Nowe oblicze infrastruktury

Nowe oblicze infrastruktury
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Rozmowa z prof. HENRYKIEM ZOBLEM – kierownikiem Zakładu Mostów z Instytutu Dróg i Mostów Politechniki Warszawskiej

• Panie Profesorze, mamy za sobą starą perspektywę funduszy unijnych, rozpoczęła się nowa, ostatnia, na lata 2014-2020. Spróbujmy krótko scharakteryzować miniony okres. Co nowego wprowadzono w dziedzinie inwestycji drogowych i mostowych? Czym się to różni od wcześniejszych przedsięwzięć? Może skala nowych przedsięwzięć w infrastrukturze wynika z ograniczenia innych, np. w budownictwie przemysłowym?

- Jeżeli mówimy o perspektywie funduszy europejskich, to przecież są one dedykowane, a więc nie ma mowy o inwestycjach konkurencyjnych dla innych, dla przemysłu. Trzeba zacząć od uwagi, że budownictwo kubaturowe w dużej mierze przestało być w ostatnich dwudziestu paru latach państwowe. Wpływ państwa na kształt tych inwestycji jest bardzo ograniczony. Nie ma też państwowych firm budowlanych. W latach 70. XX wieku inwestowano gigantyczne pieniądze w infrastrukturę drogową i kolejową, właśnie zabierając pieniądze z innych dziedzin lub korzystając z kredytów zagranicznych. Od lat 90. jest inaczej. Chociaż państwo uzupełnia fundusze europejskie, ale trudno powiedzieć, że kosztem innych działów budownictwa. Trudno zatem nawet porównywać te sytuacje. Również porównania ilościowe są trudne, bo w PRL-u była inna gospodarka, inny sposób rozliczania inwestycji. Nie wszystkie zmiany są jednoznacznie korzystne; w infrastrukturze (nie tylko komunikacyjnej, ale też w sieciach energetycznych, gazowych, rurociągach) nadmiernie ograniczono elementy państwowego planowania, które jest potrzebne.

• Pozostańmy przy drogach i autostradach.

- W 1999 r. system zarządzania infrastrukturą drogowo-mostową został zmieniony. Podzielono drogi na krajowe, pozostające w gestii Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad oraz na wojewódzkie, powiatowe i gminne. Ten fakt utrudnia porównania.

Jeszcze ok. 15 lat temu mieliśmy ok. 29 tys. drogowych obiektów inżynierskich różnej skali - mostów, wiaduktów, estakad. Dziś mamy ok. 31 tys. Na kolei niewiele się zmieniło ilościowo, bo praktycznie dokonuje się tam tylko wymiany, modernizacji i remontów tego, co istniało wcześniej. Poza Pomorską Koleją Metropolitalną nie słychać o większych, nowych przedsięwzięciach. Powoli rusza budowa tuneli, których wcześniej nie budowano w ogóle.

W dawniejszych latach ukształtowała się proporcja: 70% obiektów betonowych, 30% - pozostałych i to się w zasadzie utrzymało do dziś. Buduje się nawet niewielkie obiekty drewniane. Przed kompozytami na razie nie widać wielkich perspektyw, gdyż są ograniczenia; w praktyce można stosować tylko krótkie elementy, gdyż nie tyle chodzi o nośność, co o ugięcia. W technologii wytwarzania elementów kompozytowych jesteśmy mniej więcej w tej fazie, w jakiej konstrukcje stalowe były w połowie XIX wieku.

Jeśli kompozyty mają być stosowane na większą skalę w budowie mostów, to musi być dopracowana technologia przemysłowej ich produkcji. Na razie właściwości wytrzymałościowe kompozytów polimerowych wykazują zbyt duże rozrzuty (30-40%). Jeżeli z kompozytów buduje się jachty czy samoloty, to de facto każdy element wytwarzany jest indywidualnie, często ręcznie. Pultruzja jest metodą przemysłową, ale dotyczy na razie relatywnie małych i cienkich profili. Nie opanowano także przemysłowych metod łączenia tych elementów. Należy dodać, że w połączeniach na śruby wykonanie otworów powoduje przecięcie włókien co z definicji osłabia przekrój elementu konstrukcyjnego.

