4.1. Metoder for undersøkelser og kontroll
4.1.1. Boring, prøvetaking, oppgraving
Moderne ikke-destruktive metoder (NDT = non-destructive techniques) gir mulighet for stadig raskere og mer pålitelige undersøkelser av vegens tilstand. Men de vil aldri fjerne behovet for boring og prøvetaking. Fakta om lag i vegkroppen må bekreftes. Ikke-destruktive undersøkelser trenger data for kalibrering, og prøver må tas for laboratorieanalyser.
For å kartlegge hva slags permanent deformasjon som finner sted må det vanligvis tas prøver fra overbygningen (bærelaget) for analyser i laboratoriet. Hvis det er sannsynlig at spordannelsen henger sammen med en svak undergrunn bør det også tas prøver fra undergrunnen, eller materialtypen der må fastlegges på annen måte.
Det er mange metoder for å kontrollere tykkelsen av lagene i vegkroppen. Dreiebormetoden brukes fortsatt i mange land, men metodens største svakhet er at prøven lett kan bli skadet.
Andre gode boremetoder omfatter systemer der et prøverør bores eller
slås med en hydraulisk hammer gjennom vegkroppen.
Oppgraving av prøvegroper fungerer også godt, særlig hvis en trenger mange prøver. Men denne metoden kan lage “stygge” merker i vegdekket.
I mange tilfeller er bruk av en lett gravemaskin den mest pålitelige måten for å kartlegge lagstrukturer og type deformasjon.
4.1.2.Visuell inspeksjon, video, foto, termokamera
Moderne digitaltekniske metoder for fotografering og video gir noen svært egnete verktøy for å kartlegge en veg go dens omgivelser.
Bildeopptak av vegen er avgjørende for en riktig identifikasjon av et problem knyttet til f.eks. en tett stikkrenne. Befaring, vurdering og dokumentasjon på stedet bidrar til å lokalisere problemer og klassifisere topografien i området.
Hittil har vurdering av dreneringsspørsmål hovedsakelig vært basert på visuelle inspeksjoner. En god visuell dokumentasjon kan hjelpe eksterne fagfolk med å gjøre seg kjent med spesielle problemer på hvert enkelt sted uten selv å være på stedet.
Digital video er i dag den metode for datainnsamling som er best egnet og øker mest i bruk. Det skyldes billigere kameraer med bedre kvalitet, større kapasitet, billigere datamaskinvare og bedre programvare.
Videoopptak gir en kontinuerlig beskrivelse av vegen. Det kan vise tilstanden av vegens overflate, dekkeskader, vegmerking, trafikkskilter osv. Det kan også gi verdifull informasjon om topografien langs og omkring vegen. Et videoopptak av vegen og grøftene kan, sammen med en talekommentar, være en enkel måte å samle grunnleggende opplysninger for en analyse av drenssystemet.
Video kan også brukes under kontrahering av vegarbeid. Videoopptak eller en seie av fotos “før og etter” kontraktsinngåelsen eller utførelsen av tiltaket er en god måte for å evaluere om vedlikeholdet har vært vellykket, eller for å følge opp videre arbeid.
Videoopptak kan utføres samtidig med andre undersøkelser, f.eks. georadar, og alle datafilene kan knyttes sammen. Samlet kan de gi en levende presentasjonsform.
En ny og svært lovende metode for undersøkelse av veger er utprøvd i ROADEX-prosjektet. Den omfatter bruk av moderne digitale termokameraer med stor nøyaktighet. Metoden var vist seg særlig egnet i dreneringsanalyser i forbindelse med prosjekter der permanente deformasjoner er undersøkt.
Den kan brukes sammen med vanlig digital video i undersøkelser av dekkeskader. Noen ganger kan den til og med oppdage sprekker som ikke er synlige på vegoverflaten.
Om våren og tidlig om sommeren kan undersøkelser med digitalt termokamera også oppdage steder der det fortsatt er tele under vegen.
Enda mer nyttig er det at temperaturvariasjonene på vegens overoverflate kan kartlegges. Det kan gi verdifull informasjon om mulige avvik når det gjelder fuktinnhold i vegdekket (f.eks. på grunn av “pumping”, sprekker eller dårlig drenering).
4.1.3. Vurdering av dreneringssystemet
Det oppstår nesten aldri permanente deformasjoner hvis det ikke er overflødig vann i vegkroppen og undergrunnen. Resultater fra ROADEX-prosjektet viser klart at det mest lønnsomme vedlikeholdstiltak på lavtrafikkveger er å holde dreneringssystemet i god stand. Link til rapporter: ROADEX II rapport: Drainage on Low Traffic Volume Roads og ROADEX III rapport: Developing Drainage Guidelines for Maintenance Contracts
Nøkkelen til at dreneringen virker er et effektivt system for tilsyn med den. En omfattende vurdering av dreneringssystemet bør fortrinnsvis gjennomføres ved slutten av hver vedlikeholdskontraktsperiode, eller med maksimalt 6-8 års mellomrom. Under denne vurderingen kan områder med problematisk drenering bli kartlagt og behov for utbedringstiltak fastlagt. Etter at områdene med dreneringsproblemer er klarlagt bør tilstanden her kontrolleres hvert år. Resultatene fra fra dreneringsanalysen bør tas vare på i en database, slik at kunnskap om dreneringen kan beholdes tilgjengelig for bruk i framtida.
Et godt tilsyn med dreneringen og en strategi for utbedring kan deles i tre faser:
Fase 1: kartlegge deler av vegen med utilstrekkelig drenering
Fase 2: gjøre en grunnleggende problemanalyse av stedene med dreneringsproblemer
Fase 3: fastlegge løsninger for problemområdene
Fase 1: Kartlegging
Dreneringsanalysen bør utføres for en del av vegen om gangen. Begge sider av vegen bør vurderes hver for seg. Unntaksvis, der vegbredden er mindre enn 5,5 m, kan datainnsamlingen skje i bare en retning. Under registreringen bør målebilens hastighet være mellom 20 og 30 km. Bilen bør kjøre nært vegkanten for at kameraene skal ha uhindret sikt til grøfta og vegskråningen.
Den som foretar kartleggingen bør bruke en bærbar datamaskin til å registrere dreneringsgrøftens tilstandsklasse og retningen på utløpene. Samtidig bør eventuelle kommentarer til kartleggingen leses inn i videoens audiofil. Typiske slike kommentarer kan være:
- Beskrivelse av dreneringens tilstand;
- Beskrivelse av vegens profil;
- Eventuelle rettelser til registreringen som må oppdateres senere;
- Eventuelle observasjoner av torvkanter eller dekkeskader som hindrer vannet fra å renne til grøfta;
- Eventuelle utglidninger av løsmasser fra indre eller ytre skråninger til grøftebunnen, slik at vannstrømmen hindres.
Slike verbale kommentarer har vist seg å bety mye for å sikre kvaliteten av kartleggingen og muligheten for å rekonstruere den.
Fase 2: Problemanalyse
Det første som må gjøres i denne fasen er å lage et prosjekt for hvert avsnitt av vegen som er kartlagt, som alle data registrert i marka kan knyttes til. Det kan f.eks. gjøres med “Road Doctor Designer”® eller lignende programvare, der resultater fra den innledende dreneringsanalysen, tverrprofildata, digitale videoer og stillbilder kan knyttes til posisjonsdata. Eventuelle profilometerdata (spor og jevnhet) bør også knyttes til prosjektet, og da helst historiske data for de siste fem årene. Slik data kan vanligvis hentes fra vegeierens database eller bli oppdatert på stedet. Når dette er gjort kan den endelige dreneringanalysen utføres ved ulike metoder, avhengig av hvor tett registreringene med profilometer er gjort. Det bør brukes enten 10 m eller 20 m gjennomsnittsavstand. Resultater med gjennomsnittsavstand på 100 m eller mer gir for dårlig grunnlag for en pålitelig dreneringsanalyse. Sammenhengen mellom dekkeskader og tilstand på dreneringen bør også registreres på dette stadiet.
