Rekonštrukcie miestnych komunikácií na Slovensku

Problematika rekonštrukcie miestnych komunikácií je čoraz aktuálnejšia z dôvodu ich nevyhovujúcich a niekedy až havarijných stavov. Lacnejšie a časovo menej náročné rekonštrukcie, ktoré sa riešia výmenou obrusnej, prípadne aj ložnej vrstvy, vyriešia problém len po vizuálnej stránke. Ten sa potom často zopakuje v priebehu niekoľkých rokov a investorovi nezostáva nič iné, len zainvestovať opäť do rekonštrukcie. Hĺbková diagnostika stavu komunikácie, následná analýza problémov a v konečnom dôsledku návrh opatrení na vyriešenie problémov zostáva na projektantovi.

Ako príklad v tomto príspevku bližšie opíšeme rekonštrukciu miestnej komunikácie v Trnave, kde na úseku dlhom 1,3 km nájdeme asfaltovú aj betónovú panelovú konštrukciu vozovky a veľké množstvo inžinierskych sietí. V priečnom reze komunikácie, ktorú ohraničuje po stranách oplotenie rodinných domov, sa nachádza chodník, zeleň, cyklochodník, parkovacie miesto a, samozrejme, navrhovaná miestna komunikácia kategórie MO C2 7,5/50. Známe „kto nevidel, tak neuverí“ platí pri tejto lokalite dvojnásobne. Po dôkladnej vizuálnej obhliadke v teréne, ktorá spočívala v zdokumentovaní stavu vozovky, sme na malom úseku našli viacero porúch podľa TP 083 Katalóg porúch asfaltových vozoviek (TP 05/2014) a TP 073 Katalóg porúch vozoviek s cementobetónovým krytom (TP 10/2013).

Medzi najčastejšie poruchy asfaltovej vozovky patrilo vypieranie povrchu vozovky, kaverny v obrusnej vrstve, pľuzgiere, výtlky, hrbole, poklesy, preliačiny, priečne a pozdĺžne trhliny, sieťové a mozaikové trhliny, odlamovanie okraja vozovky, poruchy pri inžinierskych sieťach a poruchy obrubníkov (obr. 1). Medzi najčastejšie poruchy betónovej vozovky patrila korózia povrchu, plošný rozpad povrchu, nefunkčné alebo chýbajúce priečne a pozdĺžne škáry, poškodená a odlomená hrana a roh dosky, pozdĺžna a priečna trhlina, rozlomená doska, schodíky, zdvihnutie alebo prepadnutie dosky (obr. 2).

Obr. 1 Vizuálna obhliadka asfaltových vozoviek

Meranie a hodnotenie únosnosti asfaltových vozoviek

Účelom merania a hodnotenia únosnosti asfaltových vozoviek pomocou zariadení FWD KUAB je najmä klasifikácia únosnosti vozoviek na úrovni cestnej siete, stanovenie prevádzkovej výkonnosti a zvyškového času životnosti a návrh potrebnej hrúbky zosilnenia vozoviek. Meranie a hodnotenie sa používa:

• pri vozovkách navrhnutých v pláne opráv ciest (úroveň projektu),
• pri vozovkách v rámci stanovenia degradačných funkcií premenných parametrov,
• na potreby plánovania na úrovni cestnej siete (pre potreby SSC),
• na účely riešenia úloh vedecko-technického rozvoja, výskumných úloh a pod.

Obr. 2 Vizuálna obhliadka betónových panelových vozoviek

Vyhodnocovanie meraní

Spôsob vyhodnocovania nameraných údajov závisí od účelu, na ktorý sa majú výsledky hodnotenia použiť. Vyhodnotenie sa môže vykonať ako:

• orientačné hodnotenie únosnosti na úrovni cestnej siete,
• hodnotenie slúžiace ako podklad na stanovenie hrúbky zosilnenia a následné vypracovanie projektovej dokumentácie,
• hodnotenie na tvorbu degradačných modelov.

Obr. 3 Ekvivalentný modul pružnosti vozovky Eekv (MPa) na riešenom úseku

Medzinárodný index nerovnosti IRI (International Roughness Index)

V súčasnosti je svetovo najpoužívanejším parametrom na hodnotenie pozdĺžnych nerovností vozoviek IRI. Pôvodne bol tento parameter spracovaný pre profilometrické meranie, pri ktorom poznáme skutočný priebeh pozdĺžneho profilu komunikácie. Je vyjadrením miery nerovností tzv. referenčným priemerným rektifikovaným sklonom. Tento parameter sa získa matematicky, použitím simulácie referenčného modelu štvrtiny osobného vozidla. V jednotkách SI vychádza IRI v m/m. Z dôvodu zjednodušenia zápisu sa základná hodnota prenásobuje konštantou 1 000, čomu potom zodpovedá jednotka m/km, resp. mm/m. Teda napríklad miesto hodnoty IRI = 0,0055 m/m sa uvádza 5,5 m/km.

