Strategia rozwoju infrastruktury drogowej

6.1. Wdrażanie na drogach krajowych nowoczesnych technologii dla dróg betonowych

Postępujący od początku lat 90. dynamiczny wzrost ruchu samochodów ciężarowych o dużych naciskach na oś przełożył się na dewastację nawierzchni drogowych, niedostosowanych do zwiększających się obciążeń. Wynikiem tego jest ciągła walka drogowców z pogłębiającymi i odnawiającymi się koleinami, spękaniami, a także innymi deformacjami związanymi z naruszeniem struktury nawierzchni.

W obliczu dotychczasowych doświadczeń Polskich drogowców, warto przyjrzeć się bliżej technologii od dawna wykorzystywanej na szeroką skalę w krajach zachodnich, a mianowicie technologię budowy nawierzchni betonowych.

Drogi betonowe w Polsce mają długą tradycję. Pierwszą nawierzchnię z betonu cementowego wybudowano w 1912 roku w Krakowie. W latach 50. XX w. wybudowano prawie 700 km dróg o takiej nawierzchni. Powstałe w tym okresie drogi charakteryzowały się słabą odpornością nawierzchni na działanie soli, która doprowadziła je do szybkiej degradacji.

Od tego czasu wiele się zmieniło, nastąpił szybki rozwój w technologii budowy dróg betonowych. W krajach Europy Zachodniej nawierzchnie betonowe są bardzo popularne, zwłaszcza w Niemczech, ale również inne kraje, np. Belgia i Wielka Brytania, mają bogate doświadczenia w tym zakresie. Nasi południowi sąsiedzi, Czesi, również chętnie w ostatnich kilku latach stosują technologie betonowe w budowie autostrad. W Polsce w ciągu minionego wieku powstało niewiele dróg betonowych. W technologii betonowej wykonywane są autostrady od granicy polsko-niemieckiej do Wrocławia: A18 z Olszyny do Krzywej i dalej A4 z Krzywej do stolicy Dolnego Śląska. Odcinki mają – odpowiednio – 91 i 92 km. Droga A4, biegnąca równoleżnikowo od przejścia granicznego koło Zgorzelca (Jędrzychowie – Ludwigsdorf) aż do przejścia granicznego na Ukrainę (w Korczowej) i stanowiąca część III korytarza transeuropejskiego, powstała w latach trzydziestych ubiegłego wieku. Z A18 łączy się w okolicy Bolesławca, w węźle Krzyżowa, a na terenie Polski jej długość wynosi 670 km. Ponieważ układana była z betonowych płyt, doczekała się miana „najdłuższych schodów Europy”, ale – co podkreślają przedstawiciele przemysłu cementowego – miało to miejsce dopiero po sześćdziesięciu latach wzmożonej eksploatacji. Gruntowny remont odcinka Krzywa – Legnica – Wrocław ruszył w 2002 roku.

We wrześniu 2004 roku zakończono przebudowę południowej jezdni odcinka Wądroże Wielkie-Wrocław, rok później w grudniu gotowe były obie jezdnie odcinka Krzywa-Legnica oraz południowa jezdnia odcinka Legnica-Wądroże Wielkie. Zakończenie trzeciego etapu prac, czyli przebudowa północnej jezdni odcinka Legnica-Wrocław, zaplanowano na sierpień tego roku. Betonową nawierzchnię będzie również miał odcinek A4 od Zgorzelca do Krzyżowej. Natomiast autostrada A8, czyli tzw. Autostradowa Obwodnica Wrocławia (inwestycja ma na celu wypchnięcie ruchu tranzytowego poza istniejący układ ulic Wrocławia, obecnie trwa wykup gruntów pod nią) oraz łącząca się z nią droga ekspresowa S8 (w kierunku Łodzi, Warszawy i Białegostoku) będą wykonane z betonu asfaltowego. Z dróg lokalnych betonową nawierzchnię ma m.in. ponad 5-kilometrowy odcinek pomiędzy Ujazdem a Zimną Wódką w powiecie strzeleckim na Opolszczyźnie i jest to najdłuższa lokalna droga betonowa wybudowana w Polsce w ostatnim czasie. W ciągu dziesięciu lat samych dróg gminnych powstało około 100 km. Najwięcej dróg lokalnych o takiej nawierzchni mają województwa: małopolskie, podkarpackie, świętokrzyskie i lubelskie.

