Rekonštrukcia cesty I/18 a I/21 Petič – Hanušovce nad Topľou s použitím výstužnej oceľovej siete Road Mesh® Omega

obr4
Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

Neustály nárast dopravy a z toho vyplývajúci rast dopravného zaťaženia spolu so zhoršujúcim sa technickým stavom vozoviek a so zvyšujúcimi sa nákladmi na výstavbu, údržbu a prevádzku komunikácií prinášajú potrebu využitia inovatívnych riešení vystuženia asfaltových vrstiev vozoviek s cieľom predĺžiť ich životnosť a zabezpečiť ich vyhovujúci technický stav.

Úlohou vystuženia asfaltových vrstiev vozoviek je predovšetkým zmierniť priebeh napätí v dôsledku dynamického zaťaženia od dopravy, a tým obmedziť vznik pozdĺžnych a priečnych nerovností, minimalizovať vytváranie koľají, a tak zvýšiť životnosť vozovky a predĺžiť intervaly 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 trojdimenzionálnej štruktúre s malou prierezovou plochou umožňujú prepojiť asfaltové vrstvy obalením každého kontinuálneho prútu siete a zabezpečujú uzavretie (zazubenie) materiálu v okách, a tým aj optimálny a okamžitý priebeh prenosu zaťaženia z materiálu asfaltovej vrstvy priamo do výstuže (obr. 1).

Obr 1 SK
Obr. 1 Porovnanie priebehu napätí a koncentrovaného zaťaženia v nevystuženej a vo vystuženej asfaltovej vrstve | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

V závislosti od uchytenia k podkladu plní sieť v konštrukcii vozovky výstužnú funkciu (uchytenie pomocou klincov) alebo funkciu redistribúcie napätí, ako aj tesniacu funkciu (uchytenie pomocou kalového zákrytu).

V súčasnosti sa ako hlavná metóda uchytávania k podkladu používa kalový zákryt, ktorý má z pohľadu funkčnosti a inštalácie neporovnateľné výhody v porovnaní s použitím výlučne 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 sa oceľových sietí vo vozovkách ako aj na aktuálne normy a predpisy pokrývajúce túto problematiku sa preferuje použitie kotvených sietí, ktoré sú charakterizované zabezpečením priečneho výstužného drôtu v sieti proti vytiahnutiu.

V prípade sietí Roadmesh® Omega sa to zabezpečuje vytvorením ohybu na koncoch priečneho prúta v tvare písmena dvojitej omegy (obr. 2). Tým možno dosiahnuť odolnosť priečneho drôtu proti vytiahnutiu zo siete na úrovni >3,0 kN pri náraste ťahovej pevnosti pri pretvorení1 – 3 mm > 200 N/mm podľa metodiky COPRO PTV 867-1.

obr 2 novy
Obr. 2 Schematický obrázok siete Road Mesh® Omega
Rozmerová tolerancia oka siete M, udávajúca vzdialenosť medzi osami dvoch nasledujúcich dvojzákrutov, je podľa normy STN EN 10223-3.
1 Priečny prút
2 Dvojzákrutová sieť | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

Technická špecifikácia a postup aplikácie siete Roadmesh® Omega

Sieť Roadmesh® Omega má trojdimenzionálnu štruktúru, ktorá umožňuje spojenie vrstvy obalením každého kontinuálneho prútu siete a zabezpečuje uzavretie (zazubenie) materiálu v okách, a tým aj 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 2 2
Obr. 3 Výrez vozovky s výstužnou sieťou Road Mesh® | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

Oceľová výstuž neplní len funkciu membrány ako bežného plošného výstužného prvku, ale umožňuje plnú integráciu výstuže do krytu vozovky.

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

Porovnávanie účinnosti oceľovej a geosyntetickej výstuže len na báze ťahových pevností nie je správne, keďže 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, pretože definuje to, akým spôsobom výstuž reaguje na zaťaženie.

Obr3 krizovatka
Obr. 4 Ukladanie výstužnej siete Roadmesh® LG Omega na odfrézovanom podklade | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

Preto sa napríklad mnohé geosyntetické materiály ako geotextílie alebo niektoré typy geomreže neosvedčili na vystužovanie vozoviek, keďže majú výrazne nižší modul pružnosti a s tým spojenú vyššiu pretvárnosť, alebo inak povedané, pod zaťažením sa aktivujú neskôr, pri vyššej deformácii.

