Co je průzkum poruch zpevněné plochy?

Metodika průzkumu poruch zpevněných ploch

Průzkum poruch zpevněné plochy je kontrola, která zaznamenává typ, závažnost a množství každé poruchy na ploše. ASTM D5340 uvádí postup pro letištní plochy. ASTM D6433 jej uvádí pro silnice a parkoviště.

Co průzkum zaznamenává

ASTM D5340 definuje poruchu zpevněné plochy jako vnější projev zhoršení. Způsobuje ji zatížení, prostředí nebo konstrukční nedostatky. Typickými příklady jsou trhliny, vyjeté koleje a zvětrávání.

Průzkum zaznamenává tři údaje o každé poruše:

• Typ. Název poruchy, například aligátorové trhliny nebo vyjeté koleje.
• Závažnost. Většina typů má úroveň nízkou, střední nebo vysokou. Metodika každou úroveň definuje.
• Množství. Plocha ve čtverečních stopách, délka v délkových stopách, nebo počet desek či výskytů. Jednotka závisí na typu poruchy.

D5340 požaduje zaznamenat alespoň tyto položky:

• Datum, umístění, větev a úsek.
• Velikost jednotky vzorku, číslo a velikost desky.
• Typy poruch, úrovně závažnosti a množství.
• Jména kontrolorů.

Pokud jedna trhlina má dvě úrovně závažnosti, kontrolor zaznamená každou část zvlášť. Pokud se části nedají snadno oddělit, ohodnotí celek na nejvyšší úrovni.

D5340 uvádí, že kontrolor má správně určit typ poruchy v 95 procentech případů. Délková měření jsou přesná, pokud se při opakovaném měření liší nejvýše o 10 procent, plošná měření o 20 procent.

Které metodiky definují poruchy

• Letiště. ASTM D5340 a manuály PAVER. Vydání D5340 z roku 1998 uvádí 16 typů poruch asfaltu a 15 typů betonu. Manuály PAVER z roku 2009 uvádějí 17 typů asfaltu (kódy 41 až 57) a 16 typů betonu (kódy 61 až 76).
• Silnice a parkoviště. ASTM D6433. FAA AC 150/5380-7B ji uvádí pro silnice a parkoviště.
• Silniční správy. Manuál FHWA Long-Term Pavement Performance (LTPP) Distress Identification Manual, páté vydání, revidované v květnu 2014. FHWA jej poprvé vydala v roce 1987. Pokrývá asfaltový beton, spárované betonové vozovky a spojitě vyztužené betonové vozovky. U asfaltu seskupuje poruchy do skupin: trhliny, záplaty a výtluky, deformace povrchu, vady povrchu a různé.

Úrovně kontroly na letišti

Průzkum poruch je jedna úroveň kontroly. V USA popisuje FAA tyto úrovně:

• Denní a běžná. Letiště stanoví plán pravidelných kontrol. AC 150/5380-6C také požaduje denní kontroly projížděním. Silné počasí může vyžadovat dodatečné kontroly.
• Podrobná. Letiště s federálními závazky musí alespoň jednou ročně provést podrobnou kontrolu letištních zpevněných ploch. Pokud letiště provádí průzkum PCI podle D5340, lze podrobné kontroly průzkumem PCI prodloužit na tři roky.

Podrobné kontroly jsou navíc k běžným údržbovým kontrolám. Letiště uchovává datum kontroly, místo, typy poruch a údržbu, kterou naplánovalo nebo provedlo. Tyto záznamy uchovává až do výměny zpevněné plochy. Všechny kontroly zpevněných ploch by měly řešit cizí předměty na ploše (FOD), protože poruchy mohou vytvářet volný materiál.

