7.1. Inngangur
Í þessum hluta verða dregnar saman algengustu aðferðir við gerð umferðalítilla vega um mýrlendi. Frekari upplýsingar um slíkar aðferðir má sjá í ROADEX II skýrslunni “Dealing with Bearing Capacity Problems on Low Volume Roads Constructed on Peat”.
Hægt er að skipta veglagningu um mýrlendi í fjóra yfirflokka:
7.2 Að forðast
7.3 Uppgröftur og jarðvegsskipti
7.4 Útskipting mós
7.5 Ekki hreyft við mó
7.2. Að forðast
Einfaldasta leiðin varðandi vegi um mýrlendi er að forðast mýrina, fara í kringum hana, leggja ekki yfir hann. Þetta lítur út fyrir að vera augljós aðferð við fyrstu sýn, en er þó ekki alltaf valkostur eða jafnvel gleymist þegar veglína er skipulögð þar sem önnur atriði geta verið veigameiri og verða ráðandi í vali lausna. Ef að aðstæður leyfa (lega, umhverfi, hagkvæmni) er sú aðferð að forðast mýrina skynsamlegur kostur.
7.3. Uppgröftur og jarðvegsskipti
Það fer eftir gerð þess mannvirkis sem á að byggja og kostnaðarmati hvort eðlilegt og hagkvæmt sé að skipta um jarðveg í undirstöðu. Uppgröftur og jarðvegsskipti þar sem mór er fjarlægður undan væntanlegri veglínu er öruggasti kosturinn, ef ekki verður hjá því komist að leggja veg um mýrlendi. Þessi aðferð byggir á því að öll veik jarðlög undir veglínunni eru grafinn út þar til komið er á burðarhæfan botn og síðan endurfyllt, helst með leku jarðefni sem er unnið á staðnum.
Þar sem mögulegt er að nota þessa aðferð er hún örugg leið til þess að leggja góðan veg yfir mýri með lágmarkshættu á sigi og skerbroti, en þá er gert ráð fyrir að allur mór sé fjarlægður ofan af fasta laginu. Við þessar kringumstæður ræðst burðarþol nýju fyllingarinnar af þeirri aðferð sem beitt er við útlagninguna og þeim efnum sem notuð eru. Flestir nýjir meiriháttar vegir í ROADEX löndunum eru byggðir með uppgreftri og jarðvegsskiptum.
Uppgröftur og jarðvegsskipti svara samt sem áður aðeins kostnaði ef um er að ræða frekar þunn mólög, þar sem uppgrafið efni verður fremur lítið. Reynsla frá ROADEX löndunum gefur til kynna að fjárhagsleg mörk, þannig að uppgröftur svari kostnaði, liggi milli 3-4 metra módýpis fyrir opinbera vegi. Hagkvæmni útgraftrar veltur á staðbundnum breytum; t.d. dýpt mýrar, hverslags mó er að ræða, önnur eigindi mýrar, kostnað við jarðefni, aðgengi að úrgangssvæðum o.s.frv. (Athuga: Vindmyllubændur telja að fjárhagslega hagkvæmt dýpi liggi á milli 1,0 til 1,5 m af mó.) Hægt er að segja með nokkru öryggi að þegar komið er á meira en 4 m dýpi verður erfiðara að halda bökkum uppgraftarins stöðugum.
Uppgröftur er þó ekki án ókosta:
-
Í dýpri staðbundnum mýrum getur mór orðið eftir í holum í fasta laginu. Slíkt getur valdið burðarþolsvandamálum á fullbúinni fyllingu.
-
Ef mórinn er af lágum skúfstyrk, geta bakkar uppgraftarins orðið óstöðugir og runnið inn í uppgraftarskurðinn áður en næst að koma nýjum jarðvegi fyrir. Slíkt getur aukið til muna það magn sem þarf að grafa upp.
-
Mannvirki og byggingar meðfram uppgreftrinum geta orðið fyrir slæmum áhrifum við brotthvarf hliðarstuðnings, ef ekki er sérstaklega tekið á því.
-
Fullnægjandi geymslusvæði þarf að skilgreina nálægt uppgreftrinum til þess að losa megi uppgrafinn mó þangað.
-
Nýja fyllingin getur verkað sem línuleg afrennslisleið og haft á áhrif á vatnafræði svæðisins.
7.4. Tilfærsla mós
Þar sem óhagkvæmt er að grafa út móinn vegna dýptar, gæti verið mögulegt að beita tilfærslu. Margar slíkar aðferðir hafa verið notaðar á norðurjaðarsvæðunum. Algengastar eru:
7.4.1 Áfangaskipt tilfærsla
7.4.2 Uppgröftur að hluta
7.4.3 Tilfærsla með álagi
7.4.1. Áfangaskipt tilfærsla
„Áfangaskiptri tilfærslu“ eða „tilfærslu“ er venjulega beitt þar sem dýpi mósins sem skipta þarf út er meiri en hagkvæmt þykir að grafa upp og jafnframt þarf þyngd fyrirhugaðrar vegfyllingar að vera nægjanlega mikil til þess að ýta undan sér mónum. Aðferðin er hentug þegar mólagið liggur ofan á mjúkum mótsöðulitlum mó eða mjög ummynduðum, siltríkum mó, eða öðrum mótstöðulitlum fínefnaríkum efnum. Í slíkum tilvikum, er mórinn og mjúk setlög færð til í áföngum. Aðferðin hentar ekki þar sem jarðvegur samanstendur aðeins af trefjaríkum mó þar sem trefjarnar munu hindra útskiptinguna, sjá einnig 7.4.2.
