Jak powstaje A4?

Podłoże gruntowe musi spełniać określone parametry nośności. Po zdjęciu starych płyt betonowych, drogowcy w ciągu całej jezdni autostrady przeprowadzili badania nośności gruntu  w  podłożu. W miejscach, gdzie były one niezadowalające grunt musiał zostać wymieniony, nawet na głębokości do 0,5 m.

Grunt stabilizowany cementem

Wierzchnia warstwa podłoża gruntowego jest mieszana z odpowiednią ilością cementu. Zabieg ten nosi nazwę  stabilizacji gruntu cementem. Grubość tej warstwy zależy właśnie od parametrów gruntu w podłożu i waha się od 15 do 25 cm. Całość jest zraszana wodą i utwardzana przez ciężki sprzęt. W  trakcie wykonywania tej warstwy, pobierane są próbki do badań laboratoryjnych, które pozwalają określić jej wytrzymałość ( po 7  lub  28 dniach).

Warstwa odsączająca (mrozoochronna)

Jest to warstwa filtracyjna wykonana z kruszywa łamanego lub naturalnego o odpowiednich parametrach. Co ciekawe, do jej wykonania posłużył również materiał uzyskany z płyt starej nawierzchni. Te, po wyburzeniu były przewożone do zainstalowanych na potrzeby budowy autostrady kruszarni (zlokalizowanych na zjazdach z A-4 do Kątów Wrocławskich i Złotoryji) i tam kruszone na różne frakcje kruszyw. Mieszanka nowego kruszywa i tego uzyskanego z przekruszenia płyt jest po  wbudowaniu odpowiednio formowana i utwardzana tworząc warstwę o grubości 25 lub 35 cm. Wykonana warstwa musi spełniać odpowiednie parametry wytrzymałości oraz filtracji wody.

Podbudowa z chudego betonu

To pierwsza betonowa warstwa konstrukcji drogi. Ma grubość 20 cm i jest przygotowywana z odpowiednich mieszanek betonowych zapewniających po stwardnieniu wytrzymałość 6-9 MPa. Beton jest układany przez odpowiednie maszyny -  układarki. Wzdłuż budowanej jezdni, po obu jej stronach, geodeci mocują linkę, która prowadzi maszynę po rzędnych projektowych warstwy. Aby zachować odpowiednie wiązanie mieszanki  konieczna jest właściwa pielęgnacja wbudowanego betonu - ułożona nawierzchnia jest zraszana wodą przez ok. 7 dni, by zapobiec jej ubytkowi z mieszanki betonowej. W odróżnieniu od wierzchniej warstwy drogi, chudy beton nie jest nacinany i dopuszczalne są jego naturalne pęknięcia. Ważne jednak, aby te pęknięcia nie przenosiły się na warstwę betonu nawierzchniowego.

Geowłóknina

Jest rozkładana na podbudowie z chudego betonu i ma przede wszystkim zabezpieczyć  nawierzchnię betonową autostrady przed przenoszeniem pęknięć pochodzących od podbudowy . Ta swoistego rodzaju tkanina jest układana pod całą nawierzchnią jezdni. Do podłoża (podbudowy z chudego betonu) jest odpowiednio umocowana za pomocą wbijanych kołków. Tuż przed betonowaniem ostatniej warstwy (betonu nawierzchniowego), geowłóknina jest zraszana wodą, aby zapobiec nadmiernemu odbieraniu wody z mieszanki betonu  nawierzchniowego bezpośrednio po jego ułożeniu.

Beton nawierzchniowy

Pozornie, budowa ostatniej warstwy drogi wygląda podobnie jak układanie chudego betonu. Jest to jednak zdecydowanie najbardziej skomplikowany etap budowy. Maszyna układająca beton, inna  niż przy podbudowie, jest również "prowadzona" przez linkę umieszczoną na specjalnych wspornikach po obu stronach jezdni. Położenie linki określone zostało na podstawie danych geodezyjnych, zgodnie z niweletą nawierzchni. Za pomocą odpowiednich czujników sterujących maszyną zachowane zostają przewidziane w projekcie parametry profilu poprzecznego i podłużnego  drogi.

W trakcie układania nawierzchni, niezwykle ważnym elementem jest logistyka dostaw materiałów. 1 m bieżący tej wierzchniej warstwy drogi (8,50 m szerokości, 27 cm grubości) wymaga zużycia ok. 2 m3 betonu.  Jedna ciężarówka dostarcza średnio materiał na budowę ok. 8 m bieżących drogi. Dlatego w celu zapewnienia ciągłości procesu budowy, beton musi być dostarczany "na czas", w sposób ciągły i bez przerw. W ciągu remontowanej autostrady rozlokowane zostały betoniarnie - jedna z nich zawsze pełni funkcję podstawowej dla budowanego właśnie odcinka, druga, w pełnej gotowości, pełni funkcję rezerwową. Dzienne możliwości Wykonawcy sięgają nawet do kilkuset metrów bieżących drogi. W dużej mierze szybkość budowy zależy od długości jednego, nieprzerwanego odcinka oraz tempa robót przygotowawczych, poprzedzających wykonanie konstrukcji jezdni. W ciągu autostrady znajdują się wiadukty, mosty oraz przepusty. Na obiektach tych zaprojektowano nawierzchnię bitumiczną. Stąd też układanie betonu musi zostać przerwane przed każdym obiektem. Proces przenoszenia całego oprzyrządowania do budowy nawierzchni betonowej na jego drugą stronę jest bardzo skomplikowany i czasochłonny.