• Z czego wynika tendencja do projektowania konstrukcji podwieszonych?

- Na pewno częściowo z mody, częściowo - w warunkach polskich - z chęci odreagowania sytuacji, kiedy ograniczenia importowe w czasach PRL-u hamowały inwencję projektantów. Cięgna musiały być importowane, dziś zresztą też ich u nas nie produkuje się, ale ten fakt nie ma już znaczenia przy otwarciu się na świat.

W Polsce powstało dotąd osiem dużych mostów podwieszonych i kilkadziesiąt mniejszych, w tym wiele kładek pieszo-rowerowych.

Przyjmuje się, że most belkowy warto budować przy rozpiętości przęsła 160-180 m. Dlatego np. most Świętokrzyski w Warszawie o przęśle 180 m mógłby być mostem belkowym. Dawne opracowania niemieckie sugerują, że mosty podwieszone powinny mieć przęsła 250-300 m. Ale najnowsze konstrukcje japońskie czy chińskie mają rozpiętości przekraczające 1 km. Argument o zagrożeniu podpór wskutek wysokiego stanu wód i powodzi nie znajduje potwierdzenia w praktyce. Za to presja ekologów powoduje zwiększanie rozpiętości mostów, czasami poza granice zdrowego rozsądku. Kiedyś różnica w kosztach między mostem belkowym a podwieszonym wynosiła 30%, a nawet więcej procent. Teraz to już jest różnica jednocyfrowa.

W latach 90. XX wieku nastąpiło szerokie otwarcie na import technologii z całego świata, jeszcze zanim się pojawiły pieniądze z funduszy europejskich. Ale wtedy najwięcej inwestowano w materiały naprawcze, by utrzymać przy życiu obiekty, które w innych państwach byłyby burzone. Przykładem jest odcinek autostrady A4 od granicy niemieckiej aż za Opole, gdzie reanimowano autostradę, ale na dużym odcinku bez pasów bezpieczeństwa, tylko z zatoczkami, bo to były przedsięwzięcia remontowe. W Niemczech autostrady z czasów hitlerowskich były budowane na nowo, po śladzie.

U nas brakowało na to środków. Niestety, skutek jest taki, że z ok. 60. obiektów, które wtedy u nas reanimowano prawie wszystkie teraz sypią się. Wytrzymały 15-20 lat. Według obecnych norm europejskich obiekty mostowe należy projektować na 100 lat.

Sam fakt otwarcia na świat spowodował inne spojrzenie na budownictwo, co najlepiej widać w wytwarzaniu betonu. To jest dziś zupełnie inne tworzywo. Mamy przynajmniej 12 grup domieszek do betonu, które "sterują" różnymi właściwościami betonu.

W PRL-u przemysł chemiczny niekoniecznie traktował materiały budowlane priorytetowo.

• Czy to nie jest paradoks, że chociaż w przetargach przez szereg lat obowiązywała głównie najniższa cena, wybierano często rozwiązania projektowe nie należące do tanich?

- W roku 2010 Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad wydała wewnętrzne rozporządzenie, w którym zalecała odrzucanie projektów obiektów nietypowych, niestandardowych. Ale gdyby to konsekwentnie stosować, to hamowało by jakiekolwiek innowacje techniczne. Każdy most nietypowy jest innowacyjny, bo wymaga od projektanta odpowiedzi na nowe pytania. Uważam również, że przy projektowaniu mostów w dużych miastach ważny głos powinni mieć architekci. Jeśli chodzi o wiadukty np. nad autostradami, to jedna z teorii mówi, że warto budować co jakiś czas obiekt o bardzo nietypowej konstrukcji, by "obudzić" kierowcę.

• Czy można mówić o jakiejś szkole projektowania obiektów drogowych, która się przechowała albo wytworzyła?

- To wiąże się z istnieniem dużych firm projektowych. Największe biuro, jakie dziś działa w branży mostowej to Transprojekt Gdański. Duży jest także Transprojekt Warszawski. Ostatnio powstało kilka większych biur w ramach takich firm jak Skanska czy Budimex, gdyż ze względu na formułę "zaprojektuj i zbuduj" uznano, że lepiej polegać na własnych opracowaniach niż szukać partnera zewnętrznego. Często zdarza się, że do wykonania jednego, dużego zadania tworzy się grupaad hoc. Czasem trudno się zorientować, kto naprawdę projektował dany obiekt. W konsekwencji trudno uchwycić charakter, styl i ustalić kto powinien ponosić odpowiedzialność za jakość danego projektu. Odpowiedzialność gdzieś się rozmywa. Poza tym brakuje systemu przekazywania doświadczeń na linii mistrz- czeladnik- uczeń nie mówiąc już o wiedzy weryfikatora.

• Widać coraz powszechniejszą obecność konstrukcji zespolonych.

- Trudno je uznać za nowość. Mosty zespolone zaczęto budować w Niemczech już w latach 30. XX wieku. Do Polski trafiły gdzieś w latach 60. Jednak nie mogły długo "się przebić", bo były droższe niż betonowe. Wtedy preferowano betonowe konstrukcje prefabrykowane. Niestety ich trwałość okazała się zbyt krótka (od kilku do kilkunastu lat). Niska jakość materiałów konstrukcyjnych i fatalne rozwiązania połączeń między elementami powodowały, że nie nadawały się do naprawy. Trzeba było je wymieniać.

Rozwój konstrukcji zespolonych wynika również z tego, że huty i wytwórnie nauczyły się produkować belki stalowe o dużych wymiarach, dochodzących do wysokości 1200 mm. Drugim czynnikiem było pojawienie się nowych gatunków stali. Obecnie standardowo stosujemy stale o wytrzymałości 420, 460 MPa.

Produkuje się blachy o grubości do 180 mm. Kiedyś osiągalne były grubości 30-50 mm. Blachy obecnie produkowane są również szersze. Konstrukcja zespolona może być szybko zmontowana - nawet w ciągu kilkunastu godzin. Płyta pomostu też nie musi być wylewana na mokro, bowiem pojawił się tzw. szalunek tracony w postaci cienkiej betonowej płyty prefabrykowanej, na którą wylewa się zespalającą część monolityczną. Jednocześnie, wyeliminowano proces układania zbrojenia na budowie - gotowe segmenty zbrojeniowe przyjeżdżają z wytwórni. Zmniejszyła się też różnica w cenach między konstrukcją betonową a zespoloną.

Zasadniczo zmieniła się również jakość wyposażenia czyli elementów takich jak łożyska, bariery ochronne, poręcze, latarnie itd.

Kiedyś trzeba było wykonać indywidualny projekt łożyska, dziś jest cała gama gotowych do kupienia. Zasadnicza zmiana nastąpiła w jakości izolacji i nawierzchni.

• W jakim stopniu budownictwo drogowe i mostowe "napędza" technicznie pozostałe działy?

- Uważam, że ta branża zawsze inspirowała postęp w budownictwie.

Wspomniane wyżej konstrukcje zespolone, które narodziły się w mostach zostały dopiero od niedawna dostrzeżone przez "stalowców ogólnobudowlanych" i wprowadzone do innych działów budownictwa. Najpierw były mosty podwieszone, a dopiero od niedawna buduje się stadiony o dachach podwieszonych. Śruby sprężające, stosowane w mostach od lat 60., stosunkowo niedawno pojawiły się w innych konstrukcjach. Nawet betony z zastosowaniem krzemionki zaczęły się od mostów. Tu trzeba było walczyć o rozpiętość i wytrzymałość. O ile 25 lat temu standardową klasą był beton B25, to teraz jest B60, a na niektórych mostach jak Rędziński zastosowano B100. Niestety, zwiększenie wytrzymałości owocuje większą podatnością na zarysowanie. Istotny wpływ na koszty budowy ma czas wiązania betonu. Można go skrócić dzięki domieszkom. Moim zdaniem producenci nie do końca zdają sobie sprawę z tego, jak domieszki wpływają na trwałość betonu.