Aðferðin byggir á að hefðbundin fylling er lögð upp að brún mósins og svo er efni ýtt út á móinn, yfirleitt einnig með viðbótarálagi á frambrún fyllingar, til þess að hámarka þyngd fyllingar sem auðveldar tilfærslu. Áhrif samanlagðrar þyngdar fyllingar og viðbótarálags veldur broti í mónum/mjúka jarðveginum fyrir framan fyllingu og mjúki jarðvegurinn færist til hliðar við fyllinguna.
Ókosturinn við þessa aðferð er að öldur af tilfærðum mó/jarðvegi myndast til hliðar og fyrir framan fyllinguna og þessar öldur geta hindrað framgang fyllingarinnar. Slíkur tilfærður mór/jarðvegur getur einnig haft áhrif á nærliggjandi mannvirki og byggingar, jafnvel í töluverðri fjarlægð frá miðlínu tilfærslunnar. Nærliggjandi mannvirki, sem standa innan samsvarandi vegalengdar og 5 sinnum dýpi mósins, geta verið í hættu og því ætti að greina slíkar aðstæður og taka tillit til þeirra áður en vinna hefst.
Þegar áfangatilfærsla mós er hafin getur hún venjulega gengið fram ef tryggt er að hæð fyllingar yfir yfirborði mósins sé haldið jafnri með því að bæta við fyllingarefni. Samt sem áður getur verið nauðsynlegt á stöku stað að fjarlægja tilfærða móinn frá frambrún fyllingar og koma efninu fyrir til hliðar við veglínuna, til þess að tryggja að hægt sé að halda áfram með fyllinguna. Í Svíþjóð er mælt með að grafa út efsta lag mósins til að koma tilfærslunni af stað (líkt og í hlutauppgreftri í kafla 7.4.2.). Tilfærði mórinn til hliðar við fyllinguna getur aukið við heildarstöðugleika fyllingarinnar vegna þess aðhalds sem hann veitir henni.
Áður en lokafrágangur við fyllingu fer fram er farg venjulega skilið eftir í nægjanlegan tíma (venjulega nokkra mánuði) til þess að þétta enn frekar leifar af mó/mjúkum jarðvegi. Slíkt tryggir að frágengin fylling hefur náð áætluðu sigi áður en lögn burðarlaga og afrétting vegarins hefst og lagt er á hann slitlag. Magn tilfærslu vegna útkeyrslu fyllingar ræðst af nokkrum þáttum, sem allir tengjast innbyrðis:
-
þyngd nýju fyllingunnar á móti styrk mós/mjúks jarðvegs í undirstöðu
-
lögun og rúmmál fyllingarinnar á móti gerð mós/mjúks jarðvegs sem stendur til að færa
-
yfirborð harðra laga undir veglínunni
-
önnur staðbundin umhverfiáhrif sem finna má í hverju verki
Þekkja þarf alla þessa þætti og magntaka þá áður en hægt er tryggja gæði tilfærslunnar.
Eins og við jarðvegsskipti þarf að tryggja að engin mófyllt rými verði eftir undir fyllingunni þegar hún er keyrð út. Best er að nota áfangatilfærslu þegar yfirborð undirliggjandi jarðlaga gerir fyllingunni kleift að færast áfram niður í móti án þess að fanga mó/mjúkan jarðveg undir sig. Ef hægt er stýra stefnu fyllingarinnar niður á við er mögulegt að varna aðstæðum sem valda því að mór eða annað mjúkt efni festist undir fyllingunni aftan við frambrún hennar.
Það eru hefðbundin vinnubrögð að taka prufukjarna úr tilbúinni fyllingu til þess að athuga hvernig tilfærslan hafi tekist. Ef kemur í ljós að mór/mjúkur jarðvegur leynist undir fyllingunni er honum gefinn tími til að þéttast undir auknu fargi, eða hann er sprengdur undan fyllingunni með vel staðsettum sprengihleðslum.
7.4.2 Uppgröftur að hluta
„Uppgröftur að hluta til“ er frábrugðinn áfangatilfærslunni að því leyti að hluti mósins er grafinn upp fyrir framan frambrún fyllingar til þess að minnka það magn sem þarf að tilfæra. Athuga: Ef um er að ræða stöðugleikavandamál er hægt er að koma gröfunni fyrir á sömu hlið og ýtan.
Aðferðin er venjulega notuð þar sem þarf að byggja breiða fyllingu og mjúkur jarðvegur í undirstöðu er það djúpur að það er ekki fjárhagslega hagkvæmt að fjarlægja hann. Við þessar kringumstæður er ekki víst að áfangatilfærslan virki að fullu þar sem þörf er á mikilli þyngd yfir allt þversnið fyllingarinnar til þess að ná fram tilfærslu.
Hlutauppgröftur er sérstaklega nytsamleg leið þegar efsta lag mósins er mjög trefjaríkt eða viðarkennt. Þar sem slík lög finnast geta þau virkað sem mótstaða gegn tilfærslukröftum fyllingarinnar. Í þessum tilfellum er hægt að grafa trefjaríku lögin burt og tilfæra afganginn af mólaginu með fargi á fyllinguna. Þessi aðferð hefur reynst vel í Finnlandi niður í módýptir að 10-12 metrum.
7.4.3. Aðstoðuð tilfærsla
Þar sem erfitt er að tilfæra mó er oft hægt að aðstoða tilfærsluna með vatnsskolun eða sprengingum til þess að draga úr styrk mósins.
Með vatnsskolun
Aðferðin felst í að sprauta vatni með háum þrýstingi inn í móinn fyrir framan fyllinguna og þannig auka vatnsinnihald og draga úr skúfstyrk mósins. Vatnslagnirnar eru síðan fjarlægðar rólega á meðan vatni er sprautað inn í jarðveginn. Þetta hámarkar rúmmál mós sem verður fyrir áhrifum.
