Handbuch Lärmschutz
Asphalt im Straßenbau 1950

 

 

 

 

 
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Integration der Substanzbewertung in die Erhaltungsplanung

Integrating the evaluation of pavement condition into road maintenance planning

Prof. Dr.-Ing. U. Zander, Bergisch Gladbach

Die Ermittlung einer voraussichtlichen Restnutzungsdauer von Verkehrsbefestigungen und somit die Abschätzung des Eingreifzeitpunktes für eine grundhafte Erneuerung ist ohne die Kenntnis der strukturellen Substanz nur sehr unzureichend zu bewerkstelligen. Mit Vorliegen des Entwurfes zu den Richtlinien zur Bewertung der strukturellen Substanz des Oberbaus von Verkehrsflächen in Asphaltbauweise (RSO Asphalt) ist zwar ein hierfür nutzbares Verfahren verfügbar, allerdings basiert dieses auf der Analyse von Laborversuchen an den aus Streckenabschnitten zu entnehmenden Bohrkernen, wodurch eine netzweite Anwendung nicht praktikabel ist. Um trotzdem einen umfassenden Einsatz zu ermöglichen und eine deutliche Verbesserung gegenüber bisherigen Verfahren herbeizuführen, können aber begründete Annahmen zu den Materialkennwerten getroffen werden. Alle weiteren Eingangsdaten des Verfahrens decken sich mit denen des bisherigen. Deren Vollständigkeit und Plausibilität muss zukünftig mehr Bedeutung zugemessen werden.

Without a knowledge of the structural condition of the pavement, it is virtually impossible to satisfactorily determine the probable remaining working life of a pavement and, therefore, to estimate when a fundamental rehabilitation of that pavement should be carried out. Although the draft Guidelines on the evaluation of the structural condition of asphalt pavements (RSO Asphalt) provide a useful procedure for this situation, this procedure is based on the analysis of laboratory tests conducted on cores extracted from the roads in question, which means that a network-wide application is not practicable. Nevertheless, in order to ensure both that the proposed procedure can be used widely and that it brings a considerable improvement on procedures used in the past, well-founded assumptions on the characteristics of materials can be made. All other input data used in the procedure corresponds to the data used until now. More significance must be attached to the completeness and plausibility of this data in future.

Strategische Erhaltungsplanung in Kommunen

Strategic road maintenance planning in municipalities

Prof. Dr.-Ing. M. Stöckner, Karlsruhe;
Prof. Dipl.-Ing. B. Best, Nürnberg

Die Methoden der systematischen Straßenerhaltung für kommunale Netze haben sich in den letzten Jahren stetig entwickelt. So wurde das Technische Regelwerk überarbeitet und ergänzt, sodass von einigen Teilen, z. B. der E EMI und den Arbeitspapieren zur systematischen Straßenerhaltung, AP 9, Reihe K, „Kommunale Straßen“, bereits eine zweite Ausgabe veröffentlicht wurde. Wesentliche Ergänzungen bestehen mit der Beschreibung der Zustandsbewertung bei messtechnischer Zustandserfassung (Abschnitt 3.1) sowie den „Grundlagen des Erhaltungsmanagements (Abschnitt 4.1). Gerade im AP 4.1 wurde erstmals der Ansatz eines strategischen Erhaltungsmanagements auf kommunaler Ebene beschrieben. Diese Vorgehensweisen werden bereits mit Erfolg in der Praxis angewandt, haben jedoch methodisch Ergänzungs- und Verbesserungsbedarf. Anhand von Beispielen kann daher die derzeitige Funktionsweise eines strategischen Erhaltungsmanagements für kommunale Straßen aufgezeigt werden, vor allem, wenn es um netzweite Betrachtungen beispielsweise für Finanzbedarfsprognosen geht. Dabei besteht die ingenieurtechnische Aufgabenstellung aber stets in einer sachgerechten Analyse und Interpretation der Ergebnisse. Dies wird am Beispiel der möglichen Bewertung und Einbindung der Substanz der Straßenbefestigung aufgezeigt. Trotz aller Weiterentwicklungen fehlen zu bestimmten Bereichen und Themen nach wie vor fundierte Forschungsergebnisse, um die angewandten Rechenmodelle verlässlicher zu gestalten. Dabei sind u. a. die Modelle zur Zustandsprognose, zur Abschnittsbildung oder zur Beschreibung der Wirkung von Erhaltungsmaßnahmen zu sehen. Ein weiteres Feld mit erheblichem Potenzial wird in der Anwendung von Kennzahlenmodellen oder auch Key Performance Indicators gesehen, um die spätere Entscheidungsfindung zum Einleiten von Maßnahmen sachgerechter als bisher zu gestalten. Insgesamt waren die bisherigen Entwicklungen erfolgreich und unterstützen die kommunale Erhaltungsplanung, allerdings sind verschiedene Themenbereiche noch offen, um eine höhere Praxisrelevanz zu erzielen.