Będąc w komitecie ds. Eurokodów uczestniczę w dyskusjach nt. trzeciego stanu granicznego - stanu trwałości. Na razie wyznacza się okresy eksploatacji konstrukcji dość deklaratywnie. Nie do końca wiadomo jak je osiągnąć. Ale droga do Eurokodu z trzecim stanem granicznym została otwarta.

• Stal daje możliwość swobodniejszej "walki na kilogramy".

- Tak, ale tylko do pewnego stopnia, bo pojawi się problem zmęczenia materiału. Mosty nie powinny być za lekkie, bo tu mamy do czynienia z ruchem, z obciążeniem dynamicznym generującym drgania. Filozofia oszczędzania na materiałach za wszelką cenę prowadzi do projektowania w zakresach zbliżonych do stanów uplastycznienia, a to na pewno nie sprzyja trwałości. Po latach doświadczeń, chętnie wróciłbym do metody naprężeń dopuszczalnych.

Przewymiarowanie konstrukcji działa na korzyść trwałości.

• Kiedyś problemem było połączenie drogi z konstrukcją mostu.

- Obecnie sposób i konstrukcja systemu odwodnienia obiektu mostowego oraz jakość izolacji i nawierzchni zostały opanowane, chodzi tylko o to czy wykonawca stosuje się do zaleceń. Przykładowo, problem wykonania styku wpustów odwodnienia i nawierzchni wynikał z tego, że duże walce do nawierzchni nie dość dokładnie walcowały te powierzchnie. Teraz są małe walce, które znakomicie walcują nawierzchnie przy krawężnikach i wpustach.

Dawniej uważano np., że urządzenia dylatacyjne nie muszą być szczelne. W latach 90. pojawiły się jednak szczelne urządzenia dylatacyjne i od razu trwałość obiektów mostowych wydłużyła się. W mechanizm urządzenia dylatacyjnego wstawia się wkładkę neoprenową, przeponę, która tworzy rodzaj rynny. W ten sposób woda, która dostaje się do szczeliny zostaje z niej odprowadzona na zewnątrz. Do samych urządzeń dylatacyjnych zaczęto stosować stale nierdzewne z zawartością chromu 10,5%. Stali nierdzewnej długo nie stosowano do konstrukcji nośnej, ponieważ były zbyt podatne na kruche pękanie. Obecnie już ten problem rozwiązano.

W Europie Zachodniej już buduje się mosty ze stali nierdzewnej.

Konstrukcje są o 15-20% droższe, ale nie trzeba ich malować i wytrzymują dziesiątki lat.

• Co pewien czas słyszymy o rewelacyjnych, nowych materiałach na nawierzchnie, wytrzymujących wszelkie różnice temperatur.

- Kiedyś uważano, że nie da się zrobić nawierzchni odpornej zarówno na pękanie jak i na koleinowanie, co w naszej strefie klimatycznej jest normą. Teraz wiadomo, że można, tylko pytanie za jaką cenę. Mnie interesują nawierzchnie mostowe, o których drogowcy mówią, że wprawdzie to jest mniej niż 1% wszystkich nawierzchni, ale mają z nimi dziesięć razy więcej kłopotów. Nawierzchnia mostowa przede wszystkim musi być szczelna i mieć dobrą warstwę ścieralną. Moim zdaniem nawierzchnia musi przede wszystkim szybko odprowadzać wodę. Stosowanie sączków jest często nieskuteczne, bo albo zatykają się jeszcze podczas kładzenia nawierzchni asfaltowej albo szybko zamulają się. Nawierzchnia mostowa musi być także elastyczna nie tylko ze względu na możliwość koleinowania, ale również z powodu odkształceń konstrukcji mostowej. Prawidłowe wykonanie nawierzchni (wraz z izolacją) zależy od kultury technicznej ekip to robiących i to ona, a nie technologie w największym stopniu decyduje obecnie o jakości.

A w najbliższej przyszłości zapewne jakość takich obiektów jak drogi i mosty w wielkim stopniu będzie kształtowana przez BIM - Building Information Modeling, metodologię, która usprawni i zracjonalizuje proces inwestycyjny.

• Dziękujemy za rozmowę.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Nowe oblicze infrastruktury

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!