Með sprengingum
Hægt er að aðstoða tilfærslu mós á ýmsan hátt:
„gryfju skot“
„tá skot“
og „sprengt undir fyllingu“
Þessu aðferðum er gerð frekari skil í ROADEX II skýrslunni “Dealing with Bearing Capacity Problems on Low Volume Roads Constructed on Peat”.
7.5. Veglagning á mýri
Kaflinn fjallar um aðferðir sem nota styrk mósins til þess að bera þyngd nýs vegar. Með þessum aðferðum er óþarfi að flytja mikið magn fyllingarefna og þær verða því sívinsælli hjá verkfræðingum sem búa við skert fjármagn og hafa því þörf fyrir ódýrari aðferðir. Nýlegar umhverfisreglugerðir og reglur sem miða að því að draga úr úrgangsefnum styðja einnig við þær aðferðir þar sem notast við fyrirliggjandi mó sem undirstöðu.
Þessi kafli lítur til 5 aðferða sem nota undirliggjandi mó sem álagsberandi lag. Kaflarnir eru:
7.5.1 Styrkaukning
7.5.2 Álagsbreyting
7.5.3 Styrking jarðvegs
7.5.4 Lóðrétt afvötnun
7.5.5 Staurarekstur
7.5.6 Stöðugleikaaukning
7.5.1. Styrkaukning
Laguppbygging eða „þrepaálag“
Laguppbygging þýðir að veginn er byggður upp í lögum, eða „álagsþrepum“ og hvert lag er aðeins keyrt út þegar tryggt er að undirliggjandi mór sé orðinn nægjanlega sterkur til þess að bera það án þess að gefa eftir. Fyrsta lagið er venjulega lagt nægjanlega þykkt til þess að bera umferð vegna framkvæmda, en samt sem áður nægjanlega þunnt til þess að ekki skapist staðbundið brot í undirliggjandi mó.
Þar sem um trefjaríkan mó er að ræða er talið nægjanlegt að lagið standist 20 kPa álag sem vinnuplan (um 1 m af möl), og næstu lög aðeins lögð út þegar 50-70% af forþéttingu þessa lags hefur verið náð fram (sjá kafla 5). Sama kerfi er notað fyrir næstu lög og að lokum fyrir farg, ef þörf er á því.
Trefjaríkur mór er sérstaklega hentugur fyrir þrepauppbyggingu þar sem hann býr yfir mjög góðum eigindum varðandi mikla samanþjöppun og lekt. Myndlaus mór getur einnig nýst sem undirstaða með þessari aðferð en tímaskali þrepanna þarf þá að vera lengri. Hraði þrepaálags er venjulega metinn út frá hversu hratt poruvatn losnar úr mónum. Hægt er að meta þetta út frá eigindum mósins, en best er að mæla sigið með sigplötum eða með sigslöngu mælingum.
Mikið sig getur komið fram í þrepaálagsaðferðinni og áhrif þess ætti að skilja með nokkuð mikill nákvæmni á hönnunarstiginu þannig að sigið komi ekki á óvart. Að setja slíkt þrepaálag á er talið vera hagkvæmt þar sem módýpt er allt að 4 m. Aðferðinni má að sjálfsögðu beita fyrir meira dýpi en þetta en þá er þörf á meira fargi og lengri tíma þarf að gefa siginu til að ná fram tilætluðum áhrifum.
Farg
Að fergja mó er aðferð sem bætir styrk mós með því að hraða þéttingu hans þannig að mórinn getur borið það álag sem gert er ráð fyrir og sig að loknum framkvæmdartíma verði óverulegt. Slíkt forálag reynist vel þegar unnið er með mó þar sem hann býr yfir mikilli lekt í sínu náttúrulega umhverfi og þjappast á stuttum tíma þegar álag er sett á. Grunnreglan er frekar einföld. Yfirálag er sett á móinn sem er meira en það álag sem hann á að standa undir til framtíðar og honum leyft að síga þarf til hann hefur náð áætluðu heildarsigi. Þegar siginu hefur verið náð fram er fargið tekið af og fyllingin skilin eftir á sterkri undirstöðu.
Að setja aukið álag á fyllingu með fargi er almennt talið vera hagkvæm aðferð við veglagningu um mýrar norðurjaðarsvæðanna og hefur í för með sér það sem er í daglegu tali kallað „fljótandi vegur“. Aðferðin takmarkast venjulega við lágar fyllingar sem liggja vel í landi og á afmöruðum svæðum, fyllingarnar eru almennt ekki hærri en 2-3 m yfir yfirborði mýrarinnar. Fargið er venjulega gert úr tímabundnum birgðum af vegbyggingarefni, svo sem burðarlagsefnum, sem nota á annarstaðar í veginum. Kostnaðurinn við fargið er því venjulega lítill sem enginn í heildarkostnaði verksins.
Það magn fyllingar sem þarf til að ná fram sigi ræðst af ýmsum þáttum; svo sem gerð mós, rakainnihaldi, grunnvatnsyfirborði, hvernig álagið dreifist o.s.frv. Meta þarf hvert farg sérstaklega með tilliti til stöðugleika, sigs og styrkaukningar. Reynsla frá Svíþjóð bendir til að fullbúinn vegur ætti að vera 80% af þyngd vegbyggingarinnar með fargi eftir að tekið hefur verið tillit til flotvægisáhrifa. Jafnast þetta á við að farg þarf að vera 25% þyngra en fullbúinn vegur ef ekki er litið til flotvægisáhrifa yfir tíma. Góð vinnubrögð við fergingu miða að því að hámarka þann tíma sem fargið er á sínum stað og að fargið rísi að minnsta kosti 0,5 m yfir yfirborði fullbúins vegar.
7.5.2. Aðlögun álags
Í flokknum „aðlögun álags“ er farið yfir þær aðferðir sem notaðar eru til þess að breyta álagsdreifingu fyllingar til þess að samræmast betur upprunalegum styrk mósins.
Lækkun langhalla
Í „lækkun langhalla“ felst að hæð vegar er lækkuð á hönnunarstigi til þess að minnka álag á undirliggjandi mó (venjulega ekki hærra en 3 m frá yfirborði mýrar).
Aðferðin getur verið mjög hagkvæm þegar litið er til tíma og efnis og vel þess virði að hafa bak við eyrað þegar um vegur er byggður um mýrlendi.
Mótfylling
Mótfyllingar útvíkka undirstöðu fyllingar til þess að álag fyllingar dreifist yfir stærra yfirborð og eykur þannig öryggismörk gagnvart útskriði fyllingar. Líkt og með öll mannvirki sem byggð eru á mó þarf mótfylling fyrst að fullnægja eigin kröfum um stöðugleika, fyllingin skal byggð upp í þrepum til þess að viðhalda stöðugleika og hafa þarf gott eftirlit með framkvæmdinni.
Með því að víkka grunn fyllingar og mynda mótvægi gagnvart aðalfyllingunni má þrýsta brot/skriðs hringnum neðar í móundirstöðuna og auka þannig heildarstöðuleika.
Til að ná fram virkni mótfyllingar ætti hún að vera nægjanlega breið til þess að tryggja að þyngdarpunktur hennar skapi mótvægi í brothringnum. Hægt er að nota öll efni í uppbyggingu mótfyllingar, jafnvel uppgrafinn mó, en heppilegast er að byggja þær upp á sama tíma og aðalfyllinguna með sömu byggingaraðferðum.
Dregið úr halla
Að „draga úr halla“ virkar á svipaðan hátt og mótfylling og er notað til þess að móta breiðari fyllingu, meiri álagsdreifingu yfir undirstöðuna og lengri og dýpri brot/skriðs hring í undirliggjandi mó.
Þegar þessari aðferð er beitt eru fláar fyllingarinnar flattir út og lækkaðir þannig að heildarvídd fyllingarinnar ofan á mónum eykst.
Léttfylling
Létt fyllingarefni eru stundum notuð til þess að draga úr heildarþyngd fyllingar og þar með langvarandi álagi á undirstöðu. Fyllingunum sem byggðar eru upp með kjarna úr léttum efnum er venjulega komið fyrir með auka fargi til þess að hraða þéttingu og sigi.
Þegar ætluðu sigi hefur verið náð fram er fargið fjarlægt og fyllingin stendur eftir á styrkri undirstöðu.
Léttar fyllingar eru venjulega einungis notaðar yfir stutta kafla þar sem aðrar leiðir eru taldar óhagkvæmar, eða þar sem kostnaðar við þær er mikill. Það sem einkennir vel heppnaða léttfyllingu, auk þess að vera létt, er að hún ætti að vera slitsterk, standast vel niðurbrot, auðveld í útlögn og þjöppun, búa yfir háum þjöppunarstyrk við litla þjöppun og vera umhverfisvæn. Nokkur algengustu efnin sem notuð eru í léttfyllingu á norðurjaðarsvæðum eru:
| Efni |
Þurrkuð þyngd kg/m³ |
Brúttó þyngd kg/m³ |
Athugasemdir |
|
Léttur, sprengdur leir (LECA) |
300-900 | 650-1200 | Framleidd afurð. Létt efni framleitt með hitasprengingu leirs. Ýmis þéttleiki vegna mismunandi vatnsupptökueiginleika. Þarfnast venjulega 0,6 m af yfirliggjandi veglögum. Getur reynst erfiður í þjöppun, |
|
Fínkornótt eldsneytisaska (PFA ) |
700-1400 | 1300-1700 | Aukaafurð kolaraforkuvera. Þéttist náttúrulega, nýtist sérstaklega vel í bakfyllingu við brúarsporða. |
| Slag | 1000-1400 | 1400-1800 | Aukaafurð stáliðnaðarins. Venjulega á þyngri enda léttefnakvarðans. Útfellingar geta verið umhverfisvandamál. |
| Lofttæmt slag | 500-1000 | 1100-1700 | Froðukennd aukaafurð mynduð með því að dýfa bræddu slagi í vatn. |
| Eldfjallaska |
650-1000 |
1400-1700 | Náttúrulegt efni (sérstaklega í notkun á Íslandi). |
| Börkur/viður |
100-300 |
800-1000 | Ekki er mælt með notkun nýs viðar þar sem erfitt er að þjappa hann. Gamall börkur getur búið yfir góðum eiginleikum en getur valdið útfellingarvandræðum. |
| Pressað pólíester | 20 | 100 fyrir hönnun | Framleidd afurð. Mjög létt venjulega framleidd í blokkum, frekar dýr. 100kPa álagsstyrkur. Venjulega lokað með steinsteypu. Viðkvæmt gagnvart bensíni, eldi og útfjólubláu ljósi. |
| Úrgangs steypa | 500-600 | 750-100 | Úrgangs steypa úr framleiðslu t.d. múrsteina, steypu án fínefna o.s.frv. Framleidd afurð. Steypufroðunni bætt við fljótgerða steypu á framkvæmdarsvæðinu, 4Mpa lágmarks álagsstyrkur. |
| Foamed concrete | 600-1800 | 1000-1800 | Manufactured product. Pre-foam added on site to ready-mixed mortar, 4MPa minimum compressive strength |
| Steypufroða | 200 | 600-800 | Sýnt hefur verið fram á að slíkir baggar halda enn 20% floti eftir 10 ár undir yfirborði, venjulega ekki til staðar. |
| Samanþjappaðir móbaggar | xxxx | xxxx | xxxx |
| Glerfroða | 100-500 | 100-500 | Afurð framleidd úr úrgangsefnum (cathode ray tubes), stöðugt efni, álagsstyrkur 6-12 Mpa. |
| Dekkjaúrgangar | 500-650 | 500-650 | Úrgangsdekk þjöppuð í bagga og bundin saman með galvínseruðum vír. |
Lág rúmþyngd nokkura léttra efna er samt sem áður ekki aðeins kostur þar sem léttleiki þeirra getur valdið flotvægisvandamálum, sérstaklega á stöðum þar sem grunnvatn stendur hátt.
Vinsælustu léttu fyllingaefnin í dag eru léttur sprengdur leir (LECA) og pólíester (EPS). Helsti kostur EPS eru lágur þéttleiki 20 kg/m³ þrátt fyrir að venjulega sé miðað við 100 kg/m³ í hönnun vegna stöðugleika- og sig útreikninga og jafnframt er gert ráð fyrir einhverri vatnsupptöku yfir tíma. Auðvelt er að flytja EPS blokkir og meðhöndla þær (hægt er að flytja allt að 100 m³ af efninu á einum vörubíl) og eini ókostur þess, ef litið er framhjá framleiðslukostnaði er að þau eru viðkvæm fyrir bensín og öðrum slíkum efnum. Venjulega er gert ráð fyrir slíku með nákvæmri hönnun. Venjulega er gert ráð fyrir að EPS fyrir vegagerð nái 100 Kpa þjöppunarstyrk til þess að takmarka staðbundna niðurbeygju undir hjóli. Hefðbundinn uppbygging fer þannig fram að sett er 100-150 mm þykk styrkt steypt plata yfir EPS lagið og þar ofan á 500 mm malar burðarlag til þess að binda lögin í veginum saman og skapa varmajafnara þannig að minna verði um breytingar í hálkuskilyrðum þegar farið er af hefðbundnum vegi yfir á veghluta byggðan með EPS blokkum.
Léttar aukaafurðir skógariðnaðarins svo sem börkur, viðaflísar og sag hafa oft verið notaðar í léttar fyllingar í ROADEX aðildarlöndunum á norðurjaðarsvæðunum. Þessum efnum er venjulega komið fyrir ásamt lagi af lítt gegndræpu efni, svo sem leir eða jarðvegi til þess að viðhalda raka og einangra þau frá áhrifum andrúmsloftsins. Ef slík efni komast í mikla snertingu við loft brotna þau niður, þorna og geta átt á hættu að kvikni í þeim, ef þau eru meðhöndluð á rangan hátt.
Minnkað álag
Minnkað álag felst í grunninn af því að þung vegbyggingarefni eru fjarlægð ofan af tilbúnu veghloti og léttari efnum komið fyrir í staðinn.
Markmiðið með affergingu er að draga úr álagi á undirliggjandi mó niður fyrir núverandi burðageta hans. Venjulega miða sérfræðingar við draga úr álagi um 1/2 til 1/3 af upphaflegu fyllingunni. Ef hægt er að ná þessu fram má búast við að vegurinn verði að mestu laus við sig það sem eftir er líftíma hans.
7.5.3 Styrking undirstöðu
Styrkja má undirstöðu fyllingar með ýmsum leiðum og ræðst aðferðin af þeim efnum sem notuð eru. Undirstöðustyrkingar er það svið innan vegagerðar sem hvað mestar nýjungar eru að eiga sér stað og nýjir framleiðendur og ný efni koma til sögunnar með reglulegu millibili. Sex flokkar styrkinga verða teknir til nánari skoðunar í þessum kafla.
- Jarðdúkar
- Jarðnet
- Timburstyrking
- Steypt styrking
- Galvaníseraðar stálplötur
- Stálmöskva styrking
1. Jarðdúkar
Mikil umræða hefur spunnist um jarðdúka og notkun þeirra í þeim tveim gerðum vega sem um ræðir þegar vegur er lagður um mjúka jörð þ.e. annaðhvort lágt veghlot eða hærra veghlot með viðameiri fyllingu. Almennt er talið að þegar um lágt veghlot er að ræða mun jarðdúkurinn skilja að og virka sem sía og val á jarðefnum ætti að miðast við þessa eiginleika dúkarins.
Þar sem um hærri fyllingar er að ræða getur jarðdúkurinn virka sem styrking og því þarf að velja styrkingarefni sem hæfir því hlutverki. Hér þarf að tryggja að nægjanlegt viðnám verði milli jarðdúksins, fyllingarinnar og jarðvegs í undirstöðu til þess að hann standist þá krafta sem verka á hann. Þegar vegur er lagður um mýrlendi á Íslandi er efsta lagið yfirleitt trefjaríkt, með sterka rót og frekar þurrt yfirborðslag, slíkur jarðvegur virkar sem náttúrulegur „filter“ og þarf því sjalnast jarðvegsdúk við slíkar aðstæður.
Jarðdúkur mun ekki hafa áhrif á langtíma sig fyllingar, eða heildaráhættustuðul vegarins, en getur haft góð áhrif til skemmri tíma. Sérstaklega getur jarðdúkur tryggt staðbundið jafnvægi fyllingarinnar á meðan á vegagerð stendur með því að dreifa álagi fyllingarefnis á yfirborðið á meðan að jarðvegur í undirstöðu er að ná upp styrk til þess að valda álaginu. Þannig ætti að líta á jarðdúkinn sem tímabundna aðstoð við jarðveg til að ná upp styrk til að standa undir fyllingunni til langs tíma.
2. Jarðnet
Notkun jarðneta á fáförnum vegum yfir mýrlendi hefur notið vaxandi vinsælda, sérstaklega á nýjum þjónustuvegum vindmyllubúgarðar og línuvega þar sem farið er um blautt mýrlendi. Margar gerðir jarðneta eru tiltækar í slíkar lausnir frá ýmsum framleiðendum og úr mismunandi efnum og útfærslum. Allar gerðirnar virkar samt sem áður á svipaðan hátt og byggja á samtengingu milli jarðnetsins og jarðefna í fyllingu við mismunandi umferðarálag og sig.
