DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK

Transkript

1 VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ DOC. ING. JAN KUDRNA, CSC. DIAGNOSTIKA A MANAGEMENT VOZOVEK MODUL 06 PORUCHY TUHÝCH VOZOVEK A ZEMNÍHO TLESA A NÁVRH JEJICH ÚDRŽBY A OPRAV

2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

3 Jan Kudrna, Brno (43) -

4 Diagnostika a management vozovek Modul OBSAH 1 Úvod Cíle Požadované znalosti Doba potebná ke studiu Klíová slova Metodický návod na práci s textem Poruchy tuhých vozovek Vývoj konstrukcí CB vozovek Ztráta provozní zpsobilosti Poruchy vozovek Hodnocení poruch Druhy poruch Povrchové poruchy Poruchy na spárách Trhliny Poruchy vozovky a zemního tlesa Jiné poruchy Poruchy lokálních oprav Údržba a oprava CB vozovek Údržba provozní zpsobilosti Bžná údržba spár a trhlin Lokální oprava Souvislá oprava CB vozovky Rekonstrukce Závr k poruchám a opravám CB vozovek Literatura Poruchy zemního tlesa Poruchy Mechanizmy poruch Rozdlení poruch Údržba a opravy zemních tles Technologické postupy prací Popis a kvalita stavebních materiál Odebírání vzork a kontrolní zkoušky Cviení Zadání Informace Závr Seznam použité literatury (43) -

5 1 Úvod 1.1 Cíle Cílem modulu 06 této studijní opory je nauit se: Poznávat a porozumt vývoji poruch tuhých vozovek a zemních tles pozemních komunikací (dále jen PK), Navrhnout odstranní píin poruch údržbou a opravou. 1.2 Požadované znalosti Text modulu 06 voln navazuje na moduly 01 až 05. Chování tuhých vozovek je mírn odlišné od chování netuhých vozovek díky vyšší trvanlivosti a nižší udržovatelnosti a opravitelnosti cementobetonových vozovek. Shoduje se ovšem s porušováním jiných konstrukcí užívajících beton jako konstrukní materiál. Problematika probíraná v tomto modulu vyžaduje znalosti o konstrukci zemních tles, mechanice stavebních látek aj. 1.3 Doba potebná ke studiu Text modulu vyžaduje asi 4 h soustedného studia. 1.4 Klíová slova pozemní komunikace, tuhé vozovky, poškozování, porušování, mechanismus porušování, druhy poruch, navrhování údržby, navrhování opravy. 1.5 Metodický návod na práci s textem Text seznamuje s porušováním vozovek, které se díky použití betonu vyskytuje i u jiných stavebních konstrukcí. Vtšina charakteristických poruch je dokumentována fotografiemi (43) -

6 Diagnostika a management vozovek Modul 2 Poruchy tuhých vozovek Tuhé vozovky, pesnji vozovky s cementobetonovým (dále CB) krytem, užívají nejtrvanlivjší stavební materiál, který vytváí jak povrch vozovky, tak zajišuje nosnou funkci vozovky. Díky používanému CB v konstrukci vozovky jsou poruchy v návaznosti na dosavadní studium pochopitelnjší. Dochází ke ztrát provozní zpsobilosti povrchu vozovky a ke ztrát únosnosti. Únosnost je vázána jen na tuto jedinou nosnou vrstvu a projeví se trhlinami a následnými deformacemi vozovky. Sice opt nedojde k úplné ztrát použitelnosti konstrukce, ale pokud je vozovka intenzivn zatžována (jako jsou dálnice), použitelnost se velmi rychle zhoršuje tak, že musí dojít k rekonstrukci vozovky (výmn CB krytu). Ztráta použitelnosti nebo poruchy vozovky jsou vázány také na technologie výstavby a je proto nutné je zdraznit. 2.1 Vývoj konstrukcí CB vozovek Konstrukce CB vozovek prošla vývojem v tchto etapách: 1. V 30-tých létech s ohledem na velkou roznášecí schopnost cementobetonových desek se CB kryt kontinuáln pokládal na nestmelený podklad (štrkopísek, štrkodr, pípadn se povrch podkladu zpevoval penetraním makadamem). Povinné spáry (umožnit nutné smršování betonu pi tvrdnutí a následnou dilataci pi teplotních zmnách) na vytvoení následn samostatn psobící desky (i mezi studenty se pak takové vozovky nesprávn nazývají panelové) se vytváely vložením vložky (devného prkna, osinkocementové desky apod.). Povrch desky se upravil s vytvoením komrky pro zálivku a zaoblením hran. Vytvo- ená komrka se utsnila asfaltovou zálivkou. V 60-tých letech se jako podkladní vrstva zaala používat cementová stabilizace. Pesto nkteré silnice díky nepíliš zvýšenému dopravnímu zatížení pežívají dodnes (nap. I/54 Nové Msto nad Moravou Slavkov z roku 1935, silnice z 50-tých let II/441 Velký Újezd -Podštát a silnice z 60-tých let II/602 Hustopee, nebo bývalá I/35 Olomouc-Lipník). Základním porušením tchto vozovek jsou poruchy na spárách, ztráta únosnosti a rovnosti povrchu. 2. Koncem 60-tých let se zaala stavt dálnice zásadn na podklad z cementové stabilizace. Spáry se vytváely proíznutím na tetinu tloušky CB krytu diamantovým kotouem nebo zavibrování plastové fólie a vzniklé spáry obvykle v šíce 2-4 mm se netsnily. Tato technologie se používala do doku První poruchy se vyskytly na spárách a vzhledem k prudkému nárstu dopravního zatížení (jen mezi léty 1995 a 2005 se poet TNV zvýšil 3,8krát) se již vyskytují všechny druhy poruch a v nkterých místech se musí CB kryt rekonstruovat. 3. Poslední typ CB krytu provádný od roku 1995 (v Evrop od roku 1986) na podklad zpevnný cementem (kamenivo stmelené cementem) nebo nestmelený (mechanicky zpevnné kamenivo). CB je pokládán - 6 (43) -

7 jako dvouvrstvový (spodní vrstva a bezprostedn na ni je položena obrusná vrstva). Spáry jsou proíznuty, rozšíeny a utsnny zálivkou nebo tsnicími profily, piemž v polovin tloušky jsou desky v podélné spáe kotveny a v píné spáe spojeny kluznými trny. Na tchto vozovkách se vyskytují jen povrchové vady a zejména ztráta protismykových vlastností. Zdrazování vytváení spár plyne z jejich znaného vlivu na chování vozovek. Spárami proniká do spodní konstrukce solanka ze zimního posypu (napadá beton a cementem stmelený podklad). Dlouhodobé zmny teploty krytu zvtšují a snižují šíku spár. Do otevené spáry (v zim a v chladném poasí) vnikají cizí tlesa a po protažení desky za teplého poasí dochází k vylamování hran desek, rozšiování nkterých spár a zužování jiných. Dalším dsledkem CB desek je vliv zmny teploty povrchu bhem dne (zejména osvitem slunce a noním ochlazením), které zpsobují rozdílné objemové zmny povrch krytu a deska se ve dne uprosted zdvihá, v noci se zdvihají okraje, deska je nepravideln podepírána podkladem vozovky. Zatížením pejezdy tžkého vozidla se tyto zdvihy desky eliminují. Pod deskami se tak mže zdržovat voda a pi pejezdu vozidla mže být vytlaována a psobit erozi podkladu pípadn vlastní CB desky. Výsledkem je špatné uložení CB desek na podkladu s vývojem nerovností na spárách a porušováním desek trhlinami. Další nevýhodou CB vozovky (pinejmenším relativní ve srovnání s asfaltovými vozovkami) je nedostatek možností vozovky opravovat, vyrovnávat. Jakékoliv nerovnosti povrchu, s výjimkou broušení nebo frézování povrchu, jsou prakticky obtížn realizovatelné a mají nízkou trvanlivost. CB vozovky se proto nebudují na vysokých násypech, ve složitých geotechnických pomrech a v blízkosti objekt hlubinn založených (most). astou poruchou je místo spojení CB vozovky s vozovkou asfaltovou; v chladném období se mezi konstrukcemi otvírá spára a: do spáry proniká voda, která pedevším napadá spojení asfaltových vrstev vozovky a vznikají trhliny (rozvtvené, mozaikové) až výtluky, v pípad jejího vyplnní (neistotami, pískem a pod) mohou v horkém období objemové zmny zpsobit vytláení asfaltové vrstvy nad CB povrch. Tento jev se musí ešit vytvoením širší spáry a utsnním pružnou zálivkovou hmotou. asto je nápadné porušování pilehlé asfaltové vozovky, kde dochází k vývoji poruch charakteristických pro asfaltové vozovky (obvykle vyjíždní kolejí). Pestože CB vozovek se v souasnosti vyskytuje pomrn málo (i v minulosti tvoily nejvýše 10 % vozovek na hlavní síti), jsou ovšem ve velkém procentu na dálnicích. Je možné, že se se stavbou, údržbou a opravami tchto vozovek setká jen málo ze souasných student, pesto je dležité se poruchami a opravami zabývat i v tomto pedmtu. Jednak urit každý ze student bude uživatel tchto vozovek a navíc tato vdomost je nutná k pochopení chování a porušování ostatních stavebních konstrukcí (43) -

8 Diagnostika a management vozovek Modul 2.2 Ztráta provozní zpsobilosti Ztráta provozní zpsobilosti CB vozovek nastává stejn jako u netuhých vozovek: ztrátou protismykových vlastností povrchu, nerovnostmi podélnými, nerovnostmi pínými, hluností. Ztráta protismykových vlastností není tak rychlá jako je u asfaltových a dláždných kyt. Pírodní kamenivo není v první fázi životnosti krytu vystaveno pímému pojíždní, je obvykle pekryto cementovou maltou. Na druhé stran cementová malta nevytváí sama o sob vhodnou makrotexturu a proto pi pokládce CB betonu provádí povrchová úprava: striáží, povrch se pín formoval drátným hebenem, viz detail v obr. 2.1), košttem s vlasem o tloušce asi 1 mm vytvoením takto širokých píných makrovlnek v cementové malt, viz obr vleenou jutou nebo jinou sítí, písková zrna až zrna do 4 mm se objeví v povrchu, pípadn pi vleení vytvoí podélnou drážku, viz v obr Pokud se ovšem povrchová úprava provede vymýváním povrchu, tj. složení povrchové vrstvy CB bude mít podobné složení kameniva velikostí a arou zrnitosti jako asfaltové obrusné vrstvy a technologií provádní se zajistí zpomalení tuhnutí (postikem) a následn se neztvrdlá malta odstraní vymetením rotaním košttem a odhalí se kostra kameniva, pak se dospje k podobnému povrchu a tudíž i k snížení ztrát protismykových vlastností jako v pípad asfaltových vozovek, viz obr Podobná úprava vozovek se provádí zejména v Rakousku a není vyloueno, že se objeví i v R. Cílem tchto úprav je zvýšit makrotexturu povrhu, která zvýší drenážní schopnost povrchu a sníží hlunost povrchu. Obr. 2.1 Povrch vytvoený striáží Obr Povrch vytvoený košttem - 8 (43) -

9 Obr Povrch za vleenou jutou Obr. 2.4 Vymývaný povrch Nerovnost podélná se vytvoí již pi výstavb a odstrauje se broušením. Následn jsou nerovnosti spojeny s poruchami na spárách. Ovlivují zejména pohodlí jízdy a hlunost vozovky. Pokud se CB vozovky porušují trhlinami, vyvíjí se velmi rychle nerovnosti dosahující desítky mm a tato místa jsou pak nebezpená, vyskytují se obvykle na jedné a následn na nkolika deskách. Jejich údržba pro okamžitou eliminaci není prakticky možná a tento stav obvykle petrvává a zhoršuje po nkolik msíc, zejména pes zimní msíce. Takto porušené desky se pak musí vym- ovat s potebným opatením v podkladu. Píné nerovnosti jsou obvykle neznatelné a neovlivují ani pohodlí jízdy. V 60-tých letech byly povoleny heby v pneumatikách vozidel a zejména v alpských zemích se vytvoily vyjeté koleje opotebením tmito hroty. Byl to závažný problém, který byl ešen pekrytím tenkými asfaltovými koberci. Hlunost povrch budovaných v 70-tých až 90-tých letech je relativn vysoká, jedin dlažby dokáží vyprodukovat vyšší hluk. Pispl k tomu pomrn nerovný povrch produkovaný tehdejší technologií (povrch se vytvoil pouze pín se pohybujícím rámem bez podélného vyrovnání malých nerovností) a následn zdrsnním striáží. K dalšímu zvýšení hlunosti pisply nerovnosti na spárách (schodky). Hlunost (a rovnost) stávajících povrchových úprav jutou je srovnatelná s asfaltovými povrchy. Vymývaný povrch poskytuje ješt nižší hlunost. 2.3 Poruchy vozovek Hodnocení poruch Na poruchy CB vozovek lze pohlížet z nkolika hledisek: závažnosti poruch (porucha povrchu až CB desek), etnosti výskytu poruch (1 %, 10 % a 47 %), udržovatelnosti (obvykle se týká jen zálivek), opravitelnosti poruch (jen lokální), (43) -

10 Diagnostika a management vozovek Modul použitelných technologií opravy nebo ástené rekonstrukce, trvanlivosti opravené poruchy Druhy poruch Cementobetonové kryty vykazují poruchy: 1. povrchu, 2. na spárách bez destrukcí, 3. na spárách s destrukcí, 4. trhlinami, 5. napojení na jiné konstrukce, 6. konstrukce vozovky a zemního tlesa, 7. jiné Povrchové poruchy V povrchu krytu dochází ojedinle k rozpadu nekvalitního kameniva nebo cizího tlesa a vytvoí se jamky, kaverny nebo výtluky. Rychlým smršováním pevlheného povrhu mohou vzniknout mapové trhliny. Závažnjší poruchy se vytváejí korozí betonu s plošným rozpadem povrchu. Beton v dsledku nízké makrotextury nebo ohlazení kameniv má nízké protismykové vlastnosti povrchu. Tyto poruchy jsou zobrazeny v obr. 2.5 až Obr. 2.5 Jamka Obr Výtluk - 10 (43) -

11 Obr Koroze povrchu Obr Mapové trhliny Obr. 2.9 Plošný rozpad Obr Ohlazení povrchu Poruchy na spárách Nejbžnjší poruchou spár je ztráta jejich tsnní. Tsnní spár je jedinou ástí CB krytu, která prochází zrychleným porušováním obvykle psobením klimatických úink a pejezdy vozidel. Doba životnosti souasných tsnní spár se odhaduje na 6 až 10 let a tsnní je teba udržovat, je teba zabránit pronikání vody pod betonové desky. Spáry se rozestupují a vzájemn posouvají, nebo jsou píliš tsné (posunem vodorovnými silami nebo píalkovým efektem pi borcení desek teplem). Beton spáry se rozpadá, odroluje a oprýskává nebo se na rozích drtí. Ve všech pípadech tchto poruch se spáry tžko utsují. Pokud spáry netsní, pak sepod deskami se mže zadržovat voda. Pi pejezdu pes spáru se nejprve první deska zatížením sníží (prhyb) a pokud je pod deskou voda, je pod tlakem vytlaena a poté se totéž opakuje na desce druhé; tento jev se oznauje jako pumpování desek. Dochází k erozi materiálu pod deskou nebo materiálu desky samotné, pumpováním je uvolnný materiál unášen a obvykle ukládán pod desku první. Výsledkem je, že druhá deska oproti (43) -

12 Diagnostika a management vozovek Modul první klesá, vytváí se schodek. To je nejastjší porucha eských CB vozovek bez kotvených spár. Poruchy spár jsou dokumentovány obr až Na vývoj schodk se pak již také váží poruchy CB desek trhlinami až celkovým zniením vozovky se ztrátou únosnosti a použitelnosti. Obr Ztráta tsnní píné spáry Obr Ztráta tsnní podélné spáry Obr Rozestoupení píné spáry Obr Tsná píná spára - 12 (43) -

13 Obr Vzájemný posun pás Obr Rozpad betonu na podélné spáe vytvoené zavibrováním fólie Obr Rozpad betonu na píné spáe Obr Odrolená podélná spára Obr Odrolená píná spára na zvýšené desce (43) -

14 Diagnostika a management vozovek Modul Obr Oprýskaná píná spára Obr Ulomená podélná hrana (pozdní proíznutí spáry) Obr Rozdrcený roh Obr Schodky na píných spárách - 14 (43) -

15 Obr Vertikální posun na podélné spáe Trhliny Další skupinou poruch jsou trhliny. Náhodné, nepravidelné (divoké) trhliny obvykle vzniknou pozdním proíznutím desek CB krytu (beton se smršuje a v desce se vytvoí trhliny díve, než dojde k ízení trhlin spárami) a jsou hlavn poruchou estetickou, nebo se zvýrazují utsnním asfaltovou zálivkou, viz obr Vážné trhliny vznikají jako únavové trhliny opakovaným zatžováním a prhyby desek. Ve stední tetin délky desek vznikají trhliny píné nebo vznikají podélné trhliny ve stop vozidel a ulomené rohy. Toto jsou z hlediska konstrukce nejvážnjší poruchy, viz obr až Trhliny asto navazují na schodky na spárách desek, viz obr Všechny tyto poruchy v pípad vysokého dopravního zatížení vedou až ke ztrát provozní zpsobilosti a následn je nutno vozovky rekonstruovat, jak dokumentují obr a Obr Nepravidelná trhlina Obr Šikmá trhlina (43) -

16 Diagnostika a management vozovek Modul Obr Oblouková trhlina Obr Podélná trhlina ve stop Obr Píná trhlina Obr Ulomený roh Obr Rozlomená deska následkem schodk na píných spárách - 16 (43) -

17 Obr Rozlomená deska na nkolik ástí Obr Pumpující deska (všimnte si vystikující kalné vody ze spáry a trhlin za pejíždjícími koly auta) (43) -

18 Diagnostika a management vozovek Modul Obr Rozlámaná a pumpující deska s nerovnostmi Poruchy vozovky a zemního tlesa Jakkoliv bylo snahou nebudovat CB vozovky ve složitých geotechnických pomrech, pesto se vyskytují poruchy vyvolané objemovými zmnami zemních tles, jak jejich nepravidelným poklesem se zdvihy CB vozovky, tak pouze poklesy, viz obr až Pomrn vzácná porucha je tzv. vystelení desek pi vysoké teplot vedoucí ke zdvihu desek a rozdrcení betonu, což dokumentuje obr Obr Stechovitý zdvih desek - 18 (43) -

19 Obr Pokles desek pravého jízdního pásu vetn dokumentace poruch asfaltové vozovky v odstavném pásu a opravy podélné spáry pásem nového CB Obr Pokles desek vetn zemního tlesa (43) -

20 Diagnostika a management vozovek Modul Obr Prohnutí desek a ulomení roh Obr Vystelení desek se zdvihem desek a drcením betonu Jiné poruchy Mezi jiné poruchy patí poruchy vlastního betonu a poruchy napojení asfaltové vozovky Poruchy betonu Na eských CB vozovkách se vyskytují poruchy z dvodu úinku mrazu. Obvykle jsou takové poruchy spojovány pouze s povrchem vozovky (korozí povrchu, viz obr. 2.7 a 2.9), ale vyskytly se vážné poruchy v blízkosti spár, viz obr Byly sice lokáln opravovány, ale poruchy se opt projevily, nebo mohou být úpln odstraovány s celkovou rekonstrukcí vozovky (43) -

21 Obr Úinky mrazu na CB Jako píklad je uveden obr. 2.41, CB desky byly odstraovány vyzdvižením ze svého místa a odpadnutý materiál zstal na povrchu. Jsou vidt místa, kde se beton odstranil s nebo bez mezivrstvy mezi CB a cementovou stabilizací v podkladu, kterou tvoilo obalované kamenivo. V obr je detail CB desky. Obr Rozpad betonu pod spárami v CB vozovce Obr Detail rozpadnutého betonu položeného na mezivrstv z obalovaného kameniva (43) -

22 Diagnostika a management vozovek Modul Poruchy napojení asfaltové vozovky Poruchy napojení asfaltových vrstev uvedené v ásti 2.1 jsou dokumentovány poruchou podélné spáry odstavného pruhu v obr Tyto poruchy jsou astou opravou, vedoucí k výmn asfaltových vrstev až do hloubky 100 mm v úzkém pásu vozovky a spára se musí tsnit zálivkou Poruchy chybným spároezem Mezi kuriózní hrubé chyby, které vedou ke krátké dob životnosti vozovky, patí také chybný spároez, jak je uveden v obr CB deska je dimenzována na naptí v píné spáe, naptí v rohu a na podélné spáe je vyšší, ale díky správnému spároezu se zajistí, že tato více namáhaná místa jsou mén pojíždna. Pokud se tak nestane, projeví se mezní stavy únosnosti zlomení desek, jejich pohyb a následné deformace a nerovnosti vznikající destrukcí podkladní vrstvy. Obr již dokumentuje stav po 15 letech užívání. Obr Chybný spároez CB vozovky Poruchy lokálních oprav Již nkolikrát bylo zdraznno, že CB vozovky mají obtížnou nebo nízkou udržovatelnost a opravitelnost. Technologie údržby jsou asov nároné, pracné a mají krátkou dobu životnosti. Nkteré z tchto skuteností dokumentují následující charakteristické obr až (43) -

23 Obr Porušení desek pi jejich chybném spároezu Obr Oprava výtluku Obr Porucha tsnní trhliny Obr Porucha opravy trhlin asfaltovou smsí Obr Porucha opravy trhlin CB a porušení starého CB mrazem (43) -

24 Diagnostika a management vozovek Modul 2.4 Údržba a oprava CB vozovek V pr b hu užívání CB vozovek je t eba provád t tyto práce: údržba a lokální oprava provozní zp sobilosti (odvodn ní, protismykových vlastností a rovnosti), údržba spár a trhlin, lokální oprava spár a trhlin, lokální oprava povrchu, souvislá oprava schodk, lokální oprava CB desek, rekonstrukce CB vozovky Údržba provozní zp sobilosti Zlepšení povrchového odvodn ní CB vozovky budované do 90-tých let m ly jako všechny tehdejší vozovky p í ný sklon pouze 1,5 % a klopení bylo provád no na celou délku p echodnice. Tím se na povrchu asto vyskytovala místa s malými výslednými sklony a p i jakýchkoliv poruchách rovnosti se mohly vytvá et kaluže. Pom rn jednoduchá a pro CB vozovky trvanlivá je údržba provedením drážek, které pomáhají odvád t vodu z povrchu. Drážky znázor uje obr Obr Šikmé drážky pro zlepšení odvodn ní povrchu vozovky Zlepšení rovnosti Lokální nerovnosti, schodky na spárách se udržovaly broušením diamantovými kotou i, což dokumentuje obr (43) -

25 Obr Lokální opravy rovnosti povrchu broušením Zlepšení protismykových vlastností Zlepšení protismykových vlastností lze provést: frézováním a broušením, provedením nových protismykových vrstev. Frézování se omezuje obvykle na vytvoení podélných drážek, jejich hloubka, šíka i pvodní povrch mezi nimi je 4 mm. Taková úprava podstatn upravuje také hlunost. V tunelech se taková úprava nedoporuuje z dvodu možného rozvádní pohonných hmot v pípad havárie a požáru. Zde se doporuuje používat drážky píné. Tyto úpravy v R zatím nebyly použity, používá se však asto broušení, pi než vzniká povrch, jak dokumentuje obr Obr Detail zbroušeného povrchu Ve Francii mli dobré zkušenosti s pekrytím povrchu pouze nátrem, tato úprava nebyla v R použita (43) -

26 Diagnostika a management vozovek Modul V R se provedla údržba emulzní kalovou vrstvou tloušky do 6 mm, ale vrstva mla krátkou dobu životnosti. Celkové zlepšení povrchu pomocí nkolikavrstevnatého mikrokoberce za studena pomohlo zlepšit nejen protismykové vlastnosti, utsnit povrch a zabránit poškozování CB povrhu (na D 11) ale u starších vozovek zlepšit i pekrytí a neotevení spár, viz obr Obr Údržba povrhu CB vozovky nkolikavrstevnat ým mikrokobercem za studena V kapitole 2.2 je zmínný výskyt kolejí ve stopách vozidel po opotebení povrchu vlivem hrot v pneumatikách, které usnadují jízdu vozidel na snhu. Ten se po zákazu tchto hrot musel ešit. V Rakousku se používal koberec velmi tenký s modifikovaným asfaltem, jehož pokládka byla omezena pouze na pravý jízdní pruh a ped pokládkou se trochu vyrovnával CB povrch frézování. Obr dokumentuje stav koberce po více než 15 jeho užívání (i když v jiných místech chyblo až 25 % pokrytí povrchu) (43) -

27 Obr Údržba povrhu CB vozovky asfaltovým kobercem tenkým po více než 15 letech jeho užívání Bžná údržba spár a trhlin Do bžné údržby patí pedevším údržba a oprava spár a trhlin s jejich tsnní. Trhlina nebo spára se vyistí mechanicky stlaeným nebo horkým vzduchem. Provede se utsnní spáry tak, aby výška zálivky mohla být 30 mm až 40 mm. Plochy CB se obvykle opatí adhezním nátrem pro dokonalé spojení obou hmot a následn se vyplní zálivkovou hmotou. Závažnjší poruchy na spárách se eší proíznutím a vybouráním porušeného materiálu CB desek na hloubku až 80 mm a šíku až 100 mm s vyplnním tohoto prostoru pružnou zálivkovou hmotou složenou z asfaltu modifikovaného gumou a kameniva, viz obr Ješt významnjší opravy smují k výmn ásti desek. Obr 2.53 Utsnní trhliny širokou zálivkou Obas je vidt použití údržby pomocí tryskové nátrové soupravy, pikrývají se jí drobné poruchy a poruchy na spárách. Takové použití je pouze na zhoršení stavu povrchu vozovky. Trhlinu nebo spáru technologie neutsní, nerovnosti nebo poškozené spáry nevyrovná, naopak stav se podstatn zhorší (43) -

28 Diagnostika a management vozovek Modul Lokální oprava Výskyt trhlin (píných, podélných, ulomených roh) a pokles desek je vážnou poruchou, zvlášt na dálnicích s intenzívní dopravou. Deska s trhlinami se stane pohyblivou a pumpující. Erozí podkladu deska rychle klesá a vytváí nerovnosti povrchu, viz obr Ped opravou je teba stanovit píinu a obvykle provést výmnu desek, pípadn úpravy podkladu. Pi výskytu tchto poruch do 10 % desek se ješt provádí lokální oprava výmnou desek, pi výskytu poruch nad 10 % desek se již musí plánovat souvislá oprava. V pípad dopravního zatížení odpovídajícímu tíd dopravního zatížení III (obvyklé zatížení silnic, kde byly použity CB vozovky) se provádla souvislá oprava až pi porušení 47 % všech CB desek. Bohužel v souasném dopravním zatížení dálnic bude toto pípustné procento porušených desek podstatn nižší, do té doby, než vykáží desky porušení s takovým množstvím výskytu poruch, by bylo teba opravovat asto jednotlivé desky nebo skupiny desek, které by však mohlo vyvolávat velmi astá omezení dopravy Lokální oprava spínáním desek K zajištní penosu zatížení na sousední desku a zabránní vytváení schodk se používá sepnutí desek. Bžn se používá dodatené zabudování kluzných trn a kotevních tyí, stejných jako pi budování nových vozovek. Doprovodnou technologií opravy bývá zbroušení desek nebo podinjektování desek pro odstranní schodk. Desky opravené touto technologií dokumentuje obr Desky, které byly sepnuty, se dále neporušovaly, nevytváely schodky na spárách a nedošlo k jejich zlomení, což je naopak možno pozorovat na bližších deskách se spárami pouze utsnnými širokou nebo úzkou zálivkou, kde se dalším užíváním vozovky vytvoily píné trhliny ve stední tetin délky desek a schodky na spárách. Obr Dokumentování nkolika zpsob lokálních oprav vozovek - spínáním desek, podinjektováním a srovnáním desek na spárách, nebo jen utsnní spár s následným porušováním desek - 28 (43) -

29 Lokální výmna desek Pi výskytu více druh poruch se pistupuje k vybourání porušené desky nebo desek i jejich ástí. Výmna desek se provádí proíznutím okružní pilou a vybouráním poškozených ástí betonového krytu, viz obr Po pípadné sanaci podkladní vrstvy se zajistí kotvení do pilehlých desek, pi vtší délce opravovaného úseku se vkládají kluzné trny obvykle do armovacích koš ped pokládkou (záleží na použitých mechanizmech pro pokládku). asto se zjistí, že porušené desky mly nižší tloušku a tím došlo k výrazn rychlejšímu porušování tchto desek trhlinami. V tom pípad nestaí prostá výmna desek ve stejné tloušce. Je teba odstranit a vyrovnat ást podklad a provést pokládku nových desek v projektované tloušce. Nov pokládaná deska musí být z pedepsaného betonu podle SN nebo betonu tomu odpovídajícího s odolností proti úinkm vody a chemických rozmrazovacích prostedk. Použité zaízení musí zajistit ádné zhutnní betonu, rovnost povrchu a také jeho protismykové vlastnosti. Obr Detail sepnutí desek na rozestoupené spáe Obr Vybourání porušené ásti desky s otvory pro kotevní trny (43) -

30 Diagnostika a management vozovek Modul Obr Výmna CB desky po dokonení s výrazn nízkou makrotexturou povrchu V souasnosti se ve svt nabízí technologie výmny desek v neuviteln krátké dob mezi uzavením a otevením vozovky pro silniní nebo letištní provoz; uvádí se doby nedosahující ani 8 noních hodin. Použití této technologie by výrazn zlepšilo pohled na opravitelnost CB vozovek. Mezi lokální opravy patí také opravy pilehlých asfaltových vozovek. Obr a 2.59 dokladují správn provedené opravy napojení. Obr Oprava porušení napojení asfaltové vozovky na CB kryt Obr Utsnní spáry Souvislá oprava CB vozovky Nejastjší poruchou CB vozovek s nekotvenými spárami je vytvoení schodk mezi deskami. Deska za spárou se oproti desce ped spárou (ve smru jízdy) snižuje. Pravidelné rázy kol vozidel výrazn snižují provozní zpsobilost vozovky. Vyrovnání schodk se dje pedchozími technologiemi: 1. Broušení povrchu desek snížením pevýšení prvních desek v pípad nízkých rozdíl výšek (viz obr nebo 2.50), 2. Nadzdvižením desek a jejich podinjektováním v ostatních pípadech, pípadn s vložením kluzných trn (viz obr. 2.54). Obma technologiemi se výrazn prodlouží doba životnosti CB vozovky. Teoreticky se nabízí nkolik dalších možností souvislých oprav porušených CB kryt položením zesílení s použitím betonu nebo asfaltových vrstev: - 30 (43) -

31 položením nové vrstvy CB na stávající kryt (spojením starý a nových desek, zajištním volného prokluzu, vyztužením nové desky nebo dokonce pedepnutí nové desky), položením nové asfaltových vrstev Oprava CB krytem Opravy CB krytem v rzných úpravách, jako je prostý beton, beton vyztužený ocelovými sítmi nebo spojitou lineární výztuží nebo dokonce s pedpínací výztuží se provedly na letištních vozovkách, zejména vojenských. Žádné z tchto použití nebylo úspšné. Vždy došlo k posunu desek po spodní desce, zmn podepení desek nebo k trhlinám desek. Za všechny tato neúspchy uveme stav stojánky letišt opravené pedpínaným betonem, viz obr Na silniních vozovkách se uskutenil jen malý a neúspšný pokus s opravou zesílením novým betonem v roce Obr dokumentuje nedávno provedenou pokládku CB s výztuží ve form kari sítí. Obr Porušení povrchu v pípad použití pedpjaté a mkké výztuže. Dochází ke korozi výztuže s povrchovými znaky, následn byly desky proíznuty a došlo k nepravidelným nevratným pohybm desek s rzn širokými trhlinami a zniení odvodovacích zaízení Obr Porušení povrchu v pípad použití výztuže kari sítí (43) -

32 Diagnostika a management vozovek Modul Oprava asfaltovými vrstvami Souvislá oprava se provádí asfaltovými vrstvami tmito charakteristickými technologiemi: položení jednovrstevného krytu s piznáním spár (v R nedošlo k takovému použití, ve Francii obvykle používají asfaltový koberec drenážní pro odvodnní povrchu a snížení hlunosti, položení asfaltových vrstev s omezením prokopírování spár a trhlin: segmentací CB krytu, použitím asfaltové membrány, použitím výztužných prvk. Zvlášt v minulosti došlo k zesilování CB krytu asfaltovými vrstvami bez jakékoli úpravy s tím, že se používaly vrstvy asfaltových smsí o tloušce 250 mm. Spáry a trhliny se díve nebo pozdji projevily jako reflexní trhliny s pomrn rychlým rozvojem porušení na tchto trhlinách popisovaném v netuhých vozovkách. Tato neúspšná technologie se již neprovádí. Segmentace CB krytu se provádí brejkrem s padající ocelovou deskou jako gilotina, viz obr Desky se touto velkou silou lámou na segmenty nebo kry o velikosti pibližn 1 m. Trhliny asto nejsou ani viditelné, projeví se jen po postiku vodou nejprve ztrátou lesklosti mokrého povrchu a pi osychání trhlinka déle drží vlhkost. Touto segmentací se dosáhne funkce CB desky jako netuhé vrstvy, viz obr Z poátku se ovšem používala segmentace, kterou dokumentuje obr Pokud se tato segmentace použila na silnicích s pojíždním okraje vozovky, docházelo na tchto hranách k porouchání, nezapená hrana desky umožovala boní pohyb segmentované vozovky s výskytem trhlin v asfaltových vrstvách a poklesu povrchu vozovky, viz obr Obr Brejkr na segmentaci CB - 32 (43) -

33 Obr Šetrný zpsob segmentace CB vozovky Obr Nešetrný zpsob segmentace CB vozovky Obr Poruchy pojíždného okraje silnice se segmentovanou CB vozovkou Jiný osvdený zpsob je použití asfaltové membrány SAMI (Stress Absorbing Modified Interlayer) jako membrána z vysoce modifikovaného asfaltu (viz obr. 2.66) jako mezivrstvy absorbující naptí. Podle ochranné vrstvy, která má umožnit pokládku asfaltových vrstev, je tlouška (dávkování asfaltu) 1,5 mm (43) -

34 Diagnostika a management vozovek Modul až 3 mm. Pekrytí se provádí podrováním, netkanou textilií nebo emulzní kalovou vrstvou. Technologie, použité hmoty, návrh tlouštk, zásady provádní a kontroly jsou uvedeny v TP 147. Obr Dokumentace chování vrstvy SAMI vpravo pekrytí mikrokobercem Asfaltová vrstva Membrána s podrováním Utsnná trhlina zálivkou Obr Fotografie z provádní membrány SAMI a položení asfaltové vrstvy Jako výztužné prvky se používají netkané textilie z nekonených vláken, míže nebo pletiva. Jejich použití musí být ádn zdvodnno jinými náklady v porovnání s použitím segmentace nebo membrány. Technologie s použitím ocelového pletiva, která nebyla dosud v R použita a její použití by muselo být zdvodnno jinými vyvolanými náklady, je popsána v TP Rekonstrukce Rekonstrukce CB vozovky je obvykle založena na odstranní CB krytu. Desky se bourají (brejkrem nebo jiným zpsobem, viz obr. 2.62) nebo zdvihají (obvykle se plí pomocí rozpínavé hmoty aplikované do vyvrtaných otvor do - 34 (43) -

35 hloubky 30 mm), viz obr Odstranný beton, viz obr. 2.69, lze upravit drcením a tídním s následným použitím jako kamenivo. Po odstranní desek se kontroluje stav podkladu a upraví se nebo sanuje. Položí se nový dvouvrstvový kryt v souladu s požadavky dopravního zatížení. Technologie a její kontrola jsou uvedeny v TP 91. Obr Odstraování starého CB krytu plením desek a zdviháním Obr Skládka vybouraného starého CB krytu 2.5 Závr k poruchám a opravám CB vozovek Text popisuje mechanismy porušování a vyskytující se poruchy CB vozovek. Je pravdou, že mnoho CB vozovek již bylo pekryto asfaltovými vrstvami. 2.6 Literatura Spies, K. a kol.: TP 62 Poruchy vozovek s cementobetonovým krytem, Stradis, Spies, K. a kol.: TP 62 Poruchy vozovek s cementobetonovým krytem, Stradis, Spies, K. a kol.: TP 92 Poruchy vozovek s cementobetonovým krytem, Stradis, Spies, K. a kol.: TP 91 Poruchy vozovek s cementobetonovým krytem, Stradis, (43) -

36 Diagnostika a management vozovek Modul 3 Poruchy zemního tlesa Na provozní zpsobilost a vbec zastavení provozu na PK má vliv také vlastní zemní tleso. 3.1 Poruchy Mechanizmy poruch Existují základní mechanizmy poruch zemních tles: povrchové poškozování erozí (vodní, vtrnou), porušování zemních tles úinkem vody, obr. 3.1, dohutování a poklesy násyp a podloží násyp, problémy stability zemních tles, obr Obr. 3.1 Mechanismy porušování povrch zemních tles úinkem vody Obr. 3.2 Problémy stability zemních tles Rozdlení poruch Poruchy zjišované pi stavb zemních tles nebo pi užívání pozemní komunikace se rozdlují podle závažnosti a snadnosti jejich odstranní (43) -

37 Lehké (opravitelné v rámci bžné údržby, neomezují silniní provoz): splavení nebo sesutí humusu, erozní rýhy, uvolování drobných úlomk ze skalních výchoz, zanášení píkop a rigol. Stední (mže vést k vtšímu porušení možné ástené omezení provozu), kde po posouzení odbornou geotechnickou firmou je možné zahájit práce na zpracování dokumentace opravy: vývry vody ve svahu, povrchové deformace záezového svahu, poklesy krajnice, pípadn vozovky v násypu, poklesy dlicího pásu nad kanalizaním potrubím, výskyt trhlin, zejména rovnobžných s osou komunikace, zmna náklonu skalního bloku, rozevení puklin ve skalním masivu. Tžké (havarijní stav omezení i zastavení silniního provozu, veejné ohrožení), kde se po posouzení odbornou geotechnickou firmou neprodlen zahajují sananí práce a souasn se zpracovává alespo zjednodušená dokumentace: sesutí ásti nebo celého svahu (omezení provozu), obr. 3.3 obr. 3.4, zícení skalních blok, zaplavení zemního tlesa, velké deformace (propady) vozovky. Obr. 3.3 Sesutí celého svahu (43) -

38 Diagnostika a management vozovek Modul Obr. 3.4 Sesutí zemního tlesa s vozovkou s vyznaenými tahovými trhlinami a hranou smykové plochy 3.2 Údržba a opravy zemních tles Technologické postupy prací Erozní rýhy s ostrými pechodovými hranami Ostré hrany jsou typickým ukazatelem erstvých a tím i pokraujících erozních proces. Mohou vznikat na nových svazích i na svazích již stabilizovaných pi výskytu pívalové srážky, pi nefungujícím odvodovacím zaízení apod. Erozní rýhy se nejlépe stabilizují zásypem hrubého kameniva (lomový kámen, makadam) a povrch se uzave vrstvou jemnjšího materiálu: hlinitou zeminou, lomovým výsevem nebo štrkodrtí 0/8, 0/16, 0/22 mm. Povrch je vhodné stabilizovat geotextilií (mížková geotextilie nebo travní rohož). Mimoádnou pozornost je nutno vnovat dostatenému pekrytí geotextilie pes horní hranu svahu a hustému kotvení (min. 4 kotvy na 1 m 2 ). Erozní rýhy, u kterých se pedpokládají opakované prtoky soustedného odtoku, který není vhodné rozptylovat do plochy, se stabilizují v petvoeném stavu. Travní rohož se pokládá vodorovn, odspodu nahoru s pesahy 30 % po svahu, pehne se a pehnutý pás travní rohože se kotví min. 1 m od okraje rýhy. Stejn peliv se kotví dno rýhy tak, aby rohož mla v každém míst kontakt se zeminou. Je vhodné dno rýhy zatížit pohozem kameniva v jedné vrstv (43) -

39 Poruchy vtšího rozsahu Pro takové opravy musí zhotovitel sananích prací prokázat zpsobilost k provádní oprav zemních tles referencemi za poslední 3 roky. Zpracovává dokumentaci a technologický pedpis, který schvaluje objednatel. Pi odtžování sesutých a nestabilních zemin je nutné postupovat tak, aby nedošlo k rozšiování poruchy. Pi nasypávání materiálu není tlouška vrstvy ped zhutnním obvykle vyšší než 0,3 m. Hutnní musí být provádno tak, aby byla splnna požadovaná kritéria. Je možné použít tyto metody pro sanaci poruch vtšího rozsahu: metody speciálního zakládání (kotvy, trysková injektáž, mikropiloty), postupuje se podle TKP (technické kvalitativní podmínky), kapitola 29. pomocí pilot, postupuje se podle TKP, kapitola 16. vyztužení svahu geosyntetiky nebo ocelovými prvky a hebíkováním svah, provádí se a kontroluje podle TKP, kapitola 30 a TP 97. betonovými oprnými konstrukcemi, postupuje se v souladu s TKP, kapitola18. gabionovými konstrukcemi, zhotovují se a kontrolují podle TKP, kapitola 30. Pi pracích na odvodnní se postupuje podle TKP, kapitola 3. Na práce, pro které nejsou zpracovány TKP, je nutné zpracovat ZTKP (zvláštní kvalitativní podmínky). Obr. 3.5 Sanace poruch oprnými zdmi a gabionovými konstrukcemi Popis a kvalita stavebních materiál Kvalita materiál se prokazuje stejn jako u provádní zemních prací. Pro speciální materiály musí být požadavky uvedeny v dokumentaci nebo ZTKP (43) -

40 Diagnostika a management vozovek Modul Kvalita zabudovávaných materiál musí být doložena certifikáty a prkazními zkouškami. U použitých zemin musí být známé zatídní podle SN , tj. zrnitost, meze plasticity a zhutnitelnost dle PS. Pi použití druhotných materiál (popílky, popílkové stabilizáty, recykláty aj.) musí být splnny požadavky pro použití Odebírání vzork a kontrolní zkoušky Druh zkoušek a jejich minimální poet vyplývá z použitého zpsobu kontroly. Obvykle se používá jedna z následujících metod, pípadn kombinace nkterých z nich: stanovení stupn zhutnní pímou metodou (mení objemové hmotnosti in situ) a její porovnání s maximální objemovou hmotností dle Proctor standard, zmení statického modulu petvárnosti a/nebo pomru statických modul petvárnosti z druhé a první zatžovací vtve pi statické zatžovací zkoušce, zmení rázového modulu deformace pi rázové zatžovací zkoušce, zjištní penetraního odporu pi dynamické popípad statické penetraní zkoušce. Pi kontrole hutnní zptného zásypu výkop a rýh se kontrolní kritéria volí v závislosti na rozsahu prací a významu PK podle TP 146. Pi výstavb nových zemních tles nebo jejich ástí v rámci oprav a údržby platí minimální poty zkoušek vlhkosti a zhutnitelnosti a objemové hmotnosti v závislosti na rozsahu prací uvedené v tabulce 4.A.1.4 TKP, kapitola 4, pokud dokumentace stavby nepedepíše jinak. 3.3 Cviení Zadání Navrhnte opravu úelové komunikace znázornné na obrázcích z hlediska diagnostika PK, geotechnika a majitele. Urete postup zkoušek, které je poteba provést a parametry, které musíte znát Informace Úelová komunikace se nachází ve svahu Hrubého Jeseníku. Komunikace je v úseku smrov nerozdlená s jedním jízdním pruhem v každém smru. Celková šíka zpevnného krytu je 7 m s navazujícími nezpevnnými krajnicemi. Odvodnní úseku je realizováno podélným povrchovým odvodnním. Vozovka je zatížena zejména tžkými vozidly majitele. Vzhledem k nároným klimatickým podmínkám je silnice využívána 6 msíc v roce. Dopravní zatížení je udáváno hodnotou prmrné denní intenzity provozu tžkých nákladních vozidel (TNV/24h), což je v tomto pípad prmrn cca 20 TNV denn. Vozovku lze zaadit do spodní tetiny V. tídy dopravního zatížení (15 až 100 TNV) (43) -

41 V úseku jsou v pravém jízdním pruhu zaznamenány podélné trhliny, na nkolika místech jsou provedeny vysprávky novou asfaltovou vrstvou, ovšem trhliny se opt objevují, místy je povrch u krajnice porušen trvalými deformacemi. Obr. 3.6 Trhliny ve vozovce, oprava novou vrstvou a údržba tsnním trhlin Obr. 3.7 Neutsnné trhliny ve vozovce, oprava novou asfaltovou vrstvou. Všimnte si, že i druhá strana vozovky pi krajnici je deformována a opravována (43) -

42

43 Závr 3.4 Závr Uební text popisuje poruchy tuhých vozovek a zemních tles, rozebírá jednotlivé druhy poruch a jejich údržbu a opravu. Dále se zamuje na mechanismy poruch a jejich píiny. Text eší technologické postupy údržby, lokálních oprav a rekonstrukcí. 3.5 Seznam použité literatury SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN SN Pomenovanie a opis hornín v inženierskej geológii. Klasifikace zemin pro dopravní stavby. Kontrola zhutnní zemin a sypanin. Laboratorní stanovení zhutnitelnosti zeminy. Laboratorní stanovení pomru únosnosti zemin (CBR). Zkoušení míry namrzavosti zemin. Zemní práce. Stavba vozovek. Cementobetonové kryty. Stavba vozovek. Kamenivo stmelené hydraulickým pojivem. Stavba vozovek. Stabilizované podklady. Stavba vozovek. Nestmelené vrstvy. Stavba vozovek. Prolévané vrstvy. Stavba vozovek. Postiky a nátry. Stavba vozovek. Emulzní kalové zákryty. Stavba vozovek. Dlažby a dílce. ást 2: Kryty ze silniních dílc. Stavba vozovek. Dlažby a dílce. ást 3: Kryty z vegetaních dílc. Navrhování a provádní zemního tlesa pozemních komunikací. TP 76 Geotechnický przkum pro pozemní komunikace, VL TKP Vzorové listy pozemních komunikací, VL 1 Vozovky a krajnice, VL 2.2 Odvodnní, Technické kvalitativní podmínky, kapitola 1-30, (43) -