8. Viðhald núverandi vega

8.1. Inngangur

Þessi hluti fjallar um viðhald og styrkingar vega sem liggja undir skemmdum af völdum vandamála sem stafa frá mó og dregur saman þau aðalverkferli sem ætti að fylgja varðandi, mælingar, mat og framkvæmdir á slíkum viðhaldsaðgerðum.

8.2. Rannsóknir og athuganir

ROADEX mælir með 5 þrepa ferli fyrir styrkingaraðgerðir á fljótandi vegum4.2. Design for a project level survey systems]

1. skilgreina undirliggjandi vandamál með viðeigandi athugunum og mælingum

2. skilgreina undirliggjandi vandamál með viðeigandi athugunum og mælingum

3. velja þá styrkingaraðferð sem hentar best

4. hafa eftirlit með verkinu á meðan á framkvæmdum stendur

5. skýrslugerð og útgáfa niðurstaðna

Fyrstu þrjú þrepin geta kostað milli 2-4% af heildarkostnaði verks, ræðst af stærð verks, en þessum fjármunum er alltaf vel varið þar sem þeir leiða til bestu langtíma lausnar. Alltaf ætti að tryggja næga fjármuni í þessi þrep til þess að tryggja að rétt sé staðið að greiningu undirliggjandi vandamála og besta lausn verði fyrir valinu.

Mikilvægt er að gera sér grein fyrir að þau gögn sem safnað er eru ekki einnota fjárfesting. Þegar gögnum hefur á annað borð verið safnað er hægt að nota þau um ókomna framtíð, ekki aðeins í hönnun og styrkingu vegarins heldur einnig til að fylgjast með virkni vegarins yfir allan líftíma hans. Með góðu eftirliti og tryggri gagnavörslu er unnt að nota gögnin í allri framtíðar vinnu við veginn sem heimild, aukið við samansafnaða reynslu, og kortlagt alla ágalla sem upp koma. Mælt er með að öll gögn sem safnað er séu tengd með GPS, eða svipuðum staðsetningaraðferðum, svo að hægt sé að bera þau saman í framtíðinni.

Með öllum þeim gögnum sem safnað hefur verið er hægt að ráðast í „samþætta greiningu“ til þess að öðlast skilning á undirliggjandi vandamálum.

8.3. Samþætt greining

„Samþætt greining“ dregur saman öll viðeigandi gögn (Kafli 6) saman á einn stað fyrir greiningu og hönnun. [Link to Permanent Deformation 4.1.11. Integrated analysis of road survey results] Með því að draga saman öll gögn frá athugunum saman á þennan hátt fæst besti möguleikinn á því að greina staðbundin undirliggjandi vandamál og ástæður þeirra.

Skjárinn fyrir ofan sýnir, lesist frá efsta ramma hægra megin:

• Tvær jarðsjármyndir með túlkun á bundnum slitlagslögum, þykkt burðarlaga og fyllingar og dýpt undirliggjandi jarðvegar;
• Falllóðsmælingar;
• Túlkun þeirra gagna sem safnað hefur verið, SCI- og BCI- flokkun, flokkun hina ýmsu laga í veghlotinu ásamt heildaráhættumati fyrir vegkaflann.

Öll þessi gögn eru tengd saman með sameiginlegu GPS hnitakerfi til þess að gera greinanda kleift að greina öll gögn á einum stað án þess að þurfa að leita heimilda og gagna sem eru með aðra staðsetningartilvísun. Í þessu felst hinn raunverulegi styrkur samþættrar greiningar og í henni felast miklir möguleikar til þess að draga úr kostnaði og tíma miðað við hefðbundnar aðferðir. Auk þess gerir greiningin mönnum kleift að staðsetja nákvæmlega viðhaldsaðgerðir grundvallaðar á góðri þekkingu á orsökum skemmdanna og þar með er hægt að komast hjá ónauðsynlegum aðgerðum.

8.4. Úrbætur á vegum um mýrlendi

Grunnreglan þegar kemur að úrbótum á vegum er liggja um mýrar, auk þess að reyna að bæta ástand vegarins, er að fara ekki í neinar framkvæmdir sem raska jafnvægi milli vegar og mós sem gætu valdið frekari skemmdum. Eða til einföldunar „ekki gera vont verra“.’.

