Walec drogowy to jedno z najbardziej charakterystycznych urządzeń w pracy drogowca. Na przestrzeni lat jego wielkość, napęd i zastosowanie podlegały specjalizacji oraz udoskonalaniu. Konstrukcje przestarzałe technicznie, takie jak piękne walce z początku XX wieku, ważące kilkanaście ton żeliwne bryły, są obecnie przechowywane w skansenach i na wystawach, stając się bezcennymi zabytkami techniki. Wiele z nich, dzięki staraniom Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA), przechodzi gruntowne renowacje, by świadczyć o tradycjach polskiej myśli technicznej i dokumentować jej rozwój.
Początki Walcowania Dróg: Od starożytności do maszyn konnych
Wzmianki o pierwszych, niewielkich wałkach drogowych, wykonanych z pnia drzew twardych i ciągnionych przez konie, pochodzą już ze starożytności. Praktyczne zastosowanie walca konnego, wykraczające poza eksperymentalne próby, pojawiło się jednak znacznie później.
W czasach nowożytnych historia wspomina o angielskich patentach John’a Shotbolte z 1619 roku. Powrót lub odkrycie skutecznego zastosowania dla wałków drogowych jest ściśle związany z opracowaniem metody budowania dróg bitych z kolejnych warstw tłuczonego kamienia ubijanego przez walce. Pomysł ten przypisuje się francuskiemu inżynierowi i pionierowi budowy dróg, Pierre’owi Tresageutowi. Metodę tę rozwijali kolejno Thomas Telford (projektant m.in. drogi kołowej Warszawa - Brześć) oraz John McAdam, a każde doświadczenie przybliżało do potrzeby prac z wałem.
W 1787 roku Louis Cessart zbudował konny żeliwny walec drogowy o szerokości 2,5 m, średnicy 0,9 m i masie 3,5 t. Rozwiązanie to funkcjonowało do lat 30. XIX wieku, kiedy to nastąpiły rewolucyjne zmiany w technice i gospodarce. Francja przeżywała wówczas okres przyspieszonego rozwoju gospodarczego, dając początek francuskiej rewolucji przemysłowej.
Wszystko zaczęło się od pierwszych prób sztucznego ugniatania nawierzchni drogowej, przeprowadzanych od 1830 roku przez francuskiego inżyniera Antoine’a Polonceau za pomocą wału ciągnionego przez konie. Konstrukcje wałów i techniki ich zastosowania udoskonalano przez ponad sto lat. Składały się one zasadniczo z lanego bębna żelaznego, otwartego lub zamkniętego. Otwarte wały stanowiły grupę wałów lekkich, do których obustronnie dokładano drewniane skrzynie, napełniane w miarę potrzeby kamieniami, co zwiększało i regulowało ich ciężar. Częściej jednak używane były wały konne z bębnem zamkniętym, których ciężar również mógł być regulowany poprzez wypełnienie wodą lub piaskiem. Z czasem przyszła wiedza o zależności pomiędzy wagą wału a jakością użytego materiału kamiennego oraz kolejności użytkowania wałów według ciężkości.
Prace wałem rozpoczynano od typu lekkiego, a w miarę postępu robót używano coraz cięższych. Obserwowano, że im materiał był gorszy i miększy, tym mniejszy ciężar wałka należało zastosować, aby zapobiec powstawaniu błota i miału. Ciężki wał użyty na świeżo rozsypanym materiale, wskutek nadmiernego ucisku, wywoływał tworzenie się większych fal, powodujących "ruch" w materiale i przeszkadzających wzajemnemu klinowaniu się kamieni. Wały konne miały średnicę 1,2-1,6 m i szerokość 1,1-1,3 m. Praktyka wskazała na racjonalniejszą konstrukcję wybrzuszenia na zewnątrz oraz zastosowanie dyszli obrotowych, umożliwiających przełożenie dyszla wraz z zaprzęgiem w obu kierunkach wałowania. Siłą pociągową były konie; na każdą tonę pełnego wałka liczono jednego konia. Praktyczna granica dochodziła do czterech par koni, co dawało średnią szybkość ruchu od 0,5-0,75 m/s. Początkiem XX wieku droga wywałowana wałem konnym nie stanowiła już nawierzchni należycie odpornej dla ruchu pojazdów.
Era Walców Parowych: Rewolucja w budownictwie drogowym
Choć Anglia jest często uznawana za kolebkę maszyn parowych i tam w 1842 roku powstał pierwszy silnik parowy, to w zasadzie pierwszy walec parowy narodził się w 1859 roku we Francji. Po kilku modyfikacjach, firma Gellerat et Cie w Paryżu rozpoczęła produkcję w 1864 roku, stosując silnik o mocy 3,5 kW.
W Anglii dopiero w 1965 roku firma „Aveling & Porter” (nazwa pochodząca od spółki Thomasa Aveling’a i Richarda Porter’a) podjęła próby konstrukcji walców, a dwa lata później rozpoczęła produkcję skutecznych modeli walców parowych. Już w początkach XX wieku firma ta była liderem i największym producentem drogowych walców parowych na świecie.
Pierwsze walce charakteryzowały się dwoma wałami o identycznych wymiarach, wahających się w granicach 1,4-1,5 m średnicy i ciężarze urządzenia 17-24 t. Przy pierwszych francuskich walcach skrętny był wał tylny, jednak ta konstrukcja miała wiele wad i została udoskonalona przez Anglików. Typ angielski oparty został na lokomotywie drogowej, gdzie zamiast kół zastosowano ciężkie wały cylindryczne. Ich cechą charakterystyczną była różnica średnic wałów przednich i tylnych. Praktyka mieszała oba style konstrukcyjne, tworząc typ tandemowy, który charakteryzował się usytuowanym dość nisko środkiem ciężkości, co zapewniało bardziej stateczny ruch i zwiększało zwrotność, tak potrzebną przy pracach na większych krzywiznach. Większa dynamika miała ogromne znaczenie dla nawierzchni bitumicznych, zwłaszcza w chwili zmiany kierunku jazdy, aby wał nie stał zbyt długo w jednym miejscu. Walce parowe osiągały prędkość 3-6 km/h.
W Polsce konstrukcją i produkcją parowych urządzeń wałujących zajmowały się firmy takie jak: H. Cegielski w Poznaniu, Warszawska Spółka Akcyjna Budowy Parowozów w Warszawie oraz Pierwsza Fabryka Lokomotyw w Chrzanowie. Nie brakowało również sprowadzanych maszyn na licencjach zagranicznych.
Narodziny Walców Spalinowych i Ewolucja Techniki
Wały parowe należały do grupy urządzeń ciężkich, a technika budowy zakładała, że najwłaściwszym jest użycie na początkowych etapach budowy wałów lekkich i zwrotnych. Po raz pierwszy do napędu walca parowego zastosowano silnik spalinowy w 1902 roku w Anglii. Pojawienie się walców spalinowych zadośćuczyniło nowym potrzebom, jednak przez długi czas pozostawały one w cieniu walców parowych.
Na początku były napędzane motorem wybuchowym, a następnie silnikiem Diesla. Wykazywały one przede wszystkim wyższość nad walcami parowymi w czasie gotowości do pracy, oferując tańszą i łatwiejszą obsługę oraz oszczędność materiałów pędnych, zużywanych tylko w okresie pracy. W odróżnieniu od walców parowych, których gotowość była uzależniona od stałego utrzymywania urządzenia „pod parą” (kocioł nie był wygaszany), walce spalinowe były znacznie bardziej elastyczne. Wspólną cechą obu typów wałów motorowych była potrzeba częstych, choć mniejszych napraw, oraz wykwalifikowanego personelu.
Dodatkowe Wyposażenie i Infrastruktura Dawnego Drogownictwa
Aby umożliwić szybką realizację napraw oraz zapewnić nocleg w okolicy niezabudowanej, walec często był wyposażany w urządzenia dodatkowe. Do niezbędnego wyposażenia walca parowego należały: wóz mieszkalny i rekwizytowy, wóz na węgiel, beczkowóz, pompa i winda.
- Beczkowóz, zazwyczaj o pojemności około 1000 litrów, służył do podwożenia wody do zasilania kotła walca parowego, a jednocześnie do polewania niektórych wałowanych materiałów, takich jak grunt, podłoże, żwir lub tłuczeń nawierzchni drogowej. Składał się ze zbiornika żelaznego lub drewnianego osadzonego na podwoziu, a woda wydostawała się na zewnątrz z przytwierdzonej z tyłu rury podziurkowanej.
- Wóz mieszkalny stanowił pomieszczenie na zwykłym podwoziu czterokołowym. Nadwozie było krytym pudłem, przedzielonym ścianką na dwie części, z których jedna była mieszkalna dla kierowcy i palacza, zaś druga pełniła funkcję małego podręcznego warsztatu mechanicznego, zazwyczaj z dwoma szafkami na narzędzia i smary. Pod ramą między kołami przymocowana była skrzynia na zapas węgla. Dzięki stałej obecności przy walcu nie było potrzeby wygaszać kotła po dniu pracy, a przez noc pracownicy utrzymywali temperaturę wody i ogień w kotle.
- Winda była często niezbędna przy przejeżdżaniu po drogach i mostach gorszych technicznie, w wypadku osiadania wałka.
Możliwości transportowe i sprzętowe, w miarę rozwoju gospodarki drogowej i upływu lat, doprowadziły do szerokiego wykorzystywania prostej konstrukcji ciągnionego barakowozu. Jego zaletą była mobilność oraz możliwość szybkiej zmiany przeznaczenia. Stosunkowo niewielka powierzchnia mogła służyć jako pomieszczenie laboratoryjne, punkt sanitarny, warsztat ruchomy (wyposażony w podstawowe narzędzia), pomieszczenie socjalne, świetlica czy biuro. Konstrukcja barakowozu, choć prosta co do zasady (najczęściej wykonywana z drewna lub płyt wiórowych), nie była dowolna - dla konkretnych potrzeb określano rozmiary oraz ergonomię wnętrza. W prawie budowlanym barakowóz definiuje się jako tymczasowy obiekt budowlany, przeznaczony do czasowego użytkowania, przewidziany do przeniesienia w inne miejsce lub rozbiórki, a także niepołączony trwale z gruntem (art. 3 pkt 5 prawa budowlanego).
Wybrane Zabytkowe Walce Drogowe w Polsce: Przykłady Renowacji i Eksponaty
W Polsce zachowało się wiele cennych przykładów zabytkowych walców drogowych, które dzięki wysiłkom GDDKiA i specjalistycznych firm są odnawiane i eksponowane.
Walec Chataignier z Łodzi
Zabytkowy, stuletni parowy walec drogowy, będący jednym z zaledwie czterech tego typu maszyn w Europie, został przekazany do renowacji przez łódzki oddział Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad. To przepiękne urządzenie waży kilkanaście ton i ma ponad 6 metrów długości. Został wyprodukowany przez francuską firmę Chataignier prawdopodobnie tuż przed lub zaraz po I wojnie światowej, a jego eksploatację zakończono w latach 60. ubiegłego wieku, gdy pojawiły się łatwiejsze w obsłudze walce spalinowe.
Maszyna pracowała w Rejonie Dróg Publicznych w Sieradzu od czasów powojennych. Jej pochodzenie w Polsce nie jest do końca znane, choć przypuszcza się, że mogła trafić z Niemiec jako forma reparacji wojennych. Walec, stosunkowo ciężki i o wąskim rozstawie tylnych kół, był wykorzystywany głównie do ubijania kamieni i zagęszczania kruszywa, m.in. na trasie Łódź - Sieradz (stary przebieg DK14). Przed sprowadzeniem do Dobronia, gdzie trafił do obwodu drogowego, służył w Wieluniu.
W czwartek, na terenie obwodu drogowego w podłódzkim Dobroniu, urządzenie za pomocą dźwigu zostało umieszczone na lawecie i odwiezione do firmy wykonującej remont. Renowację, kosztującą od 60 do 100 tysięcy złotych, przeprowadzi pabianicka firma REMASZ. Prace, trwające około 6 miesięcy, obejmują rozebranie walca na części, piaskowanie, zabezpieczenie przed korozją, malowanie oraz dorobienie zużytych lub niekompletnych części, wzorując się na fotografiach innych, lepiej zachowanych maszyn tego typu. Firma ma dostęp do informacji od Francuzów, którzy wykonali już odbudowę podobnego walca na bazie oryginalnej dokumentacji. Po rekonstrukcji walec będzie pełnił wyłącznie rolę eksponatu przy siedzibie łódzkiego oddziału GDDKiA przy ul. Irysowej 2 w Łodzi. Ponowne uruchomienie maszyny, ze względu na wymagany certyfikat dla kotła parowego, kosztowałoby około 300 tys. złotych, co jest wielokrotnością sumy przeznaczonej na przywrócenie stanu wizualnego.
Walec "Maciek" z Mikołowa
Zabytkowy walec drogowy, nazwany "Maciek", wyprodukowany w Mikołowie w 1925 roku, jest prawdziwym unikatem. Waży 12 ton, ma prawie trzy metry wysokości i pięć długości. Według dostępnej wiedzy, na świecie zachowały się jedynie dwa egzemplarze tego typu, przy czym drugi jest mocno niekompletny i zniszczony, co czyni "Maćka" prawdziwą drogową perełką.
