8. Underhåll av befintliga vägar

8.1. Inledning

Detta avsnitt handlar om underhåll och förstärkning av vägar som lider av torvrelaterade problem och summerar de huvudprocesser som bör följas vid undersökning, bedömning och utförande av dessa typer av arbeten på torv.

8.2. Undersökningar och fältmätningar

ROADEX rekommenderar en 5-stegsprocess för förstärkning av flytande vägar på torv: 4.2. Design av ett fältundersökningsystem på projektnivå]

1. identifera det underliggande problemet genom lämplig fältundersökning

2. analysera den insamlade informationen från fältundersökningen

3. välj den mest passande förstärkningsåtgärden

4. övervaka arbetet vid byggandet

5. redovisa och distribuera resultaten

Stegen 1-3 kan kosta ca 2-4 % av totalkostnaden för ett projekt, beroende på storleken av arbetena, men är alltid väl använda pengar vid framtagning av den bästa långsiktiga lösningen. Tillräckliga resurser bör alltid allokeras till dessa steg för att säkerställa att alla problem som ligger bakom de skadade vägsträckorna får rätt diagnos och att den mest passande lösningen väljs.

Det är viktigt att påpeka att all data som samlas in aldrig är en investering bara för ”engångsbruk”. Data, som en gång samlats in, duger för att användas på många sätt i många år, inte bara vid design och förstärkning av vägar utan också för underhåll av funktion hos den färdigställda vägöverbyggnaden under dess livstid. Med god övervakning och registerhållning kan data hållas tillgängliga för framtida arbeten att användas som referenskälla, för att utöka den samlade erfarenheten och identifiera trender i tillväxten av defekter. Det rekommenderas att all insamlad information ska sparas med sin positionering, via GPS eller liknande, så att den kan återfinnas och bedömas gemensamt igen i framtiden.

Med insamlade fältundersökningsdata på plats kan nästa fas, en “integrerad analys”, påbörjas för att förstå de underliggande problemen.

8.3. Integrerad analys

“Integrerad analys” sammanför all relevant data från fältmätningarna (kapitel 6) på en plats för analys och design. Permanent Deformation 4.1.11 Integrerad analys av resultat från fältundersökningar av vägar] Att kombinera data på detta sätt ger den bästa tillgängliga möjligheten att ‘diagnostisera’ de lokala underliggande problemen och deras orsaker på platsen.



Skärmbilden ovan visar, från höger högst upp:

  • 2 radargram från georadar med tolkningar av överbyggnadslagren, bankens tjocklek och djupen för underliggande jordar;
  • Resultat från mätning med fallviktsdeflektometer;
  • Tolkningar av insamlad data: Surface Curvature Index (SCI), Base Curvature Index (BCI), klassificeringar av de olika lagren i vägen och en övergripande riskbedömning av den aktuella vägsträckan.

All denna information presenteras med en vanlig GPS-lokalisering för att medge analys av data på en plats utan komplikationen att behöva referera till ett antal självständiga rapporter och vägavsnitt med olika referenssystem. Detta är den verkliga styrkan i det ‘integrerade analys’-systemet och det erbjuder betydande besparingar av tid och kraft jämfört med traditionella analyssystem. Genom kunskap om det exakta läget på den aktuella platsen och defekterna och genom att sätta in precisa förstärkningsåtgärder baserade på deras orsaker, kan dessutom onödigt arbete undvikas.

8.4. Förstärkningsmetoder för vägar på torv

Den övergripande grundläggande regeln för en lokal vägförstärkning på torv, utöver att försöka förbättra de existerande förhållandena, är att inte utföra något arbete med den rådande väg/torv-balansen som kan orsaka ytterligare skada. Eller, för att uttrycka det enklare, ‘att inte göra mer skada’.

Ett av de positiva särdragen hos en befintlig väg på torv är att torven under den befintliga vägen normalt har belastats över tiden och ökat sin hållfasthet så att den kan bära vikten av vägen. Detta är fallet även med en väg som lider av sättningar. Denna hållfasthetsökning i torven under vägen, i grund och botten en långsiktig ‘förbelastning’ av torven, kan användas som en fördel vid förbättringen av vägen, under förutsättning att ingenting görs som kan orsaka att ytterligare konsolidering sätts igång, såvida den inte orsakas av en avsiktlig design där konsekvenserna är kända och accepterade.

De praktiska möjligheterna för platsledningen kommer naturligtvis att ha en betydande påverkan på vilka förbättringsalternativ som blir möjliga:

  • Trafikering – kan vägen stängas av, är den bred nog för enkelriktad trafik, är en tillfällig förbifartsled möjlig längs den befintliga vägen
  • Utförande – hur ska arbetena bedrivas. Vid en förstärkning som använder stålnät måste näten installeras tvärs vägens fulla bredd, på ca 30 cm djup, utan längsgående fog. Detta kanske inte är möjligt vid livliga trafikflöden och det kan bli nödvändigt att bygga på toppen av den befintliga vägen och acceptera den sättning som kommer att inträffa.
  • Byggnadsfordon – hur kommer den tunga byggnadstrafiken att påverka vägen? Arbetscykler måste planeras i detalj för att säkerställa att tillräcklig bärkraft finns i vägen för att bära de planerade byggnadsaktiviteterna.

Det slugiltiga beslutet för val av förstärkningsalternativ kommer att vara en avvägning av de tillgängliga tekniska lösningarna och deras effekter.

8.4.1. Effekten av grundvattenytan

I normalfallet byggs ett jämviktstillstånd upp mellan en vägbank på torv och de underliggande materialen, där torven uppnår tillräcklig bärkraft genom avbördning av porvatten och konsolidering, för att bära vikten av vägen. Detta tillstånd av jämvikt är viktigt för vägens långsiktiga funktion. En störning av detta, när en gång jämvikten har uppnåtts, kommer att påverka väg/torv-balansen och konsolidering och sättning börjar om igen.

I detta sammanhang kan en sänkning av grundvattenytan, som vid en ny vägkantsdränering, ha samma effekt som att öka vikten på vägen. När grundvattenytan sänks under en väg på torv, reduceras den hydrostatiska upplyftningen hos vägen, dess “flytförmåga” reduceras och den dränerade vägen blir därigenom tyngre. Detta resulterar i att en tyngre väg placeras på den underliggande torven och konsolidering och sättning startar.



I exemplet ovan kommer en sänkning av grundvattenytan med 1 m att ge en ökning av belastningen med 8 kN/m² på torven. Att sänka grundvattenytan med mer blygsamma 0,5 m kommer att ge en ökning av belastningen med 4 kN/m². Dessa ändringar av vattennivån kommar att ta tid när de inträffar och banken kommer att reagera successivt när grundvattenytan sänks, men långtidseffekten blir densamma. Belastningen på den underliggande torven kommer att öka och en sättning kommer att uppstå.

Det alternativ som föredras för vägar på torv är därför att inte påverka den etablerade hydrologin i området.

8.4.2. Sättningar och ojämnheter på körbanan

Torvrelaterade problem på körbanor kan uppstå i ett antal olika former; ojämna vägytor, sättningar och ojämna sättningar, längsgående- och tvärgående sprickbildning, kantnedbrytning, asfaltsönderfall och annat.



Att täcka vägytedefekter med nytt material fungerar sällan på underlag av torv eftersom den tillkommande vikten på det nya lagret bara ökar belastningen på torven. Detta ger snabbt upphov till ytterligare konsolidering och sättning och ytterligare defekter.

Som ett exempel skulle en typisk överläggning med 10 cm material ge en ökad belastning med 1,5 till 2,0 kN/m² på vägen, beroende på typen av material som används. Så snarare än att lägga till lager och vikt är den föredragna lösningen att ersätta de befintliga lagren i vägen inom deras egen vikt, för att inte öka vägens vikt eller starta ytterligare sättning. Idealt borde en rehabiliterad väg på torv bli lättare än den tidigare vägen. Två exempel erbjuds:

a) Normal förstärkningsöverbyggnad. Där problemet är begränsat till konstruktionslagren (mindre sättningar, sprickbildningar, krackelering) och förstärkningen kan utföras inom vägens konstruktionslager utan att lägga på ytterligare last;

b) Lättviktsöverbyggnad. Där problemet är begränsat till konstruktionslagren (moderata sättningar, sprickbildning, deformation) och förstärkningen kan utföras inom konstruktionslagren med användning av lättviktsmaterial.

a) Normal Förstärkningsöverbyggnad

”ROADEX” Normala Förstärkningsöverbyggnad för en körbana med defekter innefattar:

  1. borttagning av gammalt slitlager
  2. borttagning av gammalt material (till ett djup som medger de nya konstruktionslagren, d v s 400 mm i detta exempel)
  3. installation av en materialskiljande geotextil
  4. utläggning av nytt obundet bärlager 100 mm
  5. installation av ny stålnätsarmering
  6. nytt bärlagermaterial 200 mm, nytt slitlager 100 mm (eller ett nytt asfaltlager för en belagd väg)


Vikten på materialet i den nya vägbyggnaden bör vara mindre än, eller lika med, vikten på det material som tagits bort från vägen. Där detta kan uppfyllas kommer den förstärkta vägen utgöra samma belastning eller lägre på den underliggande undergrunden. Den materialskiljande geotextilen i överbyggnaden bör väljas för att passa de nya bärlagermaterial som läggs ut och vara stark nog för att motstå genombrott från de nya materialen.

Vid användning av stålnätsarmering i förstärkningsöverbyggnaden (och detta rekommenderas vid all vägförstärkning på torv), måste vikten av stålnäten också inkluderas i vikten av förstärkningslagren. Stålnätsarmering över trummor, rörledningar och kablar kan orsaka problem vid framtida underhållsåtgärder och bör utelämnas på sådana platser eller designas med omsorg för att förhindra framtida problem.

b) Lättviktsöverbyggnaden

En alternativ förstärkningsöverbyggnad, som använder lätta fyllnadsmaterial, kan också övervägas om det finns en ekonomiskt passande källa av lättviktsmaterial tillgänglig. [Länk till ““Tabell över typiska lättviktiga fyllnadsmaterial”]. ”]. Lätta fyllnadsmaterial kan bidra till att reducera vägens totalvikt och därmed minska belastningen på torven. En typisk åtgärd med användning av lätta fyllnadsmaterial innefattar:

  1. borttagning av gammalt slitlager
  2. borttagning av gammalt material (detta djup bestäms av behovet att ersätta tillräckligt mycket befintligt tungt material med lättviktsmaterial för att skapa en lättare vägkropp i utbyte)
  3. installation av en materialskiljande geotextil
  4. nytt lätt fyllnadsmaterial
  5. övertäckning med en materialskiljande geotextil
  6. utläggning av nytt bärlagermaterial 100 mm
  7. installation av ny stålnätsarmering
  8. nytt bärlagermaterial 200 mm
  9. nytt slitlager 100 mm (eller ett nytt asfaltlager för en belagd väg).


När den används på rätt sätt kan en lättviktsöverbyggnad återställa vägprofilen till dess föregående nivå utan att lägga till vikt på vägen och där omständigheterna tillåter, även medge en höjning av profillinjen. Lättviktsmaterialet i den nya överbyggnaden bör inneslutas i en passsande materialskiljande geotextil som valts för att passa till lättfyllningen och stark nog för att motstå genombrott från bärlagermaterialet.

Det rekommenderas att ett minimum av 400 mm vägbyggnadsmaterial läggs ut ovanpå lättviktsmaterialet för att verka som strukturellt lager. Detta djup kommer också att utgöra en värmelagringsmassa för att motverka variationer i isbildning mellan sträckor med normal vägöverbyggnad och sträckor med lättfyllning längs den färdigbyggda körbanan. Detta är ett viktigt övervägande i områden med långa kalla vintrar som i den Norra Periferin.

Utspetsningskilen

En övergångszon är namnet på den plats där en väg övergår från en stabil undergrund till en undergrund av torv. Detta inträffar där en väg går ut på torv och där den lämnar torven. Övergångszoner orsakar regelbundet problem om de inte behandlas på rätt sätt. Nyckeln till en effektiv övergång ligger i att skapa ett flexibelt avsnitt mellan det ‘hårda’ och det ‘mjuka’, som tillåter vägen att anpassa sig till förändringen i bärighetstillstånd utan otillbörlig sättning och sprickbildning.

Detta åstadkoms genom att en ‘utspetsningskil’ byggs i det stabila materialet innan vägen går ut på torv. En typisk utspetsningskil visas nedan:



8.4.3. Banksättning

Det här avsnittet behandlar det typiska förstärkningsproblemet hos en flytande väg som sätter sig i torv genom användning av den generella principen att ‘inte orsaka någon ytterligare skada’. I detta fall ligger problemet djupare än konstruktionslagren och förstärkningen måste innefatta utskiftningen av viss del, eller hela, vägbanken med lätta fyllnadsmaterial.

Utskiftningsöverbyggnaden för lättviktsbank

Utskiftningsöverbyggnaden för lättviktsbank följer generellt samma ordningsföljd som för lättviktsöverbyggnaden, med större medvetenhet om behovet av att skydda den befintliga grundvattenytan och den hydrostatiska upplyftande effekten på banken. Dessa krafter är väsentliga för att behålla den uppnådda jämvikten i torven och alla ansträngningar bör göras för att förstå följderna av de förändringar som föreslås och deras effekter på det färdiga arbetet innan arbetet påbörjas.

Ordningsföljden för byggandet av utskiftningsöverbyggnaden för lättviktsbank innefattar, som tidigare:

  1. borttagning av gammalt slitlager
  2. borttagning av gamla vägbyggnadslager
  3. borttagning av gammal flytande bank (detta djup kommer att bestämmas av behovet att kunna skifta ut tillräckligt mycket befintligt tungt material mot lättviktsmaterial för att ge en lättare utskiftningsbank)
  4. geotextil, filtrerande
  5. utskiftning med lätta fyllnadsmaterial
  6. geotextil, filtrerande
  7. bärlagermaterial 100 mm
  8. stålnätsarmering
  9. bärlagermaterial 200 mm
  10. slitlager 100 mm (eller ett nytt asfaltlager för en belagd väg)


Det är vanligen nödvändigt att ta bort den gamla vägbanken fullständigt i den här processen för att maximera potentialen att reducera vikt ovanpå torven, d v s en “avlastningsmanöver”. Om vikten hos den nya banken kan reduceras ner till 50 % av den gamla bankens vikt bör den resulterande rehabiliterade vägen vara fri från större sättningar i framtiden.



Denna förstärkningslösning kan också vara mycket effektiv för att höja profillinjen hos vägen under förutsättning att tillräckligt mycket tungt material kan schaktas bort från den befintliga vägen för att tillåta en höjning av vägen med lätta fyllnadsmaterial. Egenskaperna hos ‘superlättviktig’ expanderad polystyren, EPS, kan vara myckat användbara i detta fall och ett antal praktikfall för användning av EPS är återgivna i ROADEX II-rapporten:”””Bearing Capacity Problems””.

8.4.4. Vägbreddning

De generella principerna för breddning av vägar diskuteras i ROADEX IV-rapporten “Road Widening”.

En vanlig metod vid vägbreddning på torv är att gräva ut den angränsande torven för breddningen och bygga den nya breddade vägdelen på det frilagda fasta lagret på rekommenderat sätt, så kallad ”stödbensurgrävning.”


Detta kan dock vara ett kostsamt arbetssätt för vägar på torv, särskilt för ‘flytande vägar’ på djup torv, och kan också innebära verkliga problem för vägen om den nya breddade ytan tillåts verka som en linjär dränering genom torven. Det nya fyllnadsmaterialet kan avvattna torven under den befintliga vägen och orsaka onödig sättning, konsolidering och deformation i vägen.

En billigare, och mindre skadlig, lösning för breddning av ‘flytande’ lågtrafikerade vägar på torv är genom förbelastning.

Breddning av flytande väg genom förbelastning

Byggnadsförloppet för breddning genom förbelastning återges nedan.

  1. gräv nya avskärande diken 10m bort från den gamla vägen och använd den bortgrävda torven för att återfylla det gamla vägdiket
  2. ta bort finmaterialet från vägrenarna, till ca 200 mm djup
  3. lägg en materialskiljande geotextil på den preparerade vägrenen och bygg upp tvärsektionen med bra material.
  4. lägg en 5m bred armerande geotextil under den yta som ska förbelastas.
  5. påbörja förbelastningen av vägbreddningen i 1 meters laststeg tills den designade förbelastningshöjden uppnås
  6. lämna förbelastningen på plats i 90 dagar och övervaka funktionen med hjälp av sättningsmätning på markpeglar
  7. ta bort resterande del av förbelastningsmaterial efter det att den designade sättningen har uppnåtts
  8. färdigställ överbyggnaden på breddande delar
Breddning med användning av förbelastning (Svenska Trafikverket). Den röda linjen indikerar läget för den nya vägen. Denna har ritats ovanför den befintliga vägen för att underlätta referensen.

Den här metoden kan vara en kostnadseffektiv lösning där den befintliga vägkonstruktionen har blivit tillräckligt stabil över sin livstid för att tillåta att den bibehålls. Bistånd från geotekniker kommer att behövas för den här typen av breddning för att uppskatta höjden och tidsåtgången på förbelastningen tillsammans med den sannolika predikterade sättningen.

Idealt borde de nya strukturella väglagren byggas med samma djup som för den befintliga vägen, som i den “Normala Förstärkningsöverbyggnaden” i 8.4.2 (a), för att undvika att öka belastningen på torven. Men om en högre eller tyngre väg ska byggas på den breddade banken krävs förståelse av effekterna av de ökade lasterna.

Ytterligare en fördel med denna form av breddning är att den vanligen kan utföras på den befintliga vägen utan att påverka trafikflödena. Ett typiskt vägbreddningsprojekt som använder förbelastningsprincipen, som utförts av Svenska Trafikverket och den Isländska Vägadministration, visas nedan:


8.4.5. Armerade lager på belagda vägar

Armerade lager kan vara användbara förstärkningslösningar för deformerade och spruckna belagda vägar där sättning av körbanan inte är huvudproblemet. De har använts med bra resultat på lågtrafikerade landsbygdsvägar i Skotska Highlands och i Irland både med geonät av polyester och flätade ståltrådsnät. Den grundläggande uppbyggnaden för dessa installationer visas nedan:

  1. jämna till den deformerade körbanan med bituminöst material
  2. lägg ut det nya nätet. Polyesternät kräver att ytan sprutas med ett klister. Ståltrådsnäten måste spikas fast.
  3. lägg på ett nytt asfaltslitlager 50-60 mm

Fotografi av en typisk installation av en asfaltarmering:


Denna asfaltöverbyggnad ger dock ett lasttillskott till vägen och effekterna av denna tilläggslast bör bedömas vid planering av arbetet så att de sannolika effekterna är kända innan arbetet startas.

Skärmbilden nedan visar resultaten av av en stålarmerad asfalt på en enfältig belagd väg i norra Skottland. Det stålarmerade avsnittet sträcker sig från 20540 till 20640 och och kan ses i GPR-bilden som en suddig yta som indikerar brus från stålnätet. Förbättringen i överbyggnadens prestanda kan ses i graferna från FWD tagna före åtgärd (svarta linjer) och med stålarmering (röda linjer). Det stålnät som användes var från Maccaferri ett flätat stålnät benämnt “Roadmesh”.


Armerad utskiftningsöverbyggnad för belagda vägar

Om befintliga asfaltlager är tillräckligt tjocka för att de ska kunna fräsas, kan åtgärden också utföras inom vikten för den befintliga vägen. Under sådana omständigheter blir processen som följer:

  1. fräs av 100 mm av befintliga asfaltlager
  2. installera det nya nätet. Polyesternät kräver att ytan sprutas med klister. Stålnäten ska spikas fast.
  3. lägg ett nytt bituminöst slitlager 50-60 mm

Choose another lesson Back to Roadex Network