5.1 Allmänt
ROADEX-projektet har grupperat de vanliga avvattningsproblemen på lågtrafikerade vägar i tre huvudkategorier; a) underhållsrelaterade, b) designrelaterade och c) andra specifika problem. Markförhållanden, landskap och klimat har betydande variationer i det Norra Periferiområdet men de problem som uppstår är väsentligen desamma. Det enda lilla undantaget är i Skottland och Irland där höga stödkanter används.
Följande lektion beskriver varje problem, hur det diagnostiseras och erbjuder förslag på hur saker kan förbättras.
5.2. Underhållsrelaterade avvattningsproblem
Den “underhållsrelaterade” kategorin täcker alla de avvattningsproblem som kan undvikas genom bra underhållspolicies och bra arbetssätt. För närvarande utförs de flesta underhållsarbeten i den Norra Periferin av entreprenörer och som ett resultat av detta har avvattningsbeskrivningarna i upphandlingsdokumenten blivit en mycket kritisk fråga.
Dåligt avvattningsunderhåll kan ha avgörande effekt på en beläggnings livslängd och de årliga beläggningskostnaderna. Det kan också påverka trafiksäkerheten. Av dessa skäl bör noggranna definitioner och krav på varje uppgift inom avvattningsunderhållet inkluderas i kontraktsdokumenten och följas upp på plats för att säkerställa att entreprenören fullgör sina skyldigheter.
5.2.1. Årstidsbunden skötsel av avvattningen
Ett antal underhållsarbeten för avvattningen är direkt bundna till årstiderna, särskilt till vinter- och vårperioderna. Dessa arbeten kräver fortlöpande övervakning av väderförhållandena och en driftentreprenör med en bra “känsla” för åtgärders timing för att förhindra att vägskador uppstår och för att förlänga beläggningens livslängd. Att negligera sådana driftåtgärder kan ha en avgörande effekt på de årliga kostnaderna för beläggningsunderhållet. Ett bra bonussystem för entreprenörer som gör ett bra arbete med dessa åtgärder, såväl som kraftiga sanktioner för misslyckanden med att leverera funktion, bör vara en lönsam möjlighet för väghållarna.
Ett omfång av de nyckelåtgärder som behövs för årstidsbundet avvattningsunderhåll beskrivs i följande avsnitt. Åtgärder i samband med igenfrusna trummor beskrivs i kapitel 5.2.3 tillsammans med andra driftåtgärder för trummor.
Hantering av snövallar
Snövallar uppstår under vinterdriften när snö avlägsnas från vägytan och lagras längs vägkanten som en tjock vall. Närvaron av denna vall kan vara acceptabel under de kalla vinterperioderna och kan i själva verket fungera som tjälskyddslager på den inre vägslänten. Men när temperaturen stiger kan dessa snövallar töa och smältvattnet flyta ut på vägen och minska trafiksäkerheten och bärigheten på vägrenarna. Av dessa skäl bör snövallar tas bort från vägrenarna innan snösmältningen börjar
Svallis
Vägar som ligger på sidlutande mark i områden med kallt klimat kan utsättas för svallis speciellt om grundvattennivån på vägens högre liggande sida ligger mycket nära markytan och vattenflödet i marken är litet och går relativt långsamt. Där detta händer kan grundvattenläckaget till det övre diket inte rinna tillräckligt fort p g a ett hinder eller dålig lutning och börjar frysa och bildar is på dikets botten. Nytt vatten som rinner till detta dike fyller diket med svallis. Svallis kan också bildas i ett dike när grundvattenflödet under vägen är blockerat av tjäle i vägen. Svallis kan dessutom vara ett vanligt problem i bergskärningar hos en väg som ligger i sidlutande terräng.
Den enda lösningen för den oväntade och snabba uppkomsten av svallis är att schakta bort isen för att säkerställa att vattnet kan rinna bort från vägområdet. Detta arbete bör utföras innan snön börjar smälta. ROADEX-projektet har visat att smältvattnet kan infiltrera i vägöverbyggnaderna och orsaka ojämn tjällyftning i vägen och vägrensdeformationer.
ROADEX har också visat att igenfrusna, igensatta eller saknade vägtrummor och sidotrummor, kan vara huvudorsaker till uppkomsten av svallis. Driftentreprenörer bör därför säkerställa att trummor på vägavsnitt med förekomst av svallis hålls öppna. Svallis kan dessutom bildas om snö från busshållplatser och rastplatser lagras ovanpå diket på den högre liggande sidan av vägen och denna packade snö börjar blockera vattenflödet i diket.
