5.1. Jordarter og topografiske forhold i undergrunnen
5.1.1. Generelt – Hvorfor klassifisering av jordarter og topografi i undergrunnen er nødvendig
Informasjon om type jordarter i undergrunnen trenges på et tidlig stadium for å gi planleggeren mulighet til å bestemme den dreneringsløsning som er best egnet og den mest hensiktsmessige vegkonstruksjonen ved utbedring. Det samme gjelder informasjon om topografiske forhold, samt dybde til fast berggrunn. Materialene i undergrunnen kan påvirke permanent deformasjon på følgende måter:
Noen typer jordarter og dårlig drenering kan sammen påvirke permanent deformasjon som fører til type 2-spor og pumping. Det er særlig et problem i Skandinavia, der kombinasjonen av inhomogene jordarter og dårlig drenering kan være årsak til lokale telehivsproblemer i vegen.
Jordarter kan være årsak til stabilitetsproblemer i vegfyllinger.
Jordarten bestemmer hva slags vegbyggingsmaterialer som kan brukes til utbedring. For eksempel bør fiberduk brukes som en del av masseutskiftingen der undergrunnen består av silt eller siltig morene.
Klassifisering av topografien er utviklet for å hjelpe til med å finne spesielle konstruksjonsløsninger som motvirker permanent deformasjon. Typiske topografiklasser er: 1) flatt og jevnt terreng, 2) sidebratt terreng, 3) småkupert terreng, 4) vått og lavtliggende dalsøkk, og 5) berggrunn.
5.1.2. Klasse: Flatt og jevnt terreng
Beskrivelse
Det største problemet når vegen krysser et flatt og jevnt område er at det vanligvis er ganske lang avstand til nærmeste naturlige dreneringssystem. Derfor er det vanskelig å bli kvitt vannet. Dette problemet er mest framtredende i vårløsningen når det fortsatt er tele i grunnen, samt mye vann etter snøsmelting og regn. Undergrunnen kan også ellers i året ha problemer med å ta unna overflatevannet i perioder med kraftig regnvær. Størrelsen av problemet vil avhenge av vannmengden og undergrunnens permeabilitet.
Løsninger
Anbefalte konstruksjonsløsninger i flate og jevne områder avhenger vanligvis av forholdene i undergrunnen. Slike løsninger er:
Morenegrunn
- Løft vegens lengdeprofil
- Erstatt telefarlige vegmaterialer med materialer som tåler vann og frost
- Undersøk om infiltrasjonsbrønner eller -grøfter kan brukes
- Planlegg lange avløpsgrøfter eller lukket drenering
Undergrunn av leire, silt eller myr
- Løft vegens lengdeprofil. Dette bør gjøres med forsiktighet, da en slik løsning kan øke belastningen på undergrunnen og gi større setninger, særlig på myrgrunn. Høyere lengdeprofil gjør også vinterdriften enklere, da det gir mer plass for oppsamling og lagring av snø ved siden av vegen. Men det kan være problematisk der disponibel veggrunn er begrenset, slik at de nye skråningene kan bli for bratte.
- Bruk stålarmering. Det kan redusere problemer med pumping.
- Planlegg lange avløpsgrøfter (åpne eller lukkete) fram til et brukbart naturlig dreneringssystem.
- Vurder stabilisering hvis det ikke er problemer med varierende telehiv.
- Vurder å bruke nye tilsetningsmaterialer hvis ikke dreneringen kan forbedres eller lengdeprofilet kan løftes.
5.1.3. Klasse: Sidebratt terreng
Beskrivelse
I Den nordlige periferi er det svært vanlig at veger bygges i sidebratt terreng, der den ene halvparten av vegen ligger i skjæring og den andre på fylling. Veger i sidebratt terreng finnes vanligvis i områder med telefarlige morenematerialer (breavsetninger) og sand eller silt. ( Der grunnen består av leire eller myr er terrenget vanligvis flatt.)