For grusveger bør resultatene fra dreneringsanalysen sammenlignes med eventuelle registreringer av svakheter i teleløsningen og skader som vises på videoopptak og stillbilder. En svært god parameter for sammenligning er bæreevneverdien beregnet fra målinger med fallodd, hvis slike resultater finnes. Sammenheng mellom telehiv og drenering kan også undersøkes, f.eks. ved å bruke resultater fra IRI-målinger om vinteren eller data om antenneposisjoner fra georadarmålinger (IRI = International Roughness Index).
Fase 3: Løsninger
Når problemområdene er blitt klarlagt og beliggenheten registrert kan prosjektering av utbedringstiltak begynne. Alle data bør arkiveres, slik at de kan brukes ved senere vurderinger av dreneringen. Dermed kan tilsyn og revurdering av dreneringssystemets tilstand i årene som kommer bli en enklere oppgave enn første gang.
4.1.4 Analyse av dekkeskader – veger med fast dekke
Hva er dekkeskadeanalyse?
Som navnet antyder kan en dekkeskadeanalyse bare brukes til å klarlegge type go omfang av skader i slitelagene på veger med fast dekke. Noen indikasjoner på permanente deformasjoner kan en også få ved en dekkeskaderegistrering (PDI = Pavement Distress Inventory). Den vanlige metoden for å undersøke dekkeskader er visuell inspeksjon fra et kjøretøy i bevegelse.
Dekkeskaderegistrering, eller PDI, er vanligvis en delvis manuell sprekkregistreringsmetodikk, basert på visuell inspeksjon fra et kjøretøy i sakte bevegelse. Bilføreren forteller operatøren hvilken type sprekker som finnes på vegen. Operatøren legger disse dataene inn på en skjerm som er knyttet til en datamaskin, som igjen legger registrert informasjon inn i en database for sprekkdannelser. Registreringen gjøres vanligvis i begge kjørefelt.
Stedsangivelse for vegen og kjøretøyet bør oppdateres automatisk i databasen. Videomateriale kan også brukes som referanseopplysninger.
Etter at målingene er utført kan en beregne ulike indekser som beskriver alvorlighetsgrad og omfang av dekkeskader. F.eks. angir den finske skadeindeksen (PVI) nivået for dekkeforringelsen i m2. I dette systemet anses et dekke av asfaltbetong (Agb) å være i dårlig forfatning hvis PVI-indeksen er 60 m2, mens et dekke av mykasfalt (Ma) er dårlig med en PVI på 115 m2.
Men slike typer visuell inspeksjon anses nå å være upålitelige. Derfor blir automatiserte metoder stadig mer populære. De blir også utført fra et kjøretøy i bevegelse, men farten under målingen er mye høyere, vanligvis ikke lavere enn normal kjørefart. Kjøretøyet kan utstyres med digitalkameraer, videokameraer, laserskannere eller “linescan”-kameraer, som foretar enten “bildefortolkning” med dataprogramvare eller laserbasert analyse av målinger.
I “bildefortolknings”-metoden behandler dataprogrammet data fra bildene og oppdager mulige partier med nedsatt dekkekvalitet. Det kan også lage kart som viser nøyaktig lokalisering av sprekker. Metoden med laserskanner kan måle spor, ujevnhet, sprekkemønster osv. Laserstrålen registrerer vegoverflaten og lager en modell der partier med dekkeforringelse vises sammen med nøyaktig lokalisering av hvert parti.
Sammenlignet med “tradisjonell” dekkeskaderegistrering gir de automatiserte metodene ikke bare raskere registrering, men også bedre datakvalitet, mulighet for rekonstruksjon av målinger og presis informasjon om lokalisering av sprekker. De gir også mulighet for å samkjøre analyser av dekkeskader med andre registreringer av vegens tilstand, samt mulighet for å utvikle nye bruksområder for måledata innenfor planlegging og kontrahering.
Den eneste svakheten med automatisert analyse er at metoden vanligvis overser sporadiske sprekker i partier med lite skader. Derfor er det alltid viktig å gjennomføre visuelle inspeksjoner for å kvalitetssikre data.
En annen godt brukbar metode for dekkeskadeanalyse er termokamera. Det kan brukes i analysen sammen med vanlig digital video. Noen ganger kan termokameraet til og med oppdage sprekker som ennå ikke er synlige på dekkeoverflaten. Enda mer nyttig er temperaturfordelingen i vegen. Det kan gi verdifull informasjon om mulige avvik når det gjelder fuktinnhold i vegdekket (f.eks. på grunn av “pumping”, sprekker eller dårlig drenering).
Hvordan kan dekkeskader indikere permanente deformasjoner?
Det finnes noen “tommelfingerregler” som kan brukes når en vurderer dekkeskader og type deformasjon/spordannelse. Dersom dekket har smårutet krakelering (<20 mm), og det finnes sprekker bare i hjulsporene, så er det mest sannsynlig sprekker/spor av type 1.
Smale langsgående “ovenfra og ned”-sprekker på begge sider av hjulsporet kan også tyde på spor av type 1.
Deformasjoner av type 2 har vanligvis grovere rutenett på krakeleringen (>20 mm) enn type 1, og sprekkene finnes også utenfor hjulsporene.
På smale veger kan også langsgående sprekker mellom hjulsporene tyde på deformasjon av type 2.
Der dreneringen er dårlig kan også type 2-deformasjoner skyldes setninger og langsgående sprekker i vegskuldrene.
4.1.5 Jevnhet, spor og målinger av tverrfall
Hva er spor og jevnhet?
Spor og jevnhet anses som de viktigste parametrene som beskriver hvordan vegens tilstand og påvirker vegens servicenivå.
Begrepet “jevnhet” omfatter vertikale ujevnheter på vegen som kan utsette menneskekroppen for helseskadelige vibrasjoner. Link til ROADEX III rapporten “Health Issues Raised by Poorly Maintained Road Networks”. Det omfatter vanligvis telehiv, slaghull og langsgående sprekker, for å nevne noen. Det angis oftest med jevnhetsindeksen IRI (International Roughness Index).
Spor skyldes derimot ujevne nedbøyninger i vegdekket (og andre lag) på tvers av vegen. De kan skape trafikkfarlige situasjoner, særlig når vegdekket er vått. Disse parametrene er svært viktige indikatorer på permanente deformasjoner, og da særlig de ulike indeksene som beskriver spordannelse.
Laserprofilometer er et verktøy som brukes til måling av spor og jevnhet på veger med fast dekke. Det kan også måle vegens tverrfall. Flere land som måler jevnhet på grusveger bruker også systemer som benytter akselerasjonsmålere.
Akselerasjonsmåleren er montert på målebilens bakaksel for å registrere jevnheten under hjulet. Akselerasjonsmålere er billigere enn laserprofilometere. På grunn av den lave prisen vil de snart bli alminnelig tilgjengelige for hvilken som helst personbil eller offentlig tjenestebil (f.eks. postbil). Dermed kan overvåking skje daglig hvis en ønsker det.
Ultralydsensorer kan brukes i tillegg til lasermålere for kartlegging av spor på prosjektnivå.
Det er viktig for undersøkelser av spor og jevnhet, og særlig for analyser av permanente deformasjoner på lavtrafikkveger, at data blir registrert og analysert med så tett avstand at lokale problemer oppdages (dvs. 5 eller 10 m). Både vegkroppen og undergrunnen, samt dreneringen, kan variere mye over korte avstander på lavtrafikkveger. Lange intervaller mellom data som registreres kan utjevne slike lokale måleverdier.
