Se pot construi autostrazi mai ieftine? (II)

(Continuare din numarul anterior)

In continuare vom prezenta diversele elemente componente ale unei autostrazi, care consideram ca se preteaza a fi aplicate si la noi, in vederea reducerii costului lucrarilor. Mentionam ca ne vom referi numai la acele solutii tehnice care, concomitent cu reducerea valorii lucrarilor, permit desfasurarea traficului in conditii de securitate, in conformitate cu prevederile HDM.

Pentru a estima costul lucrarilor ne-am folosit de preturi unitare, utilizate frecvent in estimarea valorii investitiilor; deci, din acest punct de vedere, sunt, probabil, unele aproximari, dar scopul comparatiei financiare a fost de a avea o imagine a ordinului de marime a efectului aplicarii unei anumite solutii tehnice.

Benzile de oprire in caz de urgenta / stationare accidentala

In PD162 – art. 48 se precizeaza: ”Pentru benzile de stationare accidentala, structura rutiera trebuie sa aiba imbracaminte impermeabila care se dimensioneaza pentru a permite stationarea vehiculelor grele si foarte grele si circulatia temporara si accidentala de pe autostrada (lucrari de reparatii, blocaje de circulatie, etc), adoptandu-se in anumite situatii (cu acordul beneficiarului) structura rutiera de pe partea carosabila (pentru a nu se produce degradari in cazul unei dirijari speciale a circulatiei)”.

Rezulta ca prevederile PD162 sunt foarte asemanatoare celor din HDM numai ca, de regula, proiectele de autostrada de la noi prevad, pe benzile de stationare accidentala, aceeasi structura ca pe partea caro­sabila. In schita din HDM se observa ca pentru benzile de stationare accidentala este suficienta asternerea imbracamintei (uzura si binder) de pe partea carosabila, pe o fundatie din material granular. Grosimea mi­nima totala a celor doua straturi asfaltice este de 10 cm.

HDM prevede ca, in anumite situatii, benzile de stationare accidentala trebuie realizate cu structura consolidata similara cu cea de pe partea carosabila, aceasta situatie fiind determinata de:

• partea interioara a curbelor;
• benzile de viraj din zona nodu­rilor rutiere;
• daca este planificata realizarea, in viitor, a unei benzi suplimentare;
• daca traficul prognozat depa­seste MZA = 15.000 vehicule/banda.

Fata de prevederile PD162 si HDM facem urmatoarea propunere:

• benzile de stationare accidentala sa se realizeze cu aceeasi structura rutiera ca pe partea carosa­bila numai la interiorul curbelor cu raze <1.000 m in cale curenta si al curbelor de la nodurile rutiere;
• intrucat realizarea, in viitor, a unei benzi suplimentare este un dezi­derat care se poate indeplini peste un timp indelungat, conside­ram ca este ineficient a investi in prezent fonduri intr-o lucrare a carei capacitate portanta depaseste cu mult solicitarile actuale sau ale unei perspective apropiate;
• referitor la limita MZA = 15.000 vehicule/banda, la care se indica in HDM benzi de stationare cu structura consolidata, consideram ca este prematur sa ne preocupe; ar insemna ca subiectul este o artera rutiera cu un trafic MZA = 60.000 vehicule pe toate cele 4 benzi de circulatie, ceea ce depaseste nivelul traficului prognozat, de regula, pe viitoarea retea de autostrazi din Romania;
• pe restul sectoarelor de auto­strada propunem ca, pe benzile de stationare accidentala, sa se adopte o structura rutiera cu portanta inferioara celei de pe partea carosabila. Structura respectiva poate fi alcatuita din imbracamintea partii caro­sabile (strat de uzura + legatura), asternuta pe o fundatie din material granular (piatra sparta pe balast).

Pentru a avea o imagine a nivelului economiei realizate prin aplicarea propunerii de mai sus, prezentam, in tabelul 3, un calcul orientativ pentru 1 m si respectiv, 1 km de autostrada – costuri in euro.

Diferenta este de 144 euro/1 m de autostrada, deci 144.000 euro/km care reprezinta o economie la benzile de stationare accidentala de cca. 49%.

Banda mediana

In conformitate cu PD162, banda mediana se realizeaza cu latime de 3 m (2,5 m la zona de munte) si include:

• o structura rutiera care asigura impermeabilitatea suprafetei si care este alcatuita dintr-un strat asfaltic de uzura (4 cm) asternut pe un strat din agregate stabilizate (15 cm) si o fundatie din material granular (15 – 20 cm);
• doua randuri de parapete me­talic tip glisiera la marginile benzii mediane sau un rand de parapete cu fata dubla pe mijlocul benzii mediane;
• un rand de panouri antiorbire, amplasat pe unul dintre sirurile de parapete;
• un sistem de canalizare a apei in curbe, cu guri de scurgere si evacuare laterala prin conducta pe sub calea din interiorul curbei.

Conform HDM este indicat ca banda mediana sa fie cat mai lata. Exprimarea, in textul normei, este: „In general banda mediana trebuie sa fie atat de lata cat este posibil. Cu cat este mai lata banda mediana se reduce frecventa accidentelor grave, se permite adaugarea de noi benzi in viitor si se diminueaza problemele de orbire din cauza luminii vehicu­lelor care circula din sens opus”.

HDM accentueaza asupra conceptului de „zona libera”, care este suprafata cuprinsa intre marginea partii carosabile si primul obstacol ce reprezinta un risc pentru utilizatori. In cazul in care „zona libera” este configurata corespunzator, din punct de vedere al inclinarii terenului, adica avand latime suficienta si inclinare redusa, se pot elimina diversele echipamente de protectie din banda mediana.

In figura 2 sunt pre­zentate sectiuni tip pentru amenajarea benzii mediane.

Se observa ca:

• daca se poate asigura o distanta de cca. 20 m sau mai mare intre marginile partii carosabile ale celor doua cai si talu­zuri descendente cu inclinare 1:6 sau mai mica spre centrul benzii mediane, nu este necesar niciun dispozitiv de protectie. Eventual, in functie de situatia locala, se amenajeaza un dren la mijlocul benzii mediane, in punctul de cota minima;
• daca este asigurata „zona libera” dinspre ambele cai, eventualele obsta­cole (pomi, stanci etc.) pot ramane in teren in intervalul dintre cele doua zone libere si nu se pre­vede niciun dispozitiv de protectie;
• se prevad parapete la marginea platformei, atunci cand inclinarea taluzului catre centrul benzii mediane depaseste anumite limite;
• daca latimea benzii mediane este de 11 m sau mai mica sunt necesare parapete pentru separarea sensurilor.

Regulile de amenajare a benzii mediane, conform HDM, se pot sintetiza astfel:

• pe masura ce creste latimea libera a benzii mediane, pana la valori de cca. 20 m, creste gradul de siguranta a traficului;
• la latimi de peste 20 m gradul de siguranta este corespunzator si de aceea, acolo unde este posibila ocuparea terenului necesar, este de dorit ca banda mediana libera sa aiba o latime de minimum 20 m;
• se pot adopta si latimi mai mari, in situatii in care se urmareste, in viitor, adaugarea unor benzi suplimentare, aceasta urmand a se face prin reducerea latimii benzii mediane;
• latimea minima a benzii mediane este de 11m pentru autostrazile interurbane si de 3 m pentru autostrazi in zone de munte si urbane;
• pentru latimi mai mici de 11 m este necesara introducerea de parapet separator.

Graficul din figura 3 prezinta nece­sitatea amplasarii unui dispozitiv separator in banda mediana, in functie de intensitatea traficului si de latimea acesteia.

Se observa ca:

• indiferent de nivelul traficului, daca latimea benzii mediane este de min. 22 m (72 feet), nu este necesar dispozitiv separator (bariera);
• pentru o banda mediana cu latime intre 15 m – 22 m, introduce­rea unei bariere este optionala si se hotaraste de catre proiectant;
• pentru o banda mediana cu latime <15 m este necesara bariera atunci cand traficul depaseste MZA > 20.000 vehicule.

Propunem ca, pe toate sectoa­rele unde este posibil, sa se pro­iecteze benzi mediane cu latime de minimum 20 m. Pentru situatii in care, din anumite cauze, nu este posibila amenajarea unei benzi mediane decat cu latime variind intre 11 m – 15 m iar traficul MZA are valori <20.000 vehicule, propunem ca banda mediana sa fie libera, fara bariera. Aceasta se va putea monta ulterior, daca MZA va depasi limita de 20.000 vehicule.

