Szukaj

Artykuł z czasopisma "Magazyn Autostrady" 10/2007

Zbigniew Bukowski

Wymieniać czy ulepszać?

Przeważająca większość dróg przechodziła w swojej historii typowe etapy podnoszenia swego standardu: od drogi gruntowej, poprzez tłuczniowo-żwirową do nawierzchni mineralno-bitumicznej. Najczę­ściej proces ten był spontanicznie wymuszany przez jej użytkowników; jego podstawową zasadą była oszczędność. Dziś, w dobie niewspół­miernie większego ruchu i znacznych obciążeń, trudno się dziwić, że powstałe w ten sposób drogi są zdewastowane, pełne spękań, ubytków i kolein z resztkami mas bitumicznych. Potrzeba renowacji i zapew­nienia większej trwałości dobrego stanu jest niezwykle pilna.

Dylematy renowacji dróg

Właściciele dróg stoją zwykle przed alternatywą, czy wykonać kolejne łatanie (ewentualnie całościową nakładkę nawierzchni asfaltobetonowej) i mieć spokój tylko do przysłowiowej wiosny, czy przebudować daną drogę od podstaw według aktualnych wymagań konstrukcyjnych i mieć czyste sumienie na dłuższy czas. Pierwsze rozwiązanie jest szybkie, stosunkowo tanie i efektowne, lecz niestety jego rezultat jest krótkotrwały. Drugie rozwiązanie jest bardziej czasochłonne: wiąże się z przeprowadzeniem całego procesu budowy drogi od nowa, dodatkowo poprzedzonego pracami rozbiórkowymi, wywozem i składowaniem uciążliwych dla środowiska odpadów. Ponadto grozi to na dłuższy czas całkowitym zamknięciem drogi, dokonaniem objazdów, wyłączeniem z ruchu dojazdów do prywatnych parcel, zakładów usługowych, przedsiębiorstw itp. Do tego dochodzą sprawy projektowe, pozwolenia na budowę itd.

Wobec braku wystarczających środków finansowych procedury związane ze staraniami o dofinansowania, dotacje czy kredyty wydłużają proces realizacji zadania. Efekt często jest taki, że czas płynie, a stan drogi ulega dalszej - coraz większej - dewastacji, co zwiększa koszty naprawy. Zaakceptowanie przebudowy drogi według typowych rozwiązań to właściwie decyzja o budowie jej od nowa, uruchomienie całej machiny biurokratyczno-projektowo-organizacyjnej na wiele miesięcy. Mając na uwadze ten fakt, zwykle obiera się wariant pierwszy. Czy nie ma innego wyjścia? Wbrew potocznym opiniom są rozwiązania i technologie mniej pracochłonne, znacznie tańsze, a co najważniejsze, bardzo skuteczne.

Ryc.  2.  Wykonywanie recyklingu nawierzchni asfaltowej wraz z podbudową

 Recykling istniejących mas drogowych

Doświadczenia i obserwacje autora poczynione w ostatnich latach wykazują, że słusznym kierunkiem jest wykorzystywanie pozornie bezużytecznych materiałów już znajdujących się w drogach, np. wykonywanie nowej warstwy podbudowy z mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnej (MCE) poprzez przetworzenie starych warstw metodą recyklingu na miejscu. Jedyny warunek jest taki, aby do powstającej mieszanki nie dostał się grunt z podłoża. Niestety, najczęściej bywa tak, że zdewastowana podbudowa jest już wymieszana z gruntem, i co najgorsze - gliniastym. Jednak także w takim przypadku istnieje sposób na recykling materiałów i ich wykorzystanie do wykonania nowej podbudowy. Zdewastowana warstwa mineralno-bitumiczna na kruszywie wciśniętym w słabonośne podłoże gliniaste może być po rozdrobnieniu i wymieszaniu na miejscu zamieniona na scaloną podbudowę pod nowe warstwy nawierzchni asfaltobetonowej (fot. 14, s. 68-39). Cały proces technologiczny polega na wykonaniu na miejscu recyklingu istnie­jących mas drogowych z zastosowaniem niewielkiej ilości cementu (2 %) i specjalnego powierzchniowo czynnego spoiwa chemicznego. Użyty w tej technologii sprzęt: recykler, równiarka, walec wibracyjny, cysterna na roztwór i rozścielacz cementu, umożliwia wykonanie 2500-3000 m² podbudowy o grubości 30-35 cm w ciągu jednego dnia. W efekcie już następnego dnia można dopuścić ruch lekkiego transportu, np. dojazd samochodów osobowych do posesji. Zwykle po 7 dniach przystępuje się do układania na emulsji nowej warstwy nawierzchni asfaltobetonowej o grubości zależnej od kategorii ruchu (ryc. 4). Rezultatem działań jest trwale scalona, podatna warstwa o wymaganej mrozoodporności i bardzo wysokiej odporności na odkształcenia, głównie koleinowanie.

Stosując opisaną metodę, można wykonać solidny remont zdewastowanej nawierzchni mineralno-bitumicznej, nie narusza­jąc krawężników i chodnika oraz likwidując w trakcie recyklingu miejscowe nierówności, nieduże zapadliska i przełomy. Po zagęsz­czeniu mieszanki należy się spodziewać, że niweleta drogi zostanie podwyższona o 2-3 cm. Nadmiar mieszanki można wykorzystać do wykonania nawierzchni poboczy o zwiększonej odporności na erozję wód, podbudowę w zatoczkach przystanków autobusowych lub wzmocnienie zjazdów do posesji przylegających do drogi.