Pozdĺžna nerovnosť vozoviek sa klasifikuje na 5-stupňovej klasifikačnej stupnici podobne ako všetky parametre systému hospodárenia s vozovkami (obr. 4). Klasifikácia pozdĺžnej nerovnosti vozoviek podľa druhu komunikácie pri vyhodnocovacom intervale 20 m je uvedená v tabuľke 1 TP 056 (TP 04/2012). Uvedený algoritmus výpočtu parametra IRI môže slúžiť na kontrolu výsledkov merania získaných zariadením PROFILOGRAPH GE na úsekoch, kde sa odmeral výškový profil komunikácie niveláciou, resp. pomocou novodobých vysokopresných GPS zariadení a 3D skenerov.

Obr. 4 Vyhodnotenie medzinárodného indexu nerovnosti IRI (International Roughness Index) [6]

Analýza výsledkov meraní

Podkladom na hodnotenie stavu konštrukcií asfaltových vozoviek sú výsledky diagnostiky vozovky, odvodnenia a zemného telesa. Táto diagnostika by mala pomôcť aj stanoveniu príčiny vzniku porúch vozovky. Prieskum vozovky sa realizuje na účely stanovenia skladby vozovky, vlastností materiálov vrstiev a podložia. Väčšinou sa realizuje pomocou vývrtov, pričom optimálnym riešením je vývrt s priemerom 400 mm. V tomto vývrte sa dá realizovať aj meranie časti únosnosti vozovky a podložia. Z podrobnej analýzy výsledkov diagnostiky FWD KUAB (obr. 3) TP 031 (TP 01/2009), vývrtov a obhliadky trasy vyplynulo rozdelenie trasy na jednotlivé úseky podľa únosnosti podložia. V miestach so zníženou únosnosťou podložia sa navrhla sanácia podložia vozovky formou všesmernej geomreže.

Nato, aby bolo možné na pláni vozovky dosiahnuť 45 MPa a kvalitatívne lepšie parametre, treba stabilizovať ílovité zeminy zhutnením pomocou niekoľkých prejazdov. Na jednotlivých vrstvách treba dosahovať statický modul pretvorenia väčší ako 20 MPa. Na takto upravenú vrstvu sa uloží netkaná separačná geotextília POLYFELT TS 50, na ňu potom šesťuholníková geomreža na stabilizáciu TriAx TX 160. Na upravenom podloží sa na zvýšenie stabilizácie zrealizuje vrstva nového únosného materiálu G3 (G-F). Mocnosť tejto vrstvy je variabilná podľa úseku, v ktorom sa nachádza. Vrstva sa zhutní na ID = 0,8, uhol vnútorného trenia zeminy je pri danom zhutnení minimálne 36°. Ak by sa počas realizácie dosahovali v predmetných úsekoch nižšie statické moduly pretvorenia, treba upraviť spôsob sanácie, a to pridaním ďalšej všestrannej geomreže a novej vrstvy štrkodrviny, ktorá vytvorí v danom úseku geodosku.

Obr. 5 Schéma šesťuholníkovej geomreže [7]

Návrh stabilizovanej podkladovej vrstvy

Podkladová vrstva sa navrhla zo sypkého materiálu, stabilizovaná jednou, respektíve niekoľkými vrstvami tuhej monolitickej šesťuholníkovej polypropylénovej geomreže v závislosti od únosnosti podložia. Geomreže umožňujú, aby sa častice sypkého materiálu zazubili a zadržali v jej štruktúre, čím sa zvyšuje pružnosť, deformačná odolnosť, únosnosť a celková účinnosť systému.

Medzi dôvody návrhu stabilizovanej podkladovej vrstvy vozovky patria:

• nízka únosnosť podložných zemín,
• premenlivosť hrúbky vrstiev stlačiteľných zemín,
• navážky, odpad, mäkké miesta a dutiny, resp. kaverny v podloží.

K výhodám použitia stabilizovanej podkladovej vrstvy vozovky patria:

• zníženie hrúbky podkladovej vrstvy (až o 40 %),
• predĺženie životnosti podkladovej vrstvy,
• zvýšenie únosnosti na povrchu podkladovej vrstvy,
• zvýšenie zaťaženia podkladovej vrstvy,
• zníženie celkového a nerovnomerného sadania,
• kvázi homogenizácia podložia,
• prekrytie mäkkých miest a prázdnych priestorov.

