii vozovky funkciu výstužnú (uchytenie pomocou klincov) alebo funkciu redistribúcie napätí aj tesniacu (uchytenie pomocou kalového zákrytu). V súčasnosti sa ako hlavná metóda uchytávania k podkladu používa kalový zákryt, ktorý má neporovnateľné výhody z pohľadu funkčnosti a inštalácie oproti použitiu nastreľovacích klincov, ktoré sa odporúčajú len v ojedinelých prípadoch. Výstužná sieť sa vzhľadom na jej účinnosť a prípadnú budúcu údržbu umiestňuje štandardne pod ložnú vrstvu asfaltového krytu.

Vzhľadom na poznatky z dlhodobého správania oceľových sietí vo vozovkách, ako aj aktuálnych noriem a predpisov pokrývajúcich túto problematiku sa preferuje použitie kotvených sietí, ktoré sú charakterizované zabezpečením priečneho výstužného drôtu v sieti proti vytiahnutiu. V prípade sietí Road Mesh® Omega je to zabezpečené vytvorením ohybu na koncoch priečneho prútu v tvare písmena dvojitej omegy. Tým je možné dosiahnuť odolnosť priečneho drôtu proti vytiahnutiu zo siete na úrovni > 3,0 kN pri náraste ťahovej pevnosti pri pretvorení 1-3 mm > 200 N/mm podľa metodiky COPRO PTV 867-1.

Obr. 2 Schematický obrázok siete Road Mesh® Omega

Technická špecifikácia a postup aplikácie siete Road Mesh® Omega 

Sieť Road Mesh® Omega má trojdimenzionálnu štruktúru, ktorá umožňuje spojenie vrstvy obalením každého kontinuálneho prúta siete, zabezpečuje uzavretie (zazubenie) materiálu v okách, a teda optimálny a okamžitý priebeh prenosu zaťaženia z materiálu vrstvy do výstuže, čím prispieva k eliminácii rizika vzniku delaminačnej vrstvy medzi vystužovanými vrstvami (obr. 3).

Obr. 3 Výrez vozovky s výstužnou sieťou Road Mesh® 

Oceľová výstuž neplní len funkciu membrány ako bežné plošné výstužné prvky, ale umožňuje plnú integráciu výstuže do krytu vozovky.

V bežnej praxi často dochádza k nesprávnemu porovnávaniu účinnosti výstuží len na základe ťahovej pevnosti výstuží, bez zohľadnenia ostatných relevantných faktorov a parametrov, ktorými sú napríklad tuhosť výstuže, resp. modul elasticity materiálu výstuže a ktoré zásadným spôsobom definujú správanie výstuže a ich priamy vplyv na konečnú životnosť vystuženej vozovky.

Porovnávanie účinnosti oceľovej a geosyntetickej výstuže len na báze ťahových pevností nie je správne, pretože ide o úplne iné materiály s diametrálne odlišnými vlastnosťami.

Modul pružnosti je pri oceľových sieťach výrazne vyšší ako pri geosyntetických materiáloch. Práve modul pružnosti materiálu je jednou z najdôležitejších vlastností výstužných materiálov, pretoe definuje to, akým spôsobom výstuž reaguje na zaťaženie. Preto sa napr. mnohé geosyntetické materiály ako napr. geotextílie alebo geomreže neosvedčili na vystužovanie vozoviek, pretože majú výrazne nižší modul pružnosti a s tým spojenú vyššiu pretvárnosť, inými slovami, pod záťažením sa aktivujú neskôr, pri vyššej deformácii.

Ďalším dôležitým argumentom v prospech oceľových výstužných sietí je, aj vďaka ich štruktúre, resp. veľkosti otvorov, schopnosť plnej integrácie do vystužovanej vrstvy bez vzniku delaminačnej membrány, tak ako je tom pri plošných výstužných geotextíliách a geomrežiach. Na porovnanie, oceľové siete majú oká veľkosti 80 x 100 mm, štandardné geomreže 25 x 25 mm. S tým je spojená aj výrazne vyššia šmyková pevnosť na rozhraní dvoch vystužovaných vrstiev (tzv. interface stiffness), ktorá dosahuje pri oceľových sieťach až hodnoty na úrovni 100 MPa/mm, pri geomrežiach na báze sklenených vlákien je len na úrovni 14-36 MPa/mm.

Rekonštrukcia cesty I/18 a I/21 Petič – Hanušovce nad Topľou

V súčasnosti je vo výstavbe mnoho projektov rekonštrukcie ciest, kde sa aplikovala daná technológia. Jedným z významných projektov je rekonštrukcia cesty I/18 a I/21 Petič – Hanušovce nad Topľou. Zhotoviteľom tohto úseku je spoločnosť STRABAG, s. r. o. Spracovateľom projektovej dokumentácie spoločnosť ISPO, s. r. o.

Rekonštrukcia cesty I/18 na úseku Petič – Hanušovce nad Topľou bola zameraná na obnovenie prevádzkových parametrov komunikácie v súvislom úseku a odstránenie lokálnych porúch ohrozujúcich používateľov komunikácie.

Šírkové usporiadanie jestvujúcej cesty nespĺňalo ani požadovanú kategóriu cesty C9,5/80,50, keď jestvujúca vozovka na lokálnych úsekoch mala šírku asi 7,30 m, chýbala nespevnená krajnica, resp. jej šírka bola nedostatočná. Rekonštrukcia cesty riešila rozšírenie komunikácie v rámci cestného telesa na požadovanú kategóriu cesty C9,5/80,50. Šírka jazdných pruhov bola upravená na 2 x 3,50 m, vodiaci prúžok 2 x 0,25 m, spevnená krajnica 2 x 0,50 m a nespevnená krajnica 2 x 0,50 m v rámci voľnej šírky. Šírka nespevnenej krajnice pri osadení smerového stĺpika bola rozšírená o ďalších 0,25 m, pri osadení cestného zvodidla o 1,00 m. Dĺžka rekonštruovaného úseku cesty I/18 bola 9,16 km (obr. 2 až 7).