I tillegg til spor og jevnhet har en funnet at tverrfallet og endringer av dette er en viktig parameter som betyr mye for ulykker med tunge kjøretøyer. Tverrfallet er helningen på tvers av vegens overflate. På en rettlinjet veg er midten av vegen vanligvis høyere enn vegskuldrene. I kurver bør derimot ytterskulderen være høyere enn innerskulderen for å bedre kjøredynamikken. I begge tilfeller er det viktig at vegen har tilstrekkelig tverrfall, slik at vannet kan renne bort fra vegdekket og slik at dreneringssystemet fungerer skikkelig. Hvis det er utilstrekkelig tverrfall kan vann bli liggende igjen på vegen og framskynde spordannelse. Det kan gi dårligere trafikksikkerhet.
Hvordan kan data om spor, jevnhet og tverrfall indikere permanente deformasjoner?
Det er ikke lett å slå fast bare fra jevnhetsdata om en veg er utsatt for permanente deformasjoner eller en spesiell type deformasjon. Resultater fra undersøkelser av drenering i Rovaniemi vedlikeholdsområde i 2006-2007 har vist at IRI-verdiene vanligvis er høyere der dreneringen er dårlig og vegen er utsatt for permanente deformasjoner. Men IRI-verdiene kan variere mye avhengig av hvor godt føreren av målebilen følger bunnen av sporet.
I områder med frost kan IRI-verdiene brukes for å utelukke type 2-spor som skyldes tele, se fig.
Sammenligning av forskjellige resultater fra spormålinger kan imidlertid brukes for å oppdage deler av vegen som har permanente deformasjoner.
F.eks. kan en stor forskjell mellom avlesninger av “rygg”-type spordybder (målt med bunnrettholdt) og “PMS”-type (målt med målebjelke) tyde på permanent deformasjon.
En annen god indikator for permanent deformasjon kan en få ved å følge med økningen i spordybden på vegen (mm/år). Erfaring har vist at for lavtrafikkveger med fast dekke bør tilstandsutviklingen være akseptabel hvis sporøkningen er mindre enn 0,8 mm/år.
Trendanalyser med profilometer og analyser av vegens tverrfall kan også gi verdifull informasjon der dårlig drenering er i ferd med å utløse permanente deformasjoner.
4.1.6 Undersøkelser med laserskanner
I de siste årene har bruk av laserskannere vært det området innenfor ikke-destruktive metoder som har hatt sterkest utvikling. Det er sikkert at slike systemer snart vil være et vanlig verktøy for ulike oppgaver innenfor tilsynet med vegenes tilstand.
Laserskanning er en metode der måling av avstander blir utledet av den tida som laserstrålen bruker fra skanneren til målet og tilbake. Når laserstrålens vinkel er kjent, og stråler sendes i mange retninger fra et kjøretøy med kjent posisjon, kan en framstille et tredimensjonalt overflatebilde av en veg og dens omgivelser. Bildet framstår som en “punktsky” med millioner av punkter. Hvert punkt har x-, y- og z- koordinater, samt karakteristiske data om refleksjon og utstråling.
Nøyaktigheten i en måling med laseskanner kan påvirkes av faktorer som gir nedsatt sikt, som støv, regn, tåke eller snø. Høy vegetasjonsvekst langs vegen kan også hindre datafangst fra terrengoverflaten som er skjult.
En laserskanner består av tre deler: en laserkanon, en skanner og en detektor. Laserkanonen produserer laserstrålen, skanneren sender ut strålen I et sirkulært mønster, og detektoren registrerer det reflekterte signalet og beregner avstanden til målet. Avstandsmålingen er basert på lysets transporthastighet eller faseoverganger, eller en kombinasjon av begge deler.
Kvalitet og pris for mobile laserskannersystemer varierer. Men de kan grovt deles inn I to kategorier:
a) effektive systemer med stor nøyaktighet, og
b) billigere “allemanns” laserskannere som er dårligere egnet til avstandsmåling og er mindre nøyaktige.
På lavtrafikkveger kan laserskannere ha flere bruksområder. Et tverrprofil av vegen kan gi mye informasjon om hvordan spordannelsen ser ut og om det det er torvkanter som hindrer vannavrenning fra vegdekket.
Grøftedybder kan også leses ut fra målingene. Et kart som viser ulike høydenivåer på overflaten med fargekoder har vært et utmerket verktøy for undersøkelse av dreneringen, ved at en kan lokalisere områder med dårlige grøfter go tette stikkrenner. Endringer i vegbredden er også lett å se på slike kart.
En kombinasjon av data fra laserskanner og andre måledata fra vegen kan gi et godt grunnlag for en analyse av permanente deformasjoner.
4.1.7 Georadar (GPR = Ground Penetrating Radar)
Hva er georadar?
Georadar er en ikke-destruktiv metode for kartlegging av vegkonstruksjon og grunnforhold. Den kan brukes for å undersøke veger, jernbaner, bruer, flyplasser, miljøanlegg osv. Den største fordelen er at den gir et kontinuerlig profil av vegkroppen og undergrunnen. Derfor er metoden blitt et stadig viktigere verktøy, spesielt for struktuelle vurderinger av lavtrafikkveger. En annen viktig fordel ved undersøkelse av veger er at den ikke gir ulemper for annen trafikk på vegen.
Metoden består i at det sendes korte elektromagnetiske pulser gjennom materialene som skal måles, ved å bruke en antenne som enten er luftkoblet eller
ordkoblet.
Når den elektromagnetiske bølgen treffer grensen mellom materialer med forskjellig dielektrisitetskonstant blir en del av bølgen reflektert tilbake til overflaten og fanget opp av mottakerens antenne. Resten av bølgen fortsetter enten i det underliggende materialet eller blir spredt i flere retninger. Amplitude og frekvens for de reflekterte pulsene viser endringer i type dielelektrisitet og hvor de inntreffer, slik at man kan se laggrenser mellom og tykkelser på ulike materialer. Georadaren fanger opp data som angir amplituden (a) og tidsforbruket for pulsenes refleksjon (t).
Data fra georadar må behandles med programvare som er egnet til å få fram forståelige resultater. Når dataene er behandlet kan de tolkes på flere måter, til f.eks.
Når dataene er behandlet kan de tolkes på flere måter, til f.eks.
å beregne tykkelsen av vegdekket eller hele vegkroppen, å påvise problemer i vegen (f.eks. islinser i frostperiden, spor av type 2), gjøre omtrentlige antakelser om materialer i undergrunnen, påvise myr og berggrunn, osv.
Mange forskjellige elektromagnetiske bølgelender og antennefrekvenser kan brukes i målinger med georadar, avhengig av hvilke lag som skal undersøkes. For undersøkelser av vegdekket eller øvre lag i overbygningen anbefales en antenne med høy frekvens (kort bølgelengde), fordi den kan skille mellom tynne lag.
Antenner med høy frekvens (1,0 – 2,5 GHz) kan ha en penetrasjons/måledybde på ca 0,5-1,2 m.
For antenner med lavere frekvens (400-500 MHz) er dybden 1,5 – 4.0 m. Lavfrekvensantenner kan bare skille tykke lag fra hverandre. Derfor er slike data ikke alltid så pålitelige som data med høy frekvens.
Som hovedregel er nøyaktigheten ved måling av lagtykkelser med georadar +/- 10 %. Den kan økes til +/- 5 % hvis det finnes boreprøver som kan brukes som referansedata.
