Grunnforhold og teleproblematikk

Transkript

1 Grunnforhold og teleproblematikk Undergrunnsmaterialer, grunnundersøkelser, telemekanismen, frostsikring Geir Berntsen, Dekkeprosjektet, Byggherreseksjon, SVV Rø 3. nov 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 Telehiv fra 2014 Byggeleder: "Vi har ikke vært grundige nok, og det har dessverre oppstått ganske alvorlige skader på veien." Publisert: :13.

5 3. nov kilde: Kurs i Vegteknologi

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

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

18 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.

19 Figur Behov for grunnundersøkelser for dimensjonering av overbygning

20 Grunnundersøkelser krav i N200

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

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

23 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

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

25 Eks. frostmengde - døgn temperatur daglig midlere utelufttemperatur = -1,5 ⁰C Frostmengde = 24 x (0-(-1,5)) = 36 h ⁰C time 3. nov Kurs i Vegteknologi

26 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

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

28 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!!!

29 Dannelse av islinse og telehiv

30 Telemekanisme 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.

31 Dannelse av islinser (1) Nedsettelse av frysetemperaturen (Gibbs-Thomson)

32 Absorptivt bundet vann

33 Dannelse av islinser (2)

34 Is-linse Is-linse 3. nov Kurs i Vegteknologi

35 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.

36

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

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

39 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.

40 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!

41 Grunnvannstilsig i skrått terreng

42 Avskjæring av grunnvannstilsig NB! Undersøk lagdelingen nøye!

43 Blokkering av kapillært vann (I teorien mulig, men vanskelig i praksis!) Frysefront Kapillært vann som suges opp til frysefronten Lag Tett med leire åpen vil pukk/grus redusere/blokkere vil kapillær bryte vann- kapillær Grunnvannsnivå vannstrøm ved at permeabiliteten reduseres

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

45 Når kreves frostsikring? Frostsikring ÅDT Ant. kjørefelt Telefarlighetsklasse Dim. frostmengde Maks 1) tykkelse overbygning > eller flere > 8000 < 4 T3, T4 T3, T4 F 100 F 10 2,4 m 2,4 m T3, T4 F 10 1,8 m 1500 T3, T4 Risiko for ujevnt telehiv skal vurderes 1,8 m 1) Begrepet «maks» betyr i denne sammenheng at den angitte tykkelse er tilstrekkelig til å unngå skadelig telehiv selv om frostdybden er større Omfatter ca. ca % av av rv- rv-og og 80 1 % av fv-nettet km km Ca km i den gjenstående gruppen

46 Frostsikringsmaterialer - sand - grus - stein isolasjonsplater skumglass / lettklinker

47 Isolering av veg i tunnel

48 Lettklinker

49 Skumglass

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

51 Frostsikring med sand, grus eller stein 2,25 m Eksempel: Ullensaker F 100 =32000 h C Årsmidd.temp 4,5 C 3,60 m Differanse 135 cm avhengig av vanninnhold

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

53 NB! Hensikt med isolasjonslag er å øke varmestrømsmotstanden. Derfor vil frosten gå gjennom isolasjonslaget!

54 Frostdimensjonering - XPS 3. nov Kurs i Vegteknologi

55 Frostsikring med skumglass/lettklinker