Hlavným prvkom rekonštrukcie vozovky bolo odfrézovanie vozovky do hĺbky 120 mm a umiestnenie výstužnej oceľovej siete Road Mesh® Omega pod ložnú vrstvu, ktorej úlohou bolo zmiernenie priebehu napätí v dôsledku dynamického zaťaženia z dopravy a tým obmedzenie vzniku reflexných trhlín a porúch. Uchytenie výstužnej siete bolo realizované formou kalového zákrytu, ktorého úlohou bolo aj zaizolovanie podkladných vrstiev vozovky.

Svahy cestného násypového telesa, ktoré pre nové požiadavky na šírkové usporiadanie komunikácie nebolo možné realizovať v prirodzených sklonoch, sa realizovali ako vystužené strmé svahy s bezúdržbovým kamenným lícom v sklone 70° – systém Mineral Terramesh® v celkovej dĺžke 498 m.

Skladba novej vozovky po odfrézovaní jestvujúcich asfaltových vrstiev hr. 120 mm:

Výstužná sieť Road Mesh LG Omega (obr. 3 až 4) sa nachádza pod ložnou vrstvou asfaltového krytu. Typ siete 8 x 10, priemeru drôtu 2,4 mm v zmysle STN EN 10223-3. Do dvojzákrutovej siete je vpletený priečny výstužný drôt. Na priečnom výstužnom drôte je minimálne z jednej strany vytvorený ohyb v tvare dvojitej omegy, aby sa zabránilo vytiahnutiu drôtu z oceľovej siete. Sieť bola následne uchytená k podkladu kalovým zákrytom (obr. 5 až 6).

Následne bola realizovaná ložná a obrusná vrstva vozovky (obr. 7 až 8).

Obr. 4 Položenie výstužnej siete Road Mesh® LG Omega na odfrézovanom podklade

Obr. 5 Položenie výstužnej siete Road Mesh® LG Omega na odfrézovanom podklade

Obr. 6 Uchytenie výstužnej siete Road Mesh® LG Omega k podkladu pomocou kalového zákrytu

               Obr. 7 Pohľad na zrealizovanú vrstvu kalového zákrytu v celej šírke vozovky

Obr. 8 Naľavo položenie oceľovej siete, napravo zrealizovaná ložná vrstva 

Záver a výstupy z meraní

Takto vytvorená nová vrstva vozovky na báze výstužnej siete Road Mesh® LG Omega zaručuje vysokú životnosť zaťaženej vozovky. Táto technológia vystužovania vozoviek sa používa na Slovensku od roku 2007.

V roku 2018 prebehli na úseku R1 Trnava – križovatka D1 merania premenných parametrov vozovky a iných porúch a takisto prebehlo vyhodnotenie dlhodobého merania premenných parametrov vozovky spracovateľom VUIS-CESTY, spol. s r. o., na základe meraní realizovaných Slovenskou správou ciest počas obdobia 10 rokov.

Na základe výsledkov vyhodnotenia premenných parametrov po 10 rokoch od uvedenia rekonštruovanej cesty do prevádzky bolo možné konštatovať, že napriek neustále narastajúcej intenzite dopravného zaťaženia na danom úseku sa viaceré premenné parametre komunikácie po inštalácii výstužnej siete Road Mesh ďalej nezhoršovali a takisto, že cestná komunikácia je napriek zvýšenej intenzite a zaťaženiu počas sledovaného obdobia vo výbornom stave (na základe hodnotiacich kritérií Slovenskej správy ciest podľa TP 056).

Na obr. 9 je znázornený graf pre sledovanie vývoja hĺbky koľají v súvislosti s nárastom dopravného zaťaženia v čase. Po rekonštrukcii vozovky a inštalácii výstužnej siete Road Mesh klesli priemerné hodnoty hĺbky koľají pod prahovú hodnotu definovanú TP 056 (menej ako 5 mm) a počas celého nasledujúceho sledovaného obdobia od roku 2008 do roku 2017 zostali menšie ako 5 mm, čo podľa hodnotiacich kritérií podľa TP 056 pre koľaje na diaľniciach 1 kategórie znamená výborný stav.

Obr. 9 Vývoj hĺbky koľaje znázornený v stĺpcovom diagrame

Keďže výsledný efekt a kvalita diela závisia nielen od správneho návrhu, ale najmä od samotnej realizácie a dodržania technologických postupov, spoločnosť MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o., poskytuje kompletný technický servis nielen pri návrhu technického riešenia, ale aj počas samotnej realizácie.

FOTO: STRABAG, a. s., MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

Zoznam literatúry

• DRS, DSP, DP I/18 a I/21 Petič – Hanušovce nad Topľou
• Vyhodnotenie premenných parametrov vozovky rýchlostnej komunikácie R1 v km 0,000 až km 2,250 (v mieste uloženia kovovej siete „Road Mesh") TRNAVA – NITRA, VUIS – CESTY, spol. s r. o. 2017/2018
• Vystužovanie asfaltových vozoviek – skúsenosti z výskumu a praxe; Seminár Geosyntetika 2018, Bratislava 14. februára 2018