Asfaltové vozovky v cestných tuneloch

Skúsenosti s realizáciou asfaltových vozoviek v cestných tuneloch majú máloktorí zhotovitelia. Na základe poznatkov zo zahraničia, keď boli v Európe evidované v cestných tuneloch viaceré požiare, sa na Slovensku navrhovali diaľničné tunely výlučne s cementobetónovou vozovkou, a to nielen z hľadiska bezpečnosti, ale hlavne z hľadiska životnosti. Aktuálne sa však naskytá príležitosť zrealizovať v cestnom tuneli asfaltovú vozovku z dôvodu urýchlenia jej výstavby a odovzdania úseku cesty do predčasného užívania. Táto príležitosť predstavuje skúšku nielen pre zhotoviteľa, ale aj pre projektanta, pretože návrh asfaltovej vozovky v tuneli má svoje špecifiká a obmedzenia najmä z hľadiska kvalitatívnych parametrov jednotlivých vrstiev vozovky.

Cestné tunely predstavujú významné prvky cestnej siete, keďže umožňujú prekonávať náročné horské terény alebo mestské časti a tým skracovať dopravné trasy a šetriť čas s minimálnym dosahom na životné prostredie.

Zároveň sú tunely unikátne stavby, ktoré si zaslúžia osobitnú pozornosť nielen pri návrhu a realizácii, ale aj pri prevádzke. Hoci ide o inžiniersky a finančne veľmi náročné stavby, z dôvodu stúpajúcich nárokov na zvýšenie kapacity a bezpečnosti dopravy počet cestných tunelov v Európe, ale aj na Slovensku rastie.

Netreba však zabudnúť na fakt, že tunely sú aj významnými kritickými miestami v dopravnej infraštruktúre. Následky havárií v dôsledku požiaru v uzavretom priestore sú oveľa horšie ako na bežných cestách. Katastrofické požiare v tuneloch v minulom storočí zvýšili nároky na požiarnu bezpečnosť a využitie nových technológií.

V priebehu výstavby nášho prvého diaľničného tunela postihli viaceré z alpských tunelov požiare s tragickými následkami. To sa, samozrejme, prejavilo aj v snahe o zvýšenie bezpečnosti tunelov formou sprísnenia požiadaviek v súvisiacich technických predpisoch v zahraničí aj u nás. Národná diaľničná spoločnosť, a. s., ako investor a prevádzkovateľ diaľničných tunelov na území Slovenska a Slovenská správa ciest ako správca tunela na ceste I. triedy (tunel Stratená) dbajú na bezpečnosť, či už pri ich výstavbe, alebo pravidelnej údržbe.

Výskum požiarov v tuneloch je veľmi náročný. Tunel je špecifický priestor, v ktorom pri požiaroch vozidiel vznikajú vysoké teploty a zvyšuje sa riziko rýchleho šírenia požiarov, ktoré v takomto priestore pretrvávajú pomerne dlhý čas. Vďaka osobitému konštrukčnému usporiadaniu sa šírenie dymu v tuneloch líši od požiarov v otvorených priestoroch.

Nedávno sme mali požiar na D1 pred Prešovom, kde si dopravná nehoda dvoch kamiónov vyžiadala uzavretie diaľnice. Požiar v týchto miestach spôsobil škody na konštrukčných vrstvách asfaltovej vozovky, správca diaľnice však v pomerne krátkom čase dokázal premávku na tomto úseku diaľnice obnoviť.

Skúsenosti s asfaltovými vozovkami v tuneloch vo svete

Najviac dlhých európskych cestných tunelov je v Rakúsku, Švajčiarsku a vo Francúzsku. Veľké požiare v európskych tuneloch v rokoch 1999 – 2001 ukázali potrebu výrazne zvýšiť bezpečnosť týchto tunelov. Nešlo len o priestorové usporiadanie a celkovú konštrukciu, zabezpečenie ventilácie, únikových ciest či vybudovanie spoľahlivého systému požiarnej bezpečnosti, ale zohľadnená bola aj potreba výberu vhodných materiálov na výstavbu tunelov.

Niektoré európske krajiny vo svojich predpisoch výslovne požadujú alebo odporúčajú, aby vozovka v tuneloch bola betónová:
• Rakúsko vo svojich predpisoch požaduje, aby vozovka v cestných tuneloch s dĺžkou nad 1 000 m bola betónová,
• Slovinsko vyžaduje betónové vozovky v tuneloch dlhších ako 1 000 m,
• španielske verejné orgány odporúčajú v tuneloch použiť betónovú vozovku.