Jak się szacuje, na 18 132 km dróg w Polsce, dróg betonowych – zarówno krajowych, wojewódzkich, jak i powiatowych czy gminnych – jest obecnie około 500-600 km. Obecny stan polskiej sieci drogowej, zdominowany przez nawierzchnie bitumiczne, daleki jest od naszych oczekiwań.

Tani beton na drogi

Jednym z powodów, dla którego inwestorzy decydują się na budowę dróg w technologii betonowej, jest niższy – niż w przypadku technologii bitumicznej – całkowity koszt budowy i utrzymania, czyli tzw. whole life costs. Pracownicy Instytutu Badawczego Dróg i Mostów (IBDiM) wykonali kalkulacje budowy autostrad betonowych i bitumicznych w okolicach Wrocławia i tam cena nawierzchni betonowej była niższa niż asfaltowej. Najlepsze do budowy w technologii betonowej są te odcinki, na których ruch dobowy przekracza 20 tys. pojazdów, sięga nawet 30, 40 czy 50 tys. pojazdów.

W budownictwie drogowym stosowane są trzy rozwiązania konstrukcyjne nawierzchni: podatne – asfaltowe, półsztywne – warstwy podbudowy wykonane są z chudego betonu lub stabilizowane cementem i nawierzchnie sztywne, czyli betonowe. Najczęściej stosowane są dwa rozwiązania: nawierzchnie podatne i sztywne.

Podatne

Półsztywne

Sztywne

Dlaczego warto stosować beton cementowy na drogach?

Drogi betonowe są bezpieczne, charakteryzują się dobrą szorstkością i szczepnością w kontakcie z kołami pojazdów, łatwo odprowadzają wodę z powierzchni i mają stosunkowo niskie, długoterminowe koszty utrzymania. Są także przyjazne dla środowiska (możliwość pełnego recyklingu starej nawierzchni). Istnieje możliwość wykonania nawierzchni betonowej na starej, zużytej nawierzchni jezdni – również asfaltowej (tzw. whitetopping). Wszystkie surowce użyte do produkcji betonu są pochodzenia krajowego, a beton jest powszechnie dostępnym materiałem budowlanym. Należy jednak pamiętać, że nie każda wytwórnia betonu towarowego jest w stanie sprostać wymaganiom stawianym dla betonu drogowego. Kolejną ważną cechą jest fakt, iż do oświetlenia drogi o nawierzchni betonowej wystarczy zaledwie 43% energii zużytej do oświetlenia analogicznego odcinka drogi o nawierzchni asfaltowej

Postęp technologiczny, ciągły rozwój techniki drogowej oraz unowocześnienie cementowni i ich produktów sprawił, że zalety nowoczesnych nawierzchni cementowych są następujące:

wysoka trwałość (przeciętnie 2,5-3,5 razy większa niż dróg asfaltowych),
odporność na koleinowanie (przy nowoczesnych rozwiązaniach gwarantowana jest 40-50 letnia żywotność nawet przy obciążeniach rzędu 130 kN/oś),
dobra szorstkość nawierzchni, uzyskana dzięki szczotkowaniu świeżo położonej nawierzchni,
odporność na działanie czynników chemicznych,
jasna nawierzchnia zwiększająca komfort i bezpieczeństwo jazdy, szczególnie w nocy,
niższe w stosunku do technologii bitumicznej koszty budowy i utrzymania dróg.

Od kilku lat środowiska branży drogowej a zwłaszcza cementowej przekonują o wyższości dróg betonowych nad bitumicznymi w miejscach o bardzo dużym nasileniu ruchu – autostradach, obwodnicach miast, drogach ekspresowych, ale również i drogach lokalnych, wszędzie tam, gdzie niezbędne jest podniesienie nośności sieci drogowej.

Technologia budowy dróg betonowych nie jest skomplikowana i nie odbiega od znanych inżynierom polskim standardów. Po zbadaniu nośności gruntu i ewentualnej jego wymianie wierzchnią warstwę stabilizuje się cementem. Jej grubość wynosi zazwyczaj od 15 do 25 cm. Następnie podłoże zrasza się wodą i utwardza za pomocą ciężkiego sprzętu. Kolejna warstwa, o grubości od 25 do 35 cm, ma za zadanie właściwą ochronę gruntu przed mrozem. Wykonuje się ją z kruszywa: naturalnego bądź łamanego, czyli pochodzącego ze skruszonych płyt starej nawierzchni (takie rozwiązanie zastosowano przy przebudowie dotychczasowych odcinków A4, instalując wcześniej, przy zjazdach z autostrady, specjalne kruszarnie).

