Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten

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Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und
Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung
und Bewertung von Straßenaufbauten
Die Möglichkeiten des Einsatzes des       GmbH entnommen, deren Mitarbeiter         (900 MHz Antenne misst bis über das
Impulsradars und des Falling-Weight-      die zerstörungsfreie Untersuchung von     Planum hinaus und die 2500 MHz
Deflectometers (FWD) bei der Erkun-       Straßenaufbauten mittels Impulsradar      Antenne löst die Asphaltschichten auf)
dung und für die Bewertung von            bei verschiedenen Projekten im Auftrag    und Auflösungsgenauigkeiten zu erlau-
Straßenaufbauten in Verbindung mit        des Ingenieurbüros für Verkehrswege-      ben, wird gleichzeitig mit mehreren
direkten Aufschlüssen über Bohrungen      bau, Hannover, durchführten.              Antennen gearbeitet. Ein an das Mess-
sowie als Qualitätssicherungsmaß-                                                   gerät angeschlossenes Laufrad misst die
nahme unter Heranziehung eines            1.1 Allgemeine Beschreibung des           Messweglänge. Wird mit nur einer
erfahrenen Straßenbauingenieurs sollen    Verfahrens                                Antenne gearbeitet, muss der Anwen-
nachfolgend aufgezeigt werden.            Das Impulsradarverfahren ermöglicht       der sich über die Zielsetzung
                                          die zerstörungsfreie Prüfung von Bau-     im Klaren sein und ggf. mit einer
1. Zerstörungsfreie Untersuchung          werken. Für die Untersuchung von          zweiten Antenne den Messvorgang
des Straßenaufbaus mittels Impuls-        Straßenaufbauten wird meistens ein        wiederholen.
radar                                     elektromagnetisches Impulsradarverfah-    Das Bild 1 zeigt schematisch den Auf-
                                          ren mit Antennen im Frequenzbereich       bau der Messapparatur und das Fluss-
Die Erläuterungen im Kapitel 1 zum        zwischen 900 MHz und 2.500 MHz ein-       diagramm des Messvorgangs. Durch
Impulsradar sind in wesentlichen Teilen   gesetzt. Um das Abtasten eines breiten    einen Impulsgenerator werden elektro-
den Prüfberichten GBC 135/99 und          Frequenzspektrums zu ermöglichen und      magnetische Impulse erzeugt und diese
GBC 093/09 der GeoBau-Controlling         eine Detektion unterschiedlicher Tiefen   mit einer Sendeantenne in das zu unter-
                                                                                    suchende Medium (hier: Straßenauf-
                                                                                    bau) migriert. An Grenzflächen mit sich
                                                                                    ändernden physikalischen Eigenschaf-
                                                                                    ten (z.B. relative Dielektrizitätskon-
                                                                                    stante) werden die Impulse partiell
                                                                                    reflektiert. Das Maß der Differenz der
                                                                                    physikalischen Eigenschaften, hervorge-
                                                                                    rufen z.B. durch Materialwechsel, Ver-
                                                                                    änderung der Feuchtigkeit oder auftre-
                                                                                    tende Hohlstellen, bestimmt die
                                                                                    Intensität der Reflexion (Kontrast).
                                                                                    Die Reflexionen werden von einer Emp-
                                                                                    fangsantenne zurück in die kombinierte
                                                                                    Computer-Messeinheit übertragen.
                                                                                    Auf einem Monitor werden die Impulse
                                                                                    in der Einheit Nanosekunden (1 ns =
                                                                                    10-9 s) längenbezogen dargestellt.
                                                                                    Typisch für die Dauer einer Messung
                                                                                    sind 1 bis 100 ns. Die Impulse werden
                                                                                    in Form eines Weg-Zeit-Diagramms
                                                                                    (2D-Plot – Linienplot – als Farb- bzw.
                                                                                    Grauwertdarstellung) dargestellt und
                                                                                    auf Datenträgern gespeichert.

  Bild 1: Schema des Aufbaus der Messapparatur sowie das Flussdiagramm
         zum Messvorgang

8 | VSVI-Information April 2012
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

Die Reflexionen gleicher Ausrichtung        Bei Ausschreibungen von Impulsradar-          Vor Ort:
(Phasenrichtung) und Intensität werden      untersuchungen an Straßen ist der AG          • Durchführen von Kernbohrungen,
im Linienplot mit derselben Farb- bzw.      aufgefordert, ein detailliertes LV zu erar-     Kleinrammbohrungen und ggf.
Graukodierung dargestellt. Die physika-     beiten, um die später angebotenen               Schürfe
lischen Eigenschaften des durchstrahl-      Leistungen auch vergleichen zu können         Im Büro:
ten Mediums prägen die Phase der            und nicht das Impulsradar in einer Pau-       • Aufbereitung der Erkundungsergeb-
reflektierten Welle, d.h. eine Vergröße-    schalposition zu fassen.                        nisse und Übergabe der Ergebnisse
rung der Dielektrizitätskonstante an        Prinzipiell hat sich das nachfolgend dar-       an den Qualitätssicherer zur Auswer-
einer Grenzfläche bewirkt einen 90°-        gestellte Vorgehen bewährt:                     tung der Impulsradarergebnisse
Phasensprung, eine Verkleinerung ver-       Vor Ort:                                      • Erarbeitung und Darstellung der
ändert die Phase demgegenüber nicht.        • Festlegen des Anfangs- und Endpunk-           Ergebnisse des Impulsradars (Radar-
Eine Spezialsoftware steuert über einen       tes und aufsprühen von Markierun-             gramme mit Schichtgrenzen und
PC den Sende- und Empfangsvorgang.            gen alle 50 bis 100 m am Fahrbahn-            Schichtenprofil im Längsprofil, Quer-
Das System erlaubt zur schnellen Beur-        rand, um vor Ort ein Bezugssystem             profilergebnis mit Integration der
teilung auch den Ausdruck der Ergeb-          für die Messergebnisse zu erhalten            direkten Aufschlüsse)
nisse vor Ort.                                und sehen zu können
Die erfassten Messdaten werden              • Messen von Längsprofilen                    1.3 Ergebnisse der Impulsradar-
anschließend mit einer weiteren Spezi-      • Ansicht der Längsprofilergebnisse vor       untersuchung
alsoftware aufbereitet und die dann           Ort und festlegen der Orte für Quer-        Als Ergebnis des Impulsradars entsteht
erarbeiteten Radargramme (Weg-Zeit-           profile                                     ein Radargramm, das im Bild 2 als
Diagramme) entsprechend der                 • Messen der Querprofile                      Längsprofil dargestellt ist. Dabei sind
Aufgabenstellung ausgewertet, z.B.          • Ggf. einmessen schon vorhandener            die Kilometrierung der Straße und die
Feststellen der Schichtgrenzen zwischen       Kernbohrungen in die lokale Statio-         Reflektionszeit aufgetragen. Es sind für
gebundenen und ungebundenen                   nierung und ermitteln des Abstandes         den erfahrenen Ingenieur bereits drei
Schichten. In der Regel erlaubt das           zu den Impulsradarlängsprofilmessli-        Abschnitte unterschiedlichen Fahrbah-
Messergebnis die Bestimmung des Pla-          nien                                        naufbaus (ABW = Aufbauwechsel)
nums, der Grenze zwischen den gebun-        Im Büro:                                      erkennbar. Aus diesem Radargramm
denen und ungebundenen Schichten            • Auswertung der Impulsradarmessung           sind aber noch keine Materialarten und
sowie einzelner Schichten innerhalb des       hinsichtlich homogener Bereiche             -dicken verlässlich ableitbar. Dies kann
gebundenen und ungebundenen Auf-              (Abschnitte gleichen Fahrbahnauf-           erst erfolgen, wenn Kalibrierungsboh-
baus. Eine zweifelsfreie quantitative         baus) und vorhandener Bohrergeb-            rungen (Erkundungen in den festgeleg-
Erfassung der physikalischen Parameter        nisse, ggf. ermitteln, welche schon         ten Abschnitten gemäß Radargramm –
(z.B. der Dielektrizitätskonstante) sowie     vorhandenen Bohrergebnisse für die          homogene Bereiche) durchgeführt und
die qualitative Identifikation einzelner      Impulsradarkalibrierung genutzt wer-        ausgewertet werden.
Schichten bedürfen jedoch grundsätz-          den können bzw. Festlegen der Sta-          Die Auswertung der Impulsradarergeb-
lich der Verifizierung durch gezielte,        tionen, an denen noch direkte Auf-          nisse liefert eine Aufstellung der homo-
direkte Aufschlüsse (z.B. Kernbohrun-         schlüsse durch Bohrungen oder               genen Abschnitte (Bereiche gleichen
gen, Kleinrammbohrungen bzw.                  Schürfe erforderlich sind.                  Fahrbahnaufbaus bzw. Unterbaus) und
Schürfe).                                   • Abstimmen der Erkundungstiefen              der erforderlichen Bohransatzpunkte
                                              zwischen dem Geotechnikingenieur            mit Mindesterkundungstiefen: Bild 3.
1.2 Vorplanung und Ablauf von                 und dem Qualitätssicherer bzw.
Impulsradaruntersuchungen                     Planer
In jedem Fall ist vor jeder Impulsradar-
messung die Zielsetzung der Untersu-
chung gemeinsam mit dem AG festzu-
legen. Klären der Aufgabenstellung,
z.B. welche Messtiefen und Messdich-
ten zu erreichen und umsetzbar sind,
was erwartet der AG vom Impulsradar.

