Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Af Morten Vanggaard, GEO og Susanne Baltzer, VD 1. Indledning Igennem de seneste 15 år er der foretaget er del forsøg for at fastlægge effekten af geosynteter i bærelagsopbygninger. Geosynteter kan opdeles i 3 hovedkategorier: Duge, net og celler. I Danmark er der bl.a. foretaget pladebelastningsforsøg på testfelter med indbygning af forskellige geonet under ubundne bærelag af stabilt grus (SG). Dette indlæg omhandler resultater fra 4 testfelter i Danmark i perioden 1999-3, hvor armeringseffekten ved at anvende duge og net i bærelagsopbygninger af stabilt grus (SG) er undersøgt ved hjælp af pladebelastningsforsøg og faldlodsmålinger. 2. Armeringseffekt ved indbygning fra råjordsplanum af slap ler. Råjordsplanum under testfelt 1-3 består af sandet, svagt siltet, senglacialt aflejret ler med et bundmodul (E m ) på 3-1 MPa. Alle pladebelastningsforsøg på testfelt 1-3 er udført umiddelbart efter afrømning/indbygning og i henhold til foreskrifterne i DIN 18134, /3/ og SV Vejledning i udførelse af statiske pladebelastningsforsøg /4/. E o, E v2 5 18 cm SG SG E m, E v2 Geonet 6 cm Underbund, BL (fint sand) Råjord, slap ler Underbund (fint sand) Figur 1: Definition af E-værdier fra forskellige lag På figur 1 refererer E v2 til pladebelastningsforsøg udført efter DIN 18134, /3/. E m og E o refererer til SV Vejledning i udførelse af statiske pladebelastningsforsøg, /4/. E v2 = E o, jf. /1/. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 1 af 7
2.1 Testfelt 1: Parkeringsplads. IBM, Allerød. For at teste armeringseffekten ved anvendelse af geosynteter i bærelagsopbygning blev der i 1999 på en parkeringsplads ved IBM i Allerød foretaget forsøg med udlægning af armeret fiberdug (TRC grid 3), vævet geonet (Fortrac 35/35-35) og stive geonet (Tensar SS3) under 5 cm SG. Forsøgsstrækning er dubleret ved at ombytte placering af geonet, genindbygge SG, foto 1, og gentage pladebelastningsforsøgene. Forsøgsresultater fra er gengivet i figur 2. E o -value [MPa] 4 35 3 25 15 1 5 Ev2 [MPa] Eo [MPa] Unreinforced woven biaxial Figur 2: Resultater. E m = 3 MPa. /1/. Foto 1: Genindbygning af geonet. Til højre referencefelt. Som det ses af figur 2, så er der målt et overflademodul (E o ) på 5 MPa på referencefeltet med SG, E o = 8-12 MPa ved anvendelse af vævet geonet (Fortrac 35/35-35) og E o = -25 MPa ved anvendelse af stive geonet (Tensar SS3) på slap underbund bestående af siltet, sandet, ler. Foto 2: Sporkørring i felt med armeret fiberdug I feltet med armeret fiberdug (TRCgrid 3) blev der under første indbygning registreret sporkørring med reduceret bærelagstykkelse til følge, jf. foto 2. Feltet med armeret fiberdug er ikke medtaget i figur 2 grundet bæreevnekollapset under indbygning. Tidligere undersøgelser har vist, at fiberduge hovedsageligt har en separerende effekt, /2/, hvilket stemmer overens med ovenstående observation. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 2 af 7
2.2 Testfelt 2: Lagerplads. Carlsberg, Taastrup. For at kontrollere armeringseffekten på en anden lokalitet med et lidt højere bundmodul i råjordsplanum (underbund) bestående af sandet, siltet, ler blev der i 1999 på et testfelt i Taastrup foretaget forsøg med flere forskellige typer geosynteter under 5 cm SG. Resultatet af forsøgene er gengivet i figur 3. 4 35 3 Ev2 [MPa] Eo [MPa] 25 15 1 5 Unreinforced Geotextile with grid woven geotextile Woven Eo-value [MPa] bi-oriented biaxial Figur 3: Resultater. E m = 1 MPa. /1/. Foto 3: Planum inden indbygning. Som det ses af figur 2, opnås størst bæreevne ved at anvende stive geonet i opbygningen. På referencefeltet med SG er der målt et overflademodul på 8 MPa. På felteterne med fiberduge (TRCgrid 3, Geolon 8) = 1-15 MPa, vævede geonet (Fortrac 35/35-35) = 18 MPa og stive geonet (Tenax LBO 33, Tensar SS3) = 27-35 MPa. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 3 af 7
2.3 Testfelt 3: Gulvopbygning. Dankram. Allerød. For at kontrollere armeringseffekten ved forskellige SG-lagtykkelser blev der i på et testfelt i Allerød udført pladebelastningsforsøg med stive geonet i opbygningen. Foto af lokaliteten er gengivet nedenfor. Resultatet af forsøgene med varierende lagtykkelse er anført i figur 4. Subsoil: Em = 3 MPa (before compaction) 5 Eo-value [MPa] 4 3 1 Unreinforced Reinforced Potens (Reinforced) y = 94.514x 2.967 Potens (Unreinforced).2.4.6.8 1 Sub-base SG thickness [m] y = 45.781x 2.8785 Figur 4: E o -værdi ved varierende SG lagtykkelser. Foto 4: Planum inden indbygning. For SG-lagtykkelser på 4 til 8 cm, viser pladebelastningsforsøgene en bæreevneforøgelse på ca. 1%, svarende til en armeringsfaktor på 2, ved anvendelse af stive geonet (Tensar SS3) på en opblødt slapt underbund bestående af siltet, sandet, ler. 3. Armeringseffekt ved indbygning fra underlagsopbygning af sand. 3.1 Testfelt 4: Motorvej. Bjergby-Hirtshals I 3 udførtes et forsøg hvor et stift geonet (Tensar SS3) blev placeret i en motorvejsopbygning mellem bundsikringssand og bærelag af stabilt grus. Målet med forsøget var at vurdere om geonettet ville forøge bæreevnen af vejopbygningen, og eventuelt hvor meget. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 4 af 7
Opbygningen bestod af 18 cm stabilt grus (SG) og 6 cm bundsikringslag (BL) af fint sand på underbund af sand, som vist i figur 5. Motorvejsstrækningen der blev brugt som forsøgsstrækning, blev bygget med to spor i hver retning. Der blev lagt geonet på en 1 m lang strækning i det tunge spor. Bredden af geonettet er 4 m. Det lette spor, samt 5 m på hver side af geonet-strækningen, blev brugt til referencemålinger. Forsøgsstrækningen og målepunkter er vist skematisk i figur 6. 18 cm SG Geonet 6 cm BL (fint sand) Underbund (fint sand) Figur 5: Motorvejsopbygningen ved testfeltet. Geonet er lagt mellem bundsikring og stabilt grus. Let spor Tungt spor 5 m 1 m 5 m Figur 6: Forsøgsstrækning. Geonet-forsøgsstrækning er etableret på 1 m i det tunge spor. Forud for geonettets placering blev der foretaget bæreevnemålinger på bundssikringslaget med minifaldlod. Det blev konstateret at bæreevnemålingerne i samme stationering, i henholdsvis tungt og let spor var ensartede, og derfor var referencestrækningen i det lette spor bedst egnet til sammenligningsgrundlag. Derefter blev geonet og stabilt grus lagt ud, og bæreevnen blev igen målt, denne gang både med statisk pladebelastning, almindeligt faldlod og minifaldlod. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 5 af 7
Figur 7 og 8 viser bæreevnemålinger på henholdsvis bundsikringslaget og stabilt gruslaget. Det ses at der i dette tilfælde ikke opnås bæreevneforøgelse ved at lægge et geonet i befæstelsesopbygningen. 16 14 1 E (MPa) 1 8 6 4 Tungt spor Let spor 53.6 53.8 53.1 53.1 53.14 Stationering Figur 7: E-værdi bestemmelse på top af bundsikringslag. Bundsikringslaget har sammenlignelig bæreevne på geonetstrækningen (tungt spor) og referencestrækningen (let spor), jf. bilag 7. 18 E (MPa) 16 14 1 1 8 6 4 53.6 53.8 53.1 53.1 53.14 53.16 Stationering Mini-tungt Mini-let StPl-tungt StPl-let FWD-tungt FWD-let Figur 8: E-værdibestemmelser på top af SG-lag med forskellige belastningsudstyr. Der er forskel på bæreevnen afhængigt af hvilket udstyr der måles med. Men indenfor det enkelte udstyr er der ikke forskel på bæreevnen i henholdsvis det tunge og det lette spor. Den manglende bæreevneforøgelse tilskrives at befæstelsen i sig selv er så stærk, at trykket fra bæreevnemålingen ikke giver deformationer i befæstelsen, sådan at geonettet udnyttes. Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 6 af 7
4. Konklusion På baggrund af de udførte forsøg kan følgende konkluderes: - Der er armeringseffekt ved at udlægge geonet ovenpå underbund af slap ler og indbygge SG ovenpå nettene. - De største armeringseffekter opnås ved at anvende stive geonet. - Ved anvendelse af stive geonet udlagt på underbund af slap ler, kan der opnås bæreevneforøgelser umiddelbart efter indbygning på 1 til MPa, svarende til en armeringsfaktor på 2-3 i forhold til de uarmerede opbygninger. - Ved anvendelse af stive geonet udlagt på velkomprimeret og fast sandfyld (Em = 8-1 MPa), kan der ikke registreres bæreevneforøgelser umiddelbart efter indbygning. Referenceliste /1/ The effect of reinforcement due to choice of, Morten Vanggaard, IS TORINO 99 /2/ Interrimsveje, armeret med geotextil, NGM 1988 /3/ DIN 18134, Plattendruckversuch, Januar 1993 /4/ Statens vejlaboratorium Udførelse af statiske pladebelastningsforsøg, Marts 1977 Bæreevneforøgelse ved brug af geonet? Morten Vanggaard & Susanne Baltzer 4-1-29 final version Side 7 af 7