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
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) 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.) 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. A tervezőnek figyelemmel kell lennie a pályatest alatti vizek teherbírásra gyakorolt hatásáról 35.sz.főút, jobb oldali forgalmi sáv, bal keréknyom 2,5 korrigált behajlásértékek (mm) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 40+000 41+000 42+000 43+000 44+000 45+000 46+000 47+000 48+000 49+000 50+000 51+000 52+000 53+000 54+000 55+000 56+000 57+000 58+000 59+000 60+000 61+000 62+000 2
35.sz.főút, jobb oldali forgalmi sáv, jobb keréknyom 3,0 korrigált behajlásértékek (mm) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 40+000 41+000 42+000 43+000 44+000 45+000 46+000 47+000 48+000 49+000 50+000 51+000 52+000 53+000 54+000 55+000 56+000 57+000 58+000 59+000 60+000 61+000 62+000 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. 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, Az aszfalt-pályaszerkezet és az alaprétegek vastagságának, a pályaszerkezetbe bezárt vizek kiterjedésének meghatározásához radartechnika (georadar mérések) is alkalmazhatók. 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 A tervező számára az RST adatok egy emelt szintű szőnyegezés esetén sem adnak elegendő információt.) 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. 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. 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. Az 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.) A 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; külön szélesítő sáv építésével helyszíni 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 A létesítményi szakaszok kezdő- és végszelvényei, km Homogén tervezési szakaszok, s m, mm, és s t, Lacroix mérések alapján 1. táblázat OKA adatok, 2005 június, KUAB mérések reg. ideje S m, mm 160+020 171+112 0,58 (0,51 0,63) s t = 0,75 2004.06.22. 0,27 (0,12-0,64) 172+310 192+647 0,63 (0,55-0,82) s t = 0,82 2004.06.22. 0,27 (0,14-0,70) 192+647 202+155 0,65 (0,58-0,75) s t = 0,84 2004.06.22. 0,63 (0,52-0,84) 202+155 206+111 0,64 (0,61-0,66) s t = 0,83 2004.06.22. 0,50 (0,31-0,62) 206+419 244+611 0,60 (0,54-0,71) s t =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 c é 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 ek között jobb oldal bal oldal 6/A sz.főút fajlagos nyommélység ( ε%) rétegvastagság (cm) fajlagos nyommélység ( ε%) rétegvastagság (cm) 161+883 163+425 170+522 184+546 185+944 187+511 188+221 197+719 160+735 164+143 165+191 166+203 25 20 1.réteg 1.réteg 10 2,9 5,6 3,1 5,7 3,3 4,1 3,5 3,5 5,4 6,1 2,9 4,4 4,2 4,4 6,0 5,5 3,1 4,9 5,5 3,9 4,0 4,2 4,3 4,2 4,5 0-4,8-3,7-5,2-5,0-10 -6,1-6,0-8,5-6,8-12,2-20 ε = 25% -22,1-30 -25,9-25,4-25,2-25,9-30,2 n=5600-33,6-37,4-40 -37,8-36,2 n=4200-40,4-40,3 n=5600-43,4-50 -62,0-50,0 n=4200 n=7000-52,7-60 161+883 163+425 170+522 184+546 185+944 187+511 188+221 197+719 160+735 164+143 165+191 166+203 167+271 168+117 170+127 172+863 174+520 176+206 177+211 178+870 179+839 182+837 196+311 196+974 200+276 20 2.réteg 7,9 4,8 3,3 4,0 4,9 6,0 8,1 10 5,1 5,3 5,7 6,0 3,7 4,9 6,0 4,2 3,9 5,4 5,8 6,1 4,1 3,0 4,5 5,0 5,9 3,5 0-10 -6,3-7,0-7,6-6,6-7,6-9,3-11,1-10,5-13,7-20 -16,7-16,7-18,5 e = 25% -21,7-25,4-30 -32,3-29,3-31,0-31,3-31,2-31,4 n=4200 n=4200-40 -36,0-34,7-39,1 n=7000-43,3-50 -52,4 n=7000-60 167+271 168+117 170+127 172+863 174+520 176+206 177+211 178+870 179+839 182+837 196+311 196+974 200+276 7
fajlagos nyommélység ( ε%) rétegvastagság (cm) 201+300 6/A 25 201+592 6/A 20 1.réteg 1.réteg 6.sz.út, 203+741 km - 240+497 ek között jobb oldal bal oldal 203+741 205+411 208+406 211+769 227+295 228+943 232+915 235+241 237+838 239+528 201+592 6/A 203+741 207+176 212+613 213+850 215+347 216+527 10 6,8 5,6 5,2 2,5 2,8 3,2 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 5,2 4,8 3,9 0-3,1-3,3-6,3-4,7-6,7-5,8-2,9-4,1-10 -7,5-9,2-8,6-6,4-9,0-11,3-20 -16,7 ε = 25% -22,7-30 -25,9-32,1-40 n=4200-38,9-40,6 n=5600 n=1400-45,6-50 n=4200-57,0-60 -75,7 n=2800 n=2800 218+397 220+501 230+318 240+497 } rétegvastagság (cm) fajlagos nyommélység ( ε%) 20 10 0-10 -20-30 -40-50 -60 201+300 6/A 201+592 6/A 203+741 205+411 208+406 211+769 227+295 228+943 232+915 235+241 237+838 239+528 201+592 6/A 203+741 207+176 212+613 213+850 215+347 216+527 218+397 220+501 230+318 240+497 2.réteg 6,4 6,4 3,6 3,9 5,8-40,9-3,1-23,8 2,8 4,5 5,4 6,0 3,0 6,3 5,1 5,5 5,8 5,8 3,0 5,4 4,3 5,4-11,4-13,9-14,5-15,0-10,7-41,1-42,6-30,2-33,7 n=7000-41,6 n=5517-21,8-37,2 n=5600-37,9 n=5600-48,6-49,7 n=7000 n=5600-24,8 2,4 4,7 7,2 5,9-53,3-44,4-3,0 ε = 25% -24,5 A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a plasztikus alakváltozási ellenállás szempontjából; a jelenlegi kopóréteg 22 mintája - az összes vizsgált eset 46%-a, 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 s m 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 szakasz jele kezdő vég méretezési forgalom 1) megengedett behajlás, s eng, mm tervezési behajlás, s m, mm erősítő szüks. (cm) 1. 160+020 171+112 9,4 10 6 0,37 0,75 9 2. 172+310 192+647 11,4 10 6 0,35 0,82 11 3. 192+647 202+155 12,2 10 6 0,35 0,84 11 4. 202+155 206+111 9,0 10 6 0,37 0,83 11 5. 206+111 233+506 9,6 10 6 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. ha csak 4 cm vastag kopóréteget távolítjuk el marással, akkor a 9-10- 11 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.) 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 Szakasz jele kezdő Vég Az építendő új aszfaltrétegek vastagsága, cm 1. 160+020 171+112 9 +9 =18 2. 172+310 192+647 9 + 11 =20 3. 192+647 202+155 9 +11 =20 4. 202+155 206+111 9 +11=20 5. 206+111 233+506 9 + 10 =19 Megjegyzés: a marással eltávolított rétegek pótlására Javasolt kopó/kötőréteg 4 cm AB-11/F 7cm K-22/F 7 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 8 K-22/F 8 cm K-22/F 4 cm AB-11/F 7 K-22/F 8 cm K-22/F Pályaszint növekedés cm 9 11 11 11 10 10
A 233+506 244+611 km sz. közötti szakasz felújítása helyszíni hideg remix eljárással Ezen a szakaszon: az útpályát szélesíteni kell, a korábbi szélesítési vonal mentén az aszfaltburkolat tönkrement, 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 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.) 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.) 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