Atunci cand banda mediana se poate amenaja numai cu latime sub 11 m, va fi necesara bariera.

Foto 4 prezinta o banda mediana lata.

In tabelul 4 prezentam o estimare a costului benzii mediane in variantele PD162 (3 m latime) si HDM (20 m latime).

Diferenta este de 109 euro/m, adica 109.000 euro/km, care repre­zinta o economie la banda mediana de cca. 63%.

Despre taluzuri

Consideram ca aceasta scurta prezentare a modului de amenajare a taluzurilor dintre marginea platformei si santuri, in prevederile HDM, este strict necesara in vederea intelegerii conceptiei despre santurile laterale din lungul autostrazii, din capitolul care urmeaza.

In figura 4 se prezinta configuratia unui taluz intre marginea platformei drumului si piciorul taluzului.

Sunt necesare cateva clarificari de notiuni si anume:

• taluz traversabil – este un taluz cu inclinare 1:3, sau mai redusa, care este considerat posibil a fi traversat in conditii de siguranta;
• taluz reversibil – este un taluz cu inclinare 1:4, sau mai redusa, care permite unui utilizator care a pierdut controlul vehiculului sa-l readuca pe partea carosabila. Latimea minima a unui taluz reversibil, atat pentru rambleu, cat si pentru debleu, este de 9 m;
• taluz nereversibil – este un taluz cu inclinare mai abrupta de 1:4, la care se considera ca nu este posibila readucerea pe carosabil a unui vehicul iesit in decor;
• zona libera exterioara – este o suprafata cu inclinare redusa mai mica de 1:4, care se amenajeaza la piciorul unui taluz nereversibil, cu scopul de a permite vehiculului scapat de sub control sa fie franat dupa coborarea taluzului. HDM recoman­da ca latimea acestei zone libere exterioare sa fie de minimum 3 m. In situatia in care aceasta amenajare nu este posibila, se recomanda amplasarea unui parapet la marginea platformei.

Pentru autostrazi noi se indica evitarea taluzurilor cu panta mai abrupta de 1:4, deci taluzurile sa fie traversabile si reversibile.

Nota: Traducerea „reversibil” pentru „recoverable” se refera la faptul ca un vehicul poate circula in sus si in jos, pe taluzul respectiv, iar „nereversibil” este un taluz pe care, dupa ce a fost parcurs in jos de catre un vehicul scapat de sub control, nu mai poate fi urcat pentru revenirea pe carosabil.

Santuri laterale

Conform PD162, scurgerea si colectarea apelor de pe platforma drumului si a celor provenite de pe versanti se realizeaza la marginea platformei sau la piciorul taluzului de rambleu, prin santuri sau rigole cu sectiune betonata, avand taluzuri cu inclinare 1:1 (la santuri) si 1:3 spre drum, respectiv 1:1 spre versant (la rigole).

Prevederile HDM exclud prezenta santurilor betonate pentru autostra­zile interurbane, acestea fiind considerate un obstacol inadmisibil. In HDM se indica achizitionarea de teren suficient, pentru a se realiza santuri traversabile.

In acest scop, santurile trebuie:

• sa fie cu fundul lat, de cel putin 1,2 m;
• cu adancime de maximum 1,2 m;
• sa aiba taluzurile cu inclinare de 1:3 sau mai redusa;
• sa aiba rotunjite muchiile dintre planuri (taluz si fund).

In anumite situatii, daca aceste conditii nu pot fi indeplinite, pentru a face santul traversabil se poate proceda la umplerea cu piatra a santului iar apa se va drena prin golurile dintre pietre. Pentru a se putea aplica o astfel de solutie, conditiile sunt:

• debitul sa fie redus si sa se procedeze la verificarea capacitatii de scurgere a debitului;
• terenul de pe care se scurge apa sa fie predispus in mica masura la antrenarea particulelor fine, care ar putea colmata golul dintre pietre;
• nivelul traficului sa fie suficient de mare, ca sa justifice cheltuielile cu amenajarea speciala a santului;
• situatia din teren nu permite o configurare traversabila a santului prin alte solutii tehnice.

