Vozovky s cementobetonovým krytem

Cementobetonové kryty mají v České republice dlouhou tradici. Na dálničních úsecích vozovek se při vyšší intenzitě provozu dává přednost variantě vozovky s cementobetonovým (CB) krytem. V současné době je téma volby krytu aktuální zejména v souvislosti s plánovanou modernizací dálnice D1 v úseku Mirošovice–Kývalka (160 km).

Na úsecích, které jsou předmětem modernizace, se pohybuje intenzita dopravy mezi 35 000 až 42 000 vozidel za den, přičemž podíl těžkých nákladních vozidel (NV) činí při­bližně 26 %, tj. 9 200 až 11 250 vozidel za den, viz výsledky sčítání dopravy z roku 2010 [10].

Rozhodnutí beton versus asfalt
Při rozhodování o volbě krytu vozovky by měl správce pozemní komunikace použít postup, který je v ČR uveden v metodickém pokynu Ministerstva dopravy s názvem Zásady pro hodnocení výhod a nevýhod asfaltových a cementobetonových technologií z hlediska jejich použití na dálnicích, rychlostních silnicích a silnicích I. třídy. Obdobný technický předpis platí na Slovensku od roku 2010 a nese název TP 03/2010 Metodika stanovenia finančných kritérií na výber hornej stavby vozoviek v cestnom staviteľstve.

Rozhodovací proces by měl zahrnovat technická i ekonomická hlediska a analýzu případných dalších vlivů. V takovém případě tento proces sestává ze tří fází (obr. 1).

Obr. 1  Vývojový diagram pro výběr typu vozovky (výběr varianty mezi cementobetonovým krytem a asfaltovým krytem), TP 3/2010

Při výběru konstrukce vozovky se musí mimo nákladů na realizaci zohlednit především životnost vozovky, plánované dopravní zatížení, geologické vlivy, klimatické vlivy, přednosti, respektive nedostatky každé varianty z hlediska následné údržby, opravy, rekonstrukce a podobně. Na základě všech těchto údajů se provede komplexní technicko-ekonomické posouzení možných variant řešení pro jejich použití v konkrétních podmínkách. Provedení takové analýzy však bývá značně náročné a přitom ne vždy dostatečně průkazné. Proto se při rozhodování často používá dílčí, jednodušší, rychlejší a pružnější postup (dále označovaný jako analýza konstrukčního řešení vozovky (tab. 1), který spočívá v systematickém utřídění výhod a nevýhod posuzovaných variantních řešení.

V rámci analýzy konstrukčního řešení vozovky se posuzuje 17 základních hledisek, která by neměla být opomenuta v této fázi výběru vhodné konstrukce vozovky (tab. 1).

Obecně se při volbě konstrukce vozovky vychází z doporučení uvedených níže.

Tab. 1  Seznam základních hledisek pro výběr konstrukce vozovky PK a příklady jejich hodnocení, TP 3/2010

^{+ výhoda, čím viac symbolov (bodov), tým väčšia výhoda, maximum sú 4 symboly (počas životnosti sa stávajú CB vozovky hlučnejšími)
= rovnaké výsledky
? bude potrebné vyhodnotiť na základe dlhodobých skúseností}

Volná trasa
Hlavním kritériem pro rozhodnutí je třída dopravního zatížení (především hodnota NVp odpovídající průměrnému počtu nákladních vozidel za 24 h v obou směrech pozemní komunikace v průběhu návrhového období). Při NVp mezi 4 000 a 8 500 je prostor pro soutěž mezi oběma technologiemi, a to na základě hledisek uvedených v tab. 1. Při NVp vyšším než 8 500 by měla být zvolena varianta vozovky s cementobetonovým krytem.

Tunely
Hlavním kritériem u tunelu je jeho délka, přičemž se upřednostňuje varianta krytu vozovky s cementobetonovým krytem.

Mosty
V případě mostů je rozhodnutí o volbě technologie krytu složitější, a proto ho nelze vyjádřit formou jednoduchého schématu. Hlavními kritérii jsou délka mostu, druh mostního dilatačního závěru, plánovaná třída dopravního zatížení a plynulost provozu na mostě.

Ostatní případy
Všude tam, kde je vysoká intenzita dopravy a hrozí riziko zrychleného vývoje trvalých defor­mací, jako například stání před křižovatkami, okružní křižovatky včetně větví, zastávky hromadné dopravy, odstavná parkoviště nákladních automobilů, je za normálních okolností výhodné užití cementobetonového krytu.

Analýza celkových nákladů spojených se správou vozovky v analyzovaném období
Vhodným nástrojem pro porovnávání variant řešení výstavby/oprav/rekonstrukcí vozovek pozemních komunikací v případě, kdy všechna řešení zaručují stejnou úroveň služeb, jsou navrhována pro stejnou úroveň dopravního zatížení a analyzována za stejné období je LCCA (Life cycle cost analysis) (kapitola 6 TP 3/2010).

