Utvärdering av bärighetskrav i totalentreprenader

Abstract

To achieve maximum benefit with both resources and money, the Swedish Transport Administration want to set requirements regarding the bearing capacity in design and construct contracts to ensure a long lifetime of roads. A falling weight deflectometer test is to be carried out for the final inspection of the road and the results will tell the Swedish Transport Administration whether the contractor has met the demands regarding bearing capacity or not. The objective of setting these requirements is to make the contractor more thorough with the compaction work and make them identify and address weaker sections in the subgrade early in the construction process.
This master thesis is about different measurements of bearing capacity that are described by the Swedish Transport Administration. A comparative study between these measurements is carried out, partly based on calculations from falling weight deflection data, and partly based on semi structured interviews with representatives within the field of road engineering. Important aspects regarding FWD, such as temperature, moisture content and time of loading has been discussed during the interviews, both when it comes to performing the tests and to analyze the data.
Measurements of the stress tension at the bottom of the asphalt layer can be corrected for varying temperatures. However, research show that for road constructions with a thinner asphalt layer <75 mm such as cycle paths, different kinds of measurements should be used. The results are to be assessed with care since the Swedish Transport Administration’s computing models are not designed for thin asphalt layers. This thesis show that temperature correction for thin asphalt layers is possible to perform, but the accuracy of results will vary greatly depending on what correction methods that are used. More research should be carried out to be able to correct measured deflections or calculated stiffness modulus due to varying moisture content in the unbound granular layers.
The conclusion from this thesis is that different measurements of bearing capacity should be used (surface modulus for cycle paths and bearing capacity class for normal Swedish roads). Depending on the type of road that is constructed (normal road or cycle path) the requirements are to be presented as low percentile values instead of mean values. The reason for this is to avoid that weaker sections are overlooked at the final inspection.

Abstract (Swedish)

För att uppnå maximal nytta med skattebetalarnas pengar eftersträvar Trafikverket att vägar ska byggas med lång livslängd. För att uppnå detta vill Trafikverket i framtiden ha möjlighet att ställa krav på vägars bärighet i totalentreprenader, utöver de funktionskrav (exempelvis spårbildning och jämnhet) som redan ställs på vägens yta idag. Vid slutbesiktning skall fallviktsmätningar utföras som visar om entreprenören har uppfyllt bärighetskravet. Målet med kravställningen är att entreprenören skall vara noggrann med packningsarbetet under byggtiden samt identifiera områden med svagare terrass och åtgärda detta i tidigt skede. Tanken med att upphandla det som en totalentreprenad är att ge entreprenören stor frihet att projektera och bygga som de vill givet att konstruktionen klarar de krav som ställs på den vid slutbesiktning.

Detta arbete går igenom olika typer av bärighetsmått såsom ytmodul, SCI/BCI och bärförmågeklass som kan användas i kravformuleringen. Det görs en jämförelse mellan olika mått, dels utifrån ett beräkningsperspektiv och dels utifrån intervjuer med personer med erfarenhet inom branschen. Tre fallviktsmätningar har utförts på en gång- och cykelväg mellan Rinnebäck och Lackalänga i Kävlinge kommun, vilket var den första entreprenaden för Trafikverkets Region Syd med bärighetskrav. Mätningarna utfördes under en två-årsperiod för att studera hur bärigheten har förändrats över tid och i den senast utförda mätomgången genomförs ytterligare mätningar på vägen för att få en bild av vägens bärighet. Utifrån intervjuer lyfts olika aspekter som är viktiga att analysera och fundera kring då det gäller att både utföra fallviktsmätningar och analysera fallviktsdata där faktorer som påverkar mätresultat är exempelvis temperatur och fukt. Trafikverket vill i framtiden kunna specificera en metod för analys av fallviktsdata där temperaturkorrigering ingår vilket ska vara applicerbart för olika bärighetsmått.

Slutsatsen i detta arbete är att olika bärighetsmått bör användas i kravställning beroende på vilken typ av väg (bil- eller cykelväg) som ska byggas, men en gemensam faktor är att formulera kravnivån som ett percentilvärde för att undvika att svagare partier förbises vid besiktning. För normala vägkonstruktioner bör krav ställas på bärförmågeindex eller bärförmågeklass eftersom Trafikverket har en utarbetad metod för att behandla dragtöjning som uppstår i asfalten samt att det går att temperaturkorrigera detta mått. För tunnare vägkonstruktioner såsom gång- och cykelvägar bör andra mått användas och beräknade resultat bör iakttas med försiktighet då Trafikverkets modeller inte är utformade för vägar med tunna beläggningar (<75 mm). Att korrigera mätvärden på grund av fukt i vägkroppen är fortfarande ett område som kräver mer forskning då en tydlig metodbeskrivning saknas.

Popular Abstract (Swedish)

Trafikverket har i ett projekt, där en ny gång- och cykelväg byggdes i Skåne, testat en ny form av krav där vägens bärighet utvärderas. Förhoppningen med kravet var att det skulle resultera i att entreprenören som byggde vägen var mer noggrann med packningsarbetet och att detta resulterar i en väg med längre livslängd.

Trafikverket eftersträvar att upphandla vissa vägprojekt som totalentreprenader vilket innebär att Trafikverket som beställare endast ingår ett avtal där entreprenören både tar fram bygghandlingar och bygger själva vägen. Trafikverket ställer sedan krav på vägens funktion som exempelvis att vägytan är tillräckligt jämn och att det inte bildas för stora spår. I projektet GC-väg Rinnebäck-Lackalänga, Kävlinge kommun testade Trafikverket att också ställa krav på konstruktionens bärighet.

För att undersöka om bärigheten på den färdigbyggda vägen är tillräcklig görs en så kallad fallviktsmätning. Denna mätmetod innebär att en mätanordning släpper en vikt på vägbanan som ska motsvara belastningen från en passage av en lastbil. Mätutrustningen undersöker hur vägytan deformeras av den aktuella belastningen. Mätningar görs typiskt var 50e meter längs hela vägen och mätdata erhålles för varje mätpunkt.

Med hjälp av mätdata som säger hur vägytan deformeras vid belastning kan olika bärighetsmått beräknas. Olika mått säger olika saker om konstruktionens bärighet. För en mer utförlig genomgång och jämförelse av dessa mått läs hela arbetet Utvärdering av bärighetskrav i totalentreprenader (Duvander och Rittsten, 2022).

Hur mycket vägytan deformeras vid belastning beror delvis på asfaltens temperatur men också på vägkroppens fuktinnehåll. Högre temperatur gör att asfalten blir mjukare och deformeras mer. På liknande sätt leder ökat fuktinnehåll till större deformationer. Beläggningens temperatur mäts vid fallviktsmätningar och det finns olika metoder för att korrigera för detta. På så sätt går det att jämföra mätningar utförda vid olika temperaturer. För vägens fuktinnehåll finns det inga liknande metoder. Möjligheten till att kunna korrigera mätvärden utifrån varierande fuktinnehåll hade varit önskvärt i framtida upphandlingar.

Gång- och cykelvägar har oftast ett tunt lager asfalt (40-75 mm) medan bilvägar har tjockare asfaltlager (>75 mm). Det är endast asfaltens styvhet som påverkas av temperatur, de obundna lagerns styvhet (dvs. grus) påverkas inte av varierande temperatur. Detta medför att temperaturkorrigering spelar mindre roll för vägar med tunna lager asfalt då asfaltens bärighet motsvarar en mindre andel av den totala bärigheten, medan för vägar med tjockare asfaltlager kan asfaltens temperatur spela stor roll och för dessa är det viktigt att temperaturkorrigera.

I projektet där bärighetskrav testades ställdes krav på bärighetens medelvärde över hela sträckan. Det anses vara viktigast att begränsa partierna med svagare bärighet. Framåt, anses det bättre att i stället ställa krav i form av en låg percentil, exempelvis 15-percentilen. Kravet innebär i så fall att endast 15% av värden längs sträckan får vara lägre än det värde som kravställs. Detta anses mer relevant då det just säger något om de svagaste partierna.

Ambitionen är nu att gå vidare med bärighetskrav i framtida vägprojekt och användningen av denna typ av krav är under utveckling. Det krävs att Trafikverket och entreprenörer samarbetar och har en god dialog för att utformningen av krav samt kravnivå blir korrekt formulerade till kommande upphandlingar. Förhoppningen är att bärighetskrav kommer att bidra till att entreprenören är mer noggrann och vägen får en längre livslängd.

• author: Rittsten, Daniel and Duvander, Karl
• supervisor: Sven Agardh
• organization: Transport and Roads
• alternative title: Evaluation of bearing capacity requirements in turn-key contracts
• course: VTVM05 20222
• year: 2022
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Bärförmåga, totalentreprenad, fallviktsmätning, gång- och cykelväg, packning
• publication/series: CODEN: LUTVDG/(TVTT-5347)/1-73/2022
• report number: 347
• ISSN: 1653-1922
• language: Swedish
• id: 9107798
• date added to LUP: 2023-01-23 11:18:08
• date last changed: 2023-01-23 11:18:08