Nové technologie výstavby pozemních komunikací, zkušenosti ze zahraničí

Nejinak tomu bylo i u společnosti Stavby silnic a železnic, jednoho z klíčových českých podniků v oblasti výstavby pozemních komunikací. Poté, kdy se 100 % majitelem stala francouzská firma Eurovia, člen skupiny VINCI, nejsilnějšího stavebního koncernu v celosvětovém měřítku, byla z ředitelství SSŽ, a.s., vyčleněna organizace Eurovia Services, s.r.o. Jedním z hlavních úkolů jejího technického úseku je právě aktivní zavádění nových technologií na český stavební trh.

Rozvoj v oblasti technologií návrhu a provádění asfaltových vozovek

Stále rostoucí dopravní zatížení si vyžaduje používání asfaltových směsí s lepšími fyzikálně mechanickými vlastnostmi. To vede k rozšíření používání asfaltů modifikovaných přísadami na bázi polymerů. Modifikací pojiva polymery se dosáhne zlepšení vlastností jak za nízkých, tak za vysokých teplot (záleží na množství a druhu přidávaného polymeru). Od prostého mechanického vmíchání polymerní přísady do asfaltu se v současné době přechází k modifikačním polymerům chemicky zesíťovaným, jejichž příznivé účinky jsou podstatně výraznější. Je však třeba si uvědomit, že polymery jsou několikanásobně dražší než asfalt, a je nutno zvážit poměr mezi zlepšením funkčních vlastností pojiv a zvýšením ceny.
Nárůst dopravního zatížení, popojíždění a stání přetížených kamionů při neplynulém provozu i častější výskyt extrémních teplot v letním období způsobuje, že jedním z vážných problémů naší silniční sítě je vznik trvalých deformací vozovek, označovaných obvykle jako vyjíždění kolejí. Zvýšení odolnosti asfaltových vozovek proti těmto deformacím se dociluje různými způsoby. Využívá se buď postupu přidávání příměsí, které zvyšují tuhost asfaltů nebo asfaltových směsí za vysokých letních teplot, nebo modifikací asfaltů různými přísadami.
Novým světovým trendem řešení skladby vozovky je užití směsí s vysokým modulem tuhosti - VMT (TP 151 Asfaltové směsi s vysokým modulem tuhosti). V našich klimatických podmínkách však musí být směsi VMT uloženy v přiměřené hloubce pod povrchem vozovky, aby nedošlo ke vzniku trhlin v zimním období. Přestože jsou tyto směsi oproti tradičním standardním trochu dražší, lze snížením celkové tloušťky konstrukce při jejich použití kromě zlepšených technických vlastností docílit i úspory. V nové verzi české návrhové metody vozovek (TP 170 z roku 2004) jsou již směsi s vysokým modulem tuhosti zahrnuty.
Při nadměrné tuhosti asfaltových směsí v horních vrstvách vozovky je sice vyšší riziko vzniku trhlin v zimním období, tyto poruchy je však možné opravit snáze, než vyjeté koleje, kdy je třeba provést odfrézování a náhradu části vozovky, a oprava pak, kromě vyšší ceny prací, vyžaduje i delší uzavření komunikace. Proto je u konstrukcí využívajících tuhé směsi výhodné používat do vrchní vrstvy vozovek tzv. tenké asfaltové koberce tloušťky 20 - 30 mm, umožňující rychlejší a levnější výměnu. Je-li pak oprava vyvolána zhoršením povrchových vlastností vozovky, postačí odfrézování tenkého koberce (tedy menší tloušťky vrstvy, než při použití směsí typu asfaltový beton či asfaltový koberec mastixový). Tenké asfaltové koberce mají také při správném návrhu příznivější protismykové vlastnosti než běžné směsi.
Stavby silnic a železnic používají pro tenké koberce směs s přetržitou zrnitostí s obchodním názvem Rugovia^®, odvozeným z francouzského výrazu pro drsnost - rugosité, s vyhovujícími protismykovými vlastnostmi přes 10 let.
Prodloužení životnosti, a zejména zlepšení protismykových vlastností starších vozovek, lze často dosáhnout i použitím tzv. emulzních mikrokoberců, kladených za studena. SSŽ využívají tuto technologii pod obchodním názvem Gripfibre^®. Směs obsahuje velké množství tenkých vláken, která působí jako rozptýlená výztuž a prodlužují tak životnost položené vrstvy. To dokazují výsledky mnohaletého měření protismykových vlastností, prováděných nezávislou zkušebnou na řadě staveb, včetně dálnic.

