Dr. Pallós Imre: Az útburkolat rehabilitációk tervezéselőkészítésének egyes tapasztalatai. MAÚT – akadémia, 2006. április 4.
1., A tervezést alapvetően befolyásoló állapot-jellemzők értékelése
Teherbírási állapot
A pályaszerkezet mértékadó lehajlásának minél megbízhatóbb ismerete elsődleges követelmény!
1
¾ A KUAB– féle dinamikus mérésekből átszámított behajlások nincsenek mindenkor összhangban a Lacroix és Benkelman féle statikus behajlásmérések adataival. (Felül kell vizsgálni az átszámítási eljárás alkalmazásának feltételeit) ¾ A mértékadó behajlás számításához a legnagyobb elemszámú adathalmazt kell felvenni, akár KUAB-, akár Lacroix-, akár Benkelman mérések alapján. (A Lacroix előnye, hogy kilométerenként 250–300 mérési értéket szolgáltat.) ¾ Ha a terv leadása és a kivitelezés megkezdése közötti időtartam nagy, akkor a teherbírási adatok felülvizsgálatot igényelnek. Ezt a tervezésnél már eleve egy lehetséges tényezőként kell (kellene) figyelembe venni. ¾ A tervezőnek figyelemmel kell lennie a pályatest alatti vizek teherbírásra gyakorolt hatásáról
35.sz.főút, jobb oldali forgalmi sáv, bal keréknyom
2,0
1,5
1,0
62+000
61+000
60+000
59+000
58+000
56+000
57+000
55+000
54+000
53+000
52+000
51+000
50+000
49+000
47+000
48+000
46+000
45+000
44+000
42+000
43+000
0,0
41+000
0,5
40+000
korrigált behajlásértékek (mm)
2,5
km szelvény
2
35.sz.főút, jobb oldali forgalmi sáv, jobb keréknyom
korrigált behajlásértékek (mm)
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5
62+000
61+000
60+000
59+000
57+000
58+000
55+000
56+000
54+000
52+000
53+000
51+000
49+000
50+000
47+000
48+000
46+000
45+000
44+000
43+000
42+000
41+000
40+000
0,0
km szelvény
A rétegrend, a réteg-vastagságok ismeretének fontossága OKA adatbázisban szereplő azonosító jellegű adatok közül a pályaszerkezet típusára, összvastagságára, az egyes rétegek pontos típusára és vastagságára vonatkozó adatokat csak tájékoztató, a tervező által ellenőrzést igénylő adatokként kell kezelni. ¾ A rétegvastagságok minél megbízhatóbb ismerete fontos, különösen akkor, ha a megerősítés-méretezést csak az un. „összehasonlító” módszer alapján lehetséges elvégezni. Megoldás erre reprezentatív jellegű mintavétellel magminták fúrása lehet, ¾ Az aszfalt-pályaszerkezet és az alaprétegek vastagságának, a pályaszerkezetbe bezárt vizek kiterjedésének meghatározásához radartechnika (georadar mérések) is alkalmazhatók. ¾ A burkolatszélek mentén kutatógödrös ásással feltárásokat kell végezni akkor is, ha a réteg-vastagságok ismertek. A feltárási helyet úgy kell kijelölni, hogy a feltárással az is megállapítható legyen, hogy a meglévő pályaszerkezet alól a víztelenítés biztosított-e.