På veger i sidebratt terreng vil vanligvis grunnvannsspeilet være nærmest vegens overflate (og dermed nærmest hjullastene) på skjæringssiden. En årsak til dette er at materialer fra ytterskråningen siger naturlig ut i bunnen av grøfta, slik at vannspeilet der blir høyere. Vanninnholdet i et jordmateriale er en funksjon av avstanden fra grunnvannsspeilet. Derfor blir spordannelsen i det “øvre” hjulsporet vanligvis større på veger i sidebratt terreng. Resultatet er at spor på skjæringssiden av vegen vanligvis utløser behov for utbedring flere år tidligere enn på den godt drenerte fyllingssiden. Forholdet mellom levetidene (drenert felt/udrenert felt) kan bli større enn 2.
I sidebratt terreng vil grunnvannet strømme under vegen. Hvis det er berggrunn eller ugjennomtrengelige materialer nær vegen kan slike hindringer blokkere eller samle opp grunnvannet. Dermed øker muligheten for utvikling av telehiv i den tilstøtende vegen, oppbløting i vårløsningen, og nedsatt bæreevne på grunn av høyt vanninnhold.
Løsninger
Hovedfokuset under planlegging av en konstruksjonsløsning bør rettes mot å sikre at det foreslåtte dreneringssystemet vil fungere effektivt i hele vegdekkets levetid – og ikke bare i noen få år. Så snart dreneringsløsning er bestemt kan konstruksjonsløsningen planlegges. Det kan ofte være vanskelig på grunn av at vegbredden er begrenset. Noen mulige løsninger er:
- Rensk “øvre” grøft og lag en konstruksjon som støtter eller drenerer ytterskråningen.
- Bruk lukket drenering for å senke grunnvannsspeilet på vegens skjæringsside
- Planlegg flere stikkrenner på steder der vannet blokkeres
- Planlegg avskjæringsgrøfter (særlig i områder uten frost)
- Utvid vegkroppen (ved utskifting av materialer) på skjæringssiden, eller løft kjørebanens lengdeprofil
- Fjern berggrunn/ugjennomtrengelige materialer som stenger for grunnvannsstrømmen
- Utfør frostisolering slik at vannet kan strømme under vegen (kostbart)
5.1.4. Klasse: Småkupert terreng
Veger som krysser småkuperte moreneavsetninger har ofte spesielle problemer med permanent deformasjon, særlig i områder med frost.
Skader på slike småkuperte steder finnes oftest på toppen av høydedrag eller i overgangspartier der vegen forlater en fylling og lagene i vegkroppen blir tynnere.
Til forskjell fra sidebratt terreng blir vegdekket oppbløtt over hele tverrprofilet i slikt småkupert landskap.
Lokale telehiv forekommer også ofte i slike overgangssoner om vinteren.
Masseutskifting er ofte den beste løsningen på slike steder, fordi en unngår å løfte lengeprofilet. Hvis vegen ligger i skjæring i den øvre delen av slikt terreng vil den ganske ofte samle opp snø (og vann).
Grøfter fylles lett opp. Derfor bør en være spesielt oppmerksom på slike steder når en planlegger vedlikeholdstiltak for dreneringssystemet.
5.1.5 Klasse: Vått og lavtliggende dalsøkk
Beskrivelse
Et vått og lavtliggende dalsøkk er et spesielt tilfelle, og et sted der permanent deformasjon ofte bare er ett av mange problemer som må tas i betraktning. Andre problemer som kan oppstå er setninger, lokale telehiv (særlig ved stikkrenner), og problemer med vinterdriften. I tillegg har intervjuer med vegbrukere som er utført i ROADEX-prosjektet vist at tungbilførere mener at problemer på slike steder kan skape høy ulykkesrisiko. Se også rapporten “User Perspective to ROADEX II Test Areas’ Road Network Service Level”
Løsninger
En våt og lavtliggende dal eller fordypning skiller seg fra et flatt og jevnt terreng ved at den vanlige og mest anbefalte løsning for utbedring er å løfte lengdeprofilet. Det gjøres ved å bygge en ny konstruksjon på toppen av den gamle vegen.
Et høyere lengdeprofil gir mange fordeler. En tykkere konstruksjon over grunnvannsnivået vil øke vegens bæreevne, selv om dreneringen i dalsøkket ikke kan forbedres. En tykkere konstruksjon vil også gi bedre beskyttelse mot telehiv og minske faren for humper og dumper ved stikkrenner som gir ulemper for tungtrafikken.