Dataregistreringen kan skje ved en kjørefart på maksimum 60-80 km/t. For undersøkelser på prosjektnivå, f.eks. vurdering av permanente deformasjoner, anbefales likevel at georadarmålinger skjer ved en fart på 20-30 km/t. Dermed kan en gjøre videoopptak med god kvalitet samtidig. Videre kan lavere fart og tettere registreringer (10 målinger/m) gi mer pålitelige resultater.
For vurdering av permanente deformasjoner anbefales at det også tas opp tverrprofiler med georadar.
Georadarsystemer er under stadig utvikling og bruken av dem innenfor vegteknologien øker. I dag er tredjegenerasjons “tredimensjonale” georadarsystemer med flere antenner underveis inn på markedet. De vil gjøre det mulig å bestemme type spordannelse og permanente deformasjoner på en bedre måte.
Programpakker for behandling og fortolkning av data har også vært I sterk utvikling. Flere av disse gjør det mulig å tilknytte GPS, kart og videodata. Det gjør det lettere å forstå problemer knyttet til vegen og dens omgivelser.
Hvordan kan en bruke georadar for å identifisere permanente deformasjoner?
Georadardata kan brukes på flere måter for å bestemme hvilken type spor eller varig deformasjon som er årsak til problemene på vegen.
Spor av type 0: Type 0-spor oppstår vanligvis i veger med nytt dekke. Svakheter i komprimeringen av materialet vises vanligvis som store variasjoner i dekkets dielektrisitetskonstant. Denne metoden kan også brukes til kvalitetskontroll for å måle hulrom i dekket. Små variasjoner i komprimeringsgrad er imidlertid vanskelig å måle.
Spor av type 1:
Som omtalt tidligere skyldes type 1-spor oftest at overbygningsmaterialene ikke fungerer etter hensikten. Disse materialene tar opp betydelige mengder vann. Dette vises I georadardata som høye dielektriske verdier i grensesnittet mellom dekke og bærelag.
Hvis det også finnes data fra falloddmålinger kan høye SCI-verdier (SCI = Surface Curvature Index) eller økte deformasjonsverdier bekrefte fortolkningen av georadarmålingene.
Spor av type 2:
Type 2-spor vises vanligvis i tverrprofil målt med georadar som “løklignende” reflektorer i vegkroppen, og som tykkere lag i hjulsporene.
“Løkreflektorene” vises også på profiler i lengderetningen som flere reflektorer nær grensesnittet mellom overbygningen og undergrunnen.
“Tredimensjonale” georadarsystemer gir data i både tverrprofil og lengdeprofil, og denne metoden er trolig den enkleste måten for å oppdage type 2-spor med georadar.
Hvis data fra falloddmålinger finnes kan en dessuten få bekreftet type 2-spordannelse gjennom høye BCI-verdier (BCI = Base Curse Index) eller høye avbøyningsverdier målt med geofon som er plassert 900 mm fra belastningsplaten.
4.1.8. DCP (Dynamic Cone Penetrometer)
DCP er et “lavteknologisk” instrument som egner seg for å vurdere stivheten i vegkroppens lag go i undergrunnen. Det kan gi viktig informasjon om vegkonstruksjonen.
Hovedkomponenten er en kon som trykkes ned i grunnen ved hjelp av en 8 kg slaghammer.
Penetrasjonsdybden for ett eller flere slag registreres (i mm/slag). Målingen avsluttes når konen når planlagt dybde eller hvis penetrasjonsdybden etter 10 påfølgende slag er mindre enn 3 mm/slag.
Etter datainnsamlingen kan resultatene brukes til å beregne CBR-verdi (CBR = California Bearing Ratio) eller E-modulverdier for hver dybde. Ut fra disse verdiene kan en anslå vegens bæreevne.
DCP kan brukes som et praktisk verktøy til for å bestemme tykkelsen av lag i vegkroppen, skjærfastheten for disse lagene og for materialer I undergrunnen, og for å fastlegge teledybden. Det er også mulig å finne sammenhenger mellom DCP-resultater og karakteristiske trekk ved deformasjoner i grunnen.
Men DCP-metoden har noen begrensninger. Den viktigste er at den ikke kan brukes hvis vegkroppen består av grov stein eller rullestein.
Ofte brukes DCP som kontrollreferanse for andre målemetoder, og bruk av den som et primært måleverktøy for lavtrafikkveger i Den nordlige periferi vil kreve mer forskning. Men det er et brukbart hjelpemiddel, særlig i undersøkelser av teleløsning og telefront.
4.1.9. Fallodd (FWD = Falling Weight Deflectometer) og minifallodd (LWD = Light Weight Deflectometer)
Hva er et fallodd?
Fallodd er at automatisert metode som bruker stasjonære pulsbelastninger for å måle nedbøyning i vegens overflate. Dette kan brukes til å beregne vegens bæreevne.
Falloddet er vanligvis montert på en enakslet tilhenger som trekkes av en bil. Målingene blir registrert automatisk, slik at bilføreren ikke trenger å gå ut av bilen for å utføre målingene. Men kjøretøyet må stanse for å utføre selve målingen.
Utstyret består av et lodd som faller fra en forutbestemt høyde ned på en plate. Den holdes oppe av støtdempere av gummi som igjen hviler på en sirkulær plate med en angitt diameter. Denne platen ligger an mot vegen. Loddets fall er beregnet slik at det simulerer den last som påføres av et passerende tungt kjøretøy. Lasten som brukes varierer fra 20 til 150 kN, men mest vanlig er 50 kN på en 300 mm belastningsplate. Nedbøyningen måles av flere geofoner som er plassert radialt fra platens sentrum og utover.
Fallodd brukes vanligvis til undersøkelser på veger med fast dekke. Men det har også vært brukt med hell i undersøkelser av grusveger og skogsveger i Den nordlige periferi. I tillegg til bæreevnemåling kan fallodd, som alle typer nedbøyningsmålinger, brukes for mange formål. Som eksempler kan nevnes undersøkelse av forsterkningsbehov, kartlegging av svake punkter på vegen, prioritering av vegforsterkningstiltak, overvåking av de enkelte lagenes styrke i anleggsfasen, samt selvsagt forskning.
Som målemetode er bruk av fallodd ganske tidkrevende, men det er den mest vanlige metoden for nedbøyningsmåling. På lavtrafikkveger anbefales at data registreres med 50 m intervaller.
Minifallodd
På grusveger og skogsveger er det bærbare minifalloddet et annet alternativ innenfor instrumentgruppen fallodd og penetrasjonsinstrumenter. Dette instrumentet måler E-modulen i overflaten. Noen instrumenter har i tillegg geofoner som kan hjelpe til med kartlegging av mulige bæreevneproblemer som skyldes forhold i lag tett under overflaten.
Fallodd og undersøkelser av permanente deformasjoner
Data fra fallodd kan brukes på flere måter i prosjekter som har med permanente deformasjoner å gjøre. Falloddparametre kan bidra i kartlegging av kritisk lag eller dybde, der faren er størst for permanente deformasjoner under overflaten. De kan også brukes for å beregne nødvendige parametre for å dimensjonere en ny utbedret konstruksjon. Likevel må en huske at falloddregistreringer kan vise ganske høye verdier for fasthet ved måling i tørrværsperioder om sommeren, særlig når en undersøker bærelag og morenematerialer. Derfor, hvis data fra fallodd viser at materialet er dårlig, så er det alltid dårlig. Men hvis falloddmålingene viser godt materiale kan det enten være godt eller dårlig, avhengig av når undersøkelsen ble gjennomført.