3
A felületi tulajdonságok ismerete ¾ A tervező számára az RST adatok egy „emelt szintű” szőnyegezés esetén sem adnak elegendő információt.) ¾ Nem valószínű az sem, hogy a ROADMASTER típusú mérések mindenkor aktualizáltan rendelkezésre állnak. (A felújításhoz elsősorban a repedéskép ismerete hasznos, főleg akkor, ha a meglévő szerkezet-re csak egy új kopóréteg épül. ¾ A jelentősebben torzult felületek felmérése, ismerete fontos. Előfordulhat, hogy akkor is helyes kötő- és kopórétegből álló burkolatot tervezni-építeni, ha egyébként az erősítő rétegvastagság-szükséglet elvileg csak egy kopóréteg vastagságnyi lenne. ¾ Ha az élettartam megítélésére irányuló állapotjellemzők („nagy kigyűrődések”, „keréknyomban erősen repedezett burkolat”, „kátyúsodott felületrészek”, „keréknyomban lokálisan jelentkező nagy süllyedések”, „burkolatszél roskadások, bomlások”) a meghatározó hibatípusok és ezek gyakorisága nagy -figyelemmel az erősítési vastagsági igényre is- számításban kell venni a pályaszerkezet teljes cseréjét.
Az aszfalt pályaszerkezetek deformációs hajlamának vizsgálata, értékelése Keréknyom-képződési vizsgálatokkal kell meghatározni az aszfalt pályaszerkezet felső három rétregének deformációs ellenállását. ¾Az aszfalt igénybevétele az útburkolatban többtengelyű feszültségi állapottal jellemezhető. Meghatározóvá válhatnak olyan eredő feszültségek, amelyek nagyságával és irányultságával a viszkoelasztikus tulajdonságú aszfaltban jelentősebb maradó alakváltozások keletkeznek. (Deformációk, nyomvályúk.) ¾A nyomvályúsodásra hajlamos réteg okozta kockázat jelentősen csökken, ha a réteg mélyen helyezkedik el. A mélyebben meghagyott rétegekkel a marási költségek és a mart anyag elhelyezésének költségei megtakaríthatók. Ha más kizáró ok nincs, akkor célszerű lehet a nyomvályú-képződés szempontjából egyébként nem megfelelő minőségű aszfaltréteget legalább 15 cm-nél mélyebben lévő mélységekben „eltemetve” meghagyni. Az alapvető cél: a plasztikus alakváltozási ellenállás szempontjából hibás aszfaltrétegek a felújítást követően már nem okozhassanak újabb jelentősebb keréknyom képződéseket.
4
Szélesítések Szélesítést elvileg két különböző technológia eljárással lehet tervezni, építeni;
¾külön szélesítő sáv építésével ¾helyszíni hideg-remix (Cold-remix in situ) eljárással. Ez a technológia akkor helyes választás, ha a meglévő pályaszerkezet (süllyedések, összetöredezettség, stb. miatt) teljes felújításra kerül, ha szélesíteni kell és/vagy a korábbi szélesítések csatlakozási vonala erősen megnyílt, annak mentén a burkolat tönkremeneteli jelensége mutatkoznak. A tervezőnek mindkét eljárás alkalmazhatóságát műszaki- és gazdaságossági szempontok szerint egyaránt vizsgálnia, elemeznie kell.
2.) Esettanulmány bemutatása
A 2007.-2008. évi burkolat-rehabilitációs program keretében felújítandó 6 sz. főút Baranya megyei szakaszán a létesítményi lista kiírása alapján sehol nem kell négynyomúsítást tervezni. A Szigetvár– megyehatár közötti szakaszt azonban szélesíteni kell, mert itt nincs meg a legalább 7,5 méteres burkolatszélesség.
5
A teherbírási mérések eredményei
A tervezést tekintve helyes az, ha nagyobb hosszúságú (a tervezés, a kivitelezés, és építéstechnológia homogenitásának szempontjait tekintve) megfelelő hosszúságú részszakaszokat képezünk. Ezért a teherbírási mérések 1 km-es homogén szakaszait összevonhatónak tartjuk. Ennek feltétele, hogy az egymást követő 1 km-es homogén szakaszok mértékadó behajlásai között ne legyen túlzott (0,30 mm-t meghaladó) eltérés. A mértékadó behajlások értékeit az 1. táblázat mutatja be.
Mértékadó behajlási adatok Lacroix mérések alapján 1. táblázat A létesítményi Homogén tervezési OKA adatok, 2005 június, szakaszok kezdő- és szakaszok, sm, mm, és st , KUAB mérések végszelvényei, km Lacroix mérések alapján reg. ideje Sm, mm 160+020 – 171+112 0,58 (0,51–0,63) st = 0,75 2004.06.22. 0,27 (0,12-0,64) 172+310 – 192+647 0,63 (0,55-0,82) st = 0,82 2004.06.22. 0,27 (0,14-0,70) 192+647 – 202+155 0,65 (0,58-0,75) st = 0,84 2004.06.22. 0,63 (0,52-0,84) 202+155 – 206+111 0,64 (0,61-0,66) st = 0,83 2004.06.22. 0,50 (0,31-0,62) 206+419– 244+611
0,60 (0,54-0,71) st =0,78 2004.06.22.
nincs adat
Megjegyzések: 1) a zárójelekbe a legkisebb- és legnagyobb (azaz tervezési szakaszonként a szélső értékekként előforduló) mértékadó behajlásokat tüntettük fel. 2) A Lacroix mérések időpontja 2005. 07.11, azaz június 15.-e utáni időpont. Azzal a feltételezéssel, hogy a talaj fajtája a IV. és V. talaj-csoportokba tartozó talajfajtáknál nem rosszabb, az ÚT 2-1.202:2005 szerinti cé évszakszorzó (azaz az MS 2509/4 szerinti m átszámítási tényezőt 1,3 értékkel javasoljuk figyelembe venni
6
A keréknyom-képződési vizsgálatok eredményei
A vizsgálati eredményeket a kopó- és kötőréteg (a felülről az első- és második réteg) eseteire szemléletesen az alábbi ábrák mutatják be. (A felülről harmadik réteg vizsgálatát is elvégezték, az esetek többségében az ε ≤ 35 % küszöbérték teljesül.)
6.sz.út, 160+735 km - 200+276 km szelvények között jobb oldal bal oldal
6/A sz.főút 200+276
5,7
6,0 5,5 5,4 6,1 4,9 5,5 3,9 4,0 4,2 4,3 4,2 4,5 3,3 4,1 3,5 3,5 2,9 4,4 4,2 4,4 3,1
km szelvény
1.réteg 1.réteg 2,9
5,6
3,1
0 -10
-4,8 -3,7 -5,2
-5,0
-6,0
-6,1
-8,5
-12,2 fajlagos nyommélység ( ε%)
196+974
196+311
182+837
179+839
178+870
177+211
176+206
174+520
172+863
170+127
168+117
167+271
166+203
165+191
164+143
160+735
197+719
188+221
187+511
170+522
185+944
10
184+546
rétegvastagság (cm)
20
163+425
161+883
km szelvény
25
-20 -25,4
-25,9
-30
-22,1
-25,2
-40
-25,9 -36,2
-37,8 n=5600
-50
-62,0 n=4200
-60
-6,8
ε = 25% -30,2 n=5600
-33,6
-37,4 n=4200 -40,3 -40,4
-43,4 -50,0 n=7000
-52,7
fajlagos nyommélység ( ε%)
rétegvastagság (cm)
20
200+276
196+974
196+311
182+837
179+839
178+870
177+211
176+206
174+520
172+863
170+127
168+117
167+271
166+203
165+191
164+143
160+735
197+719
188+221
187+511
185+944
184+546
170+522
163+425
161+883
km szelvény
2.réteg
10 4,8
7,9
4,9 6,0 5,1 3,7 5,3 5,7 6,0 4,9 4,2 3,9 3,3 4,0
8,1
6,0 5,4 5,8 6,1 4,5 5,0 5,9 4,1 3,0 3,5
0 -10
-6,3 -7,0
-20 -30 -40 -50 -60
-6,6
-7,6
-7,6 -13,7
-16,7
-25,4 -32,3 n=4200 -34,7 n=7000
-31,0
-31,3 -36,0
-9,3
-11,1 -16,7
-18,5 -21,7
-10,5
e = 25%
-29,3 -31,2 n=4200
-31,4
-39,1
-43,3
-52,4 n=7000
7
20 10
240+497
230+318
220+501
218+397
216+527
215+347
213+850
212+613
207+176
203+741
201+592 6/A
239+528
237+838
235+241
232+915
228+943
227+295
211+769
km szelvény
6,8 5,6 5,2
5,2 4,8 3,9 4,5 4,0 3,1 4,0 5,7 4,5 3,7 4,2 2,8 4,0 3,1 3,6 2,3 3,6 2,5 2,8 3,2
0 -10 -6,3
-3,1 -9,2
-3,3 -4,7
-7,5
-6,7
-5,8
-2,9 -4,1
-6,4
-8,6
-11,3
-20
-16,7
ε = 25%
-9,0 -22,7 -25,9
-30
} -38,9 n=5600
240+497
5,4 4,3 5,4
230+318
3,0
218+397
216+527
215+347
203+741
201+592 6/A
239+528
237+838
235+241
232+915
228+943
227+295
211+769
208+406
205+411
203+741
201+592 6/A
km szelvény 220+501
10
-75,7 n=2800
213+850
20
-45,6 n=4200
-57,0 n=2800
212+613
-50
-40,6 n=1400
207+176
-32,1 n=4200
-40
201+300 6/A rétegvastagság (cm)
km szelvény
1.réteg 1.réteg
-60
fajlagos nyommélység ( ε%)
208+406
205+411
203+741
fajlagos nyommélység ( ε%) rétegvastagság (cm)
25
201+592 6/A
201+300 6/A
6.sz.út, 203+741 km - 240+497 km szelvények között jobb oldal bal oldal
4,7
7,2 5,9
2.réteg 6,4 6,4
3,6 3,9
5,8
2,8
4,5 5,4 6,0
3,0
6,3 5,1 5,5 5,8 5,8
2,4
0 -3,0
-3,1
-10 -10,7
-11,4 -13,9
-20
-14,5
-15,0
-30
-30,2 -33,7 n=7000
-40 -40,9
ε = 25%
-21,8
-23,8
-42,6
-41,1
-50
-41,6 n=5517
-37,2 n=5600
-24,8
-37,9 n=5600 -48,6 n=7000
-49,7 n=5600
-24,5
-44,4 -53,3
-60
A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a plasztikus alakváltozási ellenállás szempontjából; ¾ a jelenlegi kopóréteg 22 mintája - az összes vizsgált eset 46%-a, ¾ a jelenlegi második réteg 24 mintája -az összes vizsgált eset 50%-a nem megfelelő minőségű! a kopóréteg átlagos vastagsága: a második réteg átlagos vastagsága:
4,2 cm 5,0 cm.
8
A kopóréteg és a kötőréteg (ma felülről második réteg) marásos eltávolítása indokolt, mert e rétegek a plasztikus alakváltozási ellenállás szempontjából nem megfelelő minőségűek. (Ezzel a felületi hibák, a ROADMASTER szerinti repedések, a repedezett, bomló, leöregedett állapotának elemzése „oka-fogyottá” válik.) A marásával a fogadó felület megfelelő profilja biztosítható, megfelelően készíthető elő az új burkolati réteg építéséhez. A lemart réteget természetesen pótolni kell a pályaszerkezetben, és ezen felül kell az erősítő vastagságot meghatározni,
Mivel az sm mértékadó behajlások értékei az adott forgalomhoz tartozó megengedett behajlást meghaladó értékek, az erősítést a behajlási kritériumok alapján kell meghatározni. Az erősítő vastagság szükségleteket a 2. táblázat mutatja be. 2. táblázat
6 sz. elsőrendű főút szakaszok, szelvények, km méretezési megengedett tervezési forgalom behajlás, behajlás, szakasz kezdő vég 1) s eng , mm sm , mm jele
erősítő szüks. (cm)
1.
160+020 171+112 9,4 × 106
0,37
0,75
9
2.