                                               Bild 2: Impulsradarergebnis - Radargramm als Straßenlängsprofil

                                                                                                VSVI-Information April 2012 | 9
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Schwerpunkt

  Bild 3: Tabellarische Darstellung der Impulsradarergebnisse – Ausschnitt mit Festlegung der homogenen Abschnitte
        und der Bohransatzpunkte

                                                                                        Im Bild 4 ist das Ergebnis einer Kern-
                                                                                        und Kleinrammbohrung bei km 2+350
                                                                                        im Längsprofil (vgl. Bild 2) dargestellt.
                                                                                        Dieses Bohrergebnis und die Erkundun-
                                                                                        gen in den anderen Impulsradarab-
                                                                                        schnitten lassen eine genaue Darstel-
                                                                                        lung der Dicken und Materialarten zu
                                                                                        und liefern als Ergebnis der Kalibrie-
                                                                                        rung die in Bild 5 abgebildeten Schich-
                                                                                        tenprofile.

                                                                                        Grundsätzlich sollte eine Kalibrierung
                                                                                        der Impulsradarergebnisse durchge-
                                                                                        führt werden, um eine eindeutige Inter-
                                                                                        pretation der Radargramme zu ermög-
                                                                                        lichen. Der Auftraggeber sollte sich
                                                                                        nicht mit unkalibrierten Radargrammen

 Bild 4: Ergebnis einer Kern- und Kleinrammbohrung bei km 2+350

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Schwerpunkt

zufrieden geben, wie aus den nachfol-        vante Inhaltsstoffe der ungebundenen        2. Zerstörungsfreie Untersuchung
genden Beispielen und den daraus             Baustoffe) sind an den Bohrkernen           des Straßenaufbaus mittels Falling-
abzuleitenden Erkenntnissen ersichtlich      bzw. an den Proben der ungebunde-           Weight-Deflectometer (FWD)
ist.                                         nen Baustoffe zu bestimmen und den
                                             einzelnen Schichten im Schichtenprofil      Die Erläuterungen zum Falling-Weight-
Die Ergebnisse der Impulsradarmessun-        zuzuordnen. Auch die Ortung von             Deflectometer sind in wesentlichen Tei-
gen und der direkten Aufschlussver-          querenden Leitungen, Leitungstrassen        len den Messungen der TU Darmstadt
fahren werden auch für den Quer-             und Hohlräumen ist mittels Impulsra-        entnommen, deren Mitarbeiter die zer-
schnitt dargestellt (vgl. Bild 6). Es wird   dar möglich. Auf der Basis der Impuls-      störungsfreie Untersuchung von Stra-
deutlich, dass es im dargestellten           radarergebnisse in Kombination mit          ßenaufbauten mittels FWD bei ver-
Querschnitt zwei verschiedene Fahr-          den direkten Aufschlüssen kann auch         schiedenen Projekten im Auftrag des
bahnaufbauten gibt. Der Fahrbahnauf-         eine Massenermittlung durchgeführt          Ingenieurbüros für Verkehrswegebau,
bau mit der Klinkerschicht (rote Schicht     werden. Das Impulsradar liefert mit         Hannover, durchführten. Die Auswer-
in Bild 5) ist älter und die Straße wurde    den Längs- und Querschnitten eine           tungen wurden auf der Grundlage der
entweder verbreitert oder ist in diesem      nahezu lückenlose Darstellung des           Ausarbeitungen von Herrn Dr.-Ing.
Teilbereich erneuert worden.                 Schichtenverlaufs des Straßenoberbaus       habil. Bernd Grätz zu diesem Thema
                                             und des Untergrundes.                       durchgeführt. Freundlicherweise wur-
Die stoffliche Zusammensetzung der                                                       den auch von Herrn Dr.-Ing. habil.
einzelnen Schichten (Teer- oder Asbest-                                                  Bernd Grätz die Unterlagen zur Theo-
belastung bzw. abfalltechnisch rele-

      Bild 5: Kalibriertes Radargramm – Impulsradarergebnis in Form eines bearbeiteten Radargramms und farbige Darstellung
             im Schichtenprofil mit Angabe der Schichtdicken eines Straßenlängsprofils

                                                                                             VSVI-Information April 2012 | 11
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

rie und Auswertung des FWD zur Ver-        Deflectometer (FWD) eingesetzt. In             rung“, Entwurf 2004 Forschungsge-
fügung gestellt.                           Deutschland werden die FWD-Messun-             sellschaft für Straßen- und Verkehrs-
                                           gen auf Asphaltfahrbahnen zurzeit              wesen (FGSV), Köln, durchgeführt.
2.1 Messung und Berechnung der             gemäß dem
Tragfähigkeit                              • Arbeitspapier Tragfähigkeit Teil B2
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit wer-        „Falling-Weight-Deflectometer
den weltweit ca. 400 Falling-Weight-         (FWD): Beschreibung, Messdurchfüh-

   Bild 6: Kalibriertes Radargramm - Impulsradarergebnis in Form eines bearbeiteten Radargramms und farbige Darstellung
         im Schichtenprofil mit Angabe der Schichtdicken eines Straßenquerprofils

12 | VSVI-Information April 2012
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

2.1.1 Messverfahren                         Bild 7: Anhänger mit Falling-Weight-Deflectometer
Das FWD ist ein dynamisches Tragfähig-
keits-Messverfahren, bei dem, ähnlich
wie bei der dynamischen Verkehrsbe-
lastung, ein Kraftimpuls auf die Ober-
fläche der Fahrbahnbefestigung mittels
einer Fallmasse eingeleitet wird. Die
sich dabei einstellenden kurzzeitigen
vertikalen Verformungsgeschwindigkei-
ten der Oberfläche werden mit Geo-
phonen gemessen. Aus diesen
Geschwindigkeits-Zeit-Verläufen wird
durch Integration der Verlauf der Ver-
formung in Abhängigkeit von der Zeit
(Welle) erhalten. Im Bild 7 ist das Mess-
gerät dargestellt.

Im Bild 8 sind in Abhängigkeit von der
Zeit beispielhaft der Verlauf der Kraft
und der Verformungen dargestellt; die
größte Verformung tritt im Lastzentrum
(Geophon 1) auf.

Aus den im Bild 8 dargestellten zeitab-
hängigen Verläufen werden für die
Auswertung der Messdaten bezüglich
der Tragfähigkeit die Maximalwerte der
Kraft und der Verformungen entnom-
men. Die maximalen Verformungen
werden in Abhängigkeit vom Abstand
der Geophone vom Lastzentrum als
Verformungsmulde dargestellt.

Die Messungen werden mit den im Bild
9 dargestellten Geophonpositionen
durchgeführt. Die für diesen Lastfall
ermittelte Verformungsmulde ist quali-
tativ im Bild 9 dargestellt.

2.1.2 Berechnungsverfahren
Es gibt eine Vielzahl an Auswertungen
der FWD-Ergebnisse, aber nach den
Erfahrungen der Autoren ist das
Berechnungsverfahren nach Dr.-Ing.
habil. Bernd Grätz das derzeit aussage-
kräftigste, wie die nachfolgenden Aus-
führungen zeigen sollen.