Pierwszą betonową warstwą konstrukcji drogi jest podbudowa z chudego betonu. Ta 20-centymetrowej grubości warstwa jest układana przez maszynę, tzw. układarkę, którą prowadzi – po rzędnych projektowych – zamocowana wzdłuż jezdni linka. Aby zachować odpowiednie wiązanie mieszanki betonowej, ułożoną nawierzchnię zrasza się przez około siedem dni wodą. Po stwardnieniu mieszanka powinna mieć wytrzymałość 6-9 MPa. Chudy beton w przeciwieństwie do wierzchniej warstwy drogi nie jest nacinany, ale dopuszczalne są jego naturalne pęknięcia. Przenoszenie ich na betonową nawierzchnię uniemożliwia warstwa następna, czyli geowłóknina. Układa się ją pod całą nawierzchnią drogi, a do podbudowy mocowana jest za pomocą kołków. Geowłókninę również trzeba zraszać wodą, co ma zapobiec nadmiernemu jej odbieraniu z mieszanki betonu nawierzchniowego (bezpośrednio po jego ułożeniu).

Ostatnią warstwę, beton nawierzchniowy układa się podobnie jak beton chudy. Położenie linki, prowadzącej maszynę, określają dane geodezyjne, zachowanie przewidzianych w projekcie parametrów profilu poprzecznego i podłużnego drogi ułatwiają sterujące maszyną czujniki. Ważnym elementem tego etapu prac jest sprawna logistyka dostaw betonu, jedna ciężarówka dostarcza bowiem materiał na kilka metrów bieżących drogi. Dobrze np., by jedna z rozlokowanych wzdłuż drogi betoniarni pełniła funkcję podstawowej dla budowanego właśnie odcinka. Natychmiast po ułożeniu wierzchniej warstwy jest ona skrapiana preparatem zabezpieczającym przed utratą wody. Gdy nastąpi wstępne wiązanie betonu, nawierzchnię tnie się wzdłuż osi i w poprzek, do jednej trzeciej grubości warstwy wierzchniej. Dylatacja reguluje zmiany liniowe betonu. Z kolei dobrą współpracę sąsiadujących ze sobą płyt zapewnić mają umieszczone w obszarach dylatacji dyble i kotwy.

Fot.: Stowarzyszenie Producentów Cementu

Do użytkowania nawierzchnia jest gotowa po około dwudziestu ośmiu dniach od ułożenia warstwy wierzchniej. Łączna grubość konstrukcji drogi sięga 1 m, niekiedy nawet 1,5 m. O szybkości budowy jednego odcinka w znacznej mierze decyduje jednak tempo robót przygotowawczych, poprzedzających wykonanie konstrukcji jezdni. – Przygotowanie infrastruktury do budowy trwa trzy-, czterokrotnie dłużej niż sama budowa, ale jest bardzo potrzebne.

Polskie drogi muszą być trwałe, ale nie tak, by remontować je z częstotliwością raz na siedem lat (co miało i ma miejsce
w przypadku dróg asfaltowych). Na stałe pogarszanie się infrastruktury drogowej wskazują wyniki kontroli NIK, prowadzonych od 1990 roku. Autostrady w Polsce buduje się średnio dziesięć razy wolniej niż w krajach Unii. Budżet unijny przewiduje dla Polski 91 mld zł w latach 2007-2013. Priorytetem dla rządu jest budowa autostrady A1, łączącej Gdańsk z południową granicą Polski.
Do 2013 roku gotowe miały być trzy najdłuższe autostrady: A1, A2 i A4. Do 2013 roku wyremontowanych miało być 80 proc. dróg krajowych.[1] Jak można było przewidzieć tempo budowy nowych dróg o wysokich klasach technicznych w tym autostrad, po Euro 2012 gwałtownie zmalało. Nie wybudowana została autostrad A1 na zakładanym odcinku. Przedłużają się prace na autostradzie A2 i choć jest ona przejezdna i oddana do ruchu, to w dalszym ciągu nie spełnia wymogów techniczno – budowlanych, jakim powinny odpowiadać autostrady.