Opp
E6, Svartdalstunnelen
G/S-veg Linnerud
G/S-veg Skøyen
G/S-veg Skullerud
Foto - Gjb Melhus
Pres. Gjenbruksdagen

 

 

E6, Svartdalstunnelen

Tilstandsutvikling og falloddsmålinger E6 , Hp 50, Svartdalstunnelen (Statens vegvesen Oslo)


 

1                  Innledning

Det ble i høsten 2003 foretatt falloddsmålinger på Ev-6 ved Svartdalstunnelen.  

Formålet med målingene var å beregne elastisitetsmodulen for gjenbruksbetong som ble benyttet som forsterkningslag på en prøvestrekning.

 

2                   Beskrivelse av forsøksfeltet

E6, Hp 50, Svartdalstunnelen er en 4-felts veg til og fra Oslo sentrum og utgjør forbindelsen til E6 ved Ryenkrysset. Vegen ble åpnet for trafikk i august 2000. Trafikk­mengden (ÅDT) er i underkant av 20 000 kjøretøyer.

Prøvefeltet er en 50 m lang seksjon og bredde ca. 10 m (dvs. 2 av 4 felt), av vegen i dagsonen mellom Svartdals­tunnelen og Ryenkrysset. Prøvefeltet ligger på det vegløpet (2 felt) som fører ned mot tunnelen (mot Oslo sentrum). Bruk av resirkulert tilslag ble i dette prosjektet valgt fordi RESIBA ønsket et demonstrasjonsprosjekt. Statens vegvesen Oslo sa seg villige til å bruke resirkulert tilslag forutsatt at eventuelle merkostnader ble dekket av RESIBA.

Forsterkningslag i jordskjæring (T4-masser) i dagsonen var opprinnelig forutsatt å være sprengstein i tykkelse 90 cm, avrettet med kult 20-120 mm og pukk 0-60 mm. På prøvefeltet ble sprengsteinen erstattet med resirkulert tilslag blandet masse 38-120 mm i 90 cm tykkelse og avrettet med pukk 0-60 mm, se figur 1. På den tilstøtende del av vegen i dagsonen (inntil prøvefeltet) består forsterkningslaget av sprengstein i 90 cm tykkelse, som opprinnelig forutsatt. Denne delen av vegen er benyttet som sammen­ligningsgrunnlag ved platebelastningsmålinger og senere spor- og jevnhetsmålinger.

Figur 1. Oppbygning av prøvestrekning i dagsonen mellom Ryenkrysset og Svartdalstunnelen. P1-P3 er nivå for platebelastningsmålinger.

Det resirkulerte tilslaget ble levert av BA Gjenvinning AS. Inntransport og utlegging av massene ble utført i løpet av en dag i slutten av juni 2000. Medgåtte mengder resirkulert tilslag er gitt i Tabell  1. Massene ble lagt ut med gravemaskin i ett lag fra endetipp. En del fremmedlegemer (tre, metall, plast) ble plukket vekk for hånd. Massene ble komprimert i ett lag med 12 tonns selvgående vibrovals, 5-6 overfarter, før avrettingsmassene 0-60 mm ble lagt ut og komprimert.

 I tillegg ble det i nedre bærelag i dette prosjektet benyttet resirkulert asfalt, knust flakmasse, se figur 1. Det er imidlertid mulig at denne massen kan bli noe etterkomprimert av trafikken, noe som i sin tur kan gi utslag på spor- og jevnhetsmålinger. 

Tabell 1. Resirkulert tilslag til forsterkningslag og resirkulert asfalt til bærelag, rampe E6 Svartdalstunnelen

Bruksområde

Medgått mengde

Forsterkningslag (blandede masser 38-120 mm)

ca. 620 tonn

Nedre bærelag (knust asfaltflakmasse 0-30 mm) gjelder hele dagsonen

ca. 1000 tonn

 Det var kun visuell kontroll av massene ved mottak på anlegget. Utførte feltmålinger omfatter:

-        Platebelastning på henholdsvis forsterkningslag, nedre bærelag og bindlag (se figur 1).

-        Spor- og jevnhetsmåling på ferdig veg.

 

3                   Platebelastning

Platebelastningsmålinger er utført i henhold til håndbok 015 Feltundersøkelser, pkt. 15.328.

Platebelastningsmålingene utført forsterkningslaget er vist i tabellen under.

Tabell 2. Platebelastningsforsøk på forsterkningslaget

Felt

Type lag og materiale

Profil nr.

(pkt. nr.)

Spenn.­nivå (kPa=kN/m2 )

E1 (MPa=MN/m2 )

E2 (MPa=MN/m2 )

E2 / E1

Prøvefelt, 50 m

Forsterkn.lag

1959,2 (10)

180-420

51

139

2,7

 

(resirk. 20-120)

1954,2 (11)

180-420

40

90

2,3

 

90 cm tykkelse

1949,2 (12)

180-420

44

84

1,9

 

 

1944,2 (1)

180-420

40

110

2,8

 

 

1939,2 (2)

180-420

30

77

2,6

 

 

1934,2 (3)

180-420

22

71

3,2

 

 

1929,2 (4)

180-420

59

107

1,8

 

 

1924,2 (5)

180-420

63

150

2,4

 

 

1919,2 (6)

180-420

53

123

2,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gj.snitt/st.avv.

 

45/13,3=30%

106/27,7=26%

2,44/0,44=18%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Referanse

Forsterkn.lag

1869 (7)

180-420

117

208

1,8

 

(vanlig stein),

1864 (8)

180-420

104

208

2,0

 

90 cm tykkelse

1859 (9)

180-420

96

197

2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gj.snitt/st.avv.

 

106/10,6=10%

204/6,4=3%

1,97/0,15=8%

 

 

 

 

 

 

 

Målingene viser atskillig større E2-verdier for referansematerialet enn for gjenbruksbetongen. Forskjellen er nesten 100 %. Vi ser også at E2/E1 er lavere for referansematerialet hvilket indikerer at dette er bedre komprimert.

 Tabell 3 viser platebelastningsforsøk utført på bærelaget. Nå er gjennomsnittlige E2-verdier identiske for forsøksfeltet og referansestrekningen, og E2/E1 er dårligere enn for målingene utført på forsterkningslaget. Sannsynligvis skaper asfaltgranulatet problemer mht. stivhet for konstruksjonen, og disse tallene kan ikke benyttes for vurdering av egenskapene for gjenbruksbetongen.

Tabell 3. Platebelastningsforsøk på forsterkningslaget

Felt

Type lag og materiale

Profil nr.

(pkt. nr.)

Spenn.­nivå (kPa=kN/m2 )

E1 (MPa=MN/m2 )

E2 (MPa=MN/m2 )

E2 / E1

Prøvefelt, 50 m

Nedre bærelag

1959,2 (10)

180-420

69

150

2,2

 

(10 cm

1954,2 (11)

180-420

68

135

2,0

 

granulert asfalt

1949,2 (12)

180-420

64

135

2,1

 

0-32 mm over

1944,2 (1)

180-420

53

159

3,0

 

avrettingslag 5-

1939,2 (2)

180-420

79

159

2,0

 

10 cm pukk?,

1934,2 (3)

180-420

63

142

2,3

 

over forsterkn.-

1929,2 (4)

180-420

55

150

2,7

 

lag av knust

1924,2 (5)

180-420

96

208

2,2

 

betong)

1919,2 (6)

180-420

44

169

3,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gj.snitt/st.avv.

 

66/15,3=23%

156/22,5=14%

2,49/0,63=25%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Referanse

Nedre bærelag

1869 (7)

180-420

45

159

3,5

 

(som prøvefelt)

1864 (8)

180-420

73

129

1,8

 

over forst.lag

1859 (9)

180-420

47

180

3,8

 

av stein

 

 

 

 

 

 

 

Gj.snitt/st.avv.

 

55/15,6=28%

156/25,6=16%

3,03/1,08=36%

 

 

 

 

 

 

 

 

4                   Falloddsmålinger og etterberegning av E-moduler

Målingene er utført 1. oktober 2003 av Odd Durban Hansen. Vegen har dermed ligget mer enn 3 år under trafikk på det tidspunktet målingene ble gjennomført. Vegdirektoratets fallodd (KUAB) ble benyttet.

I alt 42 enkeltmålinger ble utført med halvparten av målingene i henholdsvis felt 2 og 4.

I beregningene av E-moduler er det antatt følgene laginndeling:

14, 5 cm varmasfalt (dekke, bindlag og øvre bærelag)

10 cm knust asfalt

95 cm gjenbruksbetong inklusive avretting (antatt 5 cm avrettingslag) for forsøksfeltet

95 cm forsterkningslag inklusive avretting for referansestrekningen

Figur 2 under viser beregnede verdier for de enkelte lagene. 

Figur 2. Etterberegnede E-moduler – alle lag

 Temperaturen på måletidspunktet var ca 10 °C slik at stivheten for asfaltlaget skal være forholdsvis høy. 

Figur 3 viser E-modul for forsterkningslaget og undergrunnen. Dette er samme figur som figur 2, men skalaen for E-modul er endret lik at forskjellene vises bedre.

Det er tydelig at E-modulen for gjenbruksbetongen er høyere enn for forsterkningslag av sprengt stein. Verdiene varierer imidlertid en del, men ligger hovedsakelig i området 400-700 MPa. På referansestrekningen er tilsvarende verdier 200-300 MPa.

 

Figur 3. Etterberegnede E-moduler – forsterkningslag og undergrunn

  

5                   Vurderinger av resultatene fra falloddsmålingene

Økningen av E-modul for gjenbruksmassene er i samme størrelsesorden vi ser på andre prosjekter både her i landet og i Sverige.

Et interessant spørsmål er om E-modulen vi får som følge av etterherding har noen sammenheng med komprimeringen under utlegging og nedenfor er gitt sammenligninger med resultater fra platebelastningsforsøk.

 I figur 4 er vist sammenhengen mellom E2-verdi målt på forsterkningslaget og beregnet E-modul for gjenbruksmaterialet. Figur 5 viser denne sammenhengen mellom E1 og beregnet E-modul.

 

Figur 4. Forhold mellom E2-verdi målt på forsterkningslaget av Gjb og etterregnet E-modul for forsterkningslaget. 

Figur 5. Forhold mellom E1-verdi målt på forsterkningslaget av Gjb og etterregnet E-modul for forsterkningslaget.

Undergrunnen har også betydning for størrelsen av E1 og E2 og i mindre grad av forholdet mellom dem og for de etterregnede E-moduler. Det kan derfor være farlig å trekke noen  konklusjon av figuren. Man skulle tro at jo større E1- og E2-verdier vi hadde desto større ville E-modulen ved etterberegning bli, men dette er tydeligvis ikke tilfelle her.

Korrelasjonskoeffisientene er imidlertid lave.

Forholdet E2/E1 og de etterregnede E-moduler burde være mindre påvirket av andre lag, men figuren under viser at det ikke er noen sammenhengen mellom oppnådd komprimering og stivhet i forsterkningslaget etter at etterbinding har funnet sted.

Figur 6. Forhold mellom E2/E1 målt på forsterkningslaget av Gjb og etterregnet E-modul for forsterkningslaget.

 

5                   Tilstandsutvikling

Forsøksfeltet ligger på strekningen km0,080 - 0,130.  Strekningen kommer langt inn mot rundkjøringen og ligger i akselrasjonsfeltet. Påkjenningene blir dermed ekstra store ved at vi får horisontale krefter og at tungtrafikken går sakte.

Figur 7 viser dårlig jevnhet på forsøksfeltet og dette kan være forårsaket av mange ulike forhold. På strekningen mellom Ryenkrysset og tunnelinnslaget er spordannelsen svært liten og det er ikke mulig å skille forsøksstrekningen fra resten. Dette fremgår av figur 8. Dette viser at vi ikke har deformasjoner i gjenbruksbetongen og dermed vil heller ikke årsaken til ujevnhetene skyldes de mekaniske egenskapene for dette materialet.

Figur 7. Jevnhet - Svartdalstunnelen

Figur 8. Spor - Svartdalstunnelen

Figur 9 viser diagram hentet fra RESIBA-prosjektet hvor spormålingene er oppdatert. Felt 2 og 4 tilsvarer dagens felt 1 og 3.

Figur 9. Spormålinger for Svartdalstunnelen - suppleringer av diagram fra RESIBA-prosjektet

Det er forbausende små spor på strekningen og vi ser tydelig at feltene med gjenbruksbetong ikke kommer noe dårligere ut enn referansestrekningen. Variasjonene er så små at forskjellene stort sett ligger innefor målenøyaktigheten.