Jak probíhá průzkum letiště

Plocha se rozdělí na úseky. Úsek má jednotnou konstrukci, údržbu, historii užívání, stav, intenzitu provozu a intenzitu zatížení. Každý úsek se dělí na jednotky vzorku. Asfaltová jednotka vzorku má 5 000 čtverečních stop, plus nebo minus 2 000. Betonová jednotka vzorku má 20 desek, plus nebo minus 8.

Kontrolor projde každou vybranou jednotku vzorku pěšky. Nakreslí její náčrtek, změří její velikost ručním měřicím kolem a zaznamená každou poruchu. Měří na 0,1 ft (30 mm). Hlukem provozu a letadel vzniká riziko. Průzkum musí být koordinován s personálem provozu letiště a musí být k dispozici chrániče sluchu.

Tým označí každou jednotku vzorku tak, aby ji šlo znovu najít. Barevné značky podél okraje jsou přijatelné. D5340 nedoporučuje hřebíky, protože se mohou stát cizím předmětem. Tým musí najít tytéž jednotky znovu, aby viděl, jak se stav mění v čase.

Vzorkování

Norma dovoluje prozkoumat všechny jednotky vzorku, což stačí pro 95procentní úroveň spolehlivosti, nebo méně. Prozkoumání všech je žádoucí pro analýzu projektu, ale pro běžné řízení se obvykle nedá zajistit kvůli personálu, financím a času.

Minimální počet jednotek vzorku pro 95procentní spolehlivost vychází z tohoto vzorce:

n = N s squared / ((e squared / 4)(N - 1) + s squared)

N je počet jednotek vzorku v úseku. Přípustná chyba e je obvykle 5 bodů PCI. Při prvním průzkumu norma předpokládá směrodatnou odchylku s rovnou 10 pro asfalt a 15 pro beton. U dalších průzkumů kontrolor použije hodnotu z předchozího průzkumu.

Kontrolor poté rozmístí jednotky rovnoměrně systematickým náhodným výběrem. Interval i = N / n, zaokrouhleno dolů. Kontrolor vybere první jednotku náhodně z jednotek 1 až i. Pokud je 95procentní spolehlivost kritická, kontrolor ověří směrodatnou odchylku s podle skutečných hodnot PCI. Pokud je přepočtené n větší než počet prozkoumaných jednotek, prozkoumá další jednotky.

Další jednotky vzorku se prozkoumají jen tehdy, když jednotka není reprezentativní. Příkladem je jednotka s výkopem pro inženýrské sítě. PCI úseku se pak počítá jako vážený průměr.

Jak se poruchy kombinují

Na jednom místě se může vyskytnout několik poruch. ASTM D5340 uvádí tato pravidla:

• Pokud se aligátorové trhliny a vyjeté koleje vyskytnou na stejném místě, každá se zaznamená na své vlastní úrovni závažnosti.
• Pokud se počítá bleeding, vyleštěné kamenivo se na stejném místě nepočítá.
• Porucha zjištěná v záplatované ploše se nezaznamenává. Její vliv se promítne do závažnosti záplaty.
• Průzkum těsně po povrchové úpravě nemá smysl, protože úprava skrývá existující poruchy.

Od průzkumu k PCI

Každé množství poruchy se stává hustotou poruchy. Křivky deduktivních hodnot převádějí každou hustotu a závažnost na deduktivní hodnotu. Deduktivní hodnoty se nesčítají jen tak. Pokud žádná nebo jen jedna deduktivní hodnota není větší než 5, použije se součet. Jinak kontrolor sečte největší deduktivní hodnoty a z korekční křivky odečte korigovanou deduktivní hodnotu. Poté sníží nejmenší deduktivní hodnotu nad 5 na 5 a opakuje to, dokud zůstane jediná hodnota nad 5. Největší korigovaná hodnota je maximální korigovaná deduktivní hodnota. PCI = 100 - maximální korigovaná deduktivní hodnota.

PCI úseku je průměrem jeho prozkoumaných jednotek vzorku. Stupnice sahá od 0 (vadná plocha) po 100 (nová plocha).