Den mest vanlige måten å bruke falloddmålinger til vurdering av veg med fast dekke er å beregne seg tilbake til E-modulverdier for overbygning og undergrunn. Det gjelder særlig på høytrafikkveger. Men metoden kan også brukes på lavtrafikkveger, og til og med på skogsveger, som dette eksemplet fra Skottland viser. For å få pålitelige resultater i tilbakeberegningen trenger en informasjon om lagtykkelse. Den finnes vanligvis i data fra georadar. Når en kjenner E-modulverdier og informasjon om lagtykkelser i vegkroppen og undergrunnen er det mulig å beregne overflatemodulverdier for hele vegstrekningen ved å bruke Boussinesq-Odemark-ligningen. Da kan en også vurdere de delene av vegen der faren for permanente deformasjoner er størst.
Data fra fallodd kan også brukes til å beregne SCI (Surface Curvature Index, eller “dekkekrummingsindeks”) og BCI (Base Curvature Index, eller “undergrunnskrummingsindeks”). Det kan være svært nyttig for å bestemme om en veg har problemer med spor av type 1 eller 2. SCI beregnes ved å trekke nedbøyningsverdien ved D200 mm fra D0-verdien (i noen land brukes D300 mm i stedet for D200). Det gir en indikasjon på stivheten i dekket og øvre del av det ubundne vegfundamentet. En høy SCI-verdi tyder på stor fare for spor av type 1.
BCI beregnes ved å trekke nedbøyningsverdien ved D900 mm fra D1200-verdien. Den gir en meget god indikasjon på hvordan vegkroppen kan fordele en hjullast over en svak undergrunn go dermed minske vertikale spenninger i grensesnitt mellom vegkropp og undergrunn. Høy BCI-verdi tyder på enten type 2-spor eller problemer med “pumping”.
Anbefalte grenseverdier for SCI og BSI for veger med fast dekke er vist i fig.
Tilhørende klassifisering for svake veger med fast dekke samt grusveger er vist i fig.
Verdiene som er angitt for klassen “svært dårlig” har vist seg å stemme godt ved antakelser på forhånd om umiddelbare dekkeskader på lavtrafikkveger i Skottland.
4.1.10. Prøvemetoder i laboratoriet
Denne leksjonen gir en oversikt over laboratoriemetoder som ROADEX-prosjektet anbefaler for å påvise problematiske vegmaterialer og klarlegge de underliggende årsaker til at materialene er dårlige. Disse materialene finnes vanligvis i vegens overbygning eller i undergrunnen. De kan forkorte dekkets levetid. De anbefalte laboratorieundersøkelsene kan deles inn i tre trinn.
Trinn 1
Hovedtanken bak undersøkelsene i trinn 1 er å utføre de enkleste og mest kostnadseffektive testene først, siden de noen ganger er tilstrekkelige alene for å klarlegge hva som er problemet. Resultater fra disse undersøkelsene gir indikasjoner på om materialet er vannømfintlig. Men, hvis nødvendig, kan de også verdifull informasjon for planlegging av utbdering, slik at en kan velge egnet tilsetningsmateriale og metode for å forbedre materialkvaliteten. Anbefalte laboratorieundersøkelser i det første stadiet er a) kornfordelingsanalyse og b) organisk innhold (humus) i materialet. En annen test c) vanninnhold i materialet kan også bli gjennomført (billig å utføre), men resultatet er svært utsatt for feil, f.eks. hvis prøvene ikke har vært lagret på en korrekt måte og vanninnholdet er blitt påvirket. Et høyt vektinnhold av vann i materialet (> 5 % av prøvens vekt) tyder nesten alltid på et eller annet problem.
Kornfordelingen er den viktigste faktoren for å anslå problematiske materialers egenskaper. Den bør analyseres ved bruk av våtsiktemetoden. Finstoffinnholdet og kornfordelingskurvens form har betydning for materialets mekaniske egenskaper, og resultatene kan også gi informasjon for å velge mulige tiltak i prosjekteringsfasen. Når en bestiller en kornfordelingsanalyse må en huske å spesifisere at en vil ha en våtsikteanalyse, etter som finkornige materialer ofte kan sitte fast på større korn og må løsnes med vann.
Den mest vanlige metoden som bygger på sedimentering er slemmeanalysen. Metoden er billig, men tar tid, og en undersøkelse tar vanligvis noen dager.
The most common method, based on sedimentation, is the areometer method. This method is cheap, but slow, and the test normally takes a few days.
Når resultatet fra finstoffanalysen foreligger bør det settes sammen med resultatet fra våtsikteundersøkelsen. Når en analyserer disse resultatene må en særlig være oppmerksom på leirinnholdet (innhold av materialer mindre enn 0,002 mm). Hvis leirinnholdet i hele materialprøven er over 3 % er materialet sannsynligvis telefarlig. Vegen vil da trolig bli utsatt for permanente deformasjoner (type 1) i vårløsningen eller etter fryse-tineperioder.
Når en analyserer kornkurven for et bærelagsmateriale bør en først se på finstoffinnholdet, dvs andelen av partikler <0,063 mm. Hvis finstoffinnholdet er over 10 % vil materialet ikke fungere som bærelag, selv om kvaliteten av finmaterialene er god. I så fall bør partikkelfordelingen av finstoffet også fastlegges (se ovenfor). Hvis finstoffinnholdet er mellom 4 og 10 % vil materialets kvalitet avhenge av finstoffets kvalitet. Hvis finstoffinnholdet er under 4 % vil materialet neppe få mekaniske problemer selv om finstoffets kvalitet er dårlig. Hvis finstoffinnholdet er høyt (>5 %) og vegen har problemer med type 1-spor anbefales at det tas flere tester før en går videre til stadium 2 i analysen.
Løsninger for materialer med høyt finstoffinnhold kan være: behandling av materialet ved tilsetning av bitumen eller nye tilsetningsstoffer, tilsetning av grovt materiale (f.eks. pukk), eller reduksjon av effektive belastninger som materialet utsettes for (f.eks. økte lagtykkelser over det problematiske materialet).
Et annet mulig problem som kan vises på kornfordelingskurven er en stor sandfraksjon, som vises på kurven som en “sandpukkel”. Dette kan også forårsake spordannelse av type 1.
Løsning
I dette tilfellet er den beste løsningen å forbedre materialkvaliteten ved tilsetning av grovere materiale (åpen grus eller pukk).
Motsatt kan kornfordelingskurven også vise mangel på korn i mellomstørrelsen. I så fall heter det at kornfordelingen er “åpen”. Hvis materialet er for grovkornig kan det være vanskelig å få en tilstrekkelig densitet ved den første komprimeringen av materialet, særlig på lavtrafikkveger med svakt underlag. Slik dårlig komprimering kan føre til sporproblemer av type 0.
Løsning
Løsningen i dette tilfellet er å prøve å få bedre komprimering av materialet. Det gunstige med denne type sporproblemer er de blir mindre etter som tida går, og i noen tilfeller er det nok å legge nytt dekke. En annen løsning er å tilsette noe sand i materialet.
II mange laboratorier er det vanlig at en også undersøker humusinnhold når en utfører analyser av kornfordelingen. Innhold av humus kan f.eks. bli definert som vekttap ved glødning av materialprøven. Høyt humusinnhold kan gjøre materialet ømfintlig mot fuktighet, noe som igjen kan påvirke valget av tilsetningsmateriale.
Trinn 2
Formålet med laboratorieundersøkelsene i trinn 2 er å slå fast om materialet er ømfintlig for fuktighet. De mest vanlige undersøkelsene på denne trinnet er a) den såkalte “Tube Suction Test” (TST), b) finstoffets spesifikke overflate og c) undersøkelse av vannadsorpsjonsindeks.
