Jahresabonnement hier bestellen

Die ZEB-Dauermessstrecke BAB A 5 – Sachstand und Ausblick

The Long-Term Pavement Performance Section of BAB A 5 – Current Status and Outlook

T. Blumenfeld, M. Sc., Darmstadt

Im Jahre 2011 wurde auf einem Teilabschnitt der Bundesautobahn BAB A 5 in Mittelhessen eine Dauermessstrecke mit dem Ziel errichtet, eine dichte Datengrundlage zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragestellungen im Bereich der Straßenerhaltung zu schaffen. Dazu werden, neben einer halbjährlich durchgeführten Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) von Oberflächenmerkmalen, Aufbau- und Verkehrsdaten sowie Daten zur betrieblichen und baulichen Erhaltung regelmäßig in einem hohen Detaillierungsgrad dokumentiert. Dieser Beitrag gibt einen Überblick zum Umfang und zur Qualität der erhobenen Datengrundlage. Um das Potential der vorliegenden Daten der Dauermessstrecke für die Analyse unterschiedlichster Fragestellungen exemplarisch aufzuzeigen, wird im Anschluss der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Zustandsänderung und -entwicklung der Querebenheit untersucht. In Hinblick auf eine Analyse von Zustandsänderungen der mittleren Spurrinnentiefe zeigt sich, dass innerhalb eines Untersuchungszeitraumes von vier Jahren die Streuung der Messergebnisse die tatsächlichen Zustandsänderungen überlagert. Aussagen zur Zustandsänderung bzw. zur Zustandsentwicklung der mittleren Spurrinnentiefe sind daher nur mit zusätzlichen Informationen zum Alter der Schichten zielführend. Den Abschluss bildet ein Ausblick zu zukünftigen Untersuchungsmöglichkeiten.

In 2011, a long-term pavement performance (LTPP) section was established on a part of the Federal Highway BAB A 5 in the centre of Hesse. The aim of this project is to build up a high-quality database for research activities within the field of road maintenance. In addition to the six-monthly pavement condition surveys, data on pavement structure and traffic loads as well as on maintenance and rehabilitation activities are documented in high detail. This article gives an overview of the extent and quality of the collected data. In order to exemplify the potential of the available data of this LTPP section to answer various research issues, the influence of different factors on changes in road condition is analyzed based on the road condition indicator rutting. Within four years, changes in rutting are more effected by the scattering of the measuring method than being true condition changes. In conclusion, statements about changes in rutting are not reliable without any additional information on the age of the pavements. As a conclusion, an outlook on future investigations is given.

 

 

 

 

Straßenbau und Klimawandel

Road construction and climate change

Prof. Dr.-Ing J. Hauptmann, Biberach an der Riß

Der Begriff Klimawandel ist in aller Munde. Doch welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den Straßenbau? Wurden in der Vergangenheit schon einige Untersuchungen in Bezug auf die einzelnen Schichten einer Straße durchgeführt, so wurde bis dato ein ganzheitlicher Ansatz für den Gesamtaufbau einer Straße nicht publiziert. Im Welt-Straßenverband (Permanent International Association of Road Congresses PIARC) befassen sich verschiedene Sektoren mit dem Thema Klimawandel und dessen Auswirkungen auf die Straßeninfrastruktur. Im Arbeitszyklus 2016 bis 2020 erarbeitete das Technical Committee D4 ”Rural Roads and earthworks”, und insbesondere die Arbeitsgruppe TC D4.1 “Exposure of earthworks structures and rural roads to climate change”, einige konzeptionelle Ansätze, die im laufenden Zyklus 2020 bis 2024 umgesetzt werden sollen. Die ersten Ergebnisse aus dem Zyklus 2016 bis 2020 sowie die angedachte Umsetzung sollen in dem vorliegenden Beitrag näher beschrieben werden.

The term climate change is on everyone's lips. But what impact does climate change have on road construction? In the past, several studies have been carried out on the individual layers of a road, but a holistic approach to the overall construction of a road has not yet been published. In the Permanent International Association of Road Congresses (PIARC), various sectors are concerned with the topic of climate change and its effects on road infrastructure. In the working cycle 2016 to 2020, Technical Committee D4 ”Rural Roads and earthworks”, and in particular the working group TC D4.1 "Exposure of earthworks structures and rural roads to climate change", developed some conceptual approaches that are to be implemented in the current cycle 2020 to 2024. The first results from the cycle 2016 to 2020 as well as the envisaged implementation will be described in more detail in this article.

Pilotprojekt Tragfähigkeitsmessung in Bayern als Baustein des Erhaltungsmanagements

Pilot projekt on bearing capacity measurement in Bavaria as a component of maintance management

Dipl.-Ing B. Kressirer, München

Im Rahmen des bayerischen Erhaltungsmanagements wird alle vier Jahre der oberflächliche Fahrbahnzustand netzweit erfasst und bewertet. Für viele strategische und operative Fragestellungen sind jedoch auch Kenntnisse zur Tragfähigkeit der Straßenaufbauten erforderlich. Das Bayerische Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr hat daher in einem innovativen Pilotprojekt erstmals die Tragfähigkeit des gesamten ca. 14.100 km langen Staatsstraßennetzes in Bayern mit dem Traffic Speed Deflectometer erfassen lassen. Hierbei handelt es sich um ein schnellfahrendes Messsystem, das im Rahmen des Pilotprojektes deutschlandweit erstmals zur Erfassung eines ganzen Straßennetzes eingesetzt wurde. Um die Messdaten in das bayerische Erhaltungsmanagement einbinden zu können, wurde ein spezifisches Auswerteverfahren entwickelt. Die Ergebnisse helfen beispielsweise, die Planung der Erhaltungsmaßnahmen der nächsten Jahre zu optimieren. Die zur Verfügung stehenden Haushaltsmittel können somit noch wirtschaftlicher eingesetzt werden. Mit diesem Pilotprojekt nimmt die Bayerische Staatsbauverwaltung in Deutschland eine Vorreiterrolle auf dem Weg zu einem neuen wertvollen Werkzeug für das Erhaltungsmanagement ein.

As part of the Bavarian maintenance management system, the superficial road condition is recorded and evaluated networkwide every four years. However, many strategic and operational issues also require knowledge of the bearing capacity of road structures. In an innovative pilot project, the Bavarian State Ministry of Housing, Building and Transport therefore had the loadbearing capacity of the entire 14,100 km long state road network in Bavaria measured for the first time using the Traffic Speed Deflectometer. This is a fast-moving measuring system that was used for the first time in Germany to record an entire road network as part of the pilot project. In order to be able to integrate the measurement data into the Bavarian maintenance management, a specific evaluation procedure was developed. The results help, for example, to optimize the planning of maintenance measures for the coming years. The available budgetary funds can thus be used even more economically. With this pilot project, the Bavarian State Building Administration in Germany is taking a pioneering role on the way to a new valuable tool for maintenance management.

Untersuchungen zur Quellempfindlichkeit veränderlich fester Gesteine bei der Verwendung als Erdbaustoff

Investigations on the swelling behavior of weak rocks of varying strength when using them as earthworks material

Dipl.-Ing. P. Möller, München

Der Einsatz veränderlich fester Gesteine als Erdbaustoff soll zukünftig erhöht werden. Da sich allerdings ihre bodenmechanischen Eigenschaften nach dem Lösen aus dem Gebirgsverband unter Witterungseinflüssen bereits während der Bauzeit unterschiedlich stark verändern können, ist ihr Einsatz bisweilen noch zögerlich. Systematische Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten zeigten bereits auf, dass die bodenmechanischen Eigenschaften nicht nur von ihrer Zusammensetzung und den inneren Bindungskräften, sondern auch vom Einbauzustandund dem Verwitterungszustand abhängen. Zudem kann bei veränderlich festen Gesteinen das Quellvermögen sogar erst durch eine Lösung der diagenetischen Verbindungen aktiviert werden. Um das Quellverhalten veränderlich fester Gesteine beim oberflächennahen Einsatz als Erdbaustoff zu untersuchen, wurden daher beim Forschungsprojekt verschiedene Quelluntersuchungen durchgeführt, von denen hier die Ergebnisse der kombinierten Quelldruck-Quellhebungsversuche an fünf unterschiedlich stark quellfähigen Böden abhängig vom Einbau- und Verwitterungszustand vorgestellt werden. Da ein linearer Zusammenhang zwischen Quelldruck und Quelldehnungen besteht, kann zunächst mithilfe des Quelldruckversuchs beurteilt werden, ob überhaupt Quelldehnungsversuche erforderlich sind. Bei Bodengruppen mit einem höheren Feinkornanteil (d < 0,06 mm) > 15
M.-% sowie bei Böden, die schnell zu einem feinkörnigen Boden (Id2 < 60 %) zerfallen können, sollte ein Quelldruckversuch
durchgeführt werden. Liegen zu diesen Grenzen die maximalen Quelldrücke σ > 100 kPa, sind zusätzlich Quellhebungsversuche zu ergänzen. Grundsätzlich können veränderlich feste Gesteine als Erdbaustoff eingesetzt werden. Aufgrund ihrer Verwitterungsempfindlichkeit ergeben sich höhere Anforderungen an die Erdbauprozesse, da sie nach dem Lösen aus dem Gebirgsverband bis zum Einbauen und Verdichten schnell zu einem gemischt- bis feinkörnigen Boden zerfallen können. Dieser verwitterungsbedingte Zerfall mit Erhöhung des Feinkornanteils kann zu einer Verschlechterung der bodenmechanischen Eigenschaften führen. Daher sollte eine Zwischenlagerung ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen vermieden werden. Um das Sackungs- und Quellpotenzial weiter zu reduzieren, sind beim Einbau Luftporenanteile na ≤ 6 Vol.-% anzustreben.

The use of weak rocks of varying strength as earthworks material is to be increased in the future. But however, the soil mechanical properties of these variable weak rocks, especially their strength properties, can change negativeiy within construction time under the influence of weathering conditions after their exposure so that their use is still hesitant at times. Systematic investigations of the load bearing and deformation behavior have already shown that the soil mechanical properties depend not only on their composition and the internal bin ding forces, but also on the initial conditions and the degree of decay. In addition, the swemng potential of variable weak rocks can even be activated by dissolving the diagenetic bonds. To investigate the swelling behavior of variable weak rocks when using them as earthworks material, various swelling investigations were therefore carried out during the research project. The results of the combined swelling-pressure-swelling-heave tests on five soils with different swelling potentials depending on their initial conditions and their degree of decay are presented in this article. Since there is a linear relationship between swelling pressure and swelling strains, the swelling pressure test can be first used to determine whether swelling strain tests are necessary at all. A swelling pressure test should be carried out for soil groups with a higher fine-grain content (d < 0,06 mm) > 15 M.-% as weil as for soils that can quickly disintegrate into a fine-grain soil (ld2< 60 %). In addition to these limits, if the maximum swelling pressures aare higher than 100 kPa, swelling heave tests must be supplemented. In general, weak rocks of varying strength can be reused as earthworks material. Due to their sensitivity to weathering, special and partly higher demands on the earthwork processes, including from excavation to reinstallation, are necessary, because they can quickly disintegrate into a mixed to fine-grained soi! due to weathering processes. This decomposition with an increase in the fine-grain proportion can lead to a deterioration of the soi! mechanical properties. Therefore, intermediate storage without additional protective measures should be avoided. To reduce the potential of sagging or swelling ofweak rocks ofvarying strength, when using them as earthworks materials, the recommended limit of an initial air void content na ≤ 6 Vol.-% must be set as a mandatory limit.

Lebenszyklusrisikoanalyse – Verknüpfung von Lebenszyklusbewertung und Risikoanalyse in der systematischen Erhaltungsplanung für den Straßenoberbau

Life-cycle-risk-analysis – Combination of life-cycle assessment and risk analysis in the field of pavement management

Dipl.-Ing. Dr. techn. A. Weninger-Vycudil, A-Wien

Die Bewertung von Erhaltungsmaßnahmen aus technischer und strategischer Sicht ist eine wesentliche Voraussetzung für eine nachhaltige systematische Erhaltungsplanung der Straßeninfrastruktur. Während der letzten Jahrzehnte wurden unterschiedliche Methoden der Bewertung und Prognose entwickelt und in unterschiedlichem Ausmaß mehr oder weniger erfolgreich implementiert. In vielen Fällen sind die Ergebnisse für politische Entscheidungsträger schwer zu verstehen, da sie technisches Detailwissen über die verwendeten Bewertungsgrößen und deren Auswirkungen auf die unterschiedlichen Personen- und Interessensgruppen erfordern. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Entscheidungsträgern effizientere Lösungen zu präsentieren, die auch die Notwendigkeit von Investitionen im Bereich der Straßenerhaltung nachvollziehbar aufzeigen. Der Indikator „Erhaltungsrisiko“ ist dabei eine geeignete Kenngröße zur Erfüllung dieser Anforderungen. Die Lebenszyklusrisikoanalyse integriert die Risikoanalyse in eine Lebenszyklusbewertung und zeigt somit die Veränderung des Erhaltungsrisikos über die gesamte Betrachtungsperiode. Durch die Anwendung eines solchen kombinierten Verfahrens ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten für eine risikobasierte Bewertung der Auswirkung von Erhaltungsstrategien und somit eine umfassendere Grundlage für Entscheidungen.

The assessment of maintenance treatments from the technical as well as from the strategic point of view is a basic requirement for a sustainable infrastructure asset management. Within the last decades, different methods of performance analysis have been developed and implemented to different extents and success. In many cases the results are difficult to understand for the highlevel decision-makers, because most of them are too technical and need basic information about different performance indicators and their effects to different stakeholders. Thus, road administration managers need more effective solutions to underline the necessity of investments into the road infrastructure assets, where “maintenance risk“ seems to be a quite powerful indicator. Life-cycle assessment will be combined with risk analysis into a holistic life-cycle risk framework, having the benefits of both in one single approach. Especially, life-cycle-risk analysis includes the consequence axis into performance prediction and shows the risk development over the whole analysis period. The combination of these two methods offers the road administration an additional powerful method which enables an easy understanding of effects on risk coming from different maintenance strategies. Thus, it provides a better basis for the decisions in the field of asset management.