Projekt 6063 Avslutat Metodik för statusbestämning och val av förbättringsåtgärder för vägar

Projekttid

Fördjupningsmaterial

Slutrapport
Informationsblad

Sammanfattning

Utbyggnaden av det svenska vägnätet har under de senaste åren varit relativt omfattande och har lett till att vi idag har ca 440 000 km vägar i landet. I framtiden kommer en betydande del av verksamheten att bestå av underhåll av det befintliga vägnätet, vilket medför att behovet av en metodik för tillståndsbedömning av vägar kommer att öka.

Traditionellt dimensioneras vägar efter en empiriskt förankrad modell. Denna modell är emellertid svår att tillämpa på förstärkningsobjekt, eftersom den inte tar hänsyn till den befintliga konstruktionens egenskaper. Ett ökat förstärkningsbehov och krav på optimalt resursutnyttjande driver därför utvecklingen av vägdimensionering mot ett mekanistiskt-empiriskt angreppssätt. Detta kräver dock fördjupad kunskap inom ett flertal områden, till exempel materialegenskaper för de material som ingår i vägkroppen liksom kunskap om brottförlopp och de mekanismer som styr samverkan mellan överbyggnad och undergrund.

Syftet med detta forskningsprojekt har varit att öka förståelsen för samverkan mellan överbyggnad och undergrund av lera samt att om möjligt lägga grunden till en metodik för tillståndsbedömning med hänsyn till undergrundens egenskaper. Arbetet har begränsats till studier av vägars tillstånd med hänsyn till de strukturella egenskaperna, det vill säga sådana egenskaper som kan hänföras till bärighet och ytmaterialets kondition, till exempel spår- och sprickutveckling.

Arbetet har utförts av Institutionen för geoteknik, Chalmers, i samarbete med Skanska Teknik AB inom ramen för industriprogrammet Väg-Bro-Tunnel. Finansiellt bidrag till projektet har lämnats av SBUF, NUTEK samt Vägverket Region Väst och Region Mälardalen. Projektet har omfattat fältförsök längs E6 vid Ljungskile, längs E6 vid Fjärås och längs E18 mellan Arboga och Köping, samt laboratorieundersökningar av lermaterial hämtade från de tre provlokalerna.

Vid fältförsöken utfördes okulär skadebesiktning och spårdjupsmätning i syfte att dokumentera omfattningen av skadorna. För att bestämma vägkroppens elastiska egenskaper samt studera samverkan mellan överbyggnad och undergrund genomfördes även fallviktsförsök, seismisk CPT-sondering och ytvågsseismik.

Vid laboratorieundersökningarna utfördes fem dynamiska triaxialförsök i syfte att studera de tre olika lermaterialens deformationsegenskaper samt portrycksuppbyggnad och huruvida leran kan förväntas gå till brott under en simulerad trafikbelastning. De analyserade lermaterialen var sensitiv lera från Ljungskile, gyttjig lera från Fjärås och bräck- eller sötvattenavsatt lös lera från Arboga. Försöken utfördes vid ett spänningsförhållande och en spänningsnivå som motsvarade förhållandena i den aktuella vägkroppen. Proverna belastades upp till 246 800 cykler med en halvsinusformad vertikal belastningscykel.

Projektets resultat redovisas i en gedigen och relativt lättillgänglig licentiatuppsats, Undergrundens betydelse för vägens strukturella tillstånd ? en studie av vägar på lös lera.

Resultaten från fältförsöken visade att för lermaterialen från Arboga och Ljungskile beror spårdjupsutvecklingen till viss del av skjuvmodulen i undergrunden. Resultaten visade även att den utvärderade skjuvmodulen varierade med 25 MPa, motsvarande 400 %, beroende av undersökningsmetod. Detta beror enligt uppsatsen på att töjningen vid vilken försöken genomfördes var olika. Mot bakgrund av detta rekommenderas att jämförelse av resultat från olika undersökningsmetoder endast bör göras relativt eller med hänsyn tagen till töjningarnas storlek.

De tre olika lermaterialen som användes för triaxialförsöken klassificeras i uppsatsen som två olika lertyper, siltig lera och gyttjig lera, som båda tillhör materialtyp 5 enligt VÄG 94. Lertyperna uppvisade något olika egenskaper vid dynamisk belastning. Detta förklaras med att siltiga leror har betydligt lägre plasticitetstal än gyttjiga leror och vid dynamisk belastning blir portrycksutvecklingen större och skjuvmodulen något lägre ju högre plasticitetstal leran har. Den utvärderade elasticitetsmodulen var 75 % lägre än vad som rekommenderas i VÄG 94 för materialtyp 4 och 5 för analytisk dimensionering.

Avslutningsvis sägs i uppsatsen att ur vägbyggnadsteknisk synvinkel har variationen i skjuvmodul betydelse om skjuvtöjningarna är mycket små, eftersom den stora skillnaden för olika leror är i initialmodulen, G0. Om skjuvtöjningsnivån på terrassnivån är i storleksordningen 0,1 - 0,2 %, vilket de var i detta fall, blir skjuvmodulen i stort densamma oberoende av plasticitetstalet. Det finns dock enligt uppsatsen andra studier som visar att skjuvtöjningsnivån är betydligt lägre på en lös lerterrass. Skjuvmodulen skulle därmed variera med lertypen i undergrunden och vilken typ av lera vägen grundläggs på skulle i och med detta spela en större roll för tillståndsutvecklingen.

Projektansvarig
  • Skanska Teknik
Projektledare
  • Göran Sällfors