Silně modifikované, chemicky zesíťované asfaltové pojivo nové generace lze s úspěchem využít i pro celoplošné stříkané mostní izolace.
Pojivo vyvinuté ve spolupráci se specialisty centrálního výzkumného střediska Eurovia v Bordeaux bylo v loňském roce poprvé použito pro zhotovení mostního izolačního systému Etanplast^® v Karlových Varech. Navazuje tak na již osvědčený izolační systém u nás realizovaný od roku 1999. Další stavby s tímto systémem, nahrazujícím klasické izolační pásy, budou provedeny v letošním roce.
Dlouhodobou strategií skupiny Eurovia ve většině států, kde působí, je výroba modifikovaných asfaltů ve vlastních výrobnách. To umožňuje operativní uspokojování potřeb firmy na zakázkách, prohlubování znalosti odborníků a vývoj nových pojiv. Výroba chemicky zesíťovaných asfaltů, splňujících přísné požadavky norem, je u SSŽ zavedena od roku 2004.
Pro skladiště kontejnerů či mimořádně zatížené průmyslové podlahy by již ani výše zmíněné vrstvy odolné proti trvalým deformacím nebyly dostatečné. V těchto případech se uplatní technologie asfaltocementového betonu. Je to vrstva asfaltové směsi s mezerovitostí přes 20 %, následně vyplněná cementovou maltou.
Technologie má název Salviacim^®. Byla použita například pro skladiště kontejnerů v závodě Škoda Auto Mladá Boleslav nebo v přístavu Holešovice. V řadě případů se Salviacim^® uplatňuje pro silně zatížené vozovky v oblastech autobusových zastávek.
Stejně jako v jiných výrobních oborech, vzrůstají neustále požadavky na ochranu životního prostředí a zdraví pracovníků. Z této oblasti lze zmínit dvě technologie, které se ve skupině Eurovia uplatňují. Jednou z nich je používání přísady Aspha-min^®; umožňující snížit teplotu při obalování a pokládce směsí o cca 30 °C. Tím se sníží energetická náročnost výroby, a tedy i náklady na výrobu. Hlavní předností technologie je, díky nižší teplotě, výrazné snížení emisí a podstatné zlepšení pracovního prostředí při pokládce.
Unikátní je technologie NOxer^®. Tento proces ničí oxidy dusíku pocházející z výfukových plynů pomocí fotokatalytické reakce, využívající oxid titaničitý (TiO₂). Působením ultrafialového světla (ze slunečního záření nebo umělého osvětlení) aktivuje TiO₂ kyslík ze vzduchu, který reaguje s oxidy dusíku a vytváří stabilní sloučeniny dusíku. Část těchto sloučenin se sráží na povrchu konstrukce a je odstraněna buď společně s dešťovou vodou, nebo jednoduchým čištěním. Reakce nespotřebovává žádnou energii kromě světla a její působení je trvalé (aktivní prvek působí jako katalyzátor a není vlivem chemické reakce ani spotřebován, ani znehodnocen). Oxid titaničitý je stabilní, netoxická, chemicky a biologicky inertní, recyklovatelná sloučenina a materiály, na nichž se ukládá, neznehodnocuje, nýbrž umožňuje jejich zhodnocení na konci jejich životnosti. Eurovia použila tuto patentovanou technologii nejprve pro protihlukové stěny. Jeden z prvních úseků byl na bulváru Porte des Lilas v Paříži, kde je intenzivní automobilový provoz. V roce 2006 pak byla technologie NOxer^® použita poprvé do povrchové vrstvy vozovky a uvažuje se i o jejím užití do povrchové vrstvy betonových dlaždic pro vozovky či parkovacích ploch ve městech.
Postupné zavádění této technologie také v ČR je přípravou naší skupiny na splnění podmínek Direktivy EU 1999/30/CE, definující limity oxidů a dioxidů dusíku v ovzduší od roku 2010.