Mapa poruch

D5340 požaduje náčrtek každé jednotky vzorku s její orientací. Metoda LTPP jde dál. Hodnotitel nakreslí každou poruchu v měřítku do mapy zkušebního úseku. Popisek udává číslo typu poruchy a závažnost (L, M nebo H). Například 4aH je vysoce závažná podélná trhlina ve stopě kola u asfaltové vozovky.

Hodnotitel uspořádá každý zkušební úsek při každém průzkumu stejně a pořídí fotografie. D5340 také označuje jednotky vzorku, aby je tým našel znovu a viděl, jak se stav mění v čase. Průběžné sledování PCI ukazuje rychlost zhoršování a umožňuje vlastníkovi včas vidět potřebu velké obnovy.

Co průzkum neříká

PCI vychází z poruch povrchu. D5340 uvádí, že nemůže měřit nosnost konstrukce. Také přímo neměří protismykové vlastnosti ani nerovnost.

FAA AC 150/5320-6G nazývá PCI vizuálním hodnocením stavu povrchu. Říká, že pro zjištění příčiny poruchy je potřeba další šetření. Tatáž AC uvádí, že nedestruktivní zkoušení posuzuje strukturální stav. AC 150/5380-7B říká totéž: vizuální kontrola nemůže určit strukturální stav. Vozovka s environmentálními trhlinami může být stále zdravá, nebo může být v rané fázi poškození zatížením, které ukáže jen zkoušení.

Typ poruchy dává nápovědu o příčině. D5340-98 uvádí toto pro některé typy:

• Aligátorové trhliny. Závažná konstrukční porucha.
• Vyjeté koleje. Významné vyjeté koleje mohou vést k závažnému konstrukčnímu selhání.
• Trhliny v betonových deskách. Trhliny, které rozdělí desku na dvě nebo tři části, jsou obvykle způsobeny opakovaným zatížením, napětím od prohýbání a napětím od smršťování. Trhliny střední a vysoké závažnosti jsou závažné konstrukční poruchy. Trhliny nízké závažnosti nejsou.
• Blokové trhliny. Nesouvisejí se zatížením. Způsobuje je smršťování asfaltu a denní teplotní cykly.
• Podélné a příčné trhliny v asfaltu. Obvykle nesouvisejí se zatížením.

Typ poruchy je jen nápověda. Ke kontrole strukturálního stavu je stále potřeba zkoušení.

Drony

Výzkum FAA létal s malými drony na šesti letištích v letech 2020 a 2021. Snímky RGB ukázaly 13 ze 14 betonových poruch a 6 z 9 asfaltových poruch. Hodnoty PCI z dronů byly blízké hodnotám pěšího průzkumu na místě. Zpráva doporučuje snímky RGB s rozlišením 1,5 mm na pixel, modely výšek 6 mm a termální snímky 30 mm nebo lépe.

Zpráva rozděluje poruchy asfaltu do tří skupin:

• Zjištěné jen ze snímků. Aligátorové trhliny, podélné a příčné trhliny, blokové trhliny a záplaty. Do této skupiny patří také vysoce závažné rozpadání povrchu (raveling).
• Zjištěné s předchozím průzkumem PCI. Prohlubně a posun (shoving). Modely výšek pomohly najít svislé změny. Zpráva také uvádí, že nízko- a středně závažné rozpadání povrchu se špatně vidí.
• Nezjištěné. Zvětrávání na všech úrovních závažnosti a bobtnání na nízké a střední úrovni.

V jedné analýze dávaly snímky dronu při 2,4 mm na pixel vyšší hodnoty PCI než pěší průzkum u všech jednotek vzorku kromě jedné. Rozdíl způsobilo zvětrávání, bobtnání a rozpadání povrchu, které snímky nemohly ukázat. Zpráva je výzkum a není politikou FAA. Pěší průzkum zůstává referencí.