Dobrym przykładem zastosowania recyklingu może być remont kapitalny drogi powiatowej w rejonie Bielska-Białej (ryc. 5 i 6), któ­rej stara zdewastowana nawierzchnia asfaltowo-betonowa o grubości 5-7 cm, ułożona na podbudowie tłuczniowej i podłożu gliniastym, została poprzez głęboki recykling zamieniona na scaloną warstwę podbudowy zasadniczej o grubości 30-35 cm. Na niej ułożono nową warstwę asfaltowo-betonową o grubości 5 cm. Remont drogi o dłu­gości przeszło 2,5 km wykonano w czasie 4 + 3 dni, zapewniając stały dojazd do posesji z drobnymi przerwami w ciągu dnia.

Ryc. 3.  Zastabilizowana warstwa po recyklingu nawierzchni asfaltowej z podbudową.  Ryc. 4.  Nowa nawierzchnia asfaltowo- betonowa ułożona bezposrednio na zastablizowanej warstwie   Ryc. 5.  Droga powiatowa przed remontem (stan na poczatku dnia)  Ryc. 6. .. i po recyklingu istniejących mas drogowych na głębokości 35 cm (stan po południu)  Ryc. 7.  Droga krajowa nr 94 przed remontem  Ryc. 8.  Ulepszanie gruntu gliniastego cementem (2%) + EN-1

   Ryc.9.  Zastabilizowane na głębokości 40 cm podłoże gliniaste   Ryc. 10  Wykonywanie warstwy MCE (23cm) na zastabilizowanej warstwie gruntu gliniastego

Ulepszanie, a nie wymiana gruntów wysadzinowych

Za przykład racjonalnego podejścia do trwałego wzmocnienia kon­strukcji drogi o dużym natężeniu ruchu może służyć przebudowa DK 94, której koleiny, pęknięcia i permanentnie powstające ubytki - zwłaszcza w pasach skrajnych - były zmorą dla kierowców (ryc. 7, s. 69). Ryc. 11 (s. 70) przedstawia zaproponowane oraz realizowane obecnie rozwiązanie. Przewidziane projektem wzmocnienie podłoża poprzez ulepszenie górnej warstwy (40 cm) gruntu gliniastego w pasie pobocza i częściowo jezdni stanowi interesujące rozwiązanie, które pozwala na przestrzeni 8 km uniknąć głębokiej wymiany słabonośnego gruntu G4 na inny materiał. Po sfrezowaniu części nawierzchni asfaltowo-bitumicznej oraz pobocza na głębokość 23 cm przystąpiono niezwłocznie do ulepszenia odkrytego gruntu podłoża (glina z ka­mieniem wapiennym) poprzez zastosowanie cementu (2 %!) i spoiwa chemicznego EN-1. Już po 2-3 dniach (E₂>120 MPa) ułożony został na tej warstwie rozdrobniony destrukt pochodzący z wcześniejszego frezowania nawierzchni, z którego w następnych dniach została wy­konana mieszanka MCE. Po upływie kolejnych kilku dni rozpoczęto układanie na siatce stalowej nowych mas asfaltowych (8 cm BA + 3 cm SMA) oraz przywrócono ruch na przebudowanym pasie. Cykl powyższych prac na odcinku 4 km (12 000 m²) trwał około 4 tygodni, przy zachowaniu stałego, 2-kierunkowego ruchu na pozostałej części jezdni i dojazdów do parcel przylegających do drogi. Przedstawione rozwiązanie gwarantuje lepszą trwałość nawierzchni niż wymiana w tym miejscu gruntu na materiał sypki, który z czasem ulegnie wciśnięciu w niżej położone, słabonośne podłoże.

Racjonalne renowacje dróg

Powyższe przykłady renowacji starych konstrukcji drogowych świadczą o tym, że możliwe jest znalezienie rozwiązań korzyst­nych, choć nietypowych. W stosunkowo prosty sposób można wykorzystać istniejące w nawierzchniach drogowych zniszczone materiały dla wykonania z nich na miejscu nowych, pełnowarto­ściowych warstw dla znacznie lepszej konstrukcji drogi.

Warto zwrócić na nie uwagę, zwłaszcza teraz, gdy w pewnych rejonach kraju zauważalny jest brak odpowiednich kruszyw, są trudności z otrzymaniem większej ilości cementu, a koszt do­stawy jest niewspółmierny do kosztów materiału. Stosowanie rozwiązań tego typu, oprócz oszczędności deficytowych materiałów, znacząco wpływa na zmniejszenie kosztów, skróce­nie czasu realizacji, ułatwienie procesu organizacji prac i zmi­nimalizowanie uciążliwości robót dla użytkowników drogi. Jednakże aby zaproponować taką metodę, trzeba zadać sobie trud bardzo dokładnego rozeznania istniejącej konstrukcji na­wierzchni i jej podłoża zarówno w przekrojach, poprzecznych jak i na całej trasie.

Podejmowanie decyzji o wymianie od podstaw zniszczonej konstrukcji drogowej na nową, czy racjonalne, według innowa­cyjnych technologii, dokonanie na miejscu jedynie ulepszenia jej właściwości z gwarantowaną wieloletnią, niezmiennie dobrą jakością, pozostawiamy zarówno inwestorom, jak i projektantom do głębokiego przemyślenia. Nie bójmy się stosować nowych rozwiązań, niedługo pewnie będą one stanowić ogólnie przyjęte standardy.