Vozovky použité na diaľnici D1 Lietavská Lúčka – Dubná Skala vrátane tunela Višňové

Článok sa venuje konštrukciám vozoviek aplikovaných na úseku diaľnice D1 Lietavská Lúčka – Dubná Skala vrátane tunela Višňové, ktorý je charakteristický zvýšenými nárokmi na únosnosť a prevádzkovú spoľahlivosť. Upriamuje pozornosť na základné princípy návrhu a realizácie vozoviek, ako aj ich správanie počas prevádzky. V nadväznosti na to sa analyzujú vlastnosti asfaltovej a betónovej vozovky použitej na danom úseku diaľnice s dôrazom na ich funkčné, konštrukčné a prevádzkové aspekty v podmienkach diaľničnej dopravy.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Vozovky diaľnic predstavujú rozhodujúci konštrukčný prvok dopravnej infraštruktúry, ktorý významne ovplyvňuje prevádzkové vlastnosti, bezpečnosť cestnej premávky a životnosť pozemných komunikácií. Návrh a realizácia vozoviek na diaľničných stavbách si vyžadujú komplexné posúdenie dopravného zaťaženia, klimatických podmienok, geotechnických pomerov a požiadaviek na dlhodobú udržateľnosť.

Náročný a komplexný realizačný projekt úseku diaľnice D1 s dosiaľ najdlhším diaľničným tunelom na Slovensku, Višňové, spracovala pre NDS, a. s., spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o. Diaľnica D1 nadväzuje na začiatku úseku na predchádzajúci úsek D1 Hričovské Podhradie a v priestore východne od obce Lietavská Lúčka križuje diaľničný privádzač Lietavská Lúčka – Žilina. Súčasťou komplexného dopravného riešenia je aj objekt križovatky Lietavská Lúčka, ktorý spája privádzač s vlastnou diaľnicou pomocou jednotlivých križovatkových vetiev.

Trasa projektovanej diaľnice ďalej pokračuje v smere na východ. Na konci predmetného úseku prechádza do nasledujúceho úseku D1 Višňové

• Dubná Skala, ktorý je riešený v rámci samostatného stavebného objektu V101-00. Ten rieši predportálové úseky tunela Višňové na západnom a východnom portáli a objekt V401-17-01 Vozovka tunela
• Vozovka v tuneli.
  Tunel Višňové je časťou navrhovanej diaľnice D1 Višňové –
• Dubná Skala, ktorá je súčasťou západno-východného dopravného prepojenia diaľnicou v úseku Bratislava – Trnava – Trenčín – Žilina – Martin – Poprad – Prešov – Košice – Michalovce – Sobrance – štátna hranica SR/UA. Diaľnica zabezpečuje prepojenie medzi úsekmi D1 Lietavská Lúčka – Višňové a Dubná Skala – Turany. Orientácia trasy tunela podľa svetových strán je v osi západ – východ, podľa toho sa rozlišujú označenia portálov tunela:
• západný portál (ZP): portál na začiatku tunela v smere staničenia D1,
• východný portál (VP): portál na konci tunela v smere staničenia D1.

Orientácia tunela, podľa ktorej sa rozlišujú označenia tunelových rúr tunela:

• pravá tunelová rúra (PTR): južná tunelová rúra (JTR),
• odvodňovacia štôlňa (OŠ),
• ľavá tunelová rúra (ĽTR): severná tunelová rúra (STR).

Dĺžka vozovky tunela Višňové:
Severná (ľavá) tunelová rúra: 7 432,9 m
Južná (pravá) tunelová rúra: 7 475,6 m

Dĺžka vozovky pred portálmi tunela Višňové:

Západný portál: 152 m (ĽP) a 152 m (PP)
Východný portál: 213 m (ĽP) a 223,86 m (PP)

Tunel Višňové sa nachádza v území pohoria Malá Fatra. Ide o 55 km dlhé horské pásmo v severozápadnej časti Slovenska, rozprestierajúce sa na juhovýchod od Žiliny v línii hlavného oblúka Západných Karpát. Hlavný hrebeň smeruje od juhozápadu na severovýchod. Stred horského pásma je rozdelený korytom rieky Váh. Na tomto mieste vytvorila rieka 12 km dlhé úzke údolie známe pod menom Strečnianska tiesňava. Nadmorská výška horského pásma v projektovanej trase tunela sa pohybuje od 800 do 1 300 m.