Einn af jákvæðu eiginleikum núverandi vegar á mýri er að undirliggjandi mór hefur venjulega verið undir álagi í langan tíma og aukið styrk sinn til þess að standa undir veginum. Á þetta einnig við um vegi sem „þjást“ af sigi. Aukningu á styrk mósins undir veginum, í raun langtíma ferging, má nota þegar kemur að úrbótum á veginum, þ.e. ef ekkert er aðhafst sem getur valdið frekari þéttingu, án þess að slíkt sé gert viljandi og afleiðingarnar þekktar.

Staðbundnir þættir er varða stjórnun á vinnusvæðinu munu að sjálfsögðu hafa mikil áhrif á til hvaða aðgerða er hægt að grípa til endurbóta:

• Umferðarstýring – er mögulegt að loka veginum, er hann nógu breiður þannig að hægt sé að hafa umferð á annari akreininni, er tímabundið framhjáhlaup möguleiki til hliðar við núverandi veg?

• Framkvæmd – hvernig á að standa að framkvæmdum. Styrking með stálneti þarfnast þess að það þarf að leggja netið út yfir fulla breidd vegarins á um 30 cm dýpi, án samskeyta. Slíkan verkþátt er augljóslega ekki hægt að framkvæma með umferð á veginum og því getur verið að nauðsynlegt að leggja ofan á núverandi veg og taka á sig það sig sem slík aðgerð veldur.

• Tæki – Hvernig áhrif mun umferð þungra tækja hafa á veginn. Vinnuferli þarf að skipuleggja út í hörgla til þess að tryggja að nægjanlegur styrkur sé innan vegarins til þess að bera þá umferð sem af hlýst.

Lokaákvörðun varðandi val á aðferð mun byggja á mati á mögulegum verkfræðilegum kostum og áhrifum þeirra.

8.4.1. Áhrif grunnvatnsyfirborðs

Venjulega skapast jafnvægi milli vegar og mós þannig að mórinn nær nægjanlegum styrk með losun poruvatns, og þéttingu, til þess að standa undir þyngd vegarins. Þetta jafnvægi er mikilvægt fyrir langtíma virkni vegarins. Öll röskun á því, eftir að jafnvægi hefur verið náð, mun hafa áhrif á gagnverkun vegar og mós og getur leitt til þess að þétting og sig hefjist á ný.

Þegar kemur að þessu getur lækkun á grunnvatnsyfirborði, t.d. með nýjum skurði við hlið vegar, haft sömu áhrif og það að bæta við þyngd vegarins. Þegar grunnvatnsyfirborðið er lækkað undir vegi minnkar flotvægi vegarins og útþurrkaður vegur verður í raun þyngri. Veldur slíkt meira álagi á undirliggjandi mó og þétting og sig hefst.

Í dæminu hér fyrir ofan getur lækkun vatnsyfirborðs um 1,0 m valdið aukningu í álagi um 8kN/m² á móinn. Lækkun vatnsyfirborðs um aðeins 0,5 m mun valda aukaálag um 4kN/m². Þessar breytingar á vatnsyfirborði munu taka tíma og vegurinn mun síga smá saman eftir því sem yfirborðið lækkar, en langtímaáhrifin eru þau sömu. Álag á undirliggjandi mó eykst og sig hefst.

Því er mælt með því að lausnir sem valdar eru til úrbóta hafi ekki áhrif á vatnafar nærliggjandi svæðis.

8.4.2. Sig og aflögun akbrauta

Vandamál sem stafa frá mó í undirstöðu geta birst í nokkrum myndum á akbraut; ójafnt vegyfirborð, sig og mismunasig, lang- og þversprungur, skemmdir í köntum, niðurbrot malbiks o.fl.

Sjaldnast virkar að yfirleggja aðeins yfirborðsskemmdir með nýju efni, þar sem um mó er að ræða, því slík aðgerð þyngir veginn og aukaþyngd efnisins eykur aðeins við álagið á móinn. Slíkar aðgerðir framkalla enn frekari þéttingu og sig og þar af leiðandi frekari skemmdir.

Sem dæmi má nefna að 10 cm yfirlögn mun valda þyngdaraukningu um 1,5 til 2,0 tonn/m² á veginn, eftir því hvaða efni er notað. Þannig ætti fremur að reyna að létta veginn með því að skipta út lögum til þess að forðast frekara sig. Helst ætti endurbættur vegur að vera léttari en fyrir endurbætur. Tvö dæmi er hér nefnd til sögunnar:

a) Hin staðlaða endurbóta aðferð. Þar sem vandamálið er takmarkað við efri lög vegarins (minniháttar sig, sprungumyndun, og sprungunetsmyndun) og hægt er að framkvæma endurbætur án þess að bæta við aukaþyngd;

b) Létta uppbyggingin. Þar sem vandamálið er takmarkað við efri lög í veginum (nokkuð sig, sprungumyndun og aflögun) og hægt er að framkvæma endurbætur með notkun léttra efna;

a) Hin staðlaða endurbóta aðferð

The sStaðlaða ROADEX endurbóta aðferðin fyrir skemmdir á akbraut er:

1. slitlagið er fjarlægt
2. burðarlag er fjarlægt (að því dýpi sem þarf til að koma nýju lögunum fyrir t.d. 400 mm í þessu dæmi)
3. jarðdúki er komið fyrir
4. nýju 100 mm þykku burðarlagi komið fyrir
5. stálstyrkingu komið fyrir
6. nýju 200 mm burðarlagi komið fyrir og 100 mm slitlag lagt út (eða nýtt sveigjanlegt bundið slitlag ef um slíkan veg er að ræða

Þyngd efna í nýja veghlotinu ætti að vera minni, eða jöfn, þyngd þeirra efna sem fjarlægð voru úr veginum. Þar sem hægt er að ná þessu fram ætti nýja veghlotið að leggja sama álag, eða minna, á undirliggjandi jarðveg. Velja ætti jarðdúk sem hentar burðarlagsefninu, þ.e. hann þarf að vera nógu sterkur til þess að hann gatist ekki vegna þess.

Þegar stálnet eru notuð sem styrking (mælt er með því öllum endurbótum á vegum um mýrar), ætti einnig að gera ráð fyrir þyngd stálnets í heildarþyngd endurbættra laga. Stálnet yfir ræsi og lagnir geta valdið vandamálum fyrir framtíðar viðhaldsvinnu og ætti að sleppa þeim við þær aðstæður eða að öðrum kosti hanna þær með tilliti til þessa til að koma í veg fyrir vandamál í framtíðinni.

b) Létta uppbyggingin

Einnig má líta til annarar aðferðar ef það er hagkvæmt að verða sér úti um létt efni í veghlotið. [Link to “Table of typical lightweight fill materials”]. Létt efni getur dregið úr heildarþyngd vegarins og þannig dregið úr álagi á móinn. Dæmigerð aðferð þar sem létt efni er notað er:

1. slitlagið er fjarlægt
2. burðarlagið fjarlægt (dýptin ræðst af þörfinni á því að skipta út þyngra efninu fyrir léttara efni sem leiðir af sér léttara veghlot)
3. jarðdúki er komið fyrir (tryggja þarf að efni blandist ekki)
4. nýtt létt fyllingarefni lagt út
5. jarðdúkur (tryggja þarf að efni blandist ekki)
6. burðarlag 100 mm
7. stálnet til styrkingar
8. burðarlag 200 mm
9. nýtt slitlag 100 mm (eða nýtt sveigjanlegt bundið slitlag ef um slíkan veg er að ræða)

Þar sem vel er að verki staðið getur létt uppbygging rétt veginn af án þess að bæta þyngd við veghlotið og, þar sem aðstæður leyfa, jafnvel gert mönnum kleift að hækka langsnið vegarins. Létta efnið í nýju uppbyggingunni ætti að vera umlukið jarðdúk (eða komið sé í veg fyrir blöndun með öðrum aðferðum) sem hentar létta efninu og er nógu sterkur til að hann rifni ekki undan burðalagsefnum.

Mælt er með því að að lágmarki séu 400 mm af vegbyggingarefnum keyrt út ofan á létta efnið og virki þannig sem yfirlag. Slík lag virkar einnig sem varmageymsla sem hentar vel þegar kemur að ísingarskilyrðum á tilbúnum vegi, sérstaklega þar sem skil eru á milli venjulegrar uppbyggingar og léttrar uppbyggingar. Skiptir þetta atriði miklu máli á svæðum þar sem eru langir kaldir vetur eins og á norðurjaðri Evrópu.

Aðlögunarkíll

Aðlögunarsvæði eru þeir staðir þar sem undirstaða vegar breytist úr stífari jarðlögum í mó eða öfugt. Slíkt á sér stað þar sem vegur fer yfir á mýri og svo þegar hann kemur af mýri. Þetta á einnig við þar sem ræsi er í veginum, hvort sem það er byggt á malarpúða sem nær niður á fasta undirstöðu eða byggt á fljótandi púða.

Aðlögunarsvæði valda venjulega vandamálum ef ekki er rétt staðið að verki varðandi þau. Lykillinn að góðri aðlögun er að móta sveigjanlegan veghluta milli harðs og mjúks undirlags sem gerir veginum kleift að aðlagast breytingum í burðargetu án óþarfa sigs og sprungumyndunar.

Til þess að þetta eigi sér stað þarf að útbúa „aðlögunarkíl“ í harða efninu áður en vegur er lagður um mýrina. Dæmigerður aðlögunarkíll er sýndur hér fyrir neðan:

8.4.3. Sig veghlots

Þessi kafli fjallar um dæmigert viðhaldsvandamál þar sem flotvegur sígur ofan í mýrina og byggir á þeirri grunnhugmynd að gera ekki vont verra. Í þessu dæmi eru vandamálin djúpstæðari en svo að orsök þeirra sé í sjálfum burðarlögum veghlotsins og endurbætur þurfa að taka til útskiptingar alls efnis í veghlotinu fyrir léttara efni.

Útskipting veghlotsefnis fyrir léttara efni

Útskipting alls efnis í veghlotinu fylgir sama grunnstefi eins og mælt er með í léttu uppbyggingunni en hér er tekið meira tilliti til núverandi grunnvatnsyfirborðs og áhrifa flotvægis á veghlotið. Þessir kraftar eru nauðsynlegir til þess að viðhalda því jafnvægi sem er til staðar í mónum. Því ætti að reyna til hlítar að skilja þær afleiðingar sem framkvæmdir hafa á það jafnvægi og þar afleiðandi á fullbúinn veg eftir framkvæmdum lýkur.

Úskipting vegbyggingarefna er svipuð og áður:

1. slitlagið er fjarlægt
2. burðarlög fjarlægð
3. fyllingarefni fjarlægt (dýptin ræðst af þörfinni á að skipta þyngra fyllingarefni út fyrir léttara)
4. jarðdúkur, aðskilnaður tryggður
5. léttara efni komið fyrir
6. jarðdúkur, aðskilnaður tryggður
7. burðarlag 100 mm
8. 1stál styrking
9. burðarlag 200 mm
10. slitlag 100 mm (eða nýtt sveigjanlegt bundið slitlag ef um slíkan veg er að ræða)

Venjulega er nauðsynlegt að fjarlægja gamla veginn algerlega í þessari aðferð til þess að unnt sé að létta veginn sem mest, þ.e. affergja móinn. Ef hægt er að létta nýja veginn um 50% miðað við gamla veginn ætti vegurinn að vera að mestu laus við sig í framtíðinni.

Þessi aðferð getur einnig nýst vel til þess að hækka veginn ef að hægt er að taka nægjanlega mikið af þungu efni úr veginum til þess að mögulegt sé að hækka hann með léttara efni. Mjög létt efni eins og pólýester, EPS, getur verið nytsamlegt í slíkum tilfellum og nokkur dæmi um slíkt eru nefnd í ROADEX II skýrslunni: “Bearing Capacity Problems“.

8.4.4. Breikkun vega

Almennar grunnreglur að baki breikkunar vega er útlistaðar í ROADEX IV skýrslunni “Road Widening”.

Algeng aðferð við breikkun vega um mýrlendi er að grafa út aðliggjandi mó og byggja breikkunina á föstu undirlagi í samræmi við veghönnunarreglur. Þetta er hin svokallaða „grundaða“ lausn.

Slík lausn getur verið dýr í framkvæmd þar sem vegur liggur um mýri, sérstaklega þegar um er að ræða flotveg um djúpar mýrar, og getur einnig valdið alvarlegum vandamálum ef nýja breikkaða svæðinu er leyft að virka sem línulegt afrennsli gegnum móinn. Nýja fyllingarefnið getur leidd vatn frá mónum að undirstöðu gamla vegarins og valdið ónauðsynlegu sigi, þéttingu og aflögun á vegyfirborði.