Progresivní konstrukce použité při budování vlastního silničního tělesa

Opěrné konstrukce z vyztužené zeminy.
Principem opěrných konstrukcí z vyztužené zeminy je blok nasypané a zhutněné zeminy, do něhož je vložen systém výztužných prvků, dodávajících odolnost proti smykovému porušení. Pokud je v líci zabráněno uniknutí zeminy, chová se tento zemní blok jako homogenní těleso a může sloužit jako tížná opěrná zeď. Spolehlivá funkčnost a dobrá ekonomika konstrukcí tohoto typu byla ověřena již dříve, jejich větší rozšíření však limitovaly problémy s korozí tehdy používaných ocelových výztuh. V devadesátých letech minulého století, po zavedení korozivzdorných geosyntetických materiálů do stavební praxe, se dočkaly konstrukce z vyztužené zeminy velkého rozmachu v celém světě.

Společnost SSŽ reagovala na tento trend zavedením vlastního systému budování opěrných zdí, představeného pod názvem SSŽ AZ. Pro systém bylo zvoleno řešení se svislým lícem, tvořeným betonovými prefabrikovanými deskami. Minimální požadavky na trvalý zábor půdy předurčuje tento způsob pro konstrukce mostních opěr a křídel zejména v intravilánu obcí. Povrch lícových prefabrikátů může být plasticky pojednán podle požadavků architekta.
Skladebná výška typických panelů je 1600 mm, skladebná šířka činí 2000 mm. Spodní řada desek se ukládá na vyrovnávací práh z prostého betonu. Prefabrikáty vyšších řad se ukládají na pružné podložky, zaručující vytvoření vodorovných spár tloušťky 20 mm. Stejnou tloušťku mají i svislé spáry mezi jednotlivými prefabrikovanými dílci.
Jako zemní výztuhy se používají pruhy geomříže z vysokohustotního polyetylénu (HDPE). Zárodek výztužného pruhu je zabetonován do rubové strany lícového panelu. Pruh výztužné geomříže se při montáži napojí na zárodek provlečením speciální spojovací lišty. Svislá odlehlost výztuh je v základním provedení 400 mm, což odpovídá hutněné vrstvě zeminy zásypu.

Líc konstrukce z vyztužené zeminy v Ostravě

Při výstavbě konstrukcí z vyztužené zeminy jsou kladeny zvýšené nároky na zásypový materiál a postupy jeho hutnění. Lze však použít většinu zemin vhodných pro budování klasických násypů, s nízkým obsahem jemných součástí, které nejsou namrzavé a rozbřídavé. Vhodné jsou propustné nesoudržné zeminy. Montáž líce konstrukce probíhá po jednotlivých vrstvách, současně s budováním násypu. Po dosažení odpovídající výškové úrovně se rozprostřou kotevní pruhy geomříže a pokračuje se další vrstvou násypu. Při montáži lícových prvků stojí montážní prostředek na již vybudovaném násypu, a proto i pro montáž velmi vysokých zdí postačí běžný autojeřáb.
Schopnost zemního tělesa sdílet deformace přilehlého násypu a jeho podloží a vysoce rozdilatovaný líc konstrukce ji předurčují k použití v oblastech s očekávaným vysokým sedáním. Konstrukce se i v těchto podmínkách obejde bez nutnosti budování složitých základů.
Vyloučení potřeb užití klasických ?betonářských? technologií výrazně urychluje výstavbu a umožňuje stavební postup i v zimním mrazivém období. Systém SSŽ AZ přináší velmi ekonomické řešení výstavby vysokých opěrných zdí. Jeho ekonomické přednosti se uplatní zejména u zdí vyšších než 6 m. Při návrhu a provádění poskytují pracovníci Eurovia Services, s.r.o. technickou pomoc.

