Vegens levetid i endret klima. Konsekvenser for vegfundament og dekke

Transkript

1 Vegens levetid i endret klima. Konsekvenser for vegfundament og dekke Tekna vegdrift 2014 sommerdrift Per Otto Aursand, Statens vegvesen Region nord

2 Innhold Forventede klimaendringer Påvirkning på vegbyggingsmaterialer Beregninger av tilstandsutvikling Mulige tiltak

3 Bakgrunn ETATSPROGRAMMET KLIMA OG TRANSPORT (13) Hensikt: forbedre rutiner og regelverk som svar på endrede klimaforhold. Tilstandsutvikling på vegnettet et av flere arbeidsområder. Tidsperspektiv 50 og 100 år fremover

4 Delprosjekt Tilstandsutvikling på vegnettet Virkninger av endret klima på nedbrytning av vegnettet. Hvordan påvirkes materialparametere Beregning av tilstandsutvikling Kostnader for å opprettholde dagens vegstandard. Tiltak for å redusere negative virkninger av endret klima

5 Forventede klimaendringer Økning i nedbør Temperaturøkning mildere vintre varme og tørre somre i sørøst økning i antall fryse- /tinesykluser i enkelte områder Økende kuling og stormfrekvens OBS: En betydelig del av de klimaendringer som er beskrevet i Klima i Norge 2100, har allerede funnet sted!

6 Normal middeltemperatur

7 Endring i normal middeltemperatur fra til ,4-2,8 ºC

8 Normal nedbørssum for året

9 Prosentvis endring i normal nedbørssum fra til %

10 Hvorfor er klima viktig for tilstanden?

11 Variasjon av bæreevnen over året

12 Økt nedbørsmengde Økt grunnvannstand økt vanninnhold i materialer i vegoverbygninger Større infiltrasjon av regnvann Mer smeltevann i undergrunn og drenssystem i vårløsningen Redusert bæreevne

13 Økning av temperatur sentrale spørsmål Redusert frostmengde - kortere vinter mindre telehiv? mer kritisk mht. hvor islinser dannes? kortere piggdekksesong og dermed redusert piggdekkslitasje? frosset veg er meget sterk og lengre tid med tint veg kan gi større nedbrytning? Egenskaper for asfalt er svært temperaturavhengig ved at stivheten på bindemiddelet reduseres redusert deformasjonsmotstand redusert lastfordelende evne og økt belastning på underliggende lag

14 Islinse Islinse cm

15 Konsekvenser for områder med økt frekvens av fryse-/tinesykluser Veger med dårlige materialer langt oppe i vegkonstruksjonen vil få økt nedbrytning (ofte lavtrafikkerte veger) Veger med gode materialer i vegoverbygningen vil virkningene bli små (høytrafikkerte veger, hovedveger) Økt lengde med fuktig vegoverflate medfører større fare for steinslipp og økt slitasje Flere perioder med dårlig fremkommelighet på grusveger; dvs. økt vedlikeholdsbehov

16 Vanninnhold Fryse-/tinesykluser Fryse-/tinesykluser i løpet av vinteren Teleløsning

17

18

19

20 Beregning av tilstandsutvikling Beregninger av forventet tilstandsutvikling (spor) for vegdekker på norske rv. og fv. (vegnett før 2010) Basert på data i NVBD og klimatiske data for perioden og estimerte data for perioden Beregningsprogram: Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide, M-E PDG, versjon fra FHWA i USA

21 Valg av beregningsmodell Datagrunnlag: Vegnett Vegens oppbygning: Materialegenskaper, lagtykkelser Klimadata: Nåtid - fremtid Trafikkdata: Mengde, sammensetning, tungtrafikk Kalibrert til norske forhold (basert på oppfølgingsstrekninger i vegkapitalprosjektet)

22 Bestemme inndeling av klimasoner og vegnett Klimasoner Vegnett Representativ klimastasjon eklima

23 Klimadatasett brukt i beregningene Årsmiddeltemperatur Frostmengder Veksling rundt 0 o C Årlig nedbør

24 Tilrettelegging av vegnettsdata Oppgravingsregisteret og dekkeregisteret i NVDB. Store variasjoner i oppbygning av vegnettet Deler inn vegnettet i hver klimasone i typiske vegoverbygninger Stamveger RV FV SUM: Lengde Vegnett (fra NVDB) Beregnet lengde oppgravings-punkter (meter) Veglengde oppgravingspunkter som mangler klimasone (meter) Veglengde oppgravingspunkter som mangler ÅDT (meter)

25 Trafikkdata Trafikkdata fra NVDB. Det er også benyttet data for tungtrafikkens sammensetning basert på bearbeiding av BWIM (Bridge Weigh-in-Motion) fra Sverige og korrigert for forskjellen i tillatt totalvekt for vogntog.