ROADEX-prosjektet anbefaler TST for å måle vegmaterialers evne til å suge opp vann. Undersøkelsen måler om materialet adsorberer fuktighet som finnes i nærheten. Mengden av adsorbert vann følges opp ved å måle materialets dielektriske verdi med angitte tidsintervaller. Den dielektriske verdien er hovedsakelig en funksjon av materialets volumetriske vanninnhold. Det anbefales også at materialets elektriske ledningsevne måles under undersøkelsen. Dette kan gi indikasjoner på omfanget av osmotisk oppsuging i prøven, eller om det er problemer med f.eks. klorider i materialet.
TST utføres på følgende måte: Før start av undersøkelsen komprimeres prøvene i plastrør, med 200 mm lengde og 150 mm diameter. Deretter tørkes prøvene ved + 40-50 grader C i minst 3-4 dager, før de oppbevares ved romtemperatur i minst to dager. Bunnen av prøvene settes deretter i destillert vann.
Dielektrisitetskonstant og elektrisk ledningsevne måles så med et måleinstrument fra toppen av prøven ved bestemte intervaller (30 min, 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 timer, og deretter hver dag fra to dager opp til minst 10 dager inntil måleverdiene er blitt stabile). Størrelse og veksthastighet for den dielektriske verdien viser hvor mye vann som kapillærkreftene trekker opp til toppen av prøven, og hvor raskt vannet stiger.
Ubundne materialer kan klassifiseres etter deres dielektrisitetskonstant. Hvis den er mindre enn 9 er materialet godt egnet som bærelagsmateriale. Hvis den er 9-16 er det tvilsomt om det kan brukes som bærelag. Hvis dielektrisitetskonstanten er over 16 er det uegnet for slik bruk.
Hvis materialets elektriske ledningsevne er høy betyr det at prøven kan ha høyt innhold av salter eller skadelige forvitringsprodukter fra mineraler i materialet.
Løsning
Hvis TST-undersøkelsen viser at materialet er tvilsomt eller uegnet til bærelag er løsningen å velge en egnet materialtilsetning eller å gjøre det grovere. Undersøkelsene i trinn 3 kan gi mer informasjon om materialet og bidra til å finne en mulig metode.
Spesifikk overflate-undersøkelsen gir opplysninger om finstoffenes overflateareal. Jo større det målte arealet er, desto mer sannsynlig er det at vann vil feste seg på materialkornene. Hvis det spesifikke overflatearealet er mer enn 4000 m2/kg er det et klart tegn på at finstoff kan gi problemer.
Vannadsorpsjonsindeksen viser hvor stor muligheten er for at fuktighet fester seg til fine partikler ved 100 % relativ luftfuktighet. Den indikerer også hvor “aktiv” kontakten er mellom materiale og vann. Hvis finstoffinnholdet er lavt (< 4 %) og vannadsorpsjonsindeksen moderat (< 1 %) er det ganske usannsynlig at det analyserte materialet er vannømfintlig, og at dette er årsaken til vegskader. Adsorpsjonsverdier over 3 % tyder på problemer, hvis ikke prøven inneholder klorider. Vannadsorpsjonsindeksen er svært følsom for saltinnhold. Derfor bør høye vannadsorpsjonsverdier alltid sammenlignes med data om elektrisk ledningsevne fra TST.
Trinn 3
Laboratorieundersøkelser i trinn 3 er spesialundersøkelser. Disse er Proctoranalyse, telehivtest og undersøkelse av kloridinnhold.
Hvis laboratorieundersøkelsene i trinn 1 og 2 tyder på at materialet er fuktømfintlig og at stabilisering med tilsetningsmaterialer er mulig bør en Standard Proctor-analyse av det ubehandlete materialet utføres i trinn 3. Proctoranalysen gir opplysninger om densiteten av det komprimerte materialet ved forskjellig vanninnhold. Komprimering og innblanding av de fleste tilsetningsmaterialer på arbeidsstedet foregår ved et vanninnhold i materialet nær det optimale. Derfor gir Proctorundersøkelsen viktig forhåndsinformasjon om materialer som trenger stabilisering med tilsetningsmaterialer.
Undersøkelser av telehiv brukes for å bestemme materialenes telefarlighet. Mange ulike testmetoder finnes, men undersøkelser ved konstant temperatur er mest vanlige.
Resultater fra telehivundersøkelser blir normalt framstilt som en funksjon av tid. Telehiv (h) er en entydig parameter direkte utledet fra posisjonsendring. Telehivsgrad (v) angir telehiv pr tidsenhet og kan derfor lett beregnes ut fra prøveresultater. Telehivsforholdet angir forholdet mellom telehiv (h) og tykkelsen av det frosne laget. Telehivskoeffisienten (SP) henger sammen med segregasjonspotensialet, og beregnes som forholdet mellom telehivsgraden og temperaturendringen i den frosne prøven. Hvis telehivskoeffisienten er under 0,5 er ikke materialet utsatt for telehiv. Materialer som er middels til mye telefarlige med stort hiv kan behandles med egnete tilsetningsmaterialer.
I tillegg til de metodene for laboratorieundersøkelser som er omtalt i trinn 1, 2 og 3 er det en annen spesialundersøkelse som ofte brukes for å finne nødvendige materialparametre for planlegging av forsterkning. Det er treaksialundersøkelsen. Treaksialundersøkelsen er en egnet metode for å bestemme styrkeparametre for vegmaterialer, som f.eks. kohesjon og friksjonsvinkel. Slike parametre behøves i ROADEX-metoden for prosjektering av tiltak mot spordannelse av type 1.
Prinsippet for treaksialundersøkelsen er vist i fig. En sylinderformet materialprøve dekkes med en gummimembran og plasseres i en celle. Cellen utsettes for trykk, slik at prøven settes i en treaksial spenningstilstand. Prøven belastes så aksialt til brudd oppstår. Aksiallasten måles med en sensor under trykkbelastningen. En enkeltstående test vil vise prøvens skjærstyrke ved en spesiell spenningstilstand. Vanligvis utføres minst tre tester, med forskjellig celletrykk (spenningstilstand) for hver prøve. Kohesjon og friksjonsvinkel kan så beregnes på grunnlag av resultatene fra undersøkelsen.
4.1.11. Integrert analyse av resultater fra felt- og laboratorieundersøkelser
Alle de tidligere leksjonene har vist at det finnes ingen enkelt metode som på en pålitelig måte kan løse alle problemer med å klarlegge permanente deformasjoner. De kan heller ikke gi all nødvendig informasjon for en kvalitetsmessig god prosjektering. Derfor er det viktig å bruke en rekke undersøkelsesmetoder, samtidig som resultatene derfra brukes i en integrert analyse på kontoret.
Den beste og enkleste måten for å gjennomføre en slik samlet analyse er å betrakte alle måledata på en dataskjerm, ved bruk av moderne programvare som er spesielt laget for dette formålet. Slik programvare gjør det mulig for planleggeren å sammenligne resultater fra undersøkelser og digitale videoopptak. Dermed kan en fastslå om problemene er knyttet til bestemte forhold eller steder. Med slike programpakker kan andre spesialister, som f.eks. geoteknikere, gjøre seg kjent med spesielle problemer på hvert enkelt sted, selv om de ikke selv har vært på stedet.
En samlet analyse gjør det også mulig å foreta statistiske analyser av en rekke kritiske parametre for å klarlegge permanente deformasjoner. Slike parametre kan være a) klassifisering av dreneringsforhold, b) tykkelse på dekke og bundne lag, c) total tykkelse av vegkroppen, d) type materialer i undergrunnen, e) type tverrprofil, samt som et eksempeI, f) om problempunktene er på rettlinje eller i kurve, noe som kan skyldes kjøremåten.