Ďalším dôležitým argumentom v prospech oceľových výstužných sietí je, aj vďaka ich štruktúre, resp. veľkosti otvorov, schopnosť plne sa integrovať do vystužovanej vrstvy bez vzniku delaminačnej membrány tak, ako je to pri plošných výstužných geotextíliách a geomrežiach.

Na porovnanie, oceľové siete majú oká s veľkosťou 80 × 100 mm, štandardné geomreže 25 × 25 mm. S tým je spojená aj výrazne vyššia šmyková pevnosť na rozhraní dvoch vystužovaných vrstiev (tzv. interface stiffness), ktorá dosahuje pri oceľových sieťach hodnoty až na úrovni 100 MPa/mm, pričom pri geomrežiach na báze sklenených vlákien je to len na úrovni 14 až 36 MPa/mm.

obr 5 mikrokoberec
Obr. 6 Uchytenie výstužnej siete Roadmesh® LG Omega k podkladu pomocou kalového zákrytu | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

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. Rekonštrukciou cesty I/18 na úseku Petič – Hanušovce nad Topľou sa riešilo obnovenie prevádzkových parametrov komunikácie v súvislom úseku a odstránenie lokálnych porúch ohrozujúcich užívateľov komunikácie.

Šírkové usporiadanie jestvujúcej cesty takisto nespĺňalo požadovanú kategóriu cesty C9,5/80,50. Jestvujúca vozovka mala na lokálnych úsekoch šírku približne 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 sa upravila na 2 × 3,50 m, vodiaci prúžok sa upravil na 2 × 0,25 m, spevnená krajnica na 2 × 0,50 m a nespevnená krajnica na 2 × 0,50 m v rámci voľnej šírky. Šírka nespevnenej krajnice sa pri osadení smerového stĺpika rozšírila o ďalších 0,25 m, pri osadení cestného zvodidla o 1,00 m. Dĺžka rekonštruovaného úseku cesty I/18 je 9,16 km. Rekonštrukciu vidieť na obr. 4 až 8.

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 zmierniť priebeh napätí v dôsledku dynamického zaťaženia od dopravy, a tým obmedziť vznik reflexných trhlín a porúch.

Uchytenie výstužnej siete sa realizovalo formou kalového zákrytu, ktorého úlohou bolo zároveň zaizolovať podkladové vrstvy vozovky.

obr7 novy
Obr. 7 Pohľad na zrealizovanú vrstvu kalového zákrytu v celej šírke vozovky | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

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

Výstužná sieť Roadmesh® LG Omega (obr. 4 a 5) sa nachádza pod ložnou vrstvou asfaltového krytu. Typ siete je 8 × 10, priemer 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 sa následne uchytila k podkladu kalovým zákrytom (obr. 6 a 7). Následne sa realizovala ložná a obrusná vrstva vozovky (obr.8)

obr 8 NEW II
Obr. 8 Vľavo pokládka oceľovej siete, vpravo zrealizovaná ložná vrstva | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

Záver a výstupy z meraní

Takto vytvorená nová vrstva vozovky na báze výstužnej siete Roadmesh® LG Omega zaručuje vysokú životnosť zaťaženej vozovky. Skúsenosti s touto technológiou vystužovania vozoviek sú už od roku 2007, odkedy sa používa na Slovensku.

obr9 graf NOVY
Obr. 9 Vývoj hĺbky koľaje znázornený v stĺpcovom diagrame | Zdroj: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE

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

Na základe výsledkov vyhodnotenia premenných parametrov po uvedených 10 rokoch od uvedenia rekonštruovanej cesty do prevádzky bolo možné konštatovať, že aj napriek neustále narastajúcej intenzite dopravného zaťaženia na danom úseku sa viaceré premenné parametre komunikácie po inštalácii výstužnej siete Roadmesh 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 na sledovanie vývoja hĺbky koľají v súvislosti s nárastom dopravného zaťaženia v čase. Po rekonštrukcii vozovky a inštalácii výstužnej siete Roadmesh 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 v zmysle TP 056 pre koľaje na diaľniciach 1. kategórie znamená výborný stav.

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.

TEXT: Ing. Tomáš Rezbárik,
Ing. Jaroslav Adamec
FOTO: STRABAG, a. s.,
MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

Jaroslav Adamec je technický riaditeľ spoločnosti MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o. Tomáš Rezbárik pôsobí ako projektový inžinier v tejto spoločnosti.

Literatúra
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 Roadmesh) 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.