Samtengingin myndar samtvinnað stöðugt lag milli jarðnetsins og malarefnisins, sem eykur stífleika í netinu og auðveldar dreifingu álagskrafta yfir stærra svæði en um er að ræða í vegum án jarðnets. Flotvegur sem liggur á jarðneti sígur en jarðnetið dreifir sigkröftunum betur og minnkar þannig missig þar sem farið er yfir veika undirstöðu.
Lykilinn að því að ná samtengingu við jarðnetið er að nota rétta stærð og lögun malarefnis miðað við það jarðnet sem notað er. Ræðst þetta, ásamt öðru, af lögun jarðnetsins og lögun efnisins. Helst ætti að ná fram slíkri pörun milli nets og efnis að samtvinnað lag myndist. Rúnuð möl, jökulruðningur og stórgrýti eru því venjulega ekki notuð í samtengilagið. Óunnið efni getur verið nothæft í samtengilagið ef tryggt er að enfið sé nokkuð vel flokkað og nybbótt til þess að stuðla að samtengingunni.
Tvöfalt kerfi jarðnets myndar venjulega stífari vegbyggingu en ef um eitt jarðnet er að ræða og getur slíkt dregið enn úr missigi yfir mó. Notast ætti við jarðdúk til aðskilnaðar þar sem hætta er á að fínt efni getur þrengt sér inn í fyllingarefnið. Fínefni í jarðvegi getur dregið úr samtengingunni milli jarðnetsins og malarefnisins og þar með haft áhrif á virkni fullbúins vegar. Líta ætti á jarðveg í undirstöðu, með fínefnainnihaldi >15%, sem fínefnaríkan jarðveg og þá er ástæða til þess að meta nánar notkun jarðdúks.
3. Timburstyrking
Elsta aðferðin til styrkingar undir fyllingu er notkun timburs. Aðferðin felst í að leggja timbur sem fengið er úr nærliggjandi skógi yfir mýraryfirborðið og dreifa þannig því álagi sem ný fylling leggur á undirliggjandi mó þar til að hann hefur byggt upp nægan styrk til þess að standa undir fyllingunni.
Í gegnum aldirnar hafa verið notaðar ýmsar gerðir slíkra styrkinga úr viði. Allt frá einföldum fín- og grófgreinóttum mottum að hönnuðum ristum úr stærri timburbolum sem haldið er saman af stálpinnum. Allar slíkar lausnir miða að því að varna staðbundnu mýrarrofi fyllingarefnis og dreifa álaginu er stafar frá fyllingunni yfir meiri yfirborð.
Einfaldasta aðferðin notast við bagga af staðbundnum greinóttum við sem byggingarefni. Þessir baggar eru lagðir hlið við hlið á mýraryfirborðið áður en viðeigandi fyllingarefni er lagt yfir.
Trjábolir er þyngri kosturinn við greinótta viðinn og eru slíkar mottur hannaðar til þess að veita mótvægi við sveigju í undirstöðu fyllingar. Einfaldasta útfærslan eru timburstaurar lagðir hlið við hlið þvert á veglínu.
Einnig má hanna slíkar mottur þannig að viðurinn liggi á ská (almennt 60°) og sé festur saman með stálpinnum.
Reynslan hefur sýnt að þörf er á því að ýta slíkum timburmottum undir grunnvatnsyfirborð innan 6 mánaða frá útlagningu til þess að niðurbrot verði ekki ill viðráðanlegt. Ef ekki næst að sökkva þeim alveg undir fyllinguna er líklegt að rotnun hefjist.
Timburstyrking er ekki jafnvinsæl aðferð eins og jarðdúkur eða jarðnet á norðurjaðarsvæðinum vegna mikillar mannaflaþarfar og timburkostnaðar, en slík aðferð getur verið samkeppnishæf ef nóg er af timbri nálægt framkvæmdarsvæði. Samt sem áður ætti ekki að láta aðferðina falla í gleymsku þar sem margir vegir á norðurjaðrinum hvíla á slíkri undirstöðu og munu þessir vegir þarfnast viðhalds og breikkunaraðgerða í framtíðinni.
4. Steypt styrking
Járnbundnir steyptir flekar voru notaðir með góðri raun í Skotlandi og Írlandi frá þriðja áratug síðustu aldar fram á þann sjötta.
Nútímaútgáfa af styrktum steyptum fleka er léttari „steypufroðu fleki“. Freydd steypa er blönduð á vinnusvæði með því að bæta í hana froðu sem áður hefur verið blönduð í steypuhrærivél. Aðferðin er á þann veg að froðuefni er blandað saman við vatn í froðuvél á vinnusvæði til þess að framleiða „frumfroðu“. Þessari frumfroðu er þvínæst blandað við steypuna í steypuhrærivél og þar með er freydda steypan tilbúin til útlagningar. Venjulega er steypunni dælt beint á notkunarstað. Þjöppunarstyrkur freyddrar steypu getur verið frá 900 til 1500 kg/m og ræðst styrkurinn af því magni frumfroðu sem bætt er í og sements innihaldi fínefnisins.
Nútímaútgáfa af styrktum steyptum fleka er léttari „steypufroðu fleki“. Freydd steypa er blönduð á vinnusvæði með því að bæta í hana froðu sem áður hefur verið blönduð í steypuhrærivél. Aðferðin er á þann veg að froðuefni er blandað saman við vatn í froðuvél á vinnusvæði til þess að framleiða „frumfroðu“. Þessari frumfroðu er þvínæst blandað við steypuna í steypuhrærivél og þar með er freydda steypan tilbúin til útlagningar. Venjulega er steypunni dælt beint á notkunarstað. Þjöppunarstyrkur freyddrar steypu getur verið frá 900 til 1500 kg/m og ræðst styrkurinn af því magni frumfroðu sem bætt er í og sements innihaldi fínefnisins.
5. Galvaníseraðar stálplötur
Nýleg þróun í flekalagningu yfir mó er notkun kassaprófíls úr galvaníseruðu stáli sem styrking undir fyllingu
Hingað til hefur þessari aðferð aðeins verið beitt á skógarvegi í Finnlandi og Rússlandi en þar virðist lausnin lofa það góðu að óhætt ætti að vera að mæla með henni til notkunar á fáförnum opinberum vegum.
Venjulega er notast við 7 mm bárujárnsplötu með zinc húð gegn ryði. Plötunum er hægt að koma fyrir langsum eða þversum á veglínu. Það virðist vera að plötum sem komið er fyrir þvert gefi betra burðarþol og mótstöðu gegn hjólfaramyndun á meðan að plötur sem komið er fyrir langsum höndli betur sig eftir langsniði vegar og frostlyftingu.
6. Stálnets styrking
Styrking vegbyggingar með notkun stálneta er nú til dags vel þekkt aðferðafræði, eftir rannsóknir sem fóru fram undir merkjum EU REFLEX verkefnisins “Reinforcement of Flexible Road Structures with Steel Fabrics to Prolong Service Life” (1999-2002). Markmið verkefnisins var að þróa aðferðir fyrir nýbyggingar og styrkingar eldri vega með stálnetum til þess að lengja heildarlíftíma vega og lengja endingu slitlaga.
ROADEX mælir með athugun á hagkvæmni styrkingar með stálneti í burðarlögum vega þar sem vegur er lagður um mýrlendi. Eykur slíkt stífleika vegarins og dreifir betur álagi með því að binda alla vegbygginguna saman. Stálnetið þarf að ná yfir allt vegsniðið án samskeyta. Reynslan hefur sýnt að sprungur munu myndast á samskeytum og við enda netanna. Vegna þessa ættu hönnuðir að tryggja að netið nái yfir allt vegsniðið. Samskeyti í langsniði eru ekki jafn mikilvæg og í Finnlandi eru stálnetin ekki látin skarast. Stálnet yfir ræsi, pípur og kapla geta valdið viðhaldsvandamálum og ætti að sleppa að leggja net á slíkum stöðum eða að öðrum kosti hanna þau þannig komið sé í veg fyrir þessi vandamál.
7.5.4. Lóðrétt afvötnun
Megin tilgangur lóðréttrar afvötnunnar er að stytta leið vatns niður í jarðveg og framkalla hraðari forþéttingu með tilheyrandi styrkaukningu snemma í ferlinu.
Í hefðbundinni vegfyllingu, án lóðrétts afrennslis, eykst grunnvatnsþrýstingur og vatn þarf að fara um töluverðar vegalengdir áður en hann nær að jafnast út aftur. Með lóðréttu afrennsli í jarðvegi verður mesta vegalengd að afrennslisleið helmingur af láréttri vegalengd milli afrennslismöguleika (venjulega 1,0 – 1,5 m). Þessi stutta vegalengd þýðir að aukinn grunnvatnsþrýstingur getur jafnast hraðar úr mónum og þannig stendur fyllingin á þéttara undirlagi fyrr en ella.
Aðferðin felst venjulega í að net af afrennslisleggja (venjulega jardúksbönd) er þrykkt ofan í jarðveginn.
Lóðrétt afrennsli í mó er almennt aðeins talið nauðsynlegt í myndlausari gerðum af mó og sérstaklega þegar slíkir mýrarflóar liggja á þykkum leirlögum. Trefjaríkari mór ætti að dreifa vel öllum auka poruvatnsþrýstingi án þess að grípa þurfi til lóðréttra afvötnunarlausna.
Venjulega er lagt út yfirborðslag með efni sem afvatnar sig vel og virkar bæði sem vinnupallur og lárétt afvötnunarlag. Lóðréttu afrennslisleggjunum eru síðan stungið niður úr þessu lagi í þríhyrnings- eða ferhyrnings munstri og þá er algengast að notast við ferhyrningsmynstrið þar sem auðveldast að stjórna því og jafnramt býr það yfir mestu afrennslismöguleikunum.
Þegar jarðvegsmassinn sígur brotnar upp á afrennslisleggina í jarðveginum með þeim afleiðingum að eðlilegt er að reikna afvötnun og sig undir fyllingu með „vatnsleiðnigetu með brotnum afrennslisleiðara“ reglunni. Venjulega er þetta um 75% af eðlilegri afrennslisgetu.
7.5.5. Staurarekstur
Almennt er ekki notast við staura sem styrkingu á fáförnum vegum nema að sigstýring sé geysilega mikilvæg. Aðferðin er dýr, bæði þarf að koma tækjum á staðinn og einnig er dýrt að setja upp og reka staurana. Hefur hún því almennt einungis verið notuð á aðkomum að brúm og slíkum mannvirkjum þar sem meiri krafa er á að sigi sé stýrt. Fram að þessu hefur oftast verið notast við forsteypta staura. Hægt er að skeyta slíka staura saman þar sem um mikið dýpi er að ræða (yfir 15 m) og hægt er að splæsa þá með ýmsum aðferðum. Samskeytin verða að vera eins sterk og staurinn og búa yfir sömu mótstöðu gagnvart sveigingu til þess að tryggja að enginn ónauðsynlegur veikleiki sé á heildarlengd staursins.