Ďalšie možnosti návrhu stabilizovanej podkladovej vrstvy sú:

• pod vozovkami pozemných komunikácií vrátane diaľnic, rýchlostných ciest, ciest všetkých tried, miestnych a mestských komunikácií pri rekonštrukcii vozoviek vrátane ich podložia,
• pod parkoviskami a inými dopravnými plochami (napr. letiská),
• ako dočasná komunikácia, spevnená pracovná alebo skladová plocha (žeriavové dráhy, prekladiská a pod.) – priame využitie, 
• ako roznosný vankúš pod základmi rodinných domov, budov, hál, oporných múrov a iných stavebných objektov,
• pod podlahami budov a hál (obchodných, výrobných, skladových a pod.),
• pod násypmi a inými horninovými konštrukciami.

Geomreže

V návrhu sa použila geomreža Tensar TriAx. Ide o tuhú monolitickú šesťuholníkovú polypropylénovú geomrežu určenú na stabilizáciu podložia vozovky. Geomreže stabilizujú zrnitý a sypký materiál podkladovej vrstvy, čím zvyšujú jeho deformačnú odolnosť, únosnosť a účinnosť. Šesťuholníkové geomreže sú charakteristické tuhou otvorenou štruktúrou a vysokými tuhými ťahovými prvkami, ktoré majú ostré hrany. Primárnou funkciou geomreže je stabilizovať nesúdržné vrstvy prostredníctvom zaklinenia kameniva. Geomreža sa vyrába dierovaním a rozťahovaním pásu polypropylénovej fólie. Má šesťuholníkovú štruktúru s rebrami orientovanými v troch smeroch. Výsledné trojuholníkové tvary otvorov sú ohraničené rebrami s obdĺžnikovým prierezom. Majú vysoký stupeň molekulovej orientácie, ktorá prechádza kontinuálne aj uzlom. Geomreža má finálny obsah uhlíkových sadzí na úrovni 2 %. Predpokladaná minimálna životnosť geomreže v prírodných podmienkach s hodnotou pH od 4 do 9 je 100 rokov pri teplote zemín nižšej ako 15 °C a 50 rokov pri teplote zemín nižšej ako 25 °C pri prekrytí materiálu do 30 dní.

Obr. 6 Príklad únosnosti a kladenia geomreže [7]

Záver

Cieľom predmetnej stavby je zlepšiť stavebno-technický stav dotknutého úseku miestnej komunikácie. Účelom je navrhnúť stavebnotechnické a bezpečnostné opatrenia na zníženie nehodovosti, zvýšenie bezpečnosti a životnosti vozovky a na zmiernenie nepriaznivých vplyvov dopravy (hluk, exhaláty a vibrácie) na obyvateľstvo. Použitá šesťuholníková geomreža Tensar TriAx na stabilizáciu podložia prispieva vďaka svojim technickým špecifikáciám k zvýšeniu únosnosti podložia a dovoľuje použiť subtílne rozmery konštrukcie vozovky. V neposlednom rade je jej ďalšou výhodou zachovanie existujúcich inžinierskych sietí v pôvodnom stave bez nevyhnutnosti ich prekládky, čo má za následok zníženie investičných nákladov danej stavby.

Reconstruction of local communications in Slovakia

The issue of the reconstruction of local communications is becoming more and more actual due to inadequate and sometimes critical conditions on some roads in towns and cities. The cheaper and less time-consuming reconstructions, which are solved by replacement the surface and possibly the binder course, will solve the problem only on the visual side. Often, the problem is repeated over the course of a few years, and Owners only option is a total reconstruction of the road. In-depth diagnostics of the state of communications, subsequent problem analysis and, ultimately, design of problem-solving measures remain with the designer. As an example, for this article, we will describe the reconstruction of local communication in city of Trnava, where 1.3 km long sections will find asphalt and concrete panel construction of the road and a large number of utility networks.

TEXT: Ing. Marián Dubravský, PhD., Ing. Ľuboslav Nagy
FOTO A OBRÁZKY: Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Marián Dubravský a Ľuboslav Nagy pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s. r. o.

Literatúra

1. TP 083 Katalóg porúch asfaltových vozoviek (TP 05/2014), Slovenská správa ciest, 2014.
2. TP 073 Katalóg porúch vozoviek s cementobetónovým krytom (TP 10/2013), Slovenská správa ciest, 2013.
3. TP 031 Meranie a hodnotenie únosnosti asfaltových vozoviek pomocou zariadenia FWD KUAB (TP 01/2009), Slovenská správa ciest, 2009.
4. TP 056 Meranie a hodnotenie nerovnosti vozoviek pomocou zariadenia Profilograph CE (TP 04/2012), Slovenská správa ciest, 2012.
5. TP 024 Systém hospodárenia s vozovkami (TP 10/2006), Slovenská správa ciest, 2006.
6. Nedeštruktívna diagnostika mestských komunikácií Trnava, máj 2017.
7. Informačný materiál produktu Tensar TriAx®, http://www.chemiaservis.sk.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby 3/2018.