Om svallis uppkommer varje vinter på samma vägsträcka bör förebyggande åtgärder eller anordningar övervägas. En bra lösning har på många platser varit installation av värmekablar i dikesbotten för att förhindra vattnet från att frysa. En lokal solpanel kan producera tillräckligt med elektricitet för denna värmekabel. Djupdränering på vägsidan mot högre liggande mark har också avhjälpt problem med svallis på många platser. Svallis i sidodiken kan förhindras med speciella dräneringsanordningar som tar hand om vattnet innan det når sidodiket. Sådana anordningar, som testades i Arctic Road Construction projektet i Finska Lappland under senare delen av 1980-talet, har visat sig fungera bra även efter 20 år på plats. Den mest hållbara lösningen är dock i flesta fall en ny vägtrumma på den plats där grundvattnet läcker in i diket och bildar svallis.
Avvattning och tjällossning
ROADEX-projektet har visat att dåligt avvattningsunderhåll kan vara en faktor som påverkar tjällossningsproblemen på vägar, speciellt på grusvägar, men också på belagda vägar. En typisk väg kan utsättas för deformation i bärlagret, d v s spårbildning Typ 1, om snön inte tas bort från vägrenarna tillräckligt tidigt, eller om dikena är fulla med vatten. På motsvarande sätt kan ett dåligt fungerande dräneringssystem innebära att vägytan inte får tid att torka upp och bli tillräckligt styv för att bära laster när tjältiningsfronten når undergrunden. I sådana fall kan vägen bli totalt plastisk och omöjlig att trafikera för fordon. Bra dräneringssystem med tillräckligt djupa diken kommer att minska, men inte förhindra, spårbildning Typ 2.
5.2.2. Underhållsproblem med diken och täckta diken
Våt jord omkring diken är instabil och kan flyta ner till botten av diket och höja dess nivå. Vegetation tycker om de fuktiga förhållandena i botten av ett dike och kan med tiden fylla diket om de inte tas bort i tid. En konsekvens av detta är att grundvattenytan kommer att stiga och fukthalten kommer att öka i vägöverbyggnaden. Detta minskar bärigheten och vägen kommer att börja lida av tjälrörelser. ROADEX forskning har visat att även en liten blockering av vattenflödet i ett sidodike kan återspeglas som ojämn tjällyftning på den närliggande vägen och vidare som vägrensdeformation och sprickbildning i beläggningen.
Huvudproblemet för underhållet av diken och täckta dräneringar är bristen på rensning. Policyn i alla ROADEX länder är att när dikena är fyllda till en bestämd nivå (högre än 0,3 m från bottnen av överbyggnaderna) måste diket rensas. Emellertid har denna åtgärd vanligen låg prioritet bland vägreparationsåtgärderna och ofta har en ny beläggning varit ett lättare val. Olyckligtvis innebär detta att ingenjörer har gripit sig an symptomen snarare än att ta itu med de underliggande orsakerna till problemen, med resultatet att samma problem återkommer efter några år. Behovet av regelbunden dikesrensning är störst i områden med finkorniga undergrundsjordar. Dessa jordtyper har också låg bärighet vid höga fukthalter och det är därför nödvändigt att ha ett väl fungerande avvattningssystem för att hålla dem torra.
Lösning av underhållsproblem med sidodiken
Det huvudsakliga underhållsproblemet med vägens sidodiken är att underhållsåtgärderna inte utförs tillräckligt ofta. Alla stenar, träd och andra föremål som kan hindra vattnet från att rinna i diket bör tas bort varje år innan de orsakar mer problem. Dessutom bör jord som har glidit ner i dikesbottnarna avlägsnas utan dröjsmål. Det har ofta sagts att detta inte är lönsamt men ROADEX beräkningar har visat att dikesrensning på kritiska platser är lönsamt även om den utförs varje år.
Ett vanligt fel vid dikesrensningsarbeten är att det bortschaktade materialet från dikesbottnen läggs på dikets innerslänt istället för att fraktas bort. Erfarenheten har visat att detta material mycket snabbt kan glida tillbaka ner till dikesbottnen och åter hindra vattnets flöde, vilket kan orsaka tjällyftning och deformation i den närliggande vägen.