Analýza ostatních vlivů
Analýza ostatních vlivů se provádí v případě, že rozdíl mezi jednotlivými variantami
je malý (obr. 1). Jde o konečnou analýzu s přihlédnutím k vlivům, které nebyly doposud zohledněny. Jde převážně o vlivy, které jsou schopni posoudit pouze odborníci znalí místních poměrů v místě realizace (regionální vlivy, zaměstnanost a podobně).

Obr. 2  Kritérium pro rozhodování o volbě krytu vozovky ve volné trase, TP 3/2010	Obr. 3  Kritérium pro rozhodování o volbě krytu vozovky v tunelu, TP 3/2010

Srovnání nákladů na příkladech z ČR
Srovnání celkových nákladů na výstavbu, údržbu a opravy vozovek s cementobetonovým (CB) a asfaltovým (AB) krytem pro různě dlouhá období provádí řada výzkumných ústavů a správců po celém světě s různými výsledky. Ideální je, pokud se provede srovnání na úsecích, které byly vybudovány v přibližně stejnou dobu a byly vystaveny stejným klimatickým vlivům a stejnému dopravnímu zatížení.

V první řadě se srovnávají pořizovací náklady. Například v rámci budování stavby 513 Vestec–Lahovice na Pražském okruhu (R1) byly vypočítány náklady ve variantě s asfaltovým a cementobetonovým krytem. Na této stavbě, která byla naceněna na 4,53 miliardy Kč (délka hlavní trasy 8,337 km s plochou vozovek 158 tisíc m²), činil rozdíl mezi oběma variantami 11,7 milionů Kč (0,26 %). Pro zjevné výhody a kvůli předpokládané vysoké intenzitě dopravy bylo rozhodnuto pro realizaci varianty s cementobetonovým krytem.
V řadě případů se stává, že rozdíly v pořizovacích nákladech jsou z různých důvodů, jako jsou vzdálenost místa realizace od zařízení zhotovitele či snížení ceny v rámci konkurenčního boje, ještě nižší až nulové.
Srovnání dlouhodobých nákladů po dobu životnosti vozovek provádělo Ředitelství silnic a dálnic ČR (ŘSD) na několika úsecích dálnice D1 a D2. V roce 2003 výsledky prezentovalo mimo jiné na konferenci Cementobetónové vozovky 2003, která se konala v Bratislavě. V letošním roce byly tyto výpočty doplněny o náklady za posledních 9 let. Výsledky jsou uvedeny v tab. 2 a na obr. 4.

Obr. 4  Porovnání celkových ročních nákladů na výstavbu, opravy a údržbu CB a AB krytu staveb 023 a 024 [9]

Tab. 2  Srovnání celkových nákladů na úsecích vozovek s CB a AB krytem na dálnici D1 a D2 [11, 9]

^{Intenzita provozu v tomto místě je v současné době přibližně 6 000 těžkých nákladních vozidel za 24 hodin.}

Jak je vidět, v obou případech jsou vyšší náklady v případě úseku s asfaltovým krytem. Tam kde byla intenzita dopravy vyšší, je tento rozdíl ještě výraznější.

Další předpoklad potřeb zásahů na těchto úsecích je následující: oba typy krytů dnes již vyžadují větší zásah pro zajištění sjízdnosti, CB kryty z důvodu schůdků na spárách, asfaltové kryty z důvodu rozpadu obrusné a ložní vrstvy a vyjetých kolejí. U obou typů dojde ke strmému nárůstu nákladů.

Aktualizace technických předpisů v ČR
Jelikož první úseky dálnice D1 s cementobetonovým krytem byly uvedeny do provozu již v roce 1971, je potřeba se průběžně zabývat údržbou a opravami těchto vozovek. Proto je nutné, aby související technické předpisy byly aktuální.

V roce 2010 proběhla aktualizace dvou základních předpisů Ministerstva dopravy z této oblasti. Šlo o TP 62 Katalog poruch vozovek s CB krytem a TP 92 Navrhování údržby a oprav vozovek s CB krytem. V katalogu poruch je v současné době uvedeno 40 typů poruch, z nichž každá má svůj katalogový list. TP 92 nově uvádí 20 katalogových listů technologií údržby a oprav CB krytu (tab. 3).