Posúdenie vozovky – vstupné parametre

Na výpočty a posúdenie konštrukcie vozovky pomocou návrhových kritérií sú potrebné vstupné údaje, ktoré charakterizujú dopravné zaťaženie, únosnosť podložia a podkladového systému, vlastnosti materiálov a klimatické podmienky.

Pri zaťažení vozovky sa počíta so silovým účinkom:

• pre jednorazové zaťaženie nápravou s najväčšou prípustnou hmotnosťou: 2P = 115 kN,
• pre opakované zaťaženie návrhovou nápravou 2P = 100 kN s počtom opakovaní s ekvivalentným účinkom prejazdov všetkých nákladných vozidiel.

Výpočtové parametre nápravy s prípustnou hmotnosťou 11,5 t sú:

• P = 57,5 kN,
• náhradná kruhová plocha zdvojeného kolesa s polomerom r = 167,8 mm,
• alebo náhradná štvorcová plocha zdvojeného kolesa so stranou a = 297,4 mm,
• kontaktný tlak p = 0,65 MPa.

Parametre návrhovej nápravy s hmotnosťou 10,0 t sú:

• P = 50 kN,
• náhradná kruhová plocha zdvojeného kolesa s polomerom r = 162,9 mm,
• alebo náhradná štvorcová plocha so stranou a = 288,7 mm,
• kontaktný tlak p = 0,60 MPa.

Podkladom pre výpočet opakovaného zaťaženia návrhovou nápravou boli údaje z dopravno-inžinierskych podkladov. Podkladom pre výpočet opakovaného zaťaženia návrhovou nápravou boli údaje z dopravného modelu intenzít dopravy pre roky 2023 až 2053. Uvažovalo sa s návrhovým obdobím vozovky v zmysle platných technických podmienok na najmenej 30 rokov.

Výpočet napätí potrebných na posúdenie návrhu konštrukcie CB vozovky sa môže robiť pomocou upravených vzorcov Westergaarda, riešením viacvrstvového pružného polpriestoru, pomocou vplyvových plôch podľa Picketta a Raya alebo metódou konečných prvkov (MKP), napr. programom NEXIS.

Vozovky na stavbe D1  Lietavská lúčka – Dubná Skala vrátane tunela Višňové

Diaľničná vozovka je navrhnutá ako polotuhá živičná, pre dopravné zaťaženie v zmysle STN 73 6114 „I“ veľmi ťažké, s predpokladaným prejazdom nad 3 500 nákladných vozidiel za 24 hodín.

Vozovka je navrhnutá na 30-ročné návrhové obdobie.

Konštrukcia vozovky diaľnice a núdzových zálivov je zreteľná z tab. 2, konštrukcia vozovky prejazdu stredným deliacim pásom z tab. 3. Konštrukcia vozovky zálivov pre odlučovač ropných látok je uvedená v tab. 4.

Zloženie vozovky v razenom tuneli od 1 km od portálu vidieť v tab. 5, zloženie vozovky v hĺbenom a v razenom tuneli do 1 km od portálu a v predportálových oblastiach vidieť v tab. 6.

Vlastnosti a parametre cementobetónovej vozovky

Povrchová úprava CB krytu bola realizovaná technológiou vymývaného betónu, t. j. použil sa kryt s obnaženým kamenivom. Povrchová úprava sa musela realizovať tak, aby sa zabezpečila homogenita makrotextúry cementobetónového krytu.

Hĺbka makrotextúry po zatvrdnutí betónu bola 0,8 mm. Na úpravu povrchu sa nesmeli použiť rotačné hladičky. Povrch krytu musel byť po zhutnení rovný a uzavretý. Pozdĺžna škára dosiek je odsadená 125 mm od osi tunelovej rúry vždy vpravo (v smere jazdy).