Om jorden omkring sidodikena är så instabil och vattenkänslig att dikesrensning krävs nästan varje år bör en speciell dräneringsanordning övervägas. Sådana anordningar görs i huvudsak genom att antingen a) stödja upp dikesslänterna, eller b) fylla diket med fridränerande material. “Sprutsådd” har också visat sig kunna förbättra stabiliteten hos dikesslänter.
I ROADEX-projektet har ett antal nya metoder att förbättra tillståndet hos sidodikena provats. En metod är att stödja inner- och ytterslänterna med grova stenmaterial. Då ska det gamla materialet på slänterna först tas bort, varefter en geotextil breds ut och sedan täcks med grovt stenmaterial (ca 250 mm).
En annan metod som provats var att fylla diket med fridränerande stenmaterial. För denna åtgärd installerades en geotextil, ett dräneringsrör och grovt stenmaterial i bottnen av diket. Dräneringsröret och det grova stenmaterialet sveps in i geotextilen. Ett lager av grovt stenmaterial läggs på inner- och ytterslänterna.
Ett speciellt särdrag med sidodiken i tätorter är att markägare kan fylla igen “fula diken” framför sina hus med jord och förvandla dem till en gräsmatta. Det kan se trevligt ut men kan orsaka stora problem för tillståndet hos den närliggande vägen. Sådana frågor behöver lösas från fall till fall mellan väghållaren och markägaren men, t ex kan täckdiken anläggas om ett öppet dike inte längre är acceptabelt.
En av de största svårigheterna vid underhåll av sidodiken är att kunna övervaka nivån hos dikesbottnen och att kunna identifiera föremål som hindrar vattenflödet. Större avvattningsproblem kan upptäckas visuellt som beskrivningen av avvattningsanalys i nästa lektion kommer att påvisa, men att upptäcka mindre detaljer från en bil i rörelse är nästan omöjligt. Av det skälet rekommenderar ROADEX den nya tekniken med laserscanning för att detektera förändringar i diken. Med den tekniken kommer driftentreprenörer i framtiden att kunna reagera tidigt på uppkommande problem i diket och därmed kunna förhindra ytterligare skador på vägarna.
Underhåll av utloppsdiken
Utloppsdiken är ofta de mest problematiska delarna av rutinunderhållet hos vägavvattningssystem. De är dock mycket viktiga delar av systemet eftersom de leder bort vattnet från vägområdet. Om utloppsdiket inte fungerar bra kommer underhållsansträngningar av avvattningsanordningarna närmare vägen att bli verkningslösa. Av det skälet bör tillståndet hos utloppsdikena kontrolleras 1-2 gånger/10 år och alltid vid starten av ett nytt driftkontrakt.
Utloppsdiken är vanligen lokaliserade utanför vägområdet och som ett resultat av detta kan den mark som de ligger på inte vara väghållarens egendom. Detta kan orsaka svårigheter, speciellt när utloppsdiket är igensatt och måste rensas. Detta kan i de flesta länder inte utföras utan markägarens tillstånd. Lösningen av detta är att ändra lagen så att rensning av igensatta utloppsdiken blir tillåten.
En speciell omständighet med utloppsdiken är där utloppet går till en sjö som svämmar över. Detta styr vattennivån i diket. I sådana fall är den enklaste lösningen att höja vägens profillinje i stället för att försöka avvattna diket och överbyggnaden.
Underhåll av täckdiken
Täckdiken kan sättas igen både mekaniskt och kemiskt och regelbunden kontroll och rensning är livsviktiga för att säkerställa att de har en fortsatt god funktion. Detta arbete bör vara noggrant specificerat i driftkontraktsdokumenten. Täckdiken som blir kemiskt igensatta är nästan omöjliga att öppna upp och rensning bör hellre utföras för ofta än för sällan.
5.2.3. Underhållsproblem med trummor
Hanteringen av tillståndet hos vägtrummor i driftkontrakt har ofta varit en utmaning, huvudsakligen på grund av att kontrollen av en trumma, till att börja med kräver att trumman måste återfinnas och sedan måste kontrollanten stiga ur bilen för att kontrollera dess kvalitet. Detta gör trumkontrollen både arbetskrävande och kostsam, vilket är orsak till att arbetet vanligen ignoreras tills trumman börjar fungera dåligt och defekter uppstår i vägens tillstånd – och då är det för sent. ROADEX forskningsarbete vid uppföljning av driftkontrakt i Finland har visat att den roll som igenfrusna och igensatta trummor har för vägskador och reducerad livslängd hos beläggningar är mycket större än förväntat. Ett bra system för kontroll av trummor är alltid lönsamt och nya innovationer för att åstadkomma detta bör uppmuntras.