Et høyere lengdeprofil kan også være til hjelp for vinterdriften. Lavtliggende dalsøkk har ofte problemer med snøfokk, og et høyere lengdeprofil kan gi mer plass for lagring av snø.
I tillegg vil en bedre vertikal linjeføring gi økt trafikksikkerhet, særlig for tungtrafikken når det er glatt om vinteren. Det vil også redusere deres drivstofforbruk.
Materialkvaliteten i undergrunnen må likevel vurderes før en bestemmer seg for å løfte lengdeprofilet. Hvis undergrunnen består av myr, kompressibel leire eller gytje må også faren for ujevne setninger vurderes, se rapporten “Dealing with Bearing Capacity Problems on Low Volume Roads Constructed on Peat ”. Et annet problem som ofte oppstår er at forbedring av vertikalgeometrien i et dalsøkk krever større areal, som igjen krever mer grunnavståelse fra tilstøtende grunneiere. Noen ganger kan dette reduseres ved bruk av rekkverk, men det kan igjen gi andre ulemper.
5.1.6. Klasse: Berggrunn
Beskrivelse
Lavtrafikkveger som ligger i fjellskjæring, eller der berggrunnen er nær overflaten, stiller alltid spesielle krav til planleggingen etter som de byr på spesielle problemer. Utbedring av slike partier av vegen kan bli svært kostbare.
Berggrunn hindrer drenering av vann fra vegkroppen, og det kan redusere vegens bæreevne. I frostperioden kan det dannes islinser på toppen av berggrunnen. De kan føre til humper i vegdekket. Fordypninger i berggrunnens overflate vil samle opp vann. Hvis det er telefarlige materialer i vegkroppen vil det dannes teleklumper.
Berggrunn kan også blokkere vannstrømmen under vegen og/eller forårsake vanninntrenging i vegkroppen fra siden av vegen. Berggrunn og steinblokker kan demme opp for vannstrømmen over lange strekninger, noe som kan forårsake lokale telehiv
Berggrunn med overliggende ubundne lag (<30-40 cm) kan også virke som en “sandwich”-konstruksjon. Når disse lagene blir mettet med vann kan tungtrafikk skape store hydrauliske trykkrefter som kan føre til brudd i vegdekket. Det kan særlig skje om våren når snøen smelter.
Løsninger
Det finnes flere løsninger på problemer knyttet til berggrunn, og den valgte løsningen er vanligvis basert på vegtype og tilgjengelige ressurser. Noen av de mest vanlige løsningene er:
- Bygg en ny konstruksjon på toppen av den gamle, og vær sikker på at lagtykkelsen over berggrunnen er minst 40 cm. Hvis vegen har fast dekke bør de gamle bituminøse lagene freses opp først for å unngå en “sandwich”-konstruksjon.
Foreta masseutskifting ned til fjelloverflaten og erstatt det gamle materialet med et grovkornig materiale som ikke er telefarlig. Husk alltid å lage utkilinger der konstruksjonen endres.
- Foreta dypsprengning av berggrunnen til en dybde på 1-2 m under vegfundamentet. Det vil skape sprekker i grunnen og gjøre det mulig å drenere vann fra vegkroppen.
- Spreng grøfter eller lag dyp lukket drenering på sidene av vegen for å hindre vann fra å trenge inn i vegkroppen.
- Bruk frostisolasjon for å gjøre det mulig for vannet å strømme under vegen
- Monter drensrør på skogsveger, alle steder der vannet samles
5.2 Drenering
Drenering er kanskje den faktoren som betyr mest for å påvirke utviklingen av permanent deformasjon. Men dårlig drenering kan også skape trafikkfarlige forhold. Permanente deformasjoner finnes knapt uten at det er overskudd av vann i vegkroppen og undergrunnen. Resultater fra tidlige ROADEX-prosjekter viser klart at å holde dreneringssystemet i god stand er det mest lønnsomme vedlikeholdstiltak som er mulig på lavtrafikkveger. For å få dette til er det viktig å ha et effektivt system for overvåking av dreneringen. Dette blir behandlet i ROADEX e-læringspakke om “Drenering”, sammen med detaljerte beskrivelser av klassifisering, analyse og tilstandsvurdering.