Základná dĺžka CB dosiek je 4 m. Priečne škáry CB dosiek v tuneli sú vždy v miestach dilatačných škár blokov sekundárneho ostenia, resp. klenbovej nosnej konštrukcie (každých 12 m).

Okrem pracovných škár sú všetky priečne a pozdĺžne škáry vystužené. V miestach priečnych škár sa počas betónovania zatláčali tŕne z hladkej ocele podľa STN EN 10080. Klzný tŕň mal profil s priemerom 25 mm, dĺžku 500 mm, na povrchu je protikorózny povlak v hrúbke 0,5 mm. Pevnosť v ťahu musela byť min.
250 MPa.

Základná vzdialenosť tŕňov bola 250 mm. V miestach pozdĺžnych škár sa zatláčali kotvy s priemerom 20 mm z hrebienkovej ocele kvalitatívnej triedy B250, ktorá musela vyhovovať STN EN 10080. Kotvy mali dĺžku 800 mm, vzdialenosť medzi nimi bola 1 000 mm.

V doske dlhej 4 000 mm sú tri symetricky umiestnené kotvy. Klzné tŕne a kotvy boli zatlačené do polovice hrúbky CB dosky, tzn. do 125 mm. Na kotevných tyčiach bol v dĺžke 200 mm nanesený plastový povlak s hrúbkou 0,5 mm.

Záver

Článok komplexne dokumentuje návrh, parametre a realizáciu vozoviek na úseku diaľnice D1 Lietavská Lúčka – Dubná Skala vrátane tunela Višňové. Ide o mimoriadne technicky náročnú stavbu, ktorá si vyžiadala detailné posúdenie dopravného zaťaženia, geotechnických podmienok a požiadaviek na dlhodobú životnosť konštrukčných vrstiev.

Z porovnania asfaltových a cementobetónových vozoviek je zrejmé, že jednotlivé časti úseku si vyžadujú rozdielne konštrukčné riešenia. Povrchové vrstvy mimo tunela sú navrhnuté ako polotuhé živičné konštrukcie s použitím modifikovaných asfaltových zmesí a R materiálu, čo zvyšuje ich odolnosť a zároveň reflektuje požiadavky na udržateľnosť.

V tuneli a jeho predportálových úsekoch je aplikovaný dvojvrstvový cementobetónový kryt s vysokými nárokmi na presnosť realizácie, rovinatosť a makrotextúru povrchu. Dôležité je aj správne navrhnutie škár, kotiev a tŕňov, ktoré zabezpečujú prenos zaťaženia a obmedzujú vznik porúch.

Z hľadiska prevádzkových podmienok je tunel Višňové vystavený dlhodobo vysokému dopravnému zaťaženiu, čo potvrdzujú aj uvedené intenzity dopravy: napríklad v roku 2053 sa predpokladá 49 598 vozidiel za 24 hodín, z toho 15 518 nákladných.

Takéto hodnoty kladú vysoké nároky na únosnosť a trvanlivosť vozoviek, pričom zvolená kombinácia asfaltových a betónových konštrukcií predstavuje adekvátne riešenie pre dané podmienky.

Celkovo možno konštatovať, že návrh vozoviek na úseku D1 Lietavská Lúčka – Dubná Skala vrátane tunela Višňové je výsledkom komplexného inžinierskeho prístupu, ktorý rešpektuje dopravné, geologické aj prevádzkové špecifiká územia.

Použité konštrukčné vrstvy, materiály a technologické postupy vytvárajú predpoklad pre dlhodobú funkčnosť a bezpečnú prevádzku diaľnice v jednom z najnáročnejších úsekov slovenskej cestnej infraštruktúry.

Zdroje:
Interné dopravno-inžinierske podklady spracované pre Amberg Engineering Slovakia,s. r. o.

Text: Ing. Marián Dubravský, PhD., Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.
Foto: Ing. arch. Vladimír Minx, Design Manager, D1 Lietavská Lúčka – Dubná skala vrátane tunela Višňové

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 1/26.