Ten parowy walec, będący pamiątką po czasach, gdy zarząd dróg był samowystarczalny, przetrwał wojnę bez większego uszczerbku i później dzielnie pracował przy budowie dróg. Przez lata stał w bazie drogownictwa w Wieluniu. W roku 1999, w ramach reformy administracyjnej i likwidacji Rejonów Dróg Publicznych, walec "w spadku" trafił do wieluńskiej placówki GDDKiA, gdzie przez kilkanaście lat stał na podeście ocienionym tujami, ukryty za drzewami i żywopłotem.
Osiem miesięcy pracownicy poświęcili na jego renowację, która kosztowała 50 tys. zł. Jak wyjaśnił Maciej Tomaszewski, dyrektor GDDKiA w Łodzi, "Trzeba było go rozkręcić w całości, do ostatniej śrubki, oczyścić, zakonserwować i złożyć". Odrestaurowany stalowy kolos znalazł swoje poczesne miejsce na dziedzińcu oddziału GDDKiA przy ul. Irysowej 2 w Łodzi.
Walec H. Cegielski z Krakowa
Przed krakowską siedzibą Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad stanął ważący niemal 15 ton zabytkowy walec drogowy. Licząca 90 lat maszyna została poddana gruntownemu remontowi, którego koszt wyniósł niemal 200 tys. złotych. Ten trzykołowy walec, będący w 100% polską konstrukcją, wyprodukowano w poznańskich zakładach H. Cegielskiego. Podobnych maszyn zjechało z taśm montażowych około 140.
Pojazd mierzy ponad 6 metrów długości, 3 metry wysokości, a średnica tylnych kół wynosi 1,76 metra. Zabytek napędza dwucylindrowa maszyna parowa z kotłem poziomym, a napęd przenoszony jest na tylną oś poprzez dwustopniową przekładnię zębatą. "Dziś oprotestowaliby go ekolodzy, bo siłę napędową czerpał z węgla. Jego zużycie w ośmiogodzinnym cyklu pracy wynosiło około 300-400 kilogramów" - mówi Iwona Mikrut z Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad.
Walec był używany jeszcze w latach 50. ubiegłego wieku. Od roku 1953 był zainstalowany na bocznicy kolejowej w okolicach Torunia, gdzie służył do podgrzewania cystern kolejowych ze smołą i asfaltem. W 1978 roku trafił do bazy Rejonu Dróg Publicznych w Toruniu, skąd przeniesiono go do skansenu w Ciechocinku.
Maszyny, które zbudowały autostrady międzystanowe (1956)
Ochrona i Dziedzictwo Techniki Drogowej
Zabytki techniki są dokumentami kultury narodowej, świadczącymi o tradycjach myśli technicznej i dokumentującymi jej rozwój. Narody chlubią się zabytkami, znajdując w nich świadectwo swych dziejowych tradycji i swoją historyczną legitymację.
W roku 1974 kierownictwo Ministerstwa Komunikacji Centralnego Zarządu Dróg Publicznych, mając na uwadze ogłoszenie roku 1975 międzynarodowym rokiem ochrony zabytków, podjęło się zadania opracowania katalogu zabytków z zakresu budownictwa drogowego i mostowego, rozpoczynając gromadzenie zbiorów. W kolejnych latach zintensyfikowano działania, dając liczne wytyczne i mierząc efekty. Do końca lat 80. XX wieku w jednostkach drogownictwa, głównie w rejonach dróg publicznych, istniało ponad 30 izb tradycji. Stanowiły one osobne pomieszczenia na terenie biur lub baz technicznych, gdzie w stałych ekspozycjach znajdowały się księgozbiory, narzędzia, dokumenty, maszyny i urządzenia. Powstały znaczne zbiory maszyn, narzędzi i urządzeń służących niegdyś do budowy i utrzymania dróg oraz obiektów mostowych.
Stopniowo tworzono z nich skanseny w pomieszczeniach lub na zapleczach tych zakładów. Ogółem w jednostkach drogowych zarządzanych przez GDDP zorganizowano osiem skansenów techniki drogowej. Choć nie wszystkie przetrwały okres transformacji, to co pozostało, stanowi bezcenny skarb techniczny. Kilkadziesiąt zachowanych walców konnych, parowych, spalinowych, beczkowozów i innych maszyn pod ochroną GDDKiA stanowi unikatowy zbiór na skalę światową. Dzięki takim działaniom, dziedzictwo polskiego drogownictwa jest chronione i dostępne dla przyszłych pokoleń.