Tab. 3  Seznam katalogových listů údržby a oprav vozovek s CB krytem

Probíhající výzkum v oblasti uplatnění CB krytů v ČR
Průběžně se také řeší projekty výzkumu a vývoje, které se zabývají specifickými oblastmi souvisejícími s budováním a správou vozovek s CB krytem. V poslední době šlo o tyto projekty aplikovaného výzkumu:

• 1F55B/090/120 Cementobetonové vozovky – nové technologie výstavby, rekonstrukcí a oprav včetně srovnání AB a CB technologií, vazba na povrchové vlastnosti, dlouhodobé sledování (MD ČR, 2005–2008) – výstupem byla aktualizace TP 62, TP 92 a již zmiňovaný metodický pokyn Ministerstva dopravy,
• CG923-038-910 Zlepšení trvanlivosti protismykových vlastností nově položených i opravených povrchů cementobetonových krytů vozovek s vysokým dopravním zatížením (MD ČR, 2009–2010),
• TA01030462 Optimalizace návrhu okružních křižovatek s uplatněním vozovky s cementobetonovým krytem (TA ČR, 2011–2013),
• TA02031195 Poloha kluzných trnů a kotev v cementobetonových krytech vozovek a význam jejich správného umístění na cho­vání a životnost krytů (TA ČR, 2012–2013),
• TA01031562 Technologie úprav povrchu cementobetonových krytů pro zvýšení bezpečnosti a snížení hlučnosti silničního provozu (TA ČR, 2011–2014).

Závěr
V rámci plánované modernizace dálnice D1 byla provedena diagnostika dotčených úseků a výsledky ukazují, že betonový kryt je ve velmi dobrém stavu a že je vhodný pro recyklaci a použití takto získaného materiálu do spodní vrstvy nově pokládaného CB krytu [10].

Díky aktivitám dvou hlavních dodavatelů CB krytů v ČR a zástupcům ŘSD se daří prosazovat nové přístupy při pokládce a správě vozovek s CB kryty, například použití rychlých betonů při výměnách desek na dálnicích a na letištích firmou Skanska nebo nedávná realizace zkušebního úseku CB krytu s povrchem s obnaženým kamenivem (takzvaným vymývaným betonem) firmou Dálniční stavby Praha.

V současné době se řeší několik výzkumných projektů, které by měly napomoci k prohloubení znalostí týkajících se uplatnění CB krytů, jejich diagnostiky a realizace s co nejvyšší životností.

Příspěvek byl zpracován za podpory projektů výzkumu a vývoje Technologické agentury ČR č. TA01030462 a TA02031195.

TEXT: Ing. Josef Stryk, Ph.D., prof. Ing. Karel Pospíšil, Ph.D., MBA

Foto: dipl. Ing. Robert Wallner

Josef Stryk je zástupce ředitele divize dopravní infrastruktury a životního prostředí v Centru dopravního výzkumu, v.v.i. Zabývá se problematikou nedestruktiv­ních diagnostických metod, povrchovými vlastnostmi vozovek a problematikou související se správou a údržbou vozovek s cementobetonovým krytem.

Karel Pospíšil je ředitel centra dopravního výzkumu, v.v.i. Zabývá se geotechnickými problémy, nedestruktivními diagnostickými metodami, systémy hospodaření a dalšími tématy z oblasti dopravy. Je členem řady domácích a zahraničních odborných skupin, poradních výborů a vědeckých rad.

Literatura
  1.    TKP Časť 8 Cementobetónový kryt vozoviek, technicko-kvalitatívne podmienky. MDPT, 2011.
  2.    TP 03/2010 Metodika stanovenia finančných kritérií na výber hornej stavby vozoviek v cestnom staviteľstve. MDPT, zpracovatel CDV, 2010.
  3.    http://www.ssc.sk/sk/Technicke-predpisy.ssc
  4.    TS 0803 Navrhovanie cementobetónových vozoviek na pozemných komunikáciách. MDPT, 2003.
  5.    Možnosti použitia cementobetónových vozoviek v podmienkach Slovenskej republiky, koncepčná štúdia Národnej diaľničnej spoločnosti. CDV, 2006.
  6.    TP 62: Katalog poruch vozovek s cementobetono­vým krytem. MD ČR, zpracovatel revize CDV, 2010.
  7.    TP 92: Navrhování údržby a oprav vozovek s cementobetonovým krytem. MD ČR, zpracovatel revize CDV, 2010.
  8.    Metodický pokyn Ministerstva dopravy: Zásady pro hodnocení výhod a nevýhod asfaltových a cementobetonových technologií z hlediska jejich použití na dálnicích, rychlostních silnicích a silnicích I. třídy. CDV, 2009.
  9.    Birnbaumová, M.: Zkušenosti s výstavbou cementobetonových krytů v České republice. In: Betonové vozovky 2012, sborník příspěvků z konference, Praha 17. 5. 2012, Dálniční stavby Praha, Skanska, Svaz výrobců cementu ČR, s. 7–13.
10.    Škvor, V.: Modernizace dálnice D1 v úseku Mirošovice–Kývalka a použití CB krytu. In: Betonové vozovky 2012, sborník příspěvků z konference, Praha 17. 5. 2012, Dálniční stavby Praha, Skanska, Svaz výrobců cementu ČR, s. 15–23.
11.    Birnbaumová, M.: Zkušenosti s výstavbou cementobetonových krytů v České republice. In: Cemen­tobetónové vozovky 2003, zborník príspevkov, Bratislava, 21. – 22. 10. 2003, s. 16–21.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.