172+310 192+647 11,4 × 106
0,35
0,82
11
3.
192+647 202+155 12,2 × 106
0,35
0,84
11
4.
202+155 206+111 9,0 × 106
0,37
0,83
11
5.
206+111 233+506 9,6 × 106
0,37 2)
0,78
10
Megjegyzések: 1) a tervezési szakaszon belül meghatározott legnagyobb érték 2) félig merev pályaszerkezetnek tekintve a teljes szakaszt
9
A felújítás-technológia megválasztási lehetőségei. ¾ ha csak 4 cm vastag kopóréteget távolítjuk el marással, akkor a 9-1011 cm erősítő réteg-vastagságokkal a plasztikus alakváltozási ellenállás szempontjából elégtelen minőségű kötőréteg 13-15 cm mélyre kerülne. (Marás helyett a kopóréteg helyszíni meleg remix eljárással való javítása alternatív technológiai megoldás lehet.) ¾ a biztonságos műszaki megoldás, ha a kötőréteget is lemarják. Ekkor már 9 cm mart aszfaltot kell pótolni és az erősítő szükséglettel együtt már három rétegből álló pályaszerkezet építését kell előirányozni. (3. táblázat) Megjegyzések: a két változat közötti tartalmi különbség az 5 cm többlet marás és az oda visszaépítendő 5 cm rétegvastagságú aszfalt építése. A költség-különbözet jelentős, négyzetméterenként mintegy 4000 Ft.-
3. táblázat
szakaszok, szelvények, km Az építendő új Javasolt aszfaltrétegek kopó/kötőréteg Szakasz kezdő Vég vastagsága, jele cm 4 cm AB-11/F ∗ 1. 160+020 171+112 9 +9 =18 7cm K-22/F 7 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 2. 172+310 192+647 9∗+ 11 =20 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 3. 192+647 202+155 9∗+11 =20 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 4. 202+155 206+111 9∗+11=20 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 5. 206+111 233+506 9∗+ 10 =19 7 K-22/F 8 cm K-22/F
Pályaszint növekedés cm 9 11 11 11 10
∗ Megjegyzés: a marással eltávolított rétegek pótlására
10
A 233+506–244+611 km sz. közötti szakasz felújítása helyszíni hideg remix eljárással
Ezen a szakaszon: ¾ az útpályát szélesíteni kell, ¾ a korábbi szélesítési vonal mentén az aszfaltburkolat tönkrement, ¾ a szórt alapra épített, jellemzően csak 10 cm vastagságú kétrétegű burkolat mindkét rétege a plasztikus alakváltozási ellenállás tekintetében gyenge minőségű. A legcélravezetőbb műszaki megoldásnak ha – a szórt alap meghagyásával – a jelenlegi aszfalt pályaszerkezetet úgy újítják fel, hogy abból új alapréteg épüljön alkalmas helyszíni hidegeljárásos újrahasznosítási technológiával.
Záró megjegyzések
¾ A helyszíni hideg-remix technológiával egy új hidraulikus kötésű alapréteget építünk, amely alaprétegre elvileg a méretezési előírás szerinti vastagságú aszfalt pályaszerkezetet kell építeni. („E” forgalmi terhelési osztályban 20 cm vastagságú cementstabilizációs rétegre 19 cm vastag aszfaltot kell építeni.) ¾ Egy lehetséges megoldást az aszfalt-pályaszerkezet teljes kiépítésének kétvagy több ütemben való (un. időben lépcsőzetes) kiépítése nyújthatja. (Ennek van veszélye, mert a hidraulikus kötésű alapréteg miatt reflexiós repedések alakulhatnak ki a túl vékony aszfaltburkolaton.) ¾ A helyszíni remix alkalmazásával kapcsolatos további kérdések is felmerülnek, így például a forgalom fenntartásának biztosítása, az építési sávszélességek megválasztásának kérdései, a műszaki előírások egyes rendelkezéseinek megfelelőségi kérdései, stb.
11
