Zjištění stavu povrchu a asfaltového souvrství silnice I/3 v úseku Mirošovice - Benešov

Transkript

1 Příloha D7 Název diagnostiky: Zjištění stavu povrchu a asfaltového souvrství silnice I/3 v úseku Mirošovice - Benešov Lokalizace: Silnice I/3, km 2,200 14,320 Datum provedení: 04-05/2013 Provedl: Kolektiv pracovníků společnosti NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o.. pod vedením Ing. Václava Neuvirta, CSc. Stručný popis: Zjištění stavu povrchu vozovky silnice I/3 po 10 letech provozu po provedení opravy původní vozovky s cementobetonovým krytem překrytím asfaltovými vrstvami. 1 Důvod provedení diagnostiky Hlavním důvodem provedení diagnostiky bylo posouzení stavu asfaltového souvrství v místech odstavných pruhů pro možnost úpravy vedení dopravy ve třech jízdních. Dalším přidruženým důvodem bylo zjištění stavu povrchu vozovky a stavu asfaltového souvrství vzhledem k použití technologie segmentace poškozeného cementobetonového krytu s následným překrytím asfaltovými vrstvami s využitím kompenzační vrstvy SAL pro zabránění prokopírování spár z cementobetonového krytu na povrch vozovky. 2 Sledovaný úsek vozovky Lokalizace: Silnice I/3, km 2,200 14,320 délka: 12,120 km jízdní pruh: odstavné pruhy (P+L) + oba jízdní pruhy 1

2 Konstrukce vozovky silnice I/3 : Jízdní pruhy : Druh vrstvy AKMS I 0/11 podle TP 109 (SMA 11 S), modifikovaný asfalt AM ABVH I 0/22 podle TP 109 (ACL 22 S), modifikovaný asfalt AM SAL podle TP Cementobetonový kryt původní povrch vozovky) 220 Cementová stabilizace 280 Štěrkopísek 250 Tloušťka vrstvy [mm] Odstavné pruhy (pravá strana) : Druh vrstvy AKMS I 0/11 podle TP 109 (SMA 11 S), modifikovaný asfalt AM ABVH I 0/22 podle TP 109 (ACL 22 S), modifikovaný asfalt AM SAL podle TP Asfaltové souvrství původní povrch vozovky) 200 Cementová stabilizace 300 Štěrkopísek 250 Tloušťka vrstvy [mm] Odstavné pruhy (levá strana) : Druh vrstvy AKMS I 0/11 podle TP 109 (SMA 11 S), modifikovaný asfalt AM ABVH I 0/22 podle TP 109 (ACL 22 S), modifikovaný asfalt AM SAL podle TP Asfaltové souvrství původní povrch vozovky) 220 Cementová stabilizace 280 Štěrkopísek 250 Tloušťka vrstvy [mm] 2

3 Silnice I/3 km 6,400 3 Provedení diagnostiky Hodnocení stavu vozovky se provádí na základě výsledků inventarizace poruch povrchu z vizuální prohlídky, údajů z měření různými diagnostickými přístroji a zařízeními (měření proměnných a neproměnných parametrů), průzkumu, odběru vzorků materiálů konstrukčních vrstev a podloží, a laboratorních rozborů a zkoušek vlastností materiálů. Při hodnocení stavu vozovek je třeba vzít v úvahu i velikost dopravního zatížení (minulé i předpokládané) a podmínky, které ovlivňují konstrukční řešení. Pro provedení diagnostiky byl sestaven následující program : 1. Provedení vizuální prohlídky multifunkčním zařízením ARAN; 2. Provedení georadarového měření pro stanovení průběžných tlouštěk jednotlivých vrstev; 3. Odběr jádrových vývrtů z asfaltového souvrství; 4. Provedení hloubkových vrtaných sond pro stanovení stavu podkladních vrstev; 5. Laboratorní rozbory pro stanovení kvalitativních parametrů asfaltových směsí, podkladní vrstvy cementové stabilizace a zemin v podloží; 6. Vyhodnocení získaných výsledků; 7. Závěry Použitá zařízení pro provedení diagnostického průzkumu : Vizuální prohlídka 3

4 Multifunkční zařízení ARAN, které je schopno jedním pojezdem zaznamenávat, stav povrchu vozovky pomocí přední a zadní kamery, zjišťovat proměnné a neproměnné parametry. 4

5 Georadarové měření Georadar umožňující kontinuální měření tloušťky konstrukčních vrstev vozovky Odběr jádrových vývrtů Vrtací souprava pro odběr jádrových vývrtů o průměru 100 až 300 mm ze stmelených konstrukčních vrstev vozovky (asfaltové vrstvy, cementový beton, cementová stabilizace ap.) do maximální hloubky 400 mm. 5

6 Provedení hloubkových sond Vrtací souprava pro odběr materiálů z nestmelených podkladních vrstev a zemin v podloží pro stanovení stavu a kvalitativních parametrů podkladních vrstev a druhu a vlastností zemin v podloží včetně jejich zatřídění. Laboratorní rozbory Společnost NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o. má k dispozici akreditovanou zkušební laboratoř, která má akreditovány veškeré potřebné zkoušky zajišťující celou oblast diagnostiky vozovek, tzn. zkoušky z oblasti asfaltových směsí, cementových betonu, hydraulicky stmelených podkladních vrstev a zemin. 6

7 Příklady dosažených výsledků: Vizuální prohlídka Stav povrchu vozovky zaznamenaný přední kamerou Stav povrchu vozovky zaznamenaný zadní kamerou 7

8 Georadarové měření I/3 km 1,500-14,200 L - tloušťky AC, SC Staničení [km] Hloubka [m] CS AC Průběh asfaltového souvrství a podkladní vrstvy z cementové stabilizace Odběr jádrových vývrtů 8

9 Průběh tlouštěk asfaltového souvrství SILNICE I/3 [km 1,5-14,200] SKLADBA ASFALTOVÉHO SOUVRSTVÍ ZPEVNĚNÝCH ČÁSTÍ KRAJNIC -PRAVÁ STRANA Staničení Tloušťka vrstvy [mm] Obrusná vrstva Ložní vrstva Kompenzační vrstva [SAL] Horní podkladní vrstva I Horní podkladní vrstva II Horní podkladní vrstva III Provedení hloubkových sond 9

10 Průběh tlouštěk konstrukčního souvrství Průběh tlouštěk konstrukce vozovky SILNICE I/3 [km 1,500-14,200] KONSTRUKCE VOZOVKY - ZPEVNĚNÁ ČÁST KRAJNICE -PRAVÁ STRANA Staničení Tloušťka vrstvy [mm] Asfaltové souvrství Spodní podkladní vrstva - Cementová stabilizace Ochranná vrstva - Štěrkopísek Aktivní zóna - Štěrkopísek 10

11 Provedení laboratorních rozborů Ložní vrstva porušená místa (vývrty č. 13 až 20) Typ asfaltové směsi asfaltový beton ABVH / ACL 22 S Vlastnost Jednotka Dosažená hodnota Požadovaná hodnota */ Požadovaná hodnota **/ Obsah asfaltu - rozpustný % hm. 4,1 min. 4,0 Obsah asfaltu - celkový %hm. 4,3 4,0-5,2 Zrnitost propad sítem [mm] 32 % hm % hm % hm % hm % hm % hm % hm % hm. 20 0,5 % hm. 15 0,25 % hm. 12 Objemová hmotnost zkušebního tělesa Mg/m 3 Maximální objemová hmotnost Mg/m 3 0,125 % hm ,09 % hm ,063 % hm. 7, Mezerovitost směsi % obj. 4,0-6,0 (rozp.) 5,0 7,0 (voda) Vlastnosti zpětně získaného asfaltového pojiva : Penetrace zpětně získaného asfaltu při 25 C 0,1 mm 21 Bod měknutí K.K. zpětně získaného asfaltu C 73,8 Vratná duktilita zpětně získaného asfaltu při 20 C % 48 */ Požadavek TP 109 **/ Požadavek ČSN EN tabulka NA-E

12 4 Výsledek diagnostiky a vyhodnocení Výsledky zkoušek a provedené diagnostiky; případně klasifikace podle příslušného předpisu nebo normy. Uvedení přesnosti měření Komentář k výsledkům jednotlivých diagnostických kroků. A. Vizuální prohlídka (spolu s odběrem jádrových vývrtů a rozbory asfaltových směsí) prokázala, že na vozovce se nacházejí porušení, která zasahují pouze obrusnou vrstvu. Na vozovce se nenacházejí místa s porušením celé konstrukce vozovky což bylo potvrzeno měřením únosnosti a odběrem jádrových vývrtů a hloubkových vrtaných sond. B. Výsledky měření únosnosti prokázaly dostatečnou únosnost konstrukčních souvrství zpevněných částí krajnic na pravé i levé straně. Na základě zjištěných výsledků ekvivalentních modulů pružnosti E ekv a indexů křivosti SCI a BCI lze konstatovat, že při návrhu a realizaci úpravy průjezdného profilu komunikace není potřeba provádět jakékoliv hloubkové zásahy. C. Výsledky georadarového měření neprokázaly jakékoliv anomálie v konstrukčním uspořádání v podélném směru. Lze konstatovat, že konstrukční vrstvy zpevněných částí krajnic na pravé i levé straně lze považovat za homogenní. Tato skutečnost byla potvrzena odběrem jádrových vývrtů a provedením hloubkových vrtaných sond. D. Posouzení asfaltových směsí krytu vozovky (obrusná a ložní vrstva) a kompenzační vrstvy SAL z odebraných jádrových vývrtů : Obrusná vrstva Na nejvíce porušeném úseku silnice (km 8,900 12,900) bylo zjištěno, že asfaltová směs obrusné vrstvy, která je typu asfaltový koberec mastixový SMA 11 (v době provádění AKMS podle TP 109) vykazuje nižší obsah asfaltového pojiva a zpětně získané pojivo je velmi tvrdé (penetrace 17 x 0,1 mm, bod měknutí KK 75,2 C) a velmi málo pružné (vratná duktilita pouze 51 %). Tato skutečnost je příčinou vzniku nízkoteplotních trhlin v obrusné vrstvě, její hloubkové koroze a vzniku výtluků. V ostatních místech odpovídají vlastnosti asfaltové směsi obrusné vrstvy a zpětně získaného pojiva jejímu stáří tj. více jak 10 roků. Ložní vrstva Na celém úseku je ložní vrstva provedena z asfaltové směsi typu ACL 22 S (v době provádění ABVH podle TP 109), která splňuje požadavky příslušných předpisů platných v současné době. Kompenzační vrstva Na celém úseku vykazuje kompenzační vrstva SAL vlastnosti, které splňují požadavky na její funkci v konstrukci vozovky, tj. zabránění prokopírování reflexních trhlin z původního cementobetonového krytu vozovky v jízdních pruzích resp. z cementové stabilizace v případě zpevněných částí krajnic. Georadarová měření jednoznačně prokázala přínosnou funkci kompenzační vrstvy SAL v překryvném asfaltovém souvrství tj. zabránění existujících reflexních trhlin v cementové stabilizaci v místech zpevněných částí krajnic na povrch vozovky. 12

13 E. Posouzení vzájemného spojení vrstev asfaltového souvrství. Jednotlivé vrstvy asfaltového souvrství vykazují v převážné většině případů vyhovující hodnoty vzájemného spojení, které pozitivně ovlivňují životnost celé konstrukce vozovky. F. Posouzení spodní podkladní vrstvy cementové stabilizace na vývrtech z provedených hloubkových vrtaných sond. Na odebraných vývrtech cementové stabilizace (kde byla dostatečná výška neporušeného vývrtu) byla stanovena pevnost v tlaku R t v souladu s ČSN EN Přehled zjištěných pevností v tlaku R t a užívaný název technologie včetně třídy pevnosti R ck je patrný z následně zařazené tabulky. Hloubková sonda č. Staničení [km] Pevnost v tlaku Rt [MPa] Užívaný název Třída pevnosti Rck [MPa] 1 2,500 / P 9,4 KSC I CBGM C8/10 4 7,400 / P 7,3 KSC II CBGM C5/6 5 8, / P 9,7 KSC I CBGM C8/ , / L 5,8 KSC II CBGM C5/6 14 5,100 / L 8,4 KSC I CBGM C8/ ,200 / L 13,4 VB I CBGM C12/15 Poznámka : U některých vývrtů došlo s největší pravděpodobností při odběru k dílčímu rozdělení vrstev cementové stabilizace vlivem typu vrtací korunky na bázi tvrdokovu, tloušťky její stěny a výskytu větších zrn ve směsi cementové stabilizace. Jak je patrné z výsledků pevnosti vrstvy cementové stabilizace je tuto možné ve stáří více jak 40 roků charakterizovat jako vysoce kvalitní spodní podkladní vrstvu zajišťující konstrukci vozovky potřebnou odolnost proti účinkům dopravního zatížení a tím i dostatečnou zbytkovou životnost (více jak 20 roků). G. Posouzení zeminy v podloží pod plání. Zatřídění zeminy v podloží je patrné z následně zařazené tabulky. Staničení Hloubka odběru Zatřídění podle Hloubková sonda č. [km] [mm] ČSN Namrzavost 6 13, / P 850 S3 S-F nenamrzavá 13 6,400 / L 850 S4 SM nenamrzavá Výsledek zrnitosti (hustoměrná zkouška) pro posouzení namrzavosti podložní zeminy je patrný ze zkušebních protokolů, které jsou uvedeny v příloze č. 6 13

14 Podložní zemina v hloubce 850 mm tvoří aktivní zónu v tloušťce 500 mm jedná se o nenamrzavou písčitou zeminu se zatříděním S3 S-F resp. S4 SM. H. Posouzení stávajících konstrukcí vozovek zpevněných částí krajnic podle TP 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací. Aby mohlo být rozhodnuto o způsobu a technologii případné opravy vozovky silnice I/3 v úseku km 1,500 14,200 bylo provedeno posouzení stávajících konstrukcí vozovek zpevněných částí krajnic v souladu s TP 170 pomocí výpočetního programu LayEps v Posouzena byla vozovka zpevněných částí krajnic vzhledem k tloušťkám konstrukčních vrstev a jejich stavu v následujících staničeních : Staničení Číslo hloubkové sondy km 3,900 / P hloubková sonda č. 2 km 7,400 / P hloubková sonda č. 4 km 8, / P hloubková sonda č. 5 km 13, / P hloubková sonda č. 6 km 2,200 / L hloubková sonda č. 16 km 3,600 / L hloubková sonda č. 15 km 6,400 / L hloubková sonda č. 13 km 13,450 / L hloubková sonda č. 8 Poznámka : Konstrukce vozovky zpevněné části krajnice v úseku km 9,250 10,500 je anomální, neboť její šířka je pouze 0,75 m (jádrové vývrty č. 18, 19, 20 a hloubková vrtaná sonda č 11). Použitá vstupní data pro posouzení : Návrhová úroveň porušení D 0 Velikost dopravního zatížení 3355 TNV/24 hodin Roční nárůst dopravního zatížení 1 % Návrhová životnost 25 roků Podloží P II Zemina v podloží mírně namrzavá Vodní režim pendulární Jak je patrné z následně zařazených posouzení na stranách 20 až 27 splňují všechny konstrukce zpevněných částí krajnic ve vybraných staničeních požadavky ČSN a TP

15 Závěrečné doporučení Na základě výše uvedeného lze konstatovat, že v rámci úpravy průjezdného profilu silnice I/3 v úseku km 1,500 14,200 není potřeba zasahovat do konstrukce vozovky v jízdních pruzích a zpevněných částí krajnic. Protože na povrchu vozovky se vyskytují pouze poruchy, které zasahují jen do obrusné vrstvy, navrhujeme na základě všech získaných výsledků měření, laboratorních rozborů a stanovení a vzhledem ke stáří obrusné vrstvy (více jak 10 roků) její výměnu v celém předmětném úseku. Návrh postupu opravy obrusné vrstvy : 1. Bude provedeno odfrézování stávající obrusné vrstvy v tloušťce 40 mm. 2. Vyskytující se trhliny na povrchu ložní vrstvy patrné po důkladném vyčištění odfrézovaného povrchu budou ošetřeny podle zásad uvedených v TP 115 čl Bude proveden spojovací postřik asfaltovou modifikovanou kationaktivní emulzí C 60 BP 3 v množství 0,25 kg/m 2 zbytkového asfaltu. 4. Bude provedena pokládka nové obrusné vrstvy z asfaltové směsi typu SMA 11 S, PMB 45/80-60 v tloušťce 40 mm. 15