4. Klimatrelaterade konsekvenser
4.10. Förändrad bärighet
Under förutsättning att det inte sker någon frysning eller upptining är de grova materialen relativt okänsliga för temperaturförändringar (Arvidsson m.fl., 2012). Däremot har fukt och fuktkvot stor inverkan på materialets styvhet och deformationsegenskaper. När fuktkvoten ökar, minskar styvheten (resilient styvhet/bärighet) och det blir en tillväxt av permanenta deformationer och därmed ökad spårbildning (Rahman och Erlingsson, 2012). Omfattning av, och känslighet för, deformation varierar mellan olika material och packningsgrad. Generellt gäller att fuktkänsligheten ökar när materialets finhalt ökar, dock har även textur och kemisk sammansättning betydelse (Arvidsson m.fl., 2012). Frost kan påverka obundna bär- och förstärkningslager. Dagens material är emellertid relativt frostokänsliga men frost påverkar vattenhalten i materialet. Fruset material drar till sig vatten. Mängden ackumulerat vatten beror av frostperiodens varaktighet, materialets kapilläregenskaper och tillgången till fritt vatten i vägkroppen (Arvidsson m.fl., 2012).
Underlagsmaterial eller terrassmaterial varierar beroende på det underlag som vägen har. I Sverige är
det ofta fina material såsom silt- och lerhaltiga material. Dessa finhaltiga material har kapillära egenskaper och drar till sig vatten när de fryser vilket ger ökad vattenkvot och ökad volym
(frostlyftning). När materialet tinar har det lägre styvhet och större deformationsbenägenhet än innan. Sammanfattningsvis kommer en ökad temperatur i sig endast att medföra försumbara förändringar i bär-, förstärknings- eller underlagsmaterial. En ökad nederbördsmängd kan medföra minskad bärighet (styvhet) och ökad deformationsbenägenhet. Mildare vintrar kan minska frostpåverkan men även öka längden av och antalet tjällossningsperioder, vilket kan ge reducerad bärighet och öka tillväxten av permanenta deformationer. Dessutom kan fler frys/tö-cykler per vinter leda till omlagring av stenpartiklar i bärlagret vilket kan ge ökad tillväxt av permanenta deformationer dock bedöms påverkan vara liten eller försumbar i förstärknings- och terrasslager.
Den minskade nederbörden i vissa delar av Sverige kan i kombination med temperaturförändringar resultera i att säsongen för tjälad mark blir allt kortare och att gränsen för områden med mer långvarig tjälad mark förskjuts norrut (Figur 4–122). Detta kan påverka tunga transporter negativt, både på det statliga och enskilda vägnätet, se t.ex. Sunesson m.fl. (2007). Mycket dyra reparationer har behövt utföras på några vägar i norra Finland på grund av att permafrosten i torvmossar som vägarna går över har börjat tina (Minna Karstunen, Professor Geoteknik, Chalmers, personlig kommunikation, 2019-05- 10).
Figur 4–12. Frusen skogsväg. Bild av Mostphotos.
4.10.1. Konsekvensbedömning
Tester har visat att modeller för beräkning av det strukturella tillståndet av vägkonstruktionen och dess olika lager kan användas för beräkning av styvhetsändringar i samband med tjäle (Salour och
Erlingsson, 2012).
4.10.2. Åtgärder
Bärighet av en väg beror till stor del av vägens underbyggnad, material, packningsgrad etc. Eftersom de flesta bär- och förstärkningslager är relativt okänsliga för temperaturvariationer utan snarare beror av fukthalt, kommer det att bli extra viktigt att hålla vägar och dess uppbyggnad väldränerad. Områden med långa och flera tjällossningsperioder kan behöva förstärkas genom tjälskyddsåtgärder enligt Trafikverkets Tekniska dokument för väg (Trafikverket, 2011). Dokumentet tar inte enbart upp att underhåll respektive bärighetsförbättring och tjälskadeinventering ska genomföras i enlighet med
TRVMB 120, Inventering av befintlig väg, avsnitt Tjälinventering, utan även hur tjälskydd ska
utformas.
4.10.3. Bedömning av effekt i förhållande till investerings- och löpande kostnader
Effektbedömning utförs enