Co jsou vyjeté koleje ve vozovce?

Vyjeté koleje

Definice

Vyjeté koleje jsou prohlubně na povrchu v pojížděné stopě kol flexibilní vozovky, které způsobuje dopravní zatížení. Zatížení zhutní nebo přesune materiál v jedné nebo více vrstvách vozovky nebo v podloží. Deformace je trvalá.

Vozovka může podél koleje vystupovat. Mnoho kolejí je vidět jen po dešti, kdy se stopy kol naplní vodou. Výrazné vyjetí může vést k vážné konstrukční poruše vozovky.

Typy vyjetých kolejí

Koleje mohou začít v různých vrstvách vozovky. Vrstva určuje příčinu a správnou opravu. Pavement Interactive popisuje tři typy.

Vyjeté koleje ze zhutnění

Doprava vrstvu po výstavbě dále zhutní. K tomu dojde, když stavební tým nezhutnil asfalt nebo zrnitou vrstvu dostatečně. Povrch klesne ve stopě kol. Materiál se nepohybuje do stran, a proto nejsou žádné zvýšené okraje.

Vzduchová pórovitost ve směsi ukazuje riziko. Článek Transportation Research Board uvádí, že asfaltová směs se spojitou zrnitostí by měla mít po výstavbě nejvýše asi 8 procent vzduchové pórovitosti. FHWA uvádí stejný limit. Doprava pak směs dále zhutní. Pórovitost by neměla klesnout pod asi 3 procenta, protože směs s příliš malou pórovitostí vytváří koleje plastickým tokem.

Vyjeté koleje ze směsi

Asfaltová směs není dost stabilní, aby unesla zatížení kol. Směs se pod pneumatikami posouvá dolů a do stran. Podél obou stran stopy kol tím vznikají zvýšené okraje, neboli hrby. Vyjeté koleje ze směsi se také nazývají vyjetí z nestability nebo vyjetí smykovým tokem. Vznikají v asfaltových vrstvách blízko povrchu.

Teplo riziko zvyšuje. Zpráva NCHRP Report 468 uvádí, že tuhost asfaltu v horkých letních měsících klesá a sklon ke vzniku kolejí roste.

Vyjeté koleje z podloží

Podloží nebo nestmelená podkladní vrstva se deformuje pod opakovaným zatížením. Celá konstrukce vozovky se pak propadne do prohlubně. Koleje jsou široké a nemají zvýšené okraje.

Návrh vozovky tento typ omezuje. Metoda návrhu letištních flexibilních vozovek FAA (FAARFIELD) omezuje svislé přetvoření na horní ploše podloží, aby chránila před vyjetím kolejí v podloží.

Jak typy od sebe rozlišit

NCHRP Report 468 používá tvar příčného profilu k určení vrstvy, ve které koleje vznikly:

• Hrby vedle koleje ukazují, že se asfalt posunul do stran. Koleje jsou v asfaltových vrstvách.
• Široká prohlubeň bez hrbů ukazuje, že podkladní vrstva nebo podloží klesly.

Profil sám příčinu neprokáže. Výkop nebo jádra napříč kolejí ukážou, která vrstva změnila tloušťku. Stejná zpráva uvádí, že výkop je nákladnější a nebezpečnější než profil.

Příčiny

AC 150/5380-6C řadí vyjeté koleje do skupiny deformačních poruch flexibilních vozovek. Pro tuto skupinu uvádí tyto příčiny:

• Sedání základů.
• Nedostatečné zhutnění vrstev vozovky.
• Nedostatečná stabilita asfaltové směsi.
• Slabé spojení povrchu s vrstvou pod ním.
• Bobtnající zeminy nebo mrazový zdvih v podloží.

Teplota má také vliv. Horké počasí způsobuje, že je asfalt méně tuhý, takže se riziko vyjetí ze směsi v létě zvyšuje.

Laboratorní zkoušky odolnosti proti vyjetí

Inženýři zkoušejí pojivo a směs dříve, než se vozovka postaví.

• Výkonnostní třída (PG) pojiva. První číslo výkonnostní třídy Superpave PG je teplota, například 64 u PG 64-22. Je to průměrná sedmidenní maximální teplota vozovky pro pojivo. Jde o teplotu vozovky, ne vzduchu. Dynamický smykový reometr (DSR) měří parametr odolnosti proti vyjetí G*/sin δ při 10 rad/s. U původního pojiva je minimum 1,00 kPa při teplotě třídy.
• Zkouška MSCR (multiple stress creep recovery). AASHTO T 350 měří, jak velká část deformace v pojivu se nevrátí zpět. Výsledek, Jnr při 3,2 kPa, určuje dopravní třídu. Technický list FHWA uvádí nejvyšší Jnr pro každou třídu. Pro třídu S (standardní) je to 4,0 na kPa a pro H (těžkou) 2,0. Pro V (velmi těžkou) je to 1,0 a pro E (extrémně těžkou) 0,5.
• Zkouška pojíždění kolem (Hamburg). V AASHTO T 324 se zatížené ocelové kolo pohybuje tam a zpět přes vzorek směsi. Vzorek je ve vodě o teplotě 40 až 50 °C. Laboratoř zaznamenává hloubku koleje podle počtu průjezdů. Zkouška ukazuje odolnost proti vyjetí i proti poškození vlhkostí.

Asfalt s vysokým obsahem drti (SMA) je navržen pro vysokou odolnost proti vyjetí. Má mezerovitě zrněné hrubé kamenivo s kontaktem kámen na kameni, které nese zatížení. SMA obvykle používá modifikované pojivo.

Závažnost a měření

Příručka PAVER pro asfaltová letiště hodnotí vyjeté koleje podle střední hloubky koleje:

• Nízká závažnost: 6 až 13 mm (1/4 až 1/2 palce).
• Střední závažnost: větší než 13 mm až 25 mm (1/2 až 1 palec).
• Vysoká závažnost: větší než 25 mm (1 palec).

Hloubku zjistíte tak, že přiložíte příměrnou lať přes kolej a změříte hloubku pod ní. ASTM E1703 je zkušební metoda, která měří hloubku koleje v daném místě příměrnou latí a měrkou. Střední hloubku vypočtete z měření podél délky koleje. Příručka zaznamenává plochu koleje ve čtverečních metrech. Pokud se aligátorové trhliny a vyjeté koleje vyskytnou ve stejné oblasti, inspektor zaznamená každou z nich se svou vlastní závažností.

Instituce nepoužívají jednotnou stupnici. TxDOT hodnotí vyjetí kolejí na silnicích ve čtyřech pásmech:

• Mělké: 0,25 až 0,49 palce.
• Hluboké: 0,50 až 0,99 palce.
• Těžké: 1,00 až 1,99 palce.
• Selhání: 2,00 palce nebo více.

Příručka FHWA pro Program dlouhodobého sledování výkonnosti vozovek (LTPP) nedefinuje úrovně závažnosti. Zaznamenává naměřenou hloubku koleje.

Vyjeté koleje na letišti

Pokyny EASA uvádějí vyjeté koleje mezi fyzikálními parametry povrchu dráhy. Provozovatel kontroluje vyjeté koleje vizuálně během deště a po něm a stupeň vyjetí měří příměrnou latí. Zkouška tření tuto kontrolu nenahradí. Samozavlhčovací kontinuální zařízení pro měření tření pracují na suché dráze, a proto nezjistí efekty tvorby kaluží a vyjetých kolejí.

Koleje zadržují vodu. FAA AC 150/5320-12C uvádí, že strukturální porucha, jako je vyjetí kolejí, může přispět ke ztrátě tření na dráze. Také uvádí, že prohlubně, ve kterých se při dešti tvoří kaluže, se mají opravit. Hluboká voda ve stopě kol také zvyšuje riziko aquaplaningu. NASA TN D-2056 uvádí pravidlo pro dynamickou rychlost aquaplaningu pneumatiky. V uzlech je přibližně devítinásobek odmocniny z tlaku v pneumatice v psi. Platí to, když je voda hlubší než dezén. Pro pneumatiku při 200 psi je to asi 127 kt.

Vyjeté koleje jsou jedním z typů poruch v hodnocení PAVER pro asfaltová letiště a vstupují do indexu stavu vozovky (PCI).

Oprava

Oprava závisí na vrstvě, ve které došlo k vyjetí.

• Vyjetí v asfaltových vrstvách. Koleje mohou vznikat hlavně bočním deformováním směsi. Pak NCHRP Report 468 uvádí, že možnou opravou je frézování nebo vyrovnání s novou obrusnou vrstvou, případně recyklace povrchu.
• Vyjetí v podkladní vrstvě nebo v podloží. Tatáž zpráva uvádí, že vyjetí z nižších vrstev potřebuje větší konstrukční únosnost. Nová povrchová vrstva ji sama nepřidá.

AC 150/5380-6C řadí vyjeté koleje mezi nerovnosti povrchu. Oprava spočívá v odstranění a výměně poškozených míst, nebo v broušení či frézování povrchu. Pravděpodobné příčiny jsou doprava a stáří. AC 150/5320-6G uvádí, že před přeplátováním se mají vyjeté koleje opravit profilovým frézováním a povrch vyrovnat vhodnou asfaltovou směsí.