Ódýrari og skaðlausari lausn til þess að breikka fljótandi vegi um mýrar er með fergingu.

Breikkun flotvega með fergingu

Uppbyggingarferlinu fyrir breikkun með fergingu er lýst hér fyrir neðan.

1. grafa skal nýjan afrennslisskurð 10 m frá gamla veginum og nota uppgröftinn til þess að fylla í núverandi skurð.
2. fjarlægja allt fínefni úr vegöxl, að um 200 mm dýpi
3. leggja jarðdúk á tilbúna öxlina og endurforma þversniðið með góðu vegbyggingarefni
4. leggja 5 m breiðan styrkingardúk á svæðið sem á að fergja lay 5m wide reinforcement grade geotextile below the area to be preloaded
5. hefja fergingu breikkunar í 1 m lögum þar til hannaðri hæð fargsins er náð
6. leyfa fargi að liggja á í 90 daga og fylgjast með sigi með sigplötum
7. fjarlægja auka farg þegar sigi hefur verið náð fram
8. leggja út breikkunina með þeim lögum sem til þarf

Þessi aðferð getur verið mjög hagkvæm þar sem núverandi vegur ef orðinn nógu stöðugur til að hægt sé að notast við hann sem undirbyggingu í nýja veginn. Jarðtækniathuganir þurfa að fara fram til þess að hægt sé að móta hæð fargsins og meta hvaða tíma þarf til að ná fram sigi.

Leitast ætti við að byggja upp nýju burðarlögin í samsvarandi dýpt og burðarlög núverandi vegar líkt og í „stöðluðu endurbóta aðferðinni“ í kafla 8.4.2 (a), til þess að forðast það að bæta við aukaálagi á móinn. Ef hækka, eða þyngja, á veginn ofan á breiðari fyllingu þarf að skilja áhrif þess aukaálags sem þá skapast.

Auka kostur við þetta form breikkunar er að standa má að framkvæmdum þannig að umferð um veginn verði ekki fyrir mikilli röskun. Dæmigert vegbreikkunarverkefni eins og það er framkvæmt í Svíþjóð og á Íslandi þar sem ferging er notuð er sýnt hér fyrir neðan:

8.4.5. Styrkt bundið slitlag

Styrkt bundið slitlag getur verið hentugt þar sem um er að ræða aflagað og sprungið slitlag þar sem sig akbrautar er ekki mikið vandamál. Slíkar lausnir hafa verið notaðar með góðum árangri á fáförnum vegum í skosku Hálöndunum og á Írlandi bæði með pólýester jarðnetum og ofnum stálnetum. Grunnuppbygging slíkra aðgerða er:

1. rétta af aflagaða akbraut með bikbundnu efni
2. koma fyrir nýja netinu Ef notast er við pólýester net þarf að spreyja yfirborðið með límefni. Stálmöskva þarf að negla niður.
3. leggja út nýtt bikslitlag 50-60 mm

Mynd af dæmigerðu styrktu bundnu slitlagi:

Slík uppbygging slitlags eykur þyngd vegarins og taka ætti tillit til þessa aukaálags í hönnun verksins þannig að áhrifin séu þekkt þegar ráðist er í framkvæmdir.

Skjámyndin hér fyrir neðan sýnir niðurstöður fyrir stálstyrkt slitlag á vegi í Skotlandi. Stálstyrkingin nær frá stöðvum 20540 til 20640 og sést sem óskýrt svæði sem er vegna endurkasts frá netinu. Bæting í styrk vegarins má sjá á niðurbeygjumælingaferlum falllóðsmælinga, svarta línan sýnir ástand fyrir styrkingu og rauða lína eftir styrkingu. Stálnetið sem notað var er Maccaferri ofið stál “Roadmesh”.

Styrkt útskipting bundins slitlags

Ef núverandi bikbundinn lög eru nægjanlega þykk til að hægt sé að fræsa þau, má framkvæma ofangreinda lausn án þess að bæta við þyngd vegarins.Við slíkar aðstæður er ferlið á þessa leið:

1. 100 mm fræstir ofan af núverandi biklagi
2. nýju neti komið fyrir. Ef um pólíester net er að ræða þarf að spreyja yfirborðið með límefni. Negla þarf stálmöskva niður
3. nýtt 50-60 mm bikbundið slitlag lagt út