VTI notat. V Institutet. / ii\ v r Väg-ochTrafikln. Nr V 214 Datum: Titel:

Transkript

1 VTI notat Nr V 214 Datum: Titel: Prov med Jämtländskt skiffergrus som bär- och förstärkningslager Provtagning och analys av bärlager 1992 Författare: Jörgen Svensson Avdelning: V ägavdelningen (V ägkonstruktionssektionen) Projektnummer: Projektnamn: Svaggrusprovväg Östersund -84 Uppdragsgivare: Distribution: Vägverket Fri / ii\ v r Väg-ochTrafikln V Institutet

2 PROV MED JÄMTLÄNDSKT SKIFFERGRUS SOM BÄR- OCH FÖR- STÄRKNINGSLAGER. PROVVÄGEN ÖSTERSUND -84. Provtagning och analys av bärlager 1992

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 BAKGRUND SYFTE BESKRTVNING AV PROW ÄGEN GENOMFÖRANDE RESULTAT Provsträcka Provsträcka Provsträcka SAMMANFATTNING 23

4 1 BAKGRUND Svag - grusprovvägen Östersund byggdes under hösten 1983 och färdigställdes under våren Byggandet av provvägen ingick i huvudprojektet" Bär- och förstärknings lager", som VTI utförde på uppdrag av Vägverket. Byggandet av provvägen gjordes i samband med nybyggnationen av dåvarande väg E 75 (numera E 14), delen Östersund - Brunflo (figur 1). Figur 1. Översiktskarta med läge för provsträckoma. Syftet med provvägen var att jämföra lokalt skiffergrus med granitiskt grusmaterial när dessa används som bärlager. Provvägen har sedan utförandet inte åtgärdats med avseende på slitage eller annan nedbrytning. På provvägen har regelbundna mätningar och observationer gjorts för att beräkna bärighet, spårbildning och jämnhet Därtill har sprick- och skadekarteringar utförts för att följa vägkonstruktionens hållfasthet Utförandet av provvägen finns redovisat i VTI - notat 97 benämnt" Prov med Jämtländskt skiffergrus som bär- och förstärkningslager. Provvägen Östersund -84. Byggnadsrapport".

5 2 SYFTE Syftet med provgropsgrävningen var att i utvalda sektioner inom respektive provsträcka undersöka bärlagrets komstorleksfördelning. Provtagning utfördes i höger hjulspår och mellan hjulspår i båda färdriktningarna för att studera om nedkrossning skett efter det att vägen öppnats för trafik. Syftet var också att mäta lagertjocklek på beläggning inklusive AG och bärlager. 3 BESKRIVNING AV PROW ÄGEN Provvägen är belägen mellan Östersund och Brunflo på väg E 14 (före detta E 75), se figur 1. Provvägen som anlades består av tre provsträckor med olika uppbyggnad i bärlagermaterial och beläggningstjocklek (figur 2). Provsträckoma är uppbyggda enligt följande: Provsträcka 1 Provsträcka 2 Provsträcka 3 80 kg MAB (3,5 cm) 220 kg AG (10 cm) 150 mm Bärlagergrus, granitiskt 650 mm Förstärkningsgrus 80 kg MAB 220 kg AG 150 mm Bärlagergrus, svag-grus 650 mm Förstärkningsgrus 80 kg MAB 330 kg AG (15 cm) 150 mm Bärlagergrus, svag-grus 650 mm Förstärkningsgrus Efter ett flertal undersökningar för att karaktärisera olika materials vägtekniska egenskaper utvaldes ett svag-grus (skiffergrus) från Loke och ett prima urbergsgrus från Ånge till provsträckomas uppbyggnad. Provsträcka 1 och 2 är dimensionerade för dåvarande trafikklass IV ( tunga fordon/dygn) och sträcka 3 för dåvarande trafikklass V ( tunga fordon/ dygn). Förstärkningslagret inom provsträckoma består av svag-grus. Jordartsförhållandena längs sträckan har bedömts som relativt homogena. Jordarterna domineras av moränlera (lermorän) med undantag för skärningen vid provsträcka 3 där terrassen består av en lerig grusig-sandig morän.

6 Östersund -84 2^900 m m m m*0/100 ''3,Z m A' & 't»'. o :>?.*.o- k«a.«*. «, *. AN6e L.O K E 4 #;». ; 4:«'4 B4 ' ^ ' V«A* 'A. Å> ««o*»» ja K ) MAS 230*9 M 150 mm BMuwcseu» ( SBAMtTtStcr) mm fiö«stmdeu.qbj» 9OK5 MAS 230*5 AQ * m m SAKt w e t g f t» (SWAAÄKVi) 650 mm RocsrAnu.4M 80*9 MAS 530*9 ^ fsdnvn BMELdCus ( m m b o c stm m a a ~W*7pf//- HOE4kHLS6k /S* /*zr*ffä77& ff?7z2r77*7?* Bgyr 2, Uppbyggnad av svag-grusprovvägen. 4 GENOMFÖRANDE Provgropsgrävningen utfördes i augusti Samtidigt utfördes fallvikt-, Primaloch Chloemätningar samt sprick- och skadekartering. I följande sektioner utfördes provgropsgrävningar ( figur 3): * Provsträcka 1,70 m från sträckans böijan, sektion 9/970. * Provsträcka 2,126 m och 180 m från sträckans bönan, sektion 10/226 och 10/280. * Provsträcka 3,50 m från sträckans böijan, sektion 10/350.

7 \o Läto. &RUNFLO A 10/250 [ooj P&9. oo?66 P r o v s t r a c k a 3. 1Q/3QO»Q/aac> 10/aU 1 o o l 1 ] jp S 5. 1 PCn6J B PC. 2. E 3 l PRUj P r o v s tr a ck a fl.. PROV ST RACKA 1. oo RGil. föö] P c,a. 9/900 VVA Figur 3. Provgropamas läge inom provsträckoma 1-3.

8 I vaije sektion, i båda färdriktningarna, grävdes provgropar för dokumentation av lagertjocklek och provtagning i höger hjulspår och mellan hjulspår (figur 4). Grävningen utfördes ned till förstärkningslagrets överyta. Prov av bärlagermaterialet uttogs från hela lagertjockleken och minst 35 kg togs för komstorleksanalys. Observera att i vaije provgrop, som till ytan täckte läge för hjulspår och mellan hjulspår gjordes två dokumentationer. Provpunkt med beteckning 1:1, 2:1,3:1... är belägna i hjulspår medan beteckningen 1:2,2:2, 3:2... anger läget mellan hjulspår. Figur 4. Provtagning av bärlagergrus i och mellan hjulspår. Vid upptagningen av provgropama användes en traktorgrävare utrustad med asfaltskärare och en liten slättandad skopa (figur 5). Dessutom användes pionjär och diverse handredskap. Lägesangivelser i längd och tvärled utgår från att längdmätningen går mot söder och Brunflo.

9 Figur 5. Traktorgrävare utrustad med asfaltskärare. 5 RESULTAT I efterföljande text redovisas respektive provgrop med avseende på lagertjocklekar, bärlagersammansättning och noteringar om beläggningskvalitet mm. För att påvisa eventuell nedkrossning av bärlagergruset jämförs komstorleksanalyser utförda 1984 på utlagt och vältat material med denna undersöknings resultat. På siktdiagrammet redovisas även gränskurvoma för bärlager enligt BYA 76. Vaije provgropssektion illustreras också av en aktuell tvärprofilmätning ( Primal). Observera att provtagningarna 1984 utfördes var 20: m och 3 m höger/vänster om vägmitt längs provvägen. Provtaget bärlagergrus i 1992 års utvalda provsektioner jämförs därför med bärlagergruset som provtogs 1984 i följande sektioner: Provsträcka 1, pg 1 och 2, i sektion 9/970 jämförs med provsektion 9/960. Provsträcka 2, pg 3 och 4, i sektion 10/226 jämförs med provsektion 10/220. Provsträcka 2, pg 5 och 6, i sektion 10/280 jämförs med provsektion 10/280. Provsträcka 3, pg 7 och 8, i sektion 10/350 jämförs med provsektion 10/340.

10 5.1 Provsträcka 1 Provgrop 1. Sektion 9/970. Provtagningspunkt 1:1, i hjulspår, belägen 3,50 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-7,5 Beläggning, 4 cm slitlager och 3,5 cm lös AG ,5 AG som är lös sannolikt p g a för lite bindemedel ,5 1:1 Bärlager, sandigt grus, granitiskt W = 3,3% (< 20 mm) Förstärkningslager Provtagningspunkt 1:2, mellan hjulspår, belägen 2,80 m vänster om vägmitt. DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART 0-7,5 Beläggning. Håller ihop bättre än i hjulspår 7,5-13,5 AG ,5 1:2 Bärlager, sandigt grus, granitiskt W = 2,8% (< 20 mm) Förstärkningslager I figur 6 redovisas resultat av komstorleksanalyser på bärlagret och tvärprofil.

11 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus M ellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus Grovgrus Sten Passerande mängd, vik tp ro ce n t K o rn sto rlek, mm

12 Provgrop 2. Sektion 9/970 Provtagningspunkt 2:1, i hjulspår, belägen 2,90 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-7,5 Beläggning. Beläggning och AG sitter väl ihop ,5 AG. Bättre sammanbindning jämfört med vänster sida 13,5-27,5 2:1 Bärlager, sandigt grus, granitiskt. W = 2,2% (< 20 m m) Förstärkningslager Provtagningspunkt 2:2, mellan hjulspår, belägen 2,20 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART 0-7,5 Beläggning, väl sammanbundet med AG ,5 AG ,5 2:2 Bärlager, sandigt grus, granitiskt. W = 2,2% (< 20 mm) Förstärkningslager

13 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus Mellansten Grovmo M ellansand G rovsand F in g ru s G ro vgru s Sten Passerande mängd, v ik tp ro ce n t K o rn sto rlek, mm

14 5.2 Provsträcka 2 Inom provsträcka 2 upptogs provgropar i två sektioner, 126 och 180 m från sträckans böxjan, 10/226 respektive 10/280. Provgrop 3. Sektion 10/226. Provtagningspunkt 3:1, i hjulspår, belägen 3,30 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART 0-7,5 Beläggning varav 4 cm slitlager. Resterande AG dåligt bundet AG. Dåligt bundet 13-24,5 3:1 Bärlager av svaggrus. W = 4,0% (< 20 mm) Förstärkningslager Provtagningspunkt 3:2, mellan hjulspår, belägen 2,40 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-7,5 Beläggning. Håller ihop bättre än i hjulspår. 7,5-13 AG :2 Bärlager av svaggrus. W = 3,8% (< 20 mm) 23 - Förstärkningslager I figur 8 redovisas resultat av komstorleksanalyser av bärlagret och tvärprofil.

15 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus I Mellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus Grovgrus Sten , Passerande mängd, viktp ro ce n t ,125 0,25 0,5 1, ,6 6 11, ,07^ K o rn sto rlek, mm

16 Provgrop 4. Sektion 10/226 Provtagningspunkt 4:1, i hjulspår, belägen 3,20 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-9 Beläggning varav 3 cm slitlager och 6 cm dåligt bundet AG. 9-14,5 AG. Dåligt bundet ,5 4:1 Bärlager av svaggrus. W = 4,2% (< 20 mm) Förstärkningslager Provtagningspunkt 4:2, mellan hjulspår, belägen 2,40 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-8 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5 cm mycket lös AG AG. Mycket dålig sammanbindning ,5 4:2 Bärlager av svaggrus. W = 3,2% (< 20 mm) 23,5 - Förstärkningslager

17 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus M ellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus Grovgrus Sten 0,06 0,2 0, Passerande mängd, v iktp ro ce n t K o rn sto rlek, mm

18 Provgrop 5. Sektion 10/280 Provtagningspunkt 5:1, i hjulspår, belägen 3,10 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-7,5 Beläggning, varav 3-4 cm slitlager med dålig vidhäftning till underlagrande AG. 7,5-13,5 AG 13,5-25 5:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,9% (< 20 mm) 25 - Förstärkningslager Provtagningspunkt 5:2, mellan hjulspår, belägen 2,50 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-13,5 Beläggning varav 3-4 cm slitlager och resterande del AG. 13,5-24 5:2 Bärlager av svaggrus. W = 3,2% (< 20 mm) 24 - Förstärkningslager I figur 10 redovisas resultat av komstorleksanalyser på bärlagret och tväiprofil.

19 Finsand M ellansand Grovsand Fingru s M ellangrus Grovgrus M ellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus G rovgrus Sten Passerande mängd, vik tp ro ce n t Ko rn sto rlek, mm Figur 10. Bärlagrets komstorleksfördelning i provgrop 5 och tvärprofil, provsträcka 2.

20 Provgrop 6. Sektion 10/280. Provtagningspunkt 6:1,i hjulspår, belägen 3,30 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-8,5 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5,5 cm AG. Dålig vidhäftning mellan slitlager och AG ,5 AG. Dålig sammanbindning, går lätt sönder. 13,5-24,5 6:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,1% (< 20 mm) Förstärkningslager Provtagningspunkt 6:2, mellan hjulspår, belägen 2,50 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART 0-8 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5 cm AG. Dålig vidhäftning mellan slitlager och AG AG. Dålig sammanbindning, går lätt sönder :2 Bärlager av svaggrus. ( w = 7,0% osäker p g a trasig provpåse) Förstärkningslager

21 Finsand M ellansand Grovsand Fingru s M ellangrus Grovgrus Mellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingru s Grovgrus Sten Passerande mängd, vik tp ro ce n t K o rn sto rlek, mm

22 5.3 Provsträcka 3 Provgrop 7. Sektion 10/350. Provtagningspunkt 7:1,i hjulspår, belägen 3,30 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-9 Beläggning varav 3 cm slitlager och 6 cm AG. 9-15,5 AG. Bryts lätt sönder. 15,5-28 7:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,3% (< 20 mm) 28 - Förstärkningslager Provtagningspunkt 7:2, mellan hjulspår, belägen 2,60 m vänster om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART 0-9 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och resterande AG AG. Bryts lätt sönder ,5 7:2 Bärlager av svaggrus. W = 2,8% (< 20 mm) 27,5 - Förstärkningslager I figur 12 redovisas resultat av komstorleksanalyser på bärlagret och tvärprofil.

23 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus Mellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus G rovgrus Sten 0,06 0,2 0, i- I i f e r j e p r ~j 'i P~ FTT t r jr~r r Passerande mängd, v ik tp ro ce n t 0, S 0,25 0, , , K o rn sto rlek, mm 04

24 Provgrop 8.1 sektion 10/350. Provtagningspunkt 8:1,i hjulspår, belägen 3.20 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-10 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och 6,5 cm AG. God vidhäftning mellan slitlager och AG AG. Förhållandevis god sammanbindning ,5 8:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,4% (< 20 mm) 28,5 - Förstärkningslager Provtagningspunkt 8:2, mellan hjulspår, belägen 2,50 m höger om vägmitt DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART 0-8,5 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och 5 cm AG. God vidhäftning mellan slitlager och AG. 8,5-15 AG. Förhållandevis god sammanbindning :2 Bärlager av svaggrus. W = 2,9% (< 20 mm) 28 - Förstärkningslager

25 Finsand M ellansand Grovsand Fingrus M ellangrus Grovgrus M ellansten Grovmo M ellansand Grovsand Fingrus G rovgrus Sten Passerande mängd, viktprocent- K o rn sto rlek, mm

26 6 SAMMANFATTNING Resultatet av provgropsgrävningama visar att bärlagret, både det granitiska och det s k svaggruset, med något undantag uppfyller kraven på bärlager enligt BYA 76. Jämförelsen mellan det utlagda, vältade, bärlagergruset som provtogs 1984 och 1992 års provtagningsresultat görs utifrån att hela lagertjockleken provtogs. Det bör än en gång påpekas att provtagningssektionema 1984 och 1992 inte motsvarar varandra med undantag för sektion 10/280, se " Resultat" ovan. Uppmätta lagertjocklekar visar att: Inom parentes anges lagertjocklek enligt provvägens uppbyggnad, se figur 2. Slitlagret är 3-4 cm tjockt, (3,5 cm) AG - lagret är - 1 cm för tunt inom provsträcka 1 och 2, (10 cm) AG - lagret är 2-3 cm för tunt inom provsträcka 3, (15 cm) Bärlagrets tjocklek i upptagna provgropar längs provvägen varierar mellan 10 och 14 cm, medel - 12 cm, (15 cm). Inom provsträcka 1 och provtagningssektion 9/970 är det granitiska bärlagergruset intakt på den vänstra väghalvan både i och mellan hjulspår. På den högra väghalvan, mellan hjulspår, är bärlagergruset nästan identiskt med det som provtogs efter vältningen till skillnad mot hjulspår där sandinnehållet ökat med ca55 %.För kontroll utfördes ytterligare tre komstorleksanalyser på bärlagermaterialet i och mellan hjulspår på höger sida. Kontrollproverna visade också tydligt förhöjd sandhalt i hjulspår, ca %. Kontrollproverna mellan hjulspår uppvisade små skillnader jämfört med redovisad komkurva. Inom provsträcka 2 och provtagningssektionema 10/226 och 10/280 framgår av komkurvoma att en nedbrytning kan ha skett av bärlagret i hjulspår på den vänstra väghalvan. I hjulspår förekommer mer eller mindre stora sprickor, ställvis även krackeleringar, där vatten sipprat ned och sannolikt påskyndat nedbrytningen. Observera att bärlagret mellan hjulspår på den vänstra väghalvan i motsvarande sektioner är mer eller mindre intakt. På den högra väghalvan inom motsvarande sektioner är förändringarna inte nämnvärt stora av bärlagets sammansättning,vare sig i eller mellan hjulspår. Inom provsträcka 3 och provtagningssektion 10/350 konstateras en markant förhöjning av bärlagrets sandinnehåll i hjulspår på högra väghalvan. På den vänstra väghalvan visar komkurvoma för hjulspår och mellan hjulspår inga större inbördes skillnader.

27 Sammanfattningsvis visar provtagningen 1992 följande skillnader jämfört med provtagningen Provsträcka 1: Ökning av andelen material < 6 mm, fingras och finkomigare, i hjulspår på höger sida. Ökningen är störst i fraktionsintervallet 0,5-6,0 mm, grovsand - fingras på bekostnad av att grovgras - fingrasfraktionen minskat. Provsträcka 2: Samma som sträcka 1 men på vänster sida samt ökning av finjordsdelen från 5-6% till 8-10%. Provsträcka 3: Materialet i och mellan hjulspår på vänster sida har en betydligt högre andel mellangrus och fingrus på bekostnad av halverad grovgrasandel. På höger sida i hjulspår en markant ökning av grovsandsandelen. Mellan hjulspår på höger sida ökar mellan grus- och fingrasandelen med ca 20%. Ökningarna motsvaras av minskning i framför allt grovgrusfraktion.

28 / f h s Väg-ochTrafik- Institutet Statens väg- och trafikinstitut (VTI) svarar för forskning och utveckling inom vägbyggnad, vägunderhåll, vägtrafik, järnvägar, järnvägstrafik, fordon, trafikantbeteende, trafiksäkerhet och trafikmiljö A H t o c c T p l a f n n F p y T o I o y Linköping VTISGIS