Použití vyztužené zeminy pro vedení komunikace těsně vedle stávajícího objektu (lokalita Vestřev)

Právní aspekty při přípravě a realizaci staveb

V současném období se dokončují přípravy k přechodu na evropské normy. V České republice byla ve stavebnictví zvolena cesta národních příloh k přebíraným normám. Při jejich vytváření a tvorbě navazujících dokumentů dochází k intenzivním diskuzím v rámci výběru požadavků pro materiály a směsi. Není snadné skloubit představy státní správy, mnohdy nerespektující naši surovinovou základnu a rozumnou ekonomickou vyváženost, s názory zhotovitelů staveb a dalších účastníků výstavby.
Rozsah tohoto článku neumožňuje bližší popis některých problémů, které se vyskytly. Například správné snahy o zvyšování bezpečnosti silničního provozu mohou mít nepříznivý dopad, dojde-li k zavedení příliš přísných dílčích požadavků na vstupní složky, které však neovlivňují hlavní měrou výslednou kvalitu úprav. Neúměrné požadavky na kamenivo pro obrusné vrstvy vozovek, které by mohl splnit jen malý počet lomů, by vedly k zbytečné přepravě surovin na velké vzdálenosti a ke zdražení výstavby. Stanoviskem zhotovitelů je, že požadavky na toto kamenivo by měly být obdobné, jako jsou v okolních státech (například v Rakousku, Německu či Francii).
Obecně je možné konstatovat, že správnou cestou je omezování počtu a rozsahu předpisů, jejich zjednodušování a zvyšování srozumitelnosti, nikoliv jejich růst, kterého jsme bohužel svědky. Obdobně je neodůvodněné neúměrné zvyšování počtu a druhů kontrolních zkoušek. Množství dokumentů s výsledky jednotlivých zkoušek a lpění na často nepodstatných detailech nemůže nahradit systematickou kontrolu prací přímo na stavbách, prováděnou kvalifikovanými pracovníky zadavatele či nezávislými odborníky.
Veřejnosti jsou, zejména v posledním období, předkládána zjednodušující tvrzení o předražování výstavby. Skutečností je, že náš trh je poměrně otevřený a mají na něj, na rozdíl od našich možností v západní Evropě, přístup i zahraniční firmy. V oboru existuje silná konkurence. Tento stav, spolu se skutečností, že na výstavbu infrastruktury nejsou k dispozici dostatečné finanční prostředky, vede k tomu, že ve snaze o získání zakázek jsou ve výběrových řízeních někdy nabízeny realizace za příliš nízké ceny, bez patřičných reálných dlouhodobých garancí.
V našich podmínkách, kdy je obvykle nutné budovat na komunikacích řadu mostů a dalších staveb, vyvolávají také ekologické požadavky další zvyšování nákladů. Chceme-li obyvatele v blízkosti silnic chránit před hlukem a emisemi, co nejméně narušit flóru a faunu a vést komunikaci tak, aby co nejméně narušovala vzhled krajiny, je nutné počítat s tím, že budeme muset zaplatit vyšší cenou stavby.
Současná úroveň technického poznání a technologická vybavenost řady špičkových světových firem je dobrým základem pro vybudování kvalitní, životnímu prostředí a estetice přátelsky nakloněné dopravní infrastruktury v naší zemi.