Sintetizand prevederile HDM pentru santurile laterale, concluziile sunt:

• santurile trebuie sa fie traversabile;
• adancimea santurilor trebuie sa fie strict cea care asigura scurgerea apelor de pe platforma, din lateral si a celor care dreneaza corpul drumului;
• se indica o adancime de 1,2 m si o latime la fund de 1,2 m iar in situatia in care aceasta sectiune este insuficienta pentru evacuarea debitului, se va mari latimea la fundul santului si nu adancirea acestuia;
• santuri care, in anumite situatii (unghiul sub care vehiculul scapat de sub control se desprinde de drum, viteza si dimensiunile acestuia), pot fi considerate netraversabile, pot fi incluse in „zona libera” cu conditia ca un procent semnificativ dintre vehiculele iesite in decor sa le poata traversa sau sa fie dirijate in lungul santului;
• daca totusi, din anumite conside­rente, adancimea santului depaseste 1,2 m si se estimeaza ca un procent important de vehicule ar suporta un soc violent la contactul cu acesta, trebuie adoptata protejarea cu parapete.

In general, protectia cu parapete a unui obstacol este o optiune cu un grad de prioritate redus, tinand cont de conceptia ca „parapetul constituie el insusi un risc”, mai ales ca, desi diversele tipuri de zona terminala a parapetului au indeplinit testele „crash test”, nu sunt testate pentru situatia derapajului lateral, deoarece, printre criteriile legale de testare, aceasta situatie nu se ia in considerare.

In tabelul 5 prezentam o estimare a costului amenajerii santurilor pentru cele doua parti ale amprizei, in conformitate cu PD162 si cu HDM.

Diferenta este de 182 euro/m, adica 182.000 euro/km, ceea ce reprezinta o economie la amenajarea santurilor de cca. 79%.

Ecrane antiorbire

Conform PD162, se amplaseaza ecrane antiorbire pe unul dintre sirurile de parapete de pe banda mediana sau, in situatii speciale, pe parapetele de la marginea platformei, atunci cand exista o artera de circulatie alaturata autostrazii al carei trafic poate provoca un efect de orbire pe autostrada. Ecranul din banda mediana se amplaseaza pe toata lungi­mea autostrazii.

Conform HDM, se amplaseaza astfel de ecran numai unde exista un pericol semnificativ ca luminile faru­rilor din partea traficului de sens opus sa fie orientate direct in ochii conducatorilor auto. Acest efect este considerat tipic in curbele la care calea din interior este mai sus decat calea din exterior. Luminile de pe calea interioara pot deranja traficul de pe calea exterioara.

Alta situatie este atunci cand exista un drum sau cale ferata paralele cu autostrada si traficul acestora jeneaza desfasurarea traficului de pe una dintre caile autostrazii. In astfel de situatii se prefera amplasarea unui parapet inalt din beton, tinand cont de faptul ca solutia cu panouri antiorbire (din plastic sau chiar me­tal), atasate unui parapet suport, sufera frecvente deteriorari in timpul iernii, ca urmare a inzapezirii si a activitatii de des­zapezire.

Propunerea noastra este ca, pe cat posibil, dispozitivele antiorbire sa fie amplasate numai in situatii strict necesare, stabilite in urma unei analize speciale, atat in curbe cat si in aliniament, dar nu pe intreaga lungime a autostrazii.

Referitor la economia realizata prin aceasta propunere, efectul a fost cuantificat mai sus, acolo unde ne-am referit la banda mediana.

Din tabelul 6 se observa:

• trecerea de la o platforma unica de autostrada completa, la doua cai separate, judecata la nivel de valoa­re, conform standardelor de cost, atrage o reducere valorica de cca. 40% (de la 6,0 la 3,6 milioane euro/km);
• aplicarea unor solutii indicate in HDM (ca: banda mediana lata fara alte dispozitive de siguranta, benzile de stationare de urgenta cu structura rutiera mai subtire decat pe caro­sabil, eliminarea santurilor betonate si realizarea acestora cu sectiune naturala) contribuie la o reducere suplimentara a valorii unui km de autostrada, procentul reducerii valo­rice crescand la cca. 47%.