CFA (continuous flight auger) staurar njóta vaxandi vinsælda á norðurjaðarsvæðunum og geta þeir verið vel samkeppnishæfir og hraðir í framleiðslu. Staurarnir eru mótaðir með því að bora snigil (‘continuous flight auger’) niður í jörðina sem styrkir hliðar borholunnar með þeim jarðvegi sem liggur inn í sniglinum. Þegar snigillinn nær þeirri dýpt sem krafist er er sand-sement graut eða steypu dælt ofan í holan snigilinn á meðan hann er dreginn upp úr holunni. Styrktarjárnum er þvínæst komið strax fyrir eftir að snigillinn hefur verið dreginn upp. Hægt er að fá CFA frá 300mm upp í 900mm í þvermáli og hægt er að reka þá niður allt að 30 m.
Óháð þeirri stauragerð sem rekinn er í móinn er þeim venjulega lokað með einu af eftirfarandi þremur gerðum af lokum: Steyptri heilli hellu, einstökum steyptum lokum eða samtvinnun jarðdúks og steypu loka.
Almennt er talið vera góð vinnubrögð að staurahópurinn sé sjálfberandi þ.e. að hann gæti staðið sjálfur ef að mórinn væri ekki til staðar og litið er fram hjá allri hliðarmótstöðu sem mórinn getur valdið. Skáreknir staurar eru notaðir til að veita mótstöðu þar sem gert er ráð fyrir að tilbúið staurakerfi verði fyrir láréttu álagi. Í Finnlandi er venjulega notast við tvær til þrjár raðir af skáreknum staurum þar sem tekið er tillit til þess að framtíðarálag á nærliggjandi mó gæti valdið láréttu álagi á staurana.
Jarðdúka má einnig nota sem stauralok og hönnunaraðferðir eru nú til staðar sem para saman stærð og miðju loka við nægjanlega sterk textílefni til þess að útbúa álagsdreifipall fremur en stífa steypuhellu.
Við gerð álagsdreifipalls eru venjulega notuð eitt eða fleiri lög af jarðdúksstyrkingu og malarefni lagt ofan á stauralokin undir tilvonandi fyllingu. Þegar fyllingin er byggð upp með lagskiptingu á þessum palli myndast nokkurskonar hvol yfir staurlokunum sem dreifir álagi frá fyllingu á staurana og eftir þeim niður á stífara undirlag.
Timburstaurar hafa áður fyrr verið notaðar á fáförnum vegum um mýrlendi og þeir hafa notið vaxandi vinsælda í Svíþjóð sem aðferð til að draga úr sigi í leir og silti. Slíkir staurar gætu þannig leikið svipað hlutverk þar sem mór liggur yfir leirlög eða silt.
Timburstaurar hafa einnig verið notaðar á skógarvegum þar sem mikið framboð er á ódýru timbri á vinnusvæði sem gerir aðferðina mjög hagkvæma.
7.5.6. Jarðvegsbinding
Jarðvegsbinding er tiltölulega ný aðferð í vegagerð um mýrlendi og í dag hafa aðeins Finnland og Svíþjóð prófað aðferðina á norðurjaðarsvæðunum. Fram að þessu hefur aðferðin verið notuð til þess að bæta styrk undirliggjandi jarðvegs með það að markmiði að auka burðarþol og stöðugleika fyllingar en aðferðin getur einnig haft þau auka áhrif að draga úr sigtíma og láréttri tilfærslu. Þessa þætti þarf að kanna betur.
Hugmyndafræðin að baki jarðvegsbindingu er nokkuð einföld.
Veikum mónum er blandað saman við bindiefni, venjulega sementskennt, með vélrænum blandara til þess að framkalla sterkari og stöðugri jarðvegsblokk. Í ferlinu er þurru bindiefni dælt í gegnum blandarann með loftþjöppu og snýst blandarinn lóðrétt og lárétt í mónum. Hérna virkar bindiefnið saman með poruvatninu og mórinn umbreytist í sementsríkan massa.
Enn sem komið er hafa jarðvegsbindingar á norðurjaðarsvæðunum farið fram með blandara sem komið er fyrir á gálga skurðgröfu. Dæmigerð bundin jarðvegsblokk er 8-10 fermetrar í plani og 3-5 metra djúp og venjulega er sett 0,5 til 1,0 m þykkt farg á hana strax að lokinni blöndun til þess að auka styrk hennar. Fargið er síðan nýtt sem vinnupallur fyrir vélina þegar næsti hluti er tekinn fyrir.
Styrkur bundins mós ræðst af gerð og magni bindiefnis en einnig af eiginleikum hins náttúrulega mós. Dæmigerður óafvatnaður skúfstyrkur bundins mós liggur venjulega á bilinu 50 – 150 kPa. Myndin hér fyrir neðan sýnir nokkur dæmigerð eigindi mósins og hlutföll á mismunandi skrefum bindingarferlisins. Súluritin sem sýnd eru eru úr sænskri verkefnisskýrslu Sw7, sem tekur til vegar 44 milli Uddevalla og Trollhätta.
7.6. Kostnaðarsamanburður
Eins og áður hefur verið nefnt þá ræðst val á aðferðum á mismundi þáttum, frá umhverfisþáttum til einfaldleika í byggingu sem og af kröfum sem gerðar eru til tilbúins vegar. Kostnaður mun samt sem áður alltaf vera mikilvægur þáttur og í meðfylgjandi töflu, sænskt dæmi, eru vísbendingar gefnar um hlutfallslegan kostnað sumra þeirra aðferða sem nefndar hafa verið.
Mismunandi aðferðir munu leiða til mjög mismunandi útkomu og kostnaður vegna viðhalds vegarins er breytilegur miðað við hvaða aðferð er notuð. Hlutfallsleg viðhaldsþörf flotvega um mýrar liggur utan umfjöllunarefnis hér en segja má að líklegt framtíðarviðhald ætti að vera einn þáttur sem metin er inn í ákvarðanatöku þegar kemur að því að leggja veg um mýri.