Nawierzchnia autostrady musi mieć odpowiednią szorstkość i makroteksturę. Co ciekawe, najlepszą techniką na uzyskanie założonych parametrów jest technika ... ręczna. Po świeżo ułożonym i wyrównanym betonie, jeden z pracowników przeciąga w poprzek szczotkę drucianą poruszając się po pomoście zamontowanym na maszynie nad nawierzchnią.  Ten zabieg nadaje nawierzchni drogi odpowiednią strukturę. "Były różne metody i różne próby dochodzenia do założonych w projekcie wymogów. Na kilku odcinkach, po świeżym betonie, przeciągana była mata jutowa. Nie zdało to jednak egzaminu i uzyskanie oczekiwanych parametrów było trudne Różnice, zwłaszcza w akustyce, możemy odczuć na gotowych już odcinkach jedni południowej - mówi Adam Leńczyk, Naczelnik Wydziału Autostrad GDDKiA Oddział we Wrocławiu -  mata była prowadzona wzdłuż osi, stąd jazda po tak wykończonej drodze jest nieco mniej hałaśliwa. Patrząc jednak na pozostałe parametry, druciana szczotka jest najlepszym rozwiązaniem".

W przeciwieństwie do chudego betonu, warstwa wierzchnia nie wymaga już zraszania wodą. Natychmiast po ułożeniu, beton skrapiany jest odpowiednią substancją zabezpieczającą przed ubytkiem wody. "W czasie układania betonu muszą być zachowane odpowiednie reżimy technologiczne - mówi Adam Leńczyk - Przede wszystkim muszą być sprzyjające warunki atmosferyczne - dodatnie temperatury powietrza i brak opadów. Zatem jednym z istotniejszych elementów planowania bieżących etapów budowy nawierzchni drogi jest właśnie... analiza prognozy pogody. W przypadku niskich temperatur stosuje się inne rodzaje mieszanek betonu".

Po wstępnym związaniu betonu, tj. po upływie  około 24 godzin,  nawierzchnia  jest cięta wzdłuż osi i w poprzek. Miejsca cięcia betonu są ściśle określone. Dylatacje poprzeczne jezdni zlokalizowane są w odległościach  co 5 m. Dokładnie w miejscu dylatacji, w czasie układania betonu wprowadzone zostały do nawierzchni tzw. dyble - stalowe pręty w otulinie z tworzywa sztucznego. Dyble, po nacięciu betonu i osiągnięciu jego właściwej wytrzymałości mają zapewnić odpowiednią współpracę między sąsiednimi płytami. W miejscu cięcia wzdłuż jezdni, w trakcie układania nawierzchni wprowadzane są odpowiednie kotwy. "Naturalną właściwością betonu jest jego pękanie skurczowe - mówi Adam Leńczyk - a dyble i kotwy wstawiamy w miejscach, w których oczekujemy żeby beton pękł, czyli właśnie w miejscach dylatacji, bez szkody dla nawierzchni".

Dylatacje wymagają zastosowania odpowiednich uszczelnień, które mają zabezpieczyć konstrukcję nawierzchni przed niszczycielskim działaniem wody, a pośrednio również zapobiec efektom akustycznym towarzyszącym ruchowi pojazdów.

Na jednym z odcinków budowanej autostrady A4 zaplanowano odcinek eksperymentalny nawierzchni o ciągłym uzbrojeniu. Jest to konstrukcja, w której wierzchnia warstwa betonu ułożona została na specjalnie przygotowane ciągłe zbrojenie.  Takie rozwiązanie pozwoli uniknąć cięcia poprzecznego betonu , a tym samym wpłynie pozytywnie na efekty akustyczne i utrzymanie nawierzchni. Samo zbrojenie ma zabezpieczyć beton przed nadmiernym pękaniem (powinno ograniczyć rozwartość rys). Odcinek ten w czasie eksploatacji będzie monitorowany i badany, również przez naukowców z Politechniki Wrocławskiej .

Nawierzchnia betonowa jest gotowa do użytkowania (beton klasy B-40 jest związany i posiada wymaganą wytrzymałość) po ok. 28 dniach od wbudowania mieszanki. Przez okres  kilku miesięcy od wybudowania, autostrada betonowa nie powinna być zabezpieczana przed śniegiem i gołoledzią substancjami zawierającymi chlorki, czyli również powszechnie stosowaną w tym celu solą.

"Zaletą autostrady betonowej jest przede wszystkim jej duża trwałość i odporność na koleinowanie. Trwałość założona w realizowanych obecnie kontraktach wynosi 30 lat. Kolejnym z  argumentów przemawiających za budową A4 w tej właśnie technologii jest zlokalizowana w sąsiedztwie baza pozyskiwania surowców - wszelkiego rodzaju kruszywa są wydobywane właśnie na Dolnym Śląsku, cementu też w pobliżu nie brakuje  - mówi Adam Leńczyk. Wadą betonowej nawierzchni może być akustyka - nawierzchnie asfaltowe są zdecydowanie mniej hałaśliwe. Ponadto nie wolno zapomnieć jak bardzo ważne jest właściwe utrzymanie i konserwacja nawierzchni betonowej  - dylatacje i system odwadniania muszą podlegać stałej kontroli, a wszelkie usterki tych elementów muszą być natychmiast usuwane."

Budowane aktualnie na Dolnym Śląsku odcinki autostrady A-4  oraz A-18 do Olszyny będą autostradami betonowymi. Taką nawierzchnię będzie również posiadał nowy odcinek tej autostrady od Zgorzelca do Krzyżowej. Natomiast A-8 - Autostradowa Obwodnica Wrocławia i w przyszłości droga nr S-8 łącząca Wrocław z Łodzią i Warszawą będą  wykonane z betonu asfaltowego.