Provedl: Kolektiv pracovníků společnosti NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o.. pod vedením Petra Neuvirta

Transkript

1 Příloha S1 Název akce: Sledování stavu vozovek dálnice D1 a silnice I/3 opravených technologií segmentace původního cementobetonového krytu s následným překrytím asfaltovými vrstvami Lokalizace: Dálnice D1 v km 13,500 14,500 / P Silnice I/3 v km 6,500 7,500 Datum provedení: 08-09/2013 Provedl: Kolektiv pracovníků společnosti NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o.. pod vedením Petra Neuvirta Stručný popis: Společnost NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o. provedla posouzení konstrukcí vozovek s asfaltovou úpravou provedenou na původním cementobetonovém krytu. Byl proveden soubor odběrů vzorků a následných laboratorních stanovení dle dohodnuté struktury a programu. 1 Důvod provedení diagnostiky Hlavním důvodem provedení diagnostiky 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 (silnice I/3) pro zabránění prokopírování spár z cementobetonového krytu na povrch vozovky resp bez kompenzační vrstvy (dálnice D1 levý jízdní pruh), neboť byla pokládána vzhledem ke změně příčného sklonu vozovky podle tehdejších představ poměrně velká tloušťka asfaltového souvrství. 2 Sledovaný úsek vozovky Lokalizace: Dálnice D1, km 13,500 14,500/P Délka: 1,0 km Jízdní pruh: levý 1

2 Silnice I/3, km 6,500 7,500 délka: 1,0 km jízdní pruh: oba jízdní pruhy Konstrukce vozovky dálnice D1 : Levý jízdní pruh : Druh vrstvy BBTM 25 ABVH I 0/22 podle TP 109 (ACL 22 S) 60 OK I 0/22 75 Cementobetonový kryt (původní povrch vozovky) - nesegmentovaný 240 Cementová stabilizace 250 Štěrkopísek 260 Tloušťka vrstvy [mm] 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) - segmentovaný 220 Cementová stabilizace 250 Štěrkopísek 250 Tloušťka vrstvy [mm] 2

3 Dálnice D1, km 13,950 (ilustrační obrázek typické poruchy na předmětném úseku) 3

4 Silnice I/3 km 6,851 (foto z přední kamery multifunkčního zařízení ARAN) 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. Struktura a program průzkumů: Vizuální prohlídka s fotodigitálním záznamem; Identifikace poruch a jejich zatřídění dle katalogu poruch; Stanovení proměnných a neproměnných parametrů; Kontinuální georadarové měření pro zjištění průběhu a tlouštěk konstrukčních vrstev a případných anomálií; Jádrové výrty průměru 150 mm do hloubky 0,3 m; Vrtané sondy do hloubky 1,0 m; Laboratorní rozbory stmeleného souvrství; 4

5 Laboratorní rozbory nestmelených vrstev. Použitá zařízení pro provedení diagnostického průzkumu : Vizuální prohlídka Multifunkční zařízení ARAN, které je schopno jedním pojezdem zaznamenávat, stav povrchu vozovky pomocí přední a zadní kamery, zjišťovat proměnné a neproměnné parametry. 5

6 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. 6

7 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. 7

8 Příklady dosažených výsledků : Posuzovaný úsek dálnice D1 v km 13,500 14,500 / P Vizuální prohlídka s fotodigitálním záznamem Předmětný úsek leží v přímé v šestipruhovém uspořádání (3+3). Posuzovaná část je lokalizována v rychlém jízdním pruhu v km 13,500 14,500 pravá strana (směr na Brno). Z prohlídky byl proveden fotodigitální záznam, který bude přílohou závěrečné zprávy. Identifikace poruch a jejich zatřídění dle katalogu poruch Na základě provedené vizuální prohlídky je možné konstatovat, že předmětný úsek vykazuje poruchy typu: Trhlina úzká příčná, Trhlina široká příčná, Trhlina rozvětvená příčná, Trhlina úzká podélná, Trhlina široká podélná. Pro potřeby posouzení byla vytypována místa odběrů vzorků (profilů) vzhledem k typu poruch následovně: Profil č.1 porucha typu Trhlina úzká příčná km 13,528 P Profil č.2 neporušený povrch km 13,530 P Profil č.3 neporušený povrch km 13,640 P Profil č.4 strukturální porucha typu Trhlina široká příčná km 13,776 P Profil č.5 porucha typu Trhlina úzká příčná km 13,992 P Profil č.6 porucha typu Trhlina úzká příčná km 14,212 P Stanovení proměnných a neproměnných parametrů Proměnné a neproměnné parametry vozovky byly nasnímány multifunkčním vozidlem ARAN a výsledky z provedeného měření budou přílohou závěrečné zprávy. Kontinuální georadarové měření pro zjištění průběhu a tlouštěk konstrukčních vrstev a případných anomálií Kontinuální georadarové měření bylo provedeno georadarovým zařízením s frekvencí 1 GHz a zobrazuje konstrukci do hloubky 1,0 m. Radiogram a kontinuální průběh tlouštěk bude přílohou závěrečné zprávy. Jádrové vývrty průměru 150 mm do hloubky 0,3m Celkem bylo provedeno 6 kusů jádrových vývrtů do hloubky 0,3 m. 8

9 Profil č.1 porucha typu Trhlina úzká příčná km 13,528 P Profil č.2 neporušený povrch km 13,530 P 9

10 Profil č.3 neporušený povrch km 13,640 P Profil č.4 strukturální porucha typu Trhlina široká příčná km 13,776 P 10

11 Profil č.5 porucha typu Trhlina úzká příčná km 13,992 P Profil č.6 porucha typu Trhlina úzká příčná km 14,212 P 11

12 Vrtané sondy do hloubky 1,0m Celkem byly provedeny 3 hloubkové vrtané sondy do hloubky 1,2 m. Profil č.2 neporušený povrch km 13,530 P Profil č.4 strukturální porucha typu Trhlina široká příčná km 13,776 P 12

13 Profil č.5 porucha typu Trhlina úzká příčná km 13,992 P Laboratorní rozbory stmeleného souvrství V rámci laboratorních rozborů v akreditované laboratoři společnosti NIEVELT-Labor Praha, spol. s r.o. byly provedeny tato stanovení: Asfaltové směsi o tloušťky jednotlivých vrstev, o velikost vzájemného spojení jednotlivých vrstev, o obsah asfaltu v asfaltové směsi, o zrnitost směsi kameniva asfaltové směsi. Zpětně získaná asfaltová pojiva z odebraných vývrtů o stanovení penetrace, o stanovení bodu měknutí K.K., o stanovení vratné duktility. Cementový beton o hodnota pevnosti v tlaku CB. Hydraulicky stmelená vrstva SC o hodnota pevnosti v tlaku 13

14 Laboratorní rozbory nestmelených vrstev V rámci laboratorních rozborů byly provedeny tato stanovení: Nestmelená podkladní vrstva o stanovení vlhkosti, o stanovení zrnitosti, o zatřídění materiálu. Detailní informace budou uvedeny v příloze závěrečné zprávy. Dále uvádíme tabulkově sumarizaci zjištěných vlastností a laboratorních stanovení. Tab.1 Sonda Obrusná vrstva Asfaltové souvrství Ložní vrstva Podkladní vrstva Tloušťky vrstvev [mm] Asfaltové souvrství + CB Celkem CB Celkem Asfaltová mezivrstva SC Nestmelené souvrství Celkem ŠP 1 ŠP 2 ŠP 3 Tab.2 Sonda Obrusná vrstva Spojení vrstev [kn] Ložní vrstva Ložní vrstva 1 7,7 x 2 8,1 20,2 3 12,1 x 4 6,8 7,7 5 11,2 9,1 6 4,4 9,5 Podkladní vrstva Tab.3 14

15 Vlastnosti asfaltových směsí Sledovaný parametr Typ směsi (dle platné normy) Obsah asfaltu [%hm.] Mezerovitost [%] Propad sítem 0,063 mm obrusná vrstva BBTM 4,7 x 11,2 ložní vrstva ACL 16 5,5 7,7 10,1 podkladní vrstva ACP 22 5,2 5,5 9,4 asfaltová mezivrstva ACP 16 5,7 x 7,4 Tab.4 Sledovaný parametr Vlastnosti vyextrahovaného asfaltového pojiva Penetrace [0,1mm] Bod měknutí K.K. [ C] Vratná duktilita [%] Bod lámavosti dle Fraasse [ C] obrusná vrstva 15 77, ložní vrstva 8 101,5 x 1 podkladní vrstva 41 56, asfaltová mezivrstva 30 55,4 8,5-8 Tab.5 Sonda Pevnost v tlaku f ck core CB [MPa] f Třída pevnosti 1 38,2 CC ,6 CC ,3 CC 30 4 x x 5 x x 6 x x Tab.6 Sonda Pevnost v tlaku CB odrazovým tvrdoměrem Tab.7 15

16 Sonda Pevnost v tlaku f ck core SC [MPa] f Třída pevnosti 1 x x 2 5,6 SC 5,5 3 x x 4 4,6 SC 4,0 5 x x 6 x x Tab.8 Sonda Stanovení vlhkosti materiálu podkladního souvrství hloubka [mm] vlhkost [%] , , , , , , ,02 Tab.9 Sonda hloubka [mm] Posouzení materiálu ŠP podkladního souvrství obsah jemných částic [% hm.] Kategorie namrzavosti ,7 nenamrzavé ,1 mírně namrzavé až nenamrzavé ,5 mírně namrzavé až nenamrzavé ,7 nenamrzavé ,1 mírně namrzavé až nenamrzavé ,7 nenamrzavé ,1 mírně namrzavé až nenamrzavé 16

17 Posuzovaný úsek silnice I/3 v km 6,500 7,500 Vizuální prohlídka s fotodigitálním záznamem Předmětný úsek leží v přímé v dvoupruhovém uspořádání. Posuzovaná část je lokalizována na pravé straně v km 6,500 7,500 pravá strana (směr Benešov). Z prohlídky byl proveden fotodigitální záznam, který bude přílohou závěrečné zprávy. Identifikace poruch a jejich zatřídění dle katalogu poruch Na základě provedené vizuální prohlídky je možné konstatovat, že předmětný úsek vykazuje poruchy typu: Trhlina úzká příčná lokální výskyt. Stanovení proměnných a neproměnných parametrů Proměnné a neproměnné parametry vozovky byly nasnímány multifunkčním vozidlem ARAN a výsledky z provedeného měření budou přílohou závěrečné zprávy. Kontinuální georadarové měření pro zjištění průběhu a tlouštěk konstrukčních vrstev a případných anomálií Kontinuální georadarové měření bylo provedeno georadarovým zařízením s frekvencí 1 GHz a zobrazuje konstrukci do hloubky 1,0 m. Radiogram a kontinuální průběh tlouštěk bude přílohou závěrečné zprávy. Laboratorní rozbory stmeleného souvrství V rámci laboratorních rozborů byly provedeny tato stanovení: Asfaltové směsi o tloušťky jednotlivých vrstev, o velikost vzájemného spojení jednotlivých vrstev, o obsah asfaltu v asfaltové směsi, o zrnitost směsi kameniva asfaltové směsi. Zpětně získaná asfaltová pojiva z odebraných vývrtů o stanovení penetrace, o stanovení bodu měknutí K.K., o stanovení vratné duktility. Cementový beton o hodnota pevnosti v tlaku CB. 17

18 Hydraulicky stmelená vrstva SC o hodnota pevnosti v tlaku. Laboratorní rozbory nestmelených vrstev V rámci laboratorních rozborů byly provedeny tato stanovení: Nestmelená podkladní vrstva o stanovení vlhkosti, o stanovení zrnitosti, o zatřídění materiálu. Práce a laboratorní činnosti prováděné na tomto úseku probíhají a nejsou v současné době dokončeny. 4 Výsledek diagnostiky a vyhodnocení Komentář k výsledkům jednotlivých diagnostických kroků: Dálnice D1, km 13,500 14,500/P Na tomto úseku nebyla prováděna fragmentace původního CBK. Konstrukce předmětného úseku v rychlém jízdním pruhu je v místě odběru tvořena asfaltovým souvrstvím tloušťky 160 mm provedeným na původním CBK tloušťky 240 mm. Asfaltová směs podkladní vrstvy ACP 22 je za účelem vyrovnání příčných sklonů v příčném profilu proměnné tloušťky. Skladba konstrukce : o Obrusná vrstva BBTM průměrné tloušťky 22 mm o Ložní vrtsva ACL 16 průměrné tloušťky 57 mm o Podkladní vrstva ACP 22 průměrné tloušťky 77 mm o CBK průměrné tloušťky 237 mm o Asfaltová mezivrstva ACP 16 průměrné tloušťky 58 mm o Hydraulicky stmelená vrstva SC průměrné tloušťky 160 mm o Nestmelená vrstva ŠP (hutnitelný) průměrné tloušťky 163 mm o Nestmelená vrstva ŠP (nenamrzavý) průměrné tloušťky 263 mm Na povrchu vozovky je zaznamenán výskyt příčných a podélných trhlin všech kategorií, které nemají přímou souvislost s chováním a vlastnostmi původního CBK. Původ výskytu trhlin je třeba spatřovat v nízké odolnosti asfaltových směsí proti tvorbě nízkoteplotních (mrazových) trhlin. Tuto nízkou odolnost dokumentují vlastnosti zpětně získaného pojiva z obrusné a zejména ložní vrstvy. V rámci provedené vizuální prohlídky byl zaznamenán výrazný rozdíl mezi RJP a středním jízdním pruhem (původní PJP). Vzhledem k tomu, že v RJP není veden provoz TNV nedochází k destrukci asfaltového krytu v takové míře jako v pruhu středním (původní pomalý jízdní pruh). 18

19 Tento konstrukční systém bez kompenzační mezivrstvy se zdá být nevhodným pro vysoce zatížené komunikace s kanalizovanou dopravou. Sledování tohoto úseku bude pokračovat. Silnice I/3, km 6,500 7,500 Na tomto úseku byla v roce 2002 prováděna fragmentace původního CBK. Skladba konstrukce: Obrusná vrstva SMA průměrné tloušťky 40 mm Ložní vrtsva ACL 22 průměrné tloušťky 60 mm Kompenzační vrstva SAL průměrné tloušťky 20 mm Cementobetonový kryt průměrné tloušťky 220 mm Hydraulicky stmelená vrstva SC průměrné tloušťky 250 mm Nestmelená vrstva ŠP průměrné tloušťky 250 mm Na povrchu vozovky je zaznamenán lokální výskyt úzkých příčných trhlin. Tyto trhliny mají souvislost se sníženou hodnotou vzájemného spojení obrusné a ložní vrstvy. Zpracovatel této zprávy měl příležitost účastnit se v roce 2002 provádění opravy předmětného úseku. Dále přikládáme dostupnou fotodokumentaci z provádění opravy. Tento soubor dokumentuje správně provedenou fragmentaci CBK a následné provedení asfaltového překrytí s kompenzační vrstvou SAL. Tento konstrukční systém s využitím kompenzační mezivrstvy vykazuje velmi dobrou odolnost proti tvorbě trvalých deformací a kopírování všech typů trhlin z původního cementobetonového krytu. Na základě výše uvedených zjištění je dle našeho názoru nutné pokračovat v dalším podrobném prověřování provedených oprav technologií překrytí CBK asfaltovým souvrstvím a to s využitím segmentace původního CBK, kompenzačních vrstev a prostého překrytí. 19