NOTA: Cu tabelul 6 de mai jos am cautat doar sa semnalam ca aplicarea unor solutii diferite de cele din normele tehnice romanesti, solutii care asigura desfasurarea unui trafic in siguranta, pot contribui la reduceri semnificative ale costu­rilor de constructie a unei autostrazi;

• avand in vedere faptul ca valoa­rea constructiei unei autostrazi variaza intre limite foarte largi iar marja de variabilitate a costurilor creste pe masura ce se trece de la autostrazi la ses catre cele de munte, in estimarile valorice prezentate mai sus am avut, ca singur reper de pornire, standardele de cost publicate;
• intrucat standardele de cost nu cuprind multe categorii importante de lucrari (poduri, viaducte, pasaje, tuneluri, lucrari masive de consolidare etc.) care afecteaza considerabil valoarea autostrazii, iar ponderea acestor lucrari in bugetul total creste pe masura ce se trece de la ses la munte, valoarea unei lucrari de autostrada nu este reflectata in tabelul de mai jos, acesta avand numai rolul de a semnala ca aplicarea unor solutii tehnice alternative poate avea efecte benefice asupra costului lucrarilor.

Concluzii

• Referindu-ne la autostrazile inter­urbane, ca imagine generala, este de remarcat ca aspectul auto­strazilor europene, inclusiv al celor din Romania, difera mult fata de cele de pe continentul american.
• Ampriza autostrazilor europene este mobilata cu diverse dispozitive / echipamente (parapete, panouri anti­­orbire, benzi mediane cu structura consolidata si separator intre cai, santuri sau rigole betonate, casiuri etc.), majoritatea avand rolul de a oferi utilizatorilor conditii de circulatie in siguranta.
• Autostrazile de pe continentul american prezinta un aspect mai „aerisit” in sensul ca, in afara suprafetelor de circulatie si a acostamentelor consolidate (benzi de oprire urgenta), se vede terenul verde inierbat. Impresia de prim moment este de simplitate. Insa, in spatele acestui aspect se afla norme tehnice si analize foarte elaborate, in urma carora terenul adiacent autostrazii a fost modelat astfel incat siguranta traficului sa fie la un nivel cat mai ridicat.
• Anumite practici curente, in tehnica realizarii autostrazilor in SUA, sunt prevazute si in normele tehnice romanesti – PD162 – dar, fie ca sunt indicate ca exceptii de la regula (este cazul prevederii referitoare la cele doua cai unidirec­tionale, ca pot fi proiectate ca artere separate) fie se indica regula si exceptia de la aceasta si se practica, in mod curent, exceptia (este cazul prevederii referitoare la structura rutiera de pe benzile de urgenta unde se arata cum trebuie dimensionate pentru pretentii mai mici decat pe carosabil si faptul ca, in anumite situatii, deci exceptia, se poate adopta aceeasi structura ca pe carosabil). In practica, in majoritatea proiectelor se aplica exceptia.
• In capitolele anterioare am prezentat cateva solutii tehnice de realizare a autostrazilor prevazute in manualul de proiectare a drumurilor din Statele Unite si Canada, manual care se refera in special la auto­strazi. Aplicabilitatea fiecarei solutii (din PD162 sau HDM) va trebui analizata comparativ pe sectoare de traseu, tinand cont de diversi factori determinanti in sectoarele respective, de exemplu:

– nivelul traficului prognozat;

– caracteristica teritoriului traversat: urban, periurban, extraurban;

– natura de folosinta a terenului;

– costul terenului etc.

• O prima conditie, si conside­ram ca este cea mai importanta, pentru a aplica solutii alternative, conform celor descrise mai sus, este ca acestea sa beneficieze de un suport tehnic legal, sub forma unui document aprobat de factorii de decizie de la noi.
• Dat fiind interesul factorilor de conducere din administratia retelei rutiere din Romania de a aplica solutii tehnice cat mai practice, mai economice si care, in acelasi timp, sa asigure securitatea traficului, ne exprimam increderea ca, in viitor, se va putea adopta si la noi o paleta mai larga de solutii tehnice pentru reducerea costului lucrarilor.

Autor:
ing. Stefan Cios

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 113 – aprilie 2015, pag. 38