K všeobecnému použitiu asfaltových vozoviek v tuneloch a k aspektom ich vplyvu na požiarnu bezpečnosť sa vyjadrili aj dve globálne profesionálne združenia − World Road Association (PIARC) a European Asphalt Pavement Association (EAPA). Dokumenty vydané týmito organizáciami obsahujú zhrnutie zhodnotenia dosahov použitia asfaltových vozoviek, ktoré sú súčasťou tunelov.

Najdôležitejším záverom je, že obe organizácie považujú tento druh vozoviek za bezpečný a naďalej odporúčajú stavať a využívať zhutnené asfaltové vrstvy v konštrukciách vozoviek v diaľničných tuneloch. V ďalších rokoch bolo vypracovaných viacero štúdií, ktorých záverom bolo, že asfaltové vozovky nepredstavujú zvýšenie rizika z hľadiska bezpečnosti osôb pri eventuálnom požiari v tuneli.

V Českej republike rieši problematiku vozoviek v diaľničných tuneloch norma ČSN 73 7507 Projektování tunelů pozemních komunikací. Z nej vyplýva, že pri diaľničných tuneloch dlhších ako 1 000 m je nevyhnutné používať výlučne cementobetónový kryt. Pri stredne dlhých tuneloch je vozovka s cementobetónovým krytom odporúčaná. Na Slovensku bola v TPR od roku 2001 stanovená požiadavka, aby v cestných tuneloch s dĺžkou nad 1 000 m bola betónová vozovka.

Nové poznatky na Slovensku

V roku 2021 vydala SSC rozborovú úlohu, ktorú spracoval VUIS – CESTY, spol. s r. o., pod názvom Analýza možností použitia asfaltových zmesí v cestných tuneloch z hľadiska ich protipožiarnej bezpečnosti. Táto rozborová úloha bola určite jedným z podkladov, ktorý viedol k vydaniu TP 099 Protipožiarna bezpečnosť cestných tunelov (účinnosť od 10. 6. 2022).

Tieto TP nahrádzajú TP 099 Protipožiarna bezpečnosť cestných tunelov, MDV SR: 2020 (predchádzajúce označenie TP 13/2015 Protipožiarna bezpečnosť cestných tunelov, MDVRR SR: 2015) v celom rozsahu. Kapitola 8.2 Reakcia na oheň týchto TP rieši možnosť použitia betónovej, asfaltobetónovej alebo asfaltovej zmesi pre vozovku a pochôdznu vrstvu chodníkov v tuneloch a priečnych prepojeniach.

Presné špecifikácie asfaltových vrstiev spĺňajúcich požiadavku reakcie na oheň predpisuje dodatok č. 1/2022 ku KLAZ 1/2019 MDV SR: 2019 (Katalógové listy asfaltových zmesí účinné od 20. 7. 2022, ktoré pre SSC vypracoval VUIS – CESTY, spol. s r. o.). V tab. 3 vidieť parametre asfaltovej vrstvy spĺňajúce požiadavku reakcie na oheň.

Reakcia na oheň je charakteristika stavebného výrobku, ktorá vyjadruje jeho spôsobilosť prispievať, resp. neprispievať k šíreniu ohňa. Jej hodnota sa stanovuje na základe výsledkov skúšok, počas ktorých sú stavebné výrobky vystavené tepelným namáhaniam charakteristickým pre rôzne fázy požiaru, pričom sa hodnotí ich prínos k šíreniu ohňa prostredníctvom kategórií týkajúcich sa horľavosti, energetického príspevku, dymotvorného charakteru a produkcie horiacich kvapiek alebo zvyškov. Reakcia na oheň je požiadavka, ktorá sa na Slovensku uplatňuje v zmysle STN EN 13501-1 platnej od 1. 11. 2019.

Návrh asfaltovej vozovky v tuneli

Z hľadiska bezpečnosti a pohodlia jazdy je výhodné, ak je obrusná vrstva vozovky v tuneli rovnaká ako mimo tunela. Prínosom takéhoto riešenia je aj jednoduchá výstavba, pretože sa dajú použiť rovnaké materiálové zdroje, výrobné zariadenia a technológia kladenia. Základná štruktúra jednotlivých vrstiev vozovky je v podstate rovnaká ako v priľahlej časti mimo tunela.

Pri konkrétnom návrhu sa po zohľadnení reálnych miestnych pomerov (napr. ak je podložie tvorené horninovým dnom tunela) môžu niektoré vrstvy vozovky vynechať a následne sa dá upraviť jej celková hrúbka. Každá vozovka v tuneli musí byť pritom posúdená na návrhové dopravné zaťaženie.

Klimatické účinky v tuneli sú iné ako v priľahlých úsekoch komunikácie. Práve preto sa pri návrhu cementobetónových vozoviek posudzujú aj napätia od teplotného namáhania. V prechodovej oblasti tunela sa počíta s redukovanou priemernou ročnou teplotou vzduchu a v strednej časti dlhých tunelov s redukovaným teplotným režimom, čo umožňuje navrhnúť v týchto miestach menšiu hrúbku cementobetónového krytu vozovky.

Návrh asfaltovej vozovky nie je priamo ovplyvnený teplotou vzduchu, preto sa klimatické účinky posudzujú rovnako pri vozovke v tuneli aj mimo neho. Ako obrusnú vrstvu asfaltových vozoviek v tuneli je vhodné použiť hutnenú asfaltovú zmes typu asfaltový koberec mastixový. Obrusné vrstvy vozoviek z liateho asfaltu sa v súčasnosti u nás nepoužívajú.

Ložná a horná podkladová vrstva je pri oboch typoch vrstvy z asfaltového betónu. Požiadavky na materiály asfaltových zmesí sú uvedené v príslušných TPR, na kamenivo v KLK 1/2021 a na asfalty v KLA. Na zvýšenie odolnosti proti tvorbe trvalých deformácií sa na vrstvy krytu (obrusná a ložná vrstva) použije polymérom modifikovaný asfalt. Na podkladovú vrstvu je vhodné použiť tvrdší cestný asfalt.

V ložnej vrstve a hornej podkladovej vrstve možno použiť asfaltové zmesi s vysokým modulom tuhosti. Na zlepšenie pracovného prostredia pri rozprestieraní a spracovaní je vhodné zvážiť použitie nízkoteplotných asfaltových zmesí.

Závery z rozborovej úlohy

Na základe analýz súčasných poznatkov môžeme formulovať nasledujúce závery:
• Použitie hutnených asfaltových zmesí (okrem PA) v konštrukcii vozoviek cestných tunelov a liatych asfaltov v konštrukcii chodníkov nezhoršuje ich protipožiarnu bezpečnosť.
• Hutnené asfaltové zmesi (okrem PA) sa môžu použiť v konštrukcii vozoviek v cestných tuneloch s požiadavkou na triedu reakcie na oheň A2fl-s1.
• Pri hutnených asfaltových zmesiach (okrem PA) vyrobených v súlade s harmonizovanými normami radu STN EN 13108 s najvyšším obsahom asfaltu 6,6 % sa považuje požiadavka na triedu reakcie na oheň A2fl-s1 za splnenú.
• Pri použití hutnených asfaltových zmesí s obsahom asfaltu nad 6,6 % musí ich výrobca preukázať splnenie požiadavky na triedu reakcie na oheň skúškami vykonanými akreditovaným laboratóriom.
• Liate asfalty sa môžu použiť v konštrukciách chodníkov cestných tunelov s požiadavkou na triedu reakcie na oheň Bfl-s1.
• Pri liatych asfaltoch vyrobených v súlade s harmonizovanou normou STN EN 13108-6
s najvyšším obsahom asfaltu 7,7 % sa považuje požiadavka na triedu reakcie na oheň Bfl-s1 za splnenú.
• Pri použití liatych asfaltov s obsahom asfaltu nad 7,7 % musí ich výrobca preukázať splnenie požiadavky na triedu reakcie na oheň skúškami vykonanými akreditovaným laboratóriom.
• Požiarna bezpečnosť asfaltových zmesí a liatych asfaltov je podmienkou ich použitia v cestných tuneloch, pri výbere konštrukcie vozovky v konkrétnom prípade však treba vykonať komplexné technicko-ekonomické posúdenie na to určené metodikou TP 034.

Záver

Tunel na pozemnej komunikácii sa z hľadiska požiarnej bezpečnosti navrhuje, realizuje a užíva tak, aby bola v prípade vzniku požiaru možná bezpečná evakuácia osôb z tunela, zabránilo sa šíreniu požiaru a dymu, umožnil sa odvod tepla a splodín horenia, ako aj účinný a bezpečný zásah jednotiek HaZZ.

Požiarna bezpečnosť v cestných tuneloch sa v ostatnom čase zlepšila natoľko, že nebezpečenstvo rozšírenia požiaru do enormných rozmerov by malo byť eliminované na minimum. Technické a technologické vybavenie v tuneloch, ktoré definujú spomínané TP 099, kladie vysoké nároky na projektantov a zhotoviteľa, aby finálne zrealizované stavebné dielo bolo počas svojej životnosti v prvom rade bezpečné a trvalo udržateľné.

TEXT: Ing. Marián Dubravský, PhD.
Autor pôsobí ako senior projektant na oddelení pozemných komunikácií v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia.