Grunnforhold og teleproblematikk

Transkript

1 Grunnforhold og teleproblematikk Undergrunnsmaterialer, grunnundersøkelser, telemekanismen, frostsikring Geir Berntsen, Dekkeprosjektet, Byggherreseksjonen, SVV Region øst Kurs i Vegteknologi

2 Norsk vegbygging i media... Aftenposten

3 og bilder som dette Brukt som illustrasjonsfoto i Aftenposten på telehiv, men er setninger på myr. Uansett slik skal det ikke være.

4 kilde: Kurs i Vegteknologi

5 Telehiv fra 2014 Byggeleder: "Vi har ikke vært grundige nok, og det har dessverre oppstått ganske alvorlige skader på veien." Publisert: :13.

6 ... ikke bare et problem her i landet...

7 Telesprekker er ikke hyggelige.. men det kan være et større problem for vegholder enn for vegbruker

8 Telesprekker

9 Spørsmål 1 Er det volumutvidelsen av vann i jordmaterialer som gjør at vi får telehiv?

10 Teleløsning Tining - teleløsningen

11 Nedbrytningen av veger med fast dekke Fryse/tineskader

12 Bæreevne Dårlig bæreevne gir rask nedbrytning av vegkonstruksjonen

13 Teleløsning grusveger

14 Hvilke problemer medfører frysing og tining i vegsammenheng? Ved frysing: telehiv - ujevnheter både langs etter og på tvers av vegen telesprekker sprekker i asfaltdekket Ved tining: redusert bæreevne og økt nedbrytning redusert fremkommelighet på grusveger KRITISK!

15 Tre forutsetninger for fryse-/ teleproblem telefarlige jordarter frost vann Unngår vi en av disse, får vi heller ingen fryse-/tineproblemer!

16 Telefarlig jordart Et materiale som har evnen til å trekke til seg vann ved frysing slik at volumet av materialet øker. Vannet fryser ut i islinser. Volumøkningen som følge av ekstra tilført vann, medfører telehiv Frost og tele i veg

17 Telekriterium brukt i N200 HUSK FØLGENDE VERDIER: < 3 % på 20 μm siktet T % på 20 μm siktet T2 >12 % på 20 μm siktet - T3 eller T4 (Regnet av materiale <22,4 mm) T1 ikke telefarlig T2 litt telefarlig T3 middels telefarlig T4 meget telefarlig Baserer seg kun på kornfordeling for materialer <22,4 mm

18 To viktige grunner (i denne sammenheng) til å kjenne materialegenskapene for undergrunnen 1. For riktig dimensjonering av vegoverbygningen 2. For bestemmelse av nødvendig frostsikring

19 1. For riktig dimensjonering av vegoverbygningen Undergrunnens bæreevne; dvs. evnen til å tåle en belastning uten å bli påført skadelige deformasjoner, varierer med typen materiale. Egenskapene varierer med fukt og klima. Særlig bæreevnen i teleløsningen er viktig.

20 2. For bestemmelse av nødvendig frostsikring Telehiv oppstår i all hovedsak i undergrunnen! Det er de ujevne telehivene som vi merker og som reduserer kjørekomforten. Viktig å kartlegge variasjonene i undergrunnens telefarlighet.

21 Grunnundersøkelse Veg med frostsikringslag > gir normalt god bæreevne Små frostmengder gir tynne frostsikringslag -> grunnundersøkelser for å sikre tilstrekkelig bæreevne Samme gjelder bruk av XPS til isolering Veg uten frostsikringslag -> dokumentere grunnforhold (bæreevnegr. og telefarlighet) for ÅDT>1500 ->dokumentere at undergrunnen er T1 eller T2 grunnundersøkes ved fyllingshøyder<1,4*frostsikringsdybden

22 Grunnundersøkelser krav i N200 Tabell Krav til prøveomfang for bestemmelse av bæreevnegruppen og telefarlighetsklasse innenfor områder som skal grunnundersøkes 1) Med prøveserie menes prøver fra ulike dybder i samme borpunkt. For veger med ett eller to kjørefelt tas normalt en prøveserie per profil. For veger med 4 eller flere felt anbefales minst to prøveserier per profil. 2) Det fokuseres på områder der spesielle problemer knyttet til bæreevne og/eller ujevne telehiv er ventet. For eksempel overganger mellom fylling/skjæring og undergrunn med ulik telefarlighet (fra kvartærgeologisk kart).

23 Bæreevneegenskaper for undergrunn Ensartede strekninger Undergrunnsmaterialene klassifiseres i hht. 7 bæreevnegrupper ut fra fjellskjæring, fjellfylling, grus kornfordeling graderingstall telefarlighetsgruppe (T1-T4) udrenert skjærfasthet

24 Bæreevnegrupper Telefarlighetsklasse Cu graderingstall (Cu=d 60 /d 10 ) Høy verdi velgradert materiale Lav verdi ensgradert materiale

25 Tre forutsetninger for fryse-/ teleproblem telefarlige jordarter frost vann Unngår vi en av disse, får vi heller ingen fryse-/tineproblemer!

26 temperatur Eks. frostmengde - døgn daglig midlere utelufttemperatur = -1,5 ⁰C Frostmengde = 24 x (0-(-1,5)) = 36 h ⁰C time Kurs i Vegteknologi

27 temperatur Eks. frostmengde - døgn Frostsesongen er perioden der midlere daglig 0 utelufttemperatur er 7 lavere enn C, 15 sammen med alle 24-1 fryse-/tineperioder i hver ende av denne perioden, hvis -2 disse resulterer i netto frost daglig midlere utelufttemperatur = -1,5 ⁰C Frostmengde = 24 x (0-(-1,5)) = 36 h ⁰C time Kurs i Vegteknologi

28 Frostmengde Den dimensjonerende frostmengden Fd uttrykkes som Fn, frostmengden som statistisk overskrides én gang i løpet av n år for det aktuelle byggverket. F10 frostmengden som statistisk overskrides én gang hver 10. år F100 frostmengden som statistisk overskrides én gang hver 100. år

29 KAP 521 Frostsikring med steinmaterialer

30 vegvesen.no/kart/visning/frostsonekart/

31 vegvesen.no/kart/visning/frostsonekart/

32 Tre forutsetninger for fryse-/ teleproblem telefarlige jordarter frost vann Unngår vi en av disse, får vi heller ingen fryse-/tineproblemer!

33 Telehiv ved frysing av vann Det er ikke frysing av fritt vann i telefrie materialer; dvs. volumøkningen av vann med 9 %, som medfører telehiv! Det er vannets bevegelser ved frysing som skaper problemer!!!

34 Dannelse av islinse og telehiv

35 Telemekanismen Frost i telefarlige materialer medfører at vann trekkes opp til frysefronten og danner islinser. Medfører at terrenget over løfter seg og vi får et telehiv-/teletrykk. Dannelse av islinser gir overskudd på vann i jordmaterialene når islinsene tiner og reduserer materialenes bæreevnen.

36 Dannelse av islinser (1) Kald side Nedsettelse av frysetemperaturen (Gibbs-Thomson) Varm side

37 Absorptivt bundet vann Varm side Kald side Retning for frostnedtregning

38 Dannelse av islinser (2)

39 Is-linse Is-linse

40 Is-linse Is-linse

41 Telehiv Det er kun vann fra undersiden av islinsen (dvs. under frostfronten) som forårsaker telehiv ikke vann fra oversiden! Dreneringstiltak for å redusere/hindre telehiv må derfor medføre at mengden kapillært vann som suges opp til frysefronten reduseres eller at vann som strømmer inn fra sideterreng inn under frysefronten blokkeres.

42 Samspill mellom materialer og vann

43 Senkning av grunnvannstand Senking av grunnvannstanden vil redusere størrelsen av telehivet, men ikke nødvendigvis forhindre det. Mye telefarlige materialer Lite eller ikke telefarlige materialer

44 Senkning av grunnvannstand Eksempel 1 - Silt Eksempel 2 - Leire Telehiv, mm/tomme Telehiv, mm/tomme Dybde grunnvannstand, fot Dybde grunnvannstand, fot

45 Spørsmål 2 Hva skjer ved drenering om lagdelingen er motsatt; dvs. de telefarlige materialene nederst? Svar: Telehivet blir - Alt A: - like stort. Alt B: - større. Alt C: - mindre.

46 Senking av grunnvannstand Mye Lite eller telefarlige ikke materialer telefarlige materialer Lite Mye eller telefarlige ikke telefarlige materialer materialer Hva om? redusert vanninnhold i øverste lag reduserer frostmotstanden medfører større frostmengde på nederste lag gir større telehiv!

47 Grunnvannstilsig i skrått terreng

48 Avskjæring av grunnvannstilsig NB! Undersøk lagdelingen nøye!

49 Langsgående telesprekker Vegbredde 4-5 m Teledybde Vegbredde 7-9 m Vegbredde m Langsgående telesprekker og spordannelse hos veger med forskjellig bredde.

50 Når kreves frostsikring? Omfatter Ca. ca ,5 600 %% av km av rv- i rv- den og og 82 gjenstående 2 % av av fv-nettet gruppen km Data 18/ Ev+Rv km, Fv km

51 Frostsikringsmaterialer - sand - grus - stein isolasjonsplater (XPS med høy trykkstyrke) skumglass / lettklinker

52 Isolering av veg i tunnel

53 Lettklinker

54 Skumglass

55 Utkiling overganger mellom områder med ulik telehivsegenskaper fjell/jord fylling/skjæring ulike jordarter stikkrenner kulverter

56 Frostsikring med sand, grus eller stein Eksempel: Voss F 10 =13400 h C Årsmidd.temp 5,3 C Korrigert: 1,55 * 0,97 1,5 m 2,35 * 0,91 2,15 m 1,55 m Differanse 65 cm avhengig av vanninnhold 2,40 m

57 Overbygning med frostsikringslag Forsterkningslagets tykkelse bestemmes ut fra materialene i frostsikringslaget; dvs. bæreevnegr. 4. Forsterkningslag alltid 80 cm (70 cm for fv) Eksempel: T2-materiale (lokalt tilgjengelig) NB! Frostsikringslaget må være homogent!! Dekke Bærelag Forsterkningslag Frostsikringslag Undergrunn T3/T4

58 NB! Hensikt med isolasjonslag er å øke varmestrømsmotstanden

59 Frostdimensjonering - XPS Kurs i Vegteknologi

60 Frostsikring med skumglass/lettklinker