                                               Bild 8: Kraft-Zeit- und Verformungs-Zeit-Verlauf

                                                                                                VSVI-Information April 2012 | 13
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

Die Berechnung der Tragfähigkeits-          mm und der Schichtmodul M0 des               Prinzipiell hat sich das nachfolgend dar-
kennwerte erfolgt aus der mit dem           Halbraumes in N/mm2.                         gestellte Vorgehen bewährt:
FWD gemessenen Verformungsmulde             Die Tragfähigkeit und der Schichtmodul
und dem Maximum der zugehörigen             werden schließlich zum „Vorläufigen          Im Büro:
Kraft (Impulskraft) mit dem in Bild 10      Bewertungsdiagramm“ zusammenge-              Festlegen des Anfangs- und Endpunk-
dargestellten Befestigungsmodell            führt. Es lassen sich vier Bereiche unter-   tes, des Messpunktabstandes, der
„Platte auf elastisch isotropem Halb-       scheiden. Die Beschreibung dieser            Anzahl der Messlinien (z.B. beide Fahr-
raum“.                                      Bereiche ist im Bild 11 dargestellt und      bahnränder und Fahrbahnmitte) und
Der Halbraum besteht bei den Ver-           erläutert.                                   damit der Anzahl der Messpunkte. Lie-
kehrsflächenbefestigungen aus den                                                        gen Impulsradarergebnisse vor, sind in
Schichten ohne Bindemittel und dem          Es ist zudem möglich, den Schichtmo-         jedem homogenen Abschnitt mindes-
Untergrund/Unterbau. Die Platte bein-       dul MU für den Untergrund zu berech-         tens drei FWD-Messungen durchzufüh-
haltet sämtliche Asphaltschichten,          nen und zu bewerten genauso wie die          ren. Es ist auch ratsam, in Abschnitten
Betonplatten oder Pflasterbeläge und        Steifigkeit der Platte in Form von M1.       zu messen, die visuell auffällig sind und
verfestigte Schichten. Die Berechnung                                                    z.B. Risse oder Verformungen haben.
der Tragfähigkeit und der beiden            2.2 Vorplanung und Ablauf von
Schichtmoduli erfolgt aus den Mess-         FWD-Messungen                                Vor Ort:
werten mit einem Regressionsansatz.         Vor jeder FWD-Messung ist festzule-          Festlegen des Anfangs- und Endpunk-
                                            gen, in welchem Messpunktabstand             tes vor Ort, um ein Bezugssystem für
Als Berechnungsergebnis ergibt sich         und auf welchen Linien gemessen wer-         die Messergebnisse zu erhalten und
ohne Kenntnis der Schichtdicke h der        den soll. Das Vorhaben „wir wollen           sehen zu können.
Platte aus den FWD-Messdaten die            FWD-Messungen haben“ reicht nicht
Tragfähigkeit als elastische Länge l in     aus.                                         Im Büro:
                                                                                         Berechnung der FWD-Kenngrößen und
                                                                                         Darstellung dieser in Diagrammen.
  Bild 9: Geophonpositionen am FWD-Gerät und qualitativer Verlauf                        Übergabe der FWD-Berechnungsergeb-
         der Verformungsmulde                                                            nisse an den Qualitätssicherer, der die
                                                                                         Ergebnisse prüft.

                                                                                         Liegen Impulsradarergebnisse vor, wer-
                                                                                         den die FWD-Messungen in das bereits
                                                                                         festgelegte Bezugssystem integriert. Ist
                                                                                         es nicht vorgesehen, Impulsradarmes-
                                                                                         sungen durchzuführen, sollten die
                                                                                         FWD-Messungen in regelmäßigen
                                                                                         Abständen erfolgen und aufgrund der
                                                                                         FWD-Messergebnisse die Standorte der
                                                                                         Erkundungen durch direkte Aufschlüsse
                                                                                         festgelegt werden.
  Bild 10: Befestigungsmodell „Platte auf elastisch isotropem Halbraum“
                                                                                         2.3 Ergebnisse der FWD-Messungen
                                                                                         Ein Fahrbahnaufbau, der gemäß Ver-
                                                                                         kehrsbelastung der Bauklasse III ent-
                                                                                         spricht, wurde mittels Querschlägen
                                                                                         (vgl. Bild 12) und direkter Aufschlüsse
                                                                                         (Kern- und Kleinrammbohrungen sowie
                                                                                         Schürfe) erkundet.

14 | VSVI-Information April 2012
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

In dem nachfolgenden Beispiel wurde       weiteren Besonderheiten vorhanden            kung sind die sechs Messlinien (z.B.
der Messpunktabstand für das FWD          waren. Am Beispiel des Querschnittes         li.FStr-li) für die FWD-Messungen im
auf 50 m festgelegt, da außer den         des Fahrbahnaufbaus einer Kreisstraße        Bild 12 dargestellt.
Schäden am linken Fahrbahnrand keine      vor der Instandsetzung und Verstär-

   Bild 11: „Vorläufiges Bewertungsdiagramm“ zur Beurteilung des Gebrauchszustandes einer Fahrbahnbefestigung der Bau-
          klasse III (Quelle: Bald, Grätz: Mechanisches Verhalten der Asphaltfahrbahnbefestigungen – Prüftechnische Ansprache
          des Widerstandes der Schichten und der Schichtbaustoffe gegen Rissbildung, Straße und Autobahn, Heft 2/2003).

                                                                                             VSVI-Information April 2012 | 15
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

In Bild 13 sind als Ergebnis der FWD-        mungsmodul EV2 = 120 N/mm²) unter-        (braune Linie re.FStr.-re) kurz vor der
Berechnungen die Schichtenmoduli M0          schritten wird. Alle anderen Schichtmo-   FWD-Messung ein Rohr der Wasserlei-
über die Streckenlänge in den verschie-      duli liegen über dem Grenzwert.           tung unmittelbar am Fahrbahnrand in
denen Messlinien dargestellt. Es ist auf-                                              ca. 2 m Tiefe gebrochen und der Scha-
fällig, dass bei km 1,650 auf der rech-      Aufgrund der Kernbohrungen, Klein-        den repariert worden war. Im Bereich
ten Seite und im Bereich km 2,450 auf        rammbohrungen und Schürfe und der         km 1,650 (blaue Linie li.FStr-li) stand im
der linken Seite der Grenzwert (M0 =         Beobachtung vor Ort, konnte festge-       Untergrund Schluff in einer schräg zum
150 N/mm² entspricht dem Verfor-             stellt werden, dass bei km 2,450          rechten Fahrbahnrand geneigten Ebene
                                                                                       an, so dass sich das von der rechten
                                                                                       Fahrbahnseite einsickernde Wasser
   Bild 12: Querschnitt der Kreisstraße vor der Instandsetzung und Verstärkung         unter dem Straßenkörper einstaute und
           mit den sechs FWD-Messlinien                                                dadurch die Tragfähigkeit des Unge-
                                                                                       bundenen verminderte. Die Konse-
                                                                                       quenz aus diesem Ergebnis war, die
                                                                                       Entwässerung wieder herzustellen und
                                                                                       eine Planumsentwässerung am rechten
                                                                                       Fahrbahnrand – hier stieg das Gelände
                                                                                       an und floss Oberflächenwasser zur
                                                                                       Straße hin – zu bauen.

   Bild. 13: Schichtmoduli M0 entlang der Messstrecke für die einzelnen Messlinien     Bei der Gesamttragfähigkeit in Bild 14
                                                                                       unterschreiten außer auf der blauen
                                                                                       (re.FStr-re) und der magenta (re.Fstr-mi)
                                                                                       Messlinie alle anderen den Grenzwert
                                                                                       des Ermüdungsbereiches (l ≥ 200 mm).
                                                                                       Gemäß Bild 12 ist demnach der mit
                                                                                       Asphalt überbaute Pflasterbereich
                                                                                       betroffen. Für ein Erneuerungskonzept
                                                                                       heißt dies, dass die alten, ermüdeten
                                                                                       Schichten in diesem Bereich weitestge-
                                                                                       hend auszubauen und durch neuen
                                                                                       Asphalt zu ersetzen sind und eine Ver-
                                                                                       stärkung gebaut wird. Durch eine sol-
                                                                                       che Maßnahme kann die Tragfähigkeit
                                                                                       wieder in den Übergangsbereich Ermü-
                                                                                       dungs- zur Beharrungsphase (l ≥ 200
                                                                                       mm) überführt werden.

  Bild. 14: Gesamttragfähigkeit elastische Länge l entlang der Messstrecke             Die Messwertpaare liegen im Bild 15
           für die einzelnen Messlinien                                                größtenteils im Bereich I, d.h. die Trag-
                                                                                       fähigkeit und der Schichtmodul erfüllen
                                                                                       die Anforderungen. Die Werte im
                                                                                       Bereich IV können durch einen Hoch-
                                                                                       einbau in den Bereich I geführt werden
                                                                                       und die verbliebenen Messwertpaare
                                                                                       im Bereich II und III können durch den
                                                                                       Einbau einer Asphalteinlage soweit
                                                                                       ertüchtigt werden, dass ein Durchschla-

16 | VSVI-Information April 2012
Einsatzmöglichkeiten von Impulsradar und Falling-Weight-Deflectometer bei der Erkundung und Bewertung von Straßenaufbauten
Schwerpunkt

gen von Rissen aus der Unterlage in die    Auf der Basis der Impulsradarergeb-         zusammengeführt. Es lassen sich vier
Überbauung verhindert werden kann.         nisse in Kombination mit den direkten       Bereiche unterscheiden. Aus diesen
                                           Aufschlüssen kann auch eine Massen-         FWD-Messergebnissen kann abgeleitet
Aufgrund der geschilderten Inhalte         ermittlung durchgeführt werden.             werden, in welcher Form die Instand-
wurde die Fahrbahn, wie in Bild 16 zu      Beim Falling-Weight-Deflectometer           setzung oder Erneuerung einer Straße
sehen ist, erneuert.                       ergibt sich als Berechnungsergebnis die     durchzuführen ist.
Es wurden auf dieser Kreisstraße auch      Tragfähigkeit als elastische Länge l in
FWD-Untersuchungen nach der                mm (Gesamttragfähigkeit) und den                             Dr.-Ing. Helge Beyer
Instandsetzung und Verstärkung durch-      Schichtmodul M0 des Halbraumes in               Ingenieurbüro für Verkehrswegebau
geführt und festgestellt, dass die Trag-   N/mm2 (Tragfähigkeit des Ungebunde-                                 Werfelstraße 17
fähigkeiten und Schichtmoduli –            nen, Verformungsmodul). In Abhängig-                               30629 Hannover
bedingt durch die Wiederherstellung        keit der Bauklasse kann die Gesamt-                        helge.beyer@t-online.de
der Entwässerung und den Bau einer         tragfähigkeit als FWD-Messergebnis
Planumsentwässerung – signifikant          und der Verformungsmodul auf der                         Dipl.-Ing. Jens Rohmann
angestiegen waren und alle Messwerte       Oberkante des Ungebundenen bewer-                             ELH Ingenieure GmbH
im Bereich I des Bewertungsdiagramms       tet werden. Die Tragfähigkeit und der                              Bogenstraße 4 C
lagen.                                     Schichtmodul werden schließlich zum                                30165 Hannover
                                           „Vorläufigen Bewertungsdiagramm“                   jens.rohmann@elh-ingenieure.de
3. Zusammenfassung

Das Impulsradar liefert bei fachgerech-       Bild 15: „Vorläufiges Bewertungsdiagramm“ zur Beurteilung des Gebrauchs-
ter Anwendung in Verbindung mit                       zustandes einer Fahrbahnbefestigung der Bauklasse III gemäß
direkten Aufschlüssen anhand von                      Dr.-Ing. habil. Bernd Grätz
Längs- und Querschnitten eine nahezu
lückenlose Darstellung des Schichten-
verlaufs des Straßenoberbaus und
des Untergrundes. Die stoffliche
Zusammensetzung der einzelnen
Schichten (Teer- oder Asbestbelastung
bzw. abfalltechnisch relevante Inhalts-
stoffe der ungebundenen Baustoffe)
sind an den Bohrkernen bzw. an den
Proben der ungebundenen Baustoffe
zu bestimmen und können dann den
einzelnen Schichten im Schichtenprofil
des Impulsradars zugeordnet werden.
Auch die Ortung von querenden Lei-
tungen, Leitungstrassen und Hohlräu-
men ist mittels Impulsradar möglich.

   Bild 16: Straßenquerschnitt der Bauausführung mit den Details der Fahrbahnrandkonstruktionen

                                                                                            VSVI-Information April 2012 | 17
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