Vägtrummor
Strömningshastigheten i vägtrummor är en viktig faktor. Om strömningshastigheten i trumman är lägre än uppströms, kommer sand och grus att avlagras i trumman och det kommer att vara en viktig underhållsåtgärd att rensa trumman när mängden avlagrat material nått upp till en förutbestämd nivå. Om detta inte utförs kommer inte trumman att ha tillräcklig kapacitet och vattnet kommer att rinna över vägytan och in i vägöverbyggnaden. Detta är ett trafiksäkerhetsproblem och kan även orsaka erosions- och urspolningsproblem.
Inloppet till en trumma kan också bli igensatt av grenar, slam, grus, skräp och andra saker. Konsekvenserna av dessa blockeringar är desamma som beskrivits tidigare.
Tvärgående trummor kan också utsättas för tjälproblem. Om is sätter igen trumman kan vatten rinna över vägen. Detta är i huvudsak ett problem under tidig vår och under milda väderperioder med kraftiga regnväder på vintern.
Felaktig inbyggnad och storlek hos tvärgående trummor kan också ge upphov till svårigheter. Trummor kan byggas in för högt upp eller avslutas på för hög nivå som ett resultat av sättning på omgivande sidor om trumman har byggts på en bättre grund. Detta resulterar i att vatten blir stående i tilloppsdiken och orsakar avlagringar på bottnen av dikena.
Om trummans längd är för kort kan den sättas igen lätt. Ändar av korta trummor försvinner fort och många gånger har vid georadarundersökningar trummor som inte syns utifrån upptäckts i vägkroppen. ROADEX avvattningsanalyser i olika länder har också visat att tvärgående trummor har utelämnats i lågpunkter där de borde ha installerats. Trummor kan skadas av tid, tjäle, korrosion, etc och bör repareras eller bytas ut vid behov.
Sidotrummor
Resultat från ny forskning i ROADEX IV-projektet visar att avsaknad av eller dåligt fungerande sidotrummor är ett av de största problemen för funktionen hos vägavvattningssystem. Till exempel har många av platserna med ojämn tjällyftning på huvudvägar visats vara konsekvenser av funktionen hos närliggande sidotrummor under privata anslutningsvägar. Om tillfartsvägen saknar sidotrumma eller vatten av andra skäl hindras från att rinna i huvudvägens dike, kommer vattennivån i huvuddiket att stiga, vilket orsakar att svallis bildas på vintern och att det instängda vattnet i dikena infiltrerar i vägöverbyggnaderna, vilket orsakar ytterligare skador på vägen. I vissa fall, vilkets visats i tidigare lektioner, kan dessa igensatta eller saknade trummor ge upphov till erosion i vägen och orsaka trafiksäkerhetsrisker på grund av vattenflöde på vägen.
En tjällyftningsvideo gjord baserat på laserscanningsdata från väg 934. Mätningarna utfördes två gånger, i april när tjällyftningen var maximal och i juni när tjälen var nästan helt borta. Den blå färgen representerar de lägsta tjällyftningsvärdena och den röda färgen de högsta. Lägg märke till de stora tjällyftningarna nära tillfartsvägen.
Problem med sidotrummor kan delas in i fem kategorier a) saknade trummor, b) för små trummor, c) igensatta trummor, d) igenfrusna trummor (redan beskrivna ovan) och e) trummor som har blivit dåligt byggda. Detta kan inte definieras som enbart driftentreprenörens ansvar och åtminstone en del av arbetena måste utföras i samarbete med väghållaren.
Om en trumma saknas är den enda lösningen att bygga in en ny. Olika länder har olika syn på vem som är ansvarig för denna byggkostnad. Om den befintliga trumman har för liten diameter bör den ersättas med en större.
Vanligen är diametern hos sidotrummor mindre än hos vägtrummor och detta är ett skäl till att sidotrummorna sätts igen oftare än vägtrummorna. Den lägre strömningshastigheten i sidotrummor gör att finmaterial lätt avlagras i trumman och därmed hindrar vattenflödet. I Nordiska länder gör den grunda placeringen av sidotrummor och den låga strömningshastigheten hos vattnet genom dem att de också är känsliga för is och tjäle. Is kan sätta igen trumman och leda till allvarliga vägavvattningsproblem när snön smälter under tjällossningen. Väl fungerande trummor är särskilt nödvändiga vid den tiden. Igenfrusna trummor öppnas vanligen med vattenånga, men om trumman är känd för att frysa igen varje vinter, kan en bättre lösning vara att installera en värmekabel ansluten till en solpanel i trumman, för att säkerställa att trumman inte är totalt igenfrusen.
Trummor under infarter till affärer, bensinstationer och andra affärsverksamheter är vanligen längre än trummor under anslutningsvägar. Dessa långa trummor är mer utsatta för tjäle och is och svårare att rensa från finkorniga jordar och skräp.
Sidotrummor är inte alltid korrekt byggda av sina privata tillfartsvägsägare. Där de har installerats för högt upp, kommer vattnet i diket inte att kunna rinna igenom trumman förrän när det högre liggande diket har stora mängder av instängt vatten. Detta instängda vatten orsakar instabilitet i dikesslänterna och flytjord som så småningom lägger sig på dikesbottnen. Inbyggnaden av en plasttrumma kräver särskild omsorg, eftersom när de byggs in för nära vägytan (d v s med otillräcklig täckning), kan trumman skadas och förlora sin form. Mycket långa trummor är också känsliga för skador. Deras ändar kan tryckas upp och förhindra vattenflödet genom trumman.
5.2.4. Avrinningsunderhåll, som håller vägytan torr
Allt vatten på beläggningsytan bör rinna av vägen och inte infiltrera ner i underliggande vägöverbyggnad, för att säkerställa en beständig och långsiktigt hållbar beläggning. Detta åstadkoms med ett ordentligt tvärfall på beläggningsytan och genom att hålla den bituminösa beläggningen tät. På grusvägar bör slitlagret vara så tätt som möjligt, medan det säkerställs att det inte blir plastiskt när det blir blött.
Vägyteunderhåll på en belagd väg kan utföras genom a) spricklagning och/eller b) ytbehandling. Spricklagning bör utföras varje år efter tjällossningen när sprickorna fortfarande är öppna. Ytbehandling är allmänt använd i Skottland, Irland och i Norge i driftkontrakt. Ytbehandlingstekniken är, när den används rätt, en utmärkt metod att öka livslängden hos en beläggning och säkerställer också att beläggningens friktion ligger på en bra nivå.
Driftentreprenörer kan inte göra mycket för att förändra tvärfallet på belagda vägar, men på grusvägar kan detta utföras genom att slitlagret hyvlas under våren och på hösten innan vintern. Tvärfall på grusvägar kan vara så högt som 5 % och särskilt innan vintern bör det vara större hellre än mindre. En grusväg av god kvalitet, välpackad och med bra tvärfall, kommer att säkerställa att den övre delen av överbyggnaden kommer att förbli torr.
5.2.5. Problem med höga stödkanter
Höga stödkanter utgör ett speciellt problem vid hantering av beläggningars tvärfall. Höga stödkanter kan indelas i gräskanter och jordkanter. Gräskanter är “tillverkade anordningar” som fortsätter att byggas i vissa områden i Irland och Skottland även om ROADEX forskning har visat att de kan ha en skadlig effekt på vägens funktion och beläggningens livslängd. Jordkanter, å andra sidan, är “oönskade” jord- och gräsvallar på sidan om beläggningen, som uppstår på grund av dåligt underhåll. De hindrar vattnets flöde från beläggningen till dikena. De har också en negativ effekt på beläggningens funktion. Den nya dräneringsanalysen från ROADEX inkluderar analys av befintliga stödkanter.
Där höga stödkanter av gräs har byggts, leds vattnet bort från beläggningen genom användning av utsläpp genom gräskanten med regelbundna intervall. ROADEX dräneringsanalys har visat att beläggningens tillstånd kan vara mycket bättre där utsläppen hålls öppna, men så är inte fallet på många vägar. Om utsläpp inte rensas regelbundet tvingas ytvattnet att dränera genom vägöverbyggnaden i stället för att rinna av till dikena. Detta leder till reducerad bärighet och deformation.
Den mest hållbara lösningen till närvaron av höga gräskanter är att ta bort dem och ersätta dem med starkare material som grus eller makadam. ROADEX tester på väg B871 i Skotska Highlands har visat en stor minskning av beläggningsskador från tung trafik på vägsträckor där utskiftning av gräskanterna till ballast har gjorts. Också avvattningsanalyser på Western Isles och i Irland har visat att tillståndet hos beläggningen generellt är mycket bättre och livslängden mycket högre på de vägar där de höga gräskanterna har tagits bort.
Höga stödkanter av jord finns i alla länderna i den Norra Periferin på vägar där jorden eller grässvålen i beläggningskanten växer högre än beläggningsytan. Detta hindrar vattnet från att rinna av beläggningen med konsekvensen att vägens bärighet försämras och deformation uppstår. För att råda bot mot detta har ROADEX-länderna skapat ett antal riktlinjer och regler för underhållet. I Norge måste stödkantmaterialet tas bort när det är mer än 30 mm över ytan. I Sverige är den kritiska gränsen 25 mm. Finland har ingen definierad gräns för stödkanter, men riktlinjerna säger att kanterna skall bevakas när de är för höga och hindrar vattnet från att rinna från vägen ner i dikena. I praktiken har gränsvärdet i Finland varit 30 mm som i Norge. Om jordkanten är för hög tas den normalt bort med en väghyvel.
Höga jordkanter på grusvägar är ofta större problem än på belagda vägar eftersom passerande trafik och underhållshyvling lätt flyttar materialet till vägrenarna. Ett annat skäl till uppbyggnaden av jordkanter är permanenta deformationer under tjällossningsperioden, d v s samma process som orsakar vägbreddning. Höga jordkanter bör tas bort omedelbart när de har upptäckts av driftentreprenören.
5.3. Topografirelaterade avvattningsproblem och lösningar
I föregående kapitel har avvattningsproblem beskrivits genom varje avvattningskomponent och detta kan vara ett bra system för att följa i driftkontrakt. I vägrehabiliteringsprojekt kan och måste dock projektören, välja den mest passande avvattningslösningen från ett antal olika tillgängliga alternativ. I den processen är det bästa kriteriet för valet att definiera den omgivande topografin omkring vägen och välja och designa avvattningslösning baserat på klassificeringen av topografin.
5.3.1. Sluttande mark
Området Norra Periferin har rikligt med berg, fjäll, kullar, fjordar och älvdalar och som ett resultat av detta har en stor del av vägnätet där byggts på sluttande mark, där den ena väghalvan ligger i skärning och den andra på en bank. I sådana fall ligger grundvattenytan normalt närmare vägytan (och därmed närmare hjullasten) på vägens skärningssida. Och eftersom vatten i vägöverbyggnader är en funktion av avståndet till grundvattenytan, kan bärigheten hos vägen på skärningssidan vara mycket lägre jämfört med bärigheten på banksidan, speciellt om avvattningen inte fungerar tillfredsställande.
ROADEX resultat från avvattningsforskningen i Rovaniemi driftområde i Finland visade att tillståndet hos vägens avvattning i huvudsak var sämre på sidlutande mark jämfört med andra tvärprofiler. Djupare spår och större vägojämnheter uppmättes också på vägens skärningssida på dessa sträckor. På väg Rv-858 i Tromsö Kommun i Norge, var det genomsnittliga spårdjupet på skärningssidan 12,9 mm och för banksidan 7,9 mm. Avvattningsrapporten från ROADEX II visade att förhållandet mellan livslängderna mellan ett dränerat körfält och ett odränerat var större än 2. Detta har stor ekonomisk påverkan på kostnaderna för att hantera vägens tillstånd.
På sluttande mark, kommer grundvattenflödet att gå under vägen där detta är möjligt. Men om det förekommer berggrund eller täta material nära vägområdet, kan dessa blockera eller koncentrera grundvattnet till platser där det är en hög risk för uppkomst av tjällyftningar, vår-tö-uppmjukning och reducerad bärighet på grund av hög fukthalt.
Designfrågor
Vid design av ny avvattning, eller en förbättring av avvattningen, för en vägsträcka på sidlutande mark, bör huvudfokus läggas på säkerställande avatt vattningen kommer att fungera på den högre grundlagda sidan av vägen. Många gånger kommer det att vara ont om plats och det bör säkerställas att alla slänter är stabila och att släntmaterial inte flyter eller glider ner i diket. En djupdränering är också ett bra alternativ om det är brist på utrymme. Erosionsskydd bör också övervägas i diken där vägen har en brant längsgående lutning.
5.3.2. Låglänt mark
I områden med låglänt mark är det naturliga avvattningssystemet för ytvatten ofta dåligt, eller obefintligt, och vatten måste infiltrera i undergrundsjorden. När denna jord är frusen, eller efter en period av kraftigt regn eller snösmältning, kan vatten bli stående på ytan och påverka vägen. Förutom att orsaka problem för trafiken, kan den höga vattennivån öka nedbrytningen av vägen. På grusvägar kan detta mjuka upp vägöverbyggnaden och vägytan i sådan omfattning att vägen blir omöjlig att trafikera.
Designfrågor
Det bäste sättet att utforma avvattningen för en väg på låglänt mark är att höja profillinjen för körbanan. Hur mycket, beror på grundvattennivån och hur allvarligt problemet är. Skillnaden i nivå (höjd) mellan vägens yta och grundvattenytan beror på de material som används vid byggandet. Om tättgraderat grus används bör differansen vara minst 50-60 cm. Om grovt, väldränerande material används, bör skillnaden vara minst 30-40 cm. Vid höjning av profillinjen i lågt liggande dalgångar med mjuka undergrundsjordar, som torv och gjyttja, bör risker för stabilitet och ojämna sättningar alltid undersökas.
Infiltrationsbrunnar eller infiltrationsdiken kan vara möjliga där undergrundsjorden är glacial jord (morän). Dimensionerna på dessa dräneringsanordningar kommer att bero på moränens permeabilitet och hur mycket vatten som ackumuleras i det lokala området.
5.3.3. Flack terräng
Vägar som går över flack terräng ytor har liknande problem som vägar som går över låglänt mark. De långa avstånden till naturliga avvattningssystem kan göra det svårt att bli av med vattnet. Detta problem är mest uppenbart under tjällossningen när marken fortfarande är frusen och det finns en massa vatten från smältande snö och regnvatten. Vatten som inte kan infiltrera ner i undergrundsjorden kan skapa stora lokala vattensamlingar som höjer grundvattennivån och skapar problem för trafikflödet.
Under perioder med kraftigt regn kan undergrundsjorden ha problem med att dränera bort ytvattnet. Omfattningen av effekten kommer att bero på mängden vatten som är inblandad och permeabiliteten hos undergrundsjorden. I vilket fall som helst kommer resultatet att bli att grundvattenytan kommer att stiga medförande konsekvenser som beskrivits i tidigare lektioner.
Designfrågor
Att höja körbanans profillinje är alltid ett bra sätt att hantera avvattningen för vägar över flacka områden, oavsett typen av undergrundsjord. Det är dock förnuftigt att använda grovgraderade stenmaterial som inte är vattenkänsliga. Utformning och byggande av utloppsdiken är också en lösning, men beroende på terrängen kommer dessa sannolikt att vara långa, djupa och dyra, och det är skälet till att de inte redan har blivit byggda!
Där undergrundsjorden är morän, är det möjligt att använda infiltrationsdiken eller infiltrations-brunnar. Dessa kommer att underlätta infiltration under perioder när marken är frusen eller när ytan inte kan dränera vattnet ner till grundvattenytan. När undergrundsjorden är torv eller jord med låg permeabilitet, är det inte möjligt att använda infiltration. Om det inte är möjligt att schakta diken, är en alternativ lösning att höja körbanans profillinje. Undergrundsmaterial som är sättningskänsliga och ökad last kan dock resultera i en ojämn färdig vägyta.
5.3.4. Bergsskärningar
Dräneringsproblem i vägskärningar genom berg är i huvudsak relaterade till ojämn tjällyftning och permanent deformation. Dessa kan uppstå om bergsskärningen inte tillåter vatten att dränera ut eller om vattensamlingar uppstår i skärningen. Fördjupningar i berggrundsytan kan samla vatten och om det finns tjälfarliga material i vägöverbyggnaden kan islinser bildas som skapar ojämna bulor på vägytan.
Designfrågor
Den bästa lösningen för avvattning i de Nordiska länderna har varit att spräcka berggrunden genom sprängning till ett djup av 1-2 m under toppen av den sprängda bergformationen. Detta skapar sprickor i berget som tillåter vattnet att dränera från vägöverbyggnaden. I kallare områden, där tjälfronten går ner djupare, bör sprängningsdjupet ökas.