26 Resultater for vegnettet (Stamveger) Figuren viser ikke direkte viser forskjellene mellom de enkelte klimasonene med hensyn på hvordan klimaendringene innvirker på tilstandsutviklingen. I grunnlaget for figurene inngår også andre viktige påvirkningsparametre som trafikkmengde, vegens oppbygning, etc.

27 Forklaring til resultater Betydelige variasjoner - komplekse sammenhenger Klimaet + vegens oppbygning har stor betydning for tilstandsutviklingen Endringene i klima er av underordnet betydning i forhold til andre faktorer. Endringene i klima vil ikke medføre store endringer i tilstandsutviklingen i forhold til i dag % økning i dekkelevetiden for hele riks- og fylkesvegnettet. Hovedårsak: Den positive effekt av mindre frost og telehiv er generelt større enn den negative effekt av mer nedbør. Lokale variasjoner vil forekomme vegens oppbygning og drenstilstanden vil være viktige faktorer.

28 E136 eksempel på lokale variasjoner

29 Trafikkens betydning for sporutvikling ÅDT-T = 600 ÅDT-T = 1050 Mengden tungtrafikk har stor innvirkning på beregnede endringer i sporutviklingen på grunn av deformasjoner i asfaltlagene. Skyldes økningen i dekketemperaturen i de varme sommermånedene.

30 Klimaets innvirkning på piggdekkslitasjen Beregningsprogram fra VTI Piggdekkandel på 70 % Ca 25% større sporutvikling pga. piggdekkslitasje på saltet veg Mildere klima kan gi en reduksjon i piggdekkbruken? antall bilister som bruker piggdekk lengden av piggdekkperioden Klimaendringene er sannsynligvis av underordnet betydning for piggdekkslitasjen. Eventuelle endringer i strategien for vinterdriften har sannsynligvis langt større betydning.

31 Kostander? Økning i dekkelevetiden besparelse i dekkevedlikeholdskostnadene mill. kroner per år. En reduksjon i dybde til grunnvannstanden ~25 mm antas å være representativ for gj.snitt på det vegnettet økning i dekkevedlikeholdskostnadene på ca. 0,8 %, ca. 10 mill. kroner per år. Forutsatt at sporutviklingen bestemmer behovet for dekkefornyelse vedlikeholdsstandarden overholdes.

32 Usikkerheter Konklusjonene over er basert på beregninger gjennomført ved hjelp av beregningsprogrammet M-E PDG fra USA. Usikkerheter knyttet til kalibreringen til norske forhold. Materialegenskaper, oppgravingsregisteret, datadekning Modeller for dybde til grunnvannstanden

33 Grusveger

34 Grusveger Utgjør ca. 26 % av vegnettet av fylkesvegnettet (før 2010) Kommunalt vegnettet Skogsbilvegnettet er større enn det offentlige vegnettet Estimat av kostnader til høvling, grusing, grøfterensk: ca 20 % økning på grunn av endra klima. Anbefalinger: Bruk av grovere masser i bære/forsterkningslag Innskjerping på krav og oppfølging av grøfterensk Fokus også på fjellgrøfter/nabber som kan lede vann inn i vegkroppen Fjerning av torvkanter Brøyting av grøfter på våren Nedføringsrenner og sandfang ved stikkrenner Stabilisering av dekket Livsløpsanalyser viser at det vil lønne seg å gjennomføre oppgradering (forsterking og drenering).

35 Grøfter/stikkrenner Grøfter og stikkrenner (eller kulverter) er meget viktige viktigste elementer for tilstandsutviklingen (og fare for vegbrudd) Stikkrennene kan være: Underdimensjonert/ikke dimensjonert i dårlig stand på grunn av manglende vedlikehold manglende robusthet i forhold til fremtidige mer intense nedbørepisoder. Tilstandskartlegging og risiko- og sårbarhetsanalyser viktig verktøy

36

37 Risiko- og sårbarhetsanalyser av vegoverbygning og stikkrenner

38 Klimatilpasning Uansett endring i klima er det viktig å tilpasse seg det klimaet man bygger i. Valg av riktig asfalttype Stivere bindemiddel ved det fremtidige dekkevedlikeholdet. Oppgradering av bærelag Bruk av ubundne materialer som ikke er vannømfintlige fjerning av forfall og utbedring av drenering ansett som de viktigste tiltakene.

39 Takk for oppmerksomheten!