Det følgende eksemplet fra riksveg 21 i finsk Lappland viser på en god måte hvordan integrerte data fra vegundersøkelser og statistiske analyser kan brukes for å klarlegge typiske problemer, og for å skaffe nyttig informasjon for prosjektering av utbedring. I dette tilfellet ble georadardata om tykkelser, data fra undersøkelser med fallodd og spordata fra profilmålinger (“rygg”-spor) analysert samlet ved å bruke en programpakke for statistisk analyse.
Sammenligning mellom SCI-verdier fra fallodd og medianverdier av spordata viser at jo høyere SCI-verdi, desto større er spordybden på vegen. Denne sammenhengen tyder på at hovedproblemet mest sannsynlig er spordannelse av type 1 som skyldes et bærelag med dårlig kvalitet.
På den annen side forteller sammenligning mellom BCI-verdier fra georadar og de ulike verdier for spordybde at medianverdien for BCI der spordybden er størst (>25 mm) er over 40 µm. Det tyder på at det også problemer med spor av type 2 på de stedene der spordybden er størst.
Endelig kan en sammenligning av måleverdier for dekketykkelse og spordybder tyde på en mulig løsning på problemet med dårlig bærelag og type 1-spor kan være å øke den totale dekketykkelsen til 100 mm eller mer. Men denne løsningen vil ikke virke der det er type 2-spor og høye BCI-verdier. Der må en finne andre strukturelle løsninger.
4.2. Planlegging av undersøkelsesopplegg på prosjektnivå
Den første oppgaven i en undersøkelse av et vegnett eller et enkeltprosjekt er å samle inn og analysere alle tilgjengelige data. Det gjøres ved befaring på stedet eller ved intervjuer av lokalt driftspersonell. På grunnlag at de resultater som en har fått tak i fastsettes behovet for videre registreringer. Se ROADEX rapport: Monitoring, communication and information systems & tools for focusing actions
Valg av registreringsmetoder som skal brukes på en vegstrekning avhenger av hva slags type veg det er og hvilke ressurser og metoder som er tilgjengelige. Den anbefalte prioriteringen av målinger i ROADEX-prosjekter er vist nedenfor. I hvert fall bør de tre første undersøkelsene på denne listen utføres, selv når ressursene er små.
- Et digitalt videooptak av vegen med GPS-koordinater eller avstandsinformasjon.
- En skadeanalyse som utføres under datainnsamlingen, eller senere fra videoopptakene.
- En dreneringsanalyse gjort på stedet og/eller ut fra videoopptak.
- En georadarundersøkelse for en strukturell vurdering av vegen.
- En bæreevneundersøkelse med fallodd, eller målinger av fasthet og lagtykkelser med DCP, prøvetaking og laboratorieanalyser.
- Registreringer av spor og jevnhet.
- Målinger med laserskanner.
Data skal ikke bare samles inn. De skal også analyseres. Ved planleggingen av et prosjekt må det bestemmes hvem som skal utføre den integrerte analysen. Vanligvis vil det være den samme ansatte/konsulent som har i oppdrag å utføre planlegging av utbedringen, men det kan også være en ansatt/konsulent spesielt for dette formålet.
Som sagt tidligere er et pålitelig posisjoneringssystem en hovedkomponent i et vellykket oppfølgings- og vegundersøkelsesprosjekt. Det er selvsagt ikke noe problem ved bruk av et stasjonært registreringssystem. Men med et system basert på en mobil plattform må posisjoneringen være korrekt. I et godt planlagt opplegg vil dette ofte være sikret ved bruk av to eller tre systemer. Det innebærer at data som samles inn blir posisjonert både med GPS, avstandsangivelser (avstandsmålere, tripmeter) og ved linker til videoopptak. I slike tilfeller kan registrerte data fortsatt få riktig posisjon selv om ett av systemene svikter.
En vanlig problem når flere metoder for vegregistreringer brukes er et misforhold mellom referansesystemene for posisjonering. Det kan skyldes ulik kalibrering av tripmetere, eller ulike startpunkter. Derfor må prosjektledere alltid sikre seg at alle systemer i et prosjekt bruker et felles posisjoneringssystem, ved å merke start- og sluttpunkt for registreringen på vegen med maling, markører som festes e.l.
4.3. Langtidsovervåking av vegkonstruksjoner med lav trafikk
4.3.1. Overvåking av tilstandsutvikling
En av de mest kostnadseffektive måter for sikring av vegstandard mot permanent deformasjon er å følge opp trender i hvordan vegen fungerer. Det vil si at en følger opp og analyserer vegnettets utvikling over tid. Hvis en f.eks. analyserer spordannelse på en vegstrekning i form av økning i spordybde i mm/år kan en straks se hvilke deler av vegen som har problemer med permanente deformasjoner.
Denne informasjonen kan også brukes som et verktøy for å bestemme preventive vedlikeholdstiltak på vegen. F.eks. kan kan analyse av sporøkningen klarlegge steder med dreneringsproblemer i en tidlig fase, før alvorlige skader oppstår og mens tiltak ennå er enkle og billige å sette i verk.
Trender kan beregnes og følges opp ut fra en rekke målbare vegparametre. Slike trender som kan følges opp og gi verdifull informasjon for å forebygge permanente deformasjoner er:
Spordannelse
Hvis økningen i spordybde på lavtrafikkveger er over 0,8 – 1 mm/år bør muligheten for permanente deformasjoner tas i betraktning. ROADEX anbefaler at flere ulike måter bør brukes for å beregne spor og angi sporparametre (som f.eks. “PMS”-spor og “rygg”-spor i Finland, eller avstand mellom sporenes laveste punkt i Sverige). Hvis en registrerer at hastigheten av spordannelsen øker bør undersøkelse av dreneringsforholdene være det første som gjøres. Hvis dreneringen er tilfredsstillende vil det være nødvendig med en grundigere undersøkelse.
Jevnhet
Ved overvåking kan en oppdage raskt økende ujevnhet, som kan skyldes enten utmatting på grunn av frost eller utvikling av spor og dekkeskader. Økt hastighet på utviklingen av ujevnhet kan også tyde på problemer med setninger, f.eks. på vegstrekninger over myr. På veger med god kvalitet bør IRI-verdien øke med mindre enn 0,5 mm/m/år. Vanligvis begynner problemer å vise seg der IRI-verdien øker med mer enn 0,8 mm/m/år. Også her bør dreneringen undersøkes først som en mulig årsak til økt ujevnhet. Et godt eksempel på dette er en tett stikkrenne som vises i jevnheten på vegen. Hvis dårlig drenering ikke er problemet bør det gjøres grundigere undersøkelser.
Dekkeskader
Denne indikatoren vil sannsynligvis bli svært viktig i framtida for å lokalisere deler av vegen som er mye utsatt for permanente deformasjoner. Automatisert innsamling av en rekke forskjellige parameterdata vil gjøre det enklere på beregne dekkeskadeutviklingen.
Relativ deformasjon
Relativ deformasjon eller asfaltmodul kan beregnes ut fra falloddsdata, men denne metoden brukes sjelden som overvåkingsverktøy etter som falloddsundersøkelser kan være kostbare. Likevel bør falloddsundersøkelser foretas med maks 5-8 års mellomrom, og hvis målingene tas på samme steder kan de sammenlignes. Som eksempel på dette har en sammenlignet svenske bæreevneindekser på veger med dekker som er lagt for kort tid siden. På gode vegstrekninger vil de relative deformasjonene holde seg ganske konstant på rundt 200 microstrain eller mindre. På strekninger med deformasjonsproblemer av type 1 kan derimot de relative deformasjonene øke svært raskt, helt opp til 300 – 400 microstrain, etter som vegen nærmer seg grensen for funksjonell levetid.
Dielektriske verdier for dekkeoverflaten eller grensesnittet mellom bærelag og dekke, målt med luftkoblet georadarantenne, kan gi verdifull informasjon for kartlegging av vegproblemer. Høy dielektrisitetskonstant (>20) på grusveger og skogsveger med slitelag kan tyde på dreneringsproblemer. Høy dielektrisitetskonstant kan også indikere at slitelaget adsorberer for mye vann og vil bli følsomt for permanent deformasjon og/eller bli sleipt når det regner.
Dielektriske verdier fra dekkeoverflaten kan også gi informasjon om om dekketilstanden på veger med fast dekke. På en nybygd veg bør dielektrisitetskonstanten for dekket vanligvis være mellom 5 og 7, men små avvik som avhenger av asfaltblanding og tilslagsmateriale. Etter den første vinteren vil verdien øke litt (i størrelsesorden en enhet). Deretter vil den forbli stabil hvis det ikke er noen problemer. Men når vannet begynner å bryte opp forbindelsen mellom bitumen og tilslag vil dekkeoverflatens dielektrisitetskonstant begynne å øke. Når oppsprekking av dekket blir synlig vil avvikene i dielektriske verdier bli stadig større.
På veger med fast dekke bør en alltid ha mistanke om deformasjon av type 1 hvis dielektrisitetskonstanten for grensesnittet bærelag/dekke er over 9, og i Skandinavia allerede ved verdier over 8.
Drenering og vegens tverrprofil
Utstrakt overvåking og trendanalyser kan være ganske kostbart for lavtrafikkveger. Som hovedregel anbefales det bare for høytrafikkveger, samt for spesielle svake lavtrafikkveger med høy andel tungtrafikk. Derfor kan det noen ganger være mer lønnsomt å utføre en undersøkelse av dreneringen med laserskanner, heller enn en trendanalyse, for å bestemme kritiske steder som krever spesielt vedlikehold av dreneringen.
4.3.2. Overvåking av sesongvariasjoner
ROADEX-rapportene om teleløsning og materialegenskaper har vist at det meste (60 – 80 %) av spordannelse og permanente deformasjoner inntrer i løpet av noen få dager eller få uker, enten om våren når telen tiner, eller etter noen frostnetter fulgt av kraftig regn i områder uten varig frost. Men på grunn av global oppvarming har antallet kritiske fryse-tinesykluser tidlig om vinteren økt dramatisk i de siste årene, også i Den nordlige periferi. Det har gitt store problemer for vegeierne, spesielt i skogbruksnæringen.
I Den nordlige periferi har teleløsningsproblemet tradisjonelt vært håndtert ved innføring av lastrestriksjoner på svake veger. Det er en billig og enkel måte for vegeierne for å ta hånd om problemet, men det fører til andre problemer for lokale næringer som har behov for tungtransport hele året. Derfor har ROADEX-prosjektet vært på utkikk etter ny teknologi som kan bidra til å løse disse problemene. Se ROADEX II rapport: Managing Spring Thaw Weakening on Low Volume Roads
For vegeiere som skal avgjøre om det er behov for lokale restriksjoner eller andre tiltak for å motvirke permanente deformasjoner har det imidlertid vært et hovedproblem at det mangler informasjon om sesongvariasjoner i vegens tilstand, og om vegen kan tåle tunge aksellaster.
På grunn av kompleksiteten i permanente deformasjoner som skyldes sesongvariasjoner er det en rekke kritiske parametre som bør følges opp i et moderne vegforvaltningssystem. De kan deles i tre kategorier: a) vær- og temperaturforhold som kan påvirke vegkroppen og materialer i undergrunnen (frysing-tining), b) vanninnhold, fasthet og risiko for permanent deformasjon, og c) informasjon om tungtrafikken. I et optimalt system bør alle disse kategoriene følges opp.
Når det gjelder den første kategorien, vær og temperatur, har “teledybde” og “jordtemperatur” vært de mest utbredte parametre for overvåking i Den nordlige periferi for å vite om materialene i vegen er frosne eller tinte. Før ble disse fulgt opp med “Gandahl-rør” montert i vegen. Hvis eneste formål er å overvåke om vegen og undergrunnen er frossen
er nå en av de beste metodene å montere temperatursensorer med kort vertikal avstand mellom dem.
Georadar, særlig med tredimensjonal bruk, er også et brukbart verktøy for å skaffe informasjon om teledybden i en veg, både på langs og tvers av vegen.
Den andre kategorien parametre omfatter ingeniørfaglige vurderinger. Av disse er kanskje den dielektriske verdien den mest kritiske faktoren som bør måles ved overvåking av sesongvariasjoner. Dielektrisitetskonstanten gir opplysning om voluminnhold av fritt vann. Etter som den endres fra en verdi lik 81 til en omtrentlig verdi på 4 når vann fryser kan denne verdien brukes til å avgjøre om materialet er frossent.
Dielektriske verdier kan måles med “ekkometer/TDR”-sonder (TDR = Time Domain Deflectometer)
sonder som oppdager endringer i elektrisk kapasitans. Kapasitansbaserte sonder som også måler elektrisk ledningsevne og temperatur har vært brukt med hell i ROADEX feltundersøkelser. Materialenes dielektrisitetskonstant kan også følges opp med spesielle målemetoder med georadar. I de siste årene har vegingeniører beveget seg fra å snakke om vanninnhold i materialer til å snakke om materialenes dielektriske verdi.
Sensorer kan også brukes til å måle elektrisk ledningsevne og motstand. De gjør bruk av det faktum at jordmasser får økt elektrisk motstand når de er frosne. Når det gjelder elektrisk ledningsevne er det verdt å merke seg at den kan gi svært verdifull informasjon om kolloidal leire og andre forhold i tinefasen.
F.eks. kan en periode med teleløsning i overflaten, når vegdekket er plastisk, vises som en høy “topp” i måledata for elektisk ledningsevne.
ROADEX II-prosjektet har også vist at daglig nedbør som regn er en viktig parameter for å overvåke risikoen for vegskader etter fryse-tinesykluser. Det er særlig tilfelle i Skottland. I framtida er fordamping en parameter som har potensiale for å bli svært nyttig, særlig på grusveger.
Andre viktige parametre som er vanskeligere og dyrere å følge opp er parametre som henger sammen med stivheten i vegkropp og undergrunn (E-modul og CBR-verdi). De kan måles med verktøy som DCP, fallodd og minifallodd, som er omtalt tidligere i denne leksjonen. Høydenivået på dekkeoverflaten mens det er telehiv, samt setninger under tining, kan også være nyttige parametre.
Den siste kategorien parametre handler om informasjon om tungtrafikken som bruker vegen (selv om dette er på siden av direkte overvåking av sesongvariasjoner). De mest vanlige parametre for overvåking er aksellast og totalvekt for tunge kjøretøyer. De kan følges opp med metoder som “veiing i fart” (WIM = Weigh In Motion).
Resultater fra ROADEX II-prosjektet viser at tidsintervallet mellom passerende tunge kjøretøyer, samt “rekonvalesenstiden” vegen trenger for å “komme seg” etter passeringen, er svært viktige parametre når en skal vurdere hvordan vegen kan vernes mot skader i teleløsningen. Mer informasjon om “rekonvalesenstider” vil bli presentert andre steder i leksjonen.
Men til tross for alt som er sagt foran er det fortsatt slik at den vanlige måten for å følge opp teleløsning og sesongvariasjoner er visuell inspeksjon. Problemet er at dette er en svært subjektiv og forholdsvis kostbar overvåkingsmetode. Av partnerlandene i ROADEX er det bare Finland som har formalisert og systematisert visuell overvåking av teleløsningsskader, og som lagrer informasjon fra registreringene i databaser.