En bra lösning har också varit att spränga diken, och/eller göra djupdräneringsanordningar, som hindrar vattnet från att komma in i överbyggnaden.
5.4. Speciella designrelaterade problem
5.4.1. Design av vägöverbyggnader
Förutom de designproblem som beskrivits tidigare finns det några avvattningsrelaterade vägdesignproblem, som vägingenjörer ofta har en tendens att glömma eller negligera, som kan skapa stora problem senare för vägens tillstånd. En kort beskrivning av dessa görs som följer:
Innerkurvor
Problem med permanent deformation uppstår ofta i innerkurvor på vägar. När vägöverbyggnaden är våt och under trafikbelastning, blir vägöverbyggnaden uppmjukad. Ett möjligt skäl till detta är att vägar är dimensionerade efter tjockleken i vägmitt och ofta är den urgrävda formen horisontell, med resultatet att överbyggnaden är tunnare i innerkurvan än på andra platser.
Lösning:
En lösning är att dimensionera överbyggnaden efter den tunnaste punkten (d v s innerkurvan). På det sättet skulle vägöverbyggnaden bli tillräckligt tjock överallt. En annan lösning är att göra urgrävningen parallell med vägytan för att säkerställa en konstant överbyggnadstjocklek.
Breddning av väg
Breddning av väg kräver särskilda överväganden. Vanligen är breddningar byggda på fel sätt, som att bottnen av överbyggnaden har schaktats horisontellt, vilket orsakar ytterligare problem för avvattningen av vägen och vägöverbyggnaden.
Lösning:
Vägbreddningen ska byggas på ett sådant sätt att de nya lagren fortsätter med samma tvärfallsvinkel som den befintliga överbyggnaden.
Ett annat alternativ att förbättra hållbarheten hos en breddad vägsträcka är att säkerställa att ett lager av fridränerande material inkluderas i den nya överbyggnaden för att ge en effektiv dräneringsmekanism för breddningen
Fuktfällor
Fuktfällor, också kända som “sandwich överbyggnader”, kan uppstå på belagda vägar där vägen har blivit rehabiliterad genom att obundna material lagts direkt på de gamla bundna lagren. I de fallen fångas vatten som penetrerar genom asfaltytan, eller genom obelagda vägrenar eller diken (perioder när snön smälter), mellan de nya och de gamla bundna lagren. Nettoeffekten av detta blir att fukthalten i ”fällan” kommer att öka mer än den gör för en normal vägöverbyggnad och kommer att bli fuktigare under en längre tid beroende på bristen på avvattningsmöjligheter. Om fukthalten sedan kommer nära mättnadsnivån, kan dynamiska laster från den tunga trafiken orsaka att höga hydrauliska tryck utvecklas inuti “fällan”, som kan få beläggningen att gå sönder.
Det finns några lösningar för att undvika sandwich överbyggnader. De gamla bundna lagren kan fräsas och krossas innan det nya obundna lagret läggs på. Erfarenheter från Finland och Sverige har visat att den gamla beläggningen alltid ska krossas om den ligger närmare beläggningsytan än 40 cm.
5.4.2. Problem med släntstabilitet
Instabilitet och erosion hos slänter är mycket vanliga problem på vägar, speciellt i skärningar. Erosion kan orsakas av ytvatten, grundvatten eller jordskred. Jordtyper känsliga för erosion är silt, siltig morän och sand.
Material från instabila slänter kan flyta ner i vägdikena och hindra vattenflödet och orsaka att grundvattennivån stiger.
Problem med instabilitet kan delvis lösas genom att förbättra avvattningen utanför vägöverbyggnaden, speciellt på vägavsnitt med en brant ytterslänt. En lösning är att gräva ett överdike. Vanligen utförs ett överdike ovanför en skärningsslänt med syftet att skära av yt- och grundvatten innan det kan ge upphov till erosion. Vatten från dessa diken måste ledas till naturliga avvattningssystem.
>Referens: Teiden suunnittelu IV, Tien rakenne 4, kuivatus
Ett annat alternativ är att stödja slänten för att göra den mindre instabil. Detta kan utföras t ex med en gabionvägg, stöd av grov makadam eller med “sprutsådd”. Sprutsådd och stöd av dikesslänter har avhandlats tidigare i avsnitt 5.2.2 “Underhållsproblem med diken och täckta diken”.