Methods of systematic road maintenance for municipal networks have continually been improved in recent years. For example, the relevant technical standards and specifications have been revised and amended. Indeed a second edition of some parts — such as the E EMI and the working papers on systematic road maintenance, AP 9, Series K, 'Municipal roads' — have already been published. Major amendments include the description of the structural assessment for structural assessments based on measurement technology (Section 3.1) and the fundamental principles of maintenance management (Section 4.1). AP 4.1 contained the first ever description of an approach to strategic road maintenance management at municipal level. Although these approaches are already being successfully used in the field, there is still room for amendment and improvement of the methodology. Examples can be used to illustrate how strategic maintenance management for municipal roads currently works, especially in the context of networkwide considerations, which are relevant when forecasting funding requirements. In this context, the technical engineering task is always to ensure a proper analysis and interpretation of results. This is illustrated by the example of the possible evaluation and integration of the substance of the pavement. However, despite all the improvements, there is still a lack of well-founded research findings on certain subjects and in certain areas that would make the applied mathematical model more reliable. Such areas include the models for forecasting the state of the structure, for creating sections, or describing the impact of maintenance measures. Another area with considerable potential is the application of models based on characteristics or key performance indicators, which would help improve future deliberations regarding the implementation of measures. Overall, it can be said that these developments have been successful and support municipal maintenance management. However, a wide variety of areas still requires further work if a high level of practical relevance is to be achieved.

Schwermetallrückhalt standfester Bankette

Metal retention in stable embankment soils

Dipl.-Ing. M. Werkenthin, Dr. B. Kluge, Prof. G. Wessolek, Berlin

In Deutschland erfolgt die Entwässerung von Außerortsstraßen häufig über das Bankett. Das Straßenabflusswasser weist erhöhte Schwermetallkonzentrationen auf, was zu einem erhöhten Schadstoffeintrag in das Bankett führt. Dies kann eine Gefährdung für den Boden und das Grundwasser darstellen. Neu angelegte Bankette müssen gemäß den „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau“ (ZTV E-StB 2009) über eine definierte Tragfähigkeit verfügen. Wie effektiv Schwermetalle aus dem Straßenabflusswasser von Banketten zurückgehalten werden, die gemäß ZTV E-StB 09 konstruiert wurden, ist bislang nicht geklärt. Darüber hinaus werden die Geringfügigkeitsschwellenwerte gemäß den Vorgaben der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA 2004) möglicherweise in nationales Recht umgesetzt, was eine Absenkung der bisher geltenden Grenzwerte zur Folge hätte. Ziel der Untersuchung ist es daher, das Schwermetallrückhaltevermögen von standfesten Banketten zu bestimmen. Hierfür wurde an der BAB A 115 eine Lysimeterstation errichtet, an der drei unterschiedliche Bankettvarianten hinsichtlich ihres Schwermetallrückhaltevermögens untersucht wurden. Es handelt sich hierbei (1) um einen Oberboden (OB) mit einem Feinkornanteil von ca. 24 % (Su2); (2) um ein Baustoffgemisch aus natürlicher Gesteinskörnung (BS), welches auch zur Konstruktion der Schottertragschicht (0/32) verwendet wird und (3) um ein Gemisch aus (1) und (2), mit einem OB-Anteil von 15 M.-% (OB15). Die Varianten BS und OB15 verfügen über eine ausreichende Standfestigkeit, der OB wurde als nicht standfeste Referenzvariante mit untersucht. Zusätzlich wurden drei weitere Lysimeter installiert, mit denen der Straßenabfluss erfasst wurde. Die mittleren gelösten Konzentrationen der Schwermetalle im Sickerwasser der drei Bankettlysimeter lagen durchweg unterhalb der Prüfwerte der BBodSchV (1999), ausgenommen Cu bei der OB Variante. Die standfesten Bankettvarianten OB15 und BS genügen somit den geltenden Ansprüchen hinsichtlich des  Schwermetallrückhaltes. Temporär erhöhte Schwermetallkonzentrationen sind überwiegend auf eine Mobilisierung der im Boden gebundenen Schwermetalle durch (1) mikrobiellen Abbau der organischen Bodensubstanz im Sommer und (2) den Einsatz von Streusalz in den Wintermonaten zurückzuführen. Die Gesamtkonzentrationen (gelöste und partikuläre) der Schwermetalle im Sickerwasser der standfesten Variante waren im Mittel deutlich höher als die gelösten Konzentrationen, lagen jedoch ebenfalls unterhalb der Prüfwerte der BBodSchV. Anhand der bisherigen Ergebnisse ist davon auszugehen, dass die in der ZTV E-StB (2009) beschriebenen Materialien/Varianten zur Konstruktion standfester Bankette über einen ausreichenden Schwermetallrückhalt verfügen.

The diffuse infiltration of highway runoff into the adjacent embankment is an important component of stormwater management practice in Germany. Compared to rainwater, highway runoff contains elevated concentrations of potential contaminants such as metals, salts, polycyclic aromatic hydrocarbons and nutrients. Infiltration into the embankment soils thus leads to a sustainable change in soil and soil solution quality and increases the risk of groundwater pollution. According to valid German regulations (ZTV E-StB 2009), newly constructed embankments have to provide a specific bearing capacity to enable trafficability in emergency cases. Therefore, the applicable materials consist of accurately defined gravel-soil mixtures which can fulfil this requirement. The metal retention of embankments constructed according to the ZTV E-StB 2009 has not been investigated yet. Furthermore, new limit values for heavy metals in soil solution according to the German Federal States' Working Group on Water (LAWA 2004) are expected to be implemented into national law. This would lead to much lower limit values. The aim of this study was to investigate and compare the heavy metal retention capacity of stable embankment soils. For that reason, a lysimeter monitoring station was installed along the edge of the German highway BAB A 115. Three lysimeter were filled with different materials which are recently used for embankment construction in Germany: (1) a  surrounding topsoil (OB) as a non-stable reference, containing 24 % of fine grain (Su2), (2) a base course construction material (BS) from natural broken rock and sand and (3): a mixture of 1 and 2 containing 5 M.-% topsoil (OB15). Two of the materials (BS and OB15) provide the required bearing capacity, the OB was installed as a nonstable reference. Three further lysimeter were installed to observe the quality of the incoming road runoff. The mean solute concentrations in the soil solution of all variants do not exceed the trigger values of the BBodSchV (1999), except for Cu at the OB. The stable embankments investigated in this study (OB15 and BS) therefore meet the requirements concerning heavy metal retention from road runoff. The temporary increased metal concentrations are primarily caused by (1) decomposition of soil organic material
during summer and (2) the application of deicing agents during winter months. Although mean total metal concentrations of soil solution in the stable embankments were significantly higher than solute concentrations, they still do not exceed the trigger values of the BBodSchV (1999). Based on the results of this study it can be assumed that stable embankment constructions according to ZTV E-StB (2009) provide a sufficient heavy metal retention capacity.

Aktuelle Anforderungen an dezentrale Anlagen zur Behandlung von Verkehrsflächenabflüssen

Recent requirements for decentralized systems treating runoff from traffic areas

Dr.-Ing. M. Huber, Garching;
Prof. Dr.-Ing. A. Welker, Frankfurt/Main;
Prof. Dr.-Ing. J. E. Drewes,
Prof. Dr. rer. nat. B. Helmreich, Garching

Verkehrsflächenabflüsse können mit einer Vielzahl an organischen und anorganischen Stoffen belastet sein. Werden stofflich belastete Verkehrsflächenabflüsse direkt vor Ort versickert, so muss in Abhängigkeit von der Verschmutzung eine Vorbehandlung beispielsweise über einen entsprechend mächtigen, bewachsenen Oberboden oder durch technische, dezentrale Anlagen erfolgen. Dezentrale Anlagen für die anschließende Versickerung können in Deutschland vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) zugelassen werden. Der wichtigste Aspekt des DIBt-Zulassungsprozesses ist neben der Umweltverträglichkeitsprüfung die Wirksamkeitsprüfung der Behandlungsanlage unter definierten Laborbedingungen. Als Ergänzung wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Standzeit in Bezug auf das stoffliche Betriebsversagen anhand gelöster Schwermetalle entwickelt und angewandt. Um auch Aussagen über die Kolmationsgefahr dezentraler Anlagen treffen zu können, sind zusätzlich Felduntersuchungen notwendig. Erste Erkenntnisse aus solchen Feldmonitoring-Programmen liegen bereits vor, anhand derer vergleichende Aussagen zum Kurz- und Langzeitverhalten der Anlagen ermöglicht werden.

Runoff from traffic areas can be polluted by several organic and inorganic compounds. For on-site infiltration of polluted runoff into the soil and groundwater system, a pretreatment of the runoff water is necessary, which depends on the runoff concentrations. The treatment can be performed by a vegetated topsoil or a technical decentralized stormwater treatment system. In Germany, the Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt; German Centre of Competence for Construction) can approve decentralized systems for infiltration of runoff from traffic areas into the soil and groundwater system after passing several tests. The most important issues of the DIBt procedure are the assessment of environmental effects and the removal performance by well-defined laboratory tests. In addition, a method for the determination of the service life was developed and evaluated considering the substance removal efficiencies of dissolved heavy metals. For the determination of the risk of hydraulic failures of decentralized systems, additional field experiments are necessary. Initial results of such field monitoring programmes are available, which enable a comparison of the short-term and long-term performances of these systems.