Voruntersuchungen
Zustandserfassung / Labortechnische Untersuchungen
Neben einer visuellen Bestandserfassung durch z.B. einer Begehung der Strecke ist eine messtechnische Zustandserfassung durch eine Tragfähigkeits- und Georadarmessung zur Feststellung der Eigenschaften einer Straßenbefestigung in Bezug auf die Bestimmung der erforderlichen Eingriffstiefe in den Straßenaufbau bzw. der Auswahl einer geeigneten baulichen Maßnahme empfehlenswert. Basierend auf den festgestellten Daten der messtechnischen Erfassung können darüber hinaus gezielt Bohrkernaufschlüsse in Längs- und Querrichtung der Fahrbahn durchgeführt werden.
Tragfähigkeitsmessung mit FWD ("Falling-Weight-Deflectometer")
FWD-Messverfahren
Das FWD ist ein Fallgewichtsgerät, das die Straßenbefestigung (Oberbau, Untergrund) zerstörungsfrei punktuell durch eine Fallmasse mit einem dynamischen Lastimpuls beansprucht. Mit neun Messwertaufnehmern (Geofone) wird die Reaktion der Straßenbefestigung infolge des Lastimpulses, der eine LKW-10 t - Achslast bzw. 5 t - Radlast simuliert, festgestellt. Die Reaktion wird durch die Messung der vertikalen Verformung (sog. Deflexion) des Straßenaufbaus in unterschiedlichen Abständen zum Lastimpuls (0, 200, 300, 450, 600, 900, 1200, 1500, 1800 mm) festgestellt. Im Ergebnis erhält man je Messpunkt (z.B. alle 25 m) eine Verformungsmodule.
FWD-Auswertung
Aus den Messergebnissen können anhand von berechneten Tragfähigkeitsgrößen auf Grundlage der FGSV -Arbeitspapieren für Asphalt und Beton eine Reihe von Aussagen bezüglich der Tragfähigkeit abgeleitet werden. Die Auswertung der Ergebnisse ermöglicht u.a. folgende Aussagen:
- Bildung homogener Abschnitte mit ähnlichem Tragfähigkeitsniveau
- Festlegung gezielter Aufschlussstellen in homogenen Abschnitten bzw. Schwachstellen
- Feststellung der Tragfähigkeit des Gesamtaufbaus und Oberkante ungebundene Schichten und Untergrund
- Umrechnung in Ev2-Werten (Oberkante ungebundene Schichten)
- Einstufung der Straßenbefestigung in eine Belastungsklasse nach RStO 12
- Berechnung der erforderlichen Verstärkungsdicke im Hocheinbau
- Auswahl einer wirtschaftlichen Maßnahme (u.a. Verstärkung im Hocheinbau, Teilausbau, Tiefeinbau)
FWD-Messergebnis
Nebenstehend ist eine beispielhafte Tragfähigkeitsmessung mit „Falling-Weight-Deflectometer“ (FWD) als Anwendungsbeispiel aufgeführt. Auf einer Streckenlänge von 3 250 km wurden alle 25 m ein FWD-Messpunkt gesetzt. Gemessen in beide Richtungsfahrbahnen ergab das insgesamt 260 Messpunkte.
Georadarmessung
Beim Georadarmessverfahren werden zerstörungsfrei elektromagnetische Impulse in den Straßenaufbau gesendet, die an Schichtgrenzen (Materialwechsel) reflektieren. Anhand der Laufzeit der empfangenen Signale kann unter Berücksichtigung von Materialkennwerten auf die Tiefenlage der Schichtgrenze geschlossen werden. Die Georadarmessung kann im laufenden Straßenverkehr erfolgen. Im Ergebnis erhält man in ein sog. Radargramm.
In der Regel erfolgt vorab eine qualitative Vorauswertung für die Festlegung der Lage der Bohrkernaufschlüsse. Zur Bestimmung quantitativer Werte für der Schichtdicken ist eine Kalibrierung der Daten anhand von Bohrkernen notwendig. Im Endergebnis wird ein Streckenband mit Angabe der Schichtdicken über die Tiefe in Längsrichtung übergeben. Zusätzlich sind Quermessungen über die Fahrbahn möglich.
Aufschlüsse und Laboruntersuchungen
Nach Vorauswertung der FWD-Messung (Tragfähigkeit) und der Georadarmessung (Schichtdicken) werden gezielt in den homogenen Abschnitten bzw. Schwachstellen Bohrkernaufschlüsse durchgeführt. Wurde bei der FWD-Messung z.B. eine hohe vertikale Verformung des Untergrundes festgestellt, sind zusätzlich Rammkern- oder Rammsondierungen empfehlenswert.
Laboruntersuchungen (auszugsweise):
- Bestimmung der Bodenarten und Schichtdicken
- Äußere Beschaffenheit der gebundenen Schichten (u.a. struktureller Zustand, Verbund, Größtkorn)
- Bestimmung der Schichtarten und Schichtdicken der gebundenen Schichten (u.a. Asphalt, Beton)
- Bestimmung der Korngrößenverteilung der Böden (Beurteilung der Frostsicherheit), Wassergehalt etc.
- Erstprüfung für die Herstellung von z.B. einer Bodenverbesserung, hydraulisch gebundenen Tragschicht (u.a. Bestimmung des optimalen Wassergehaltes und des erforderlichen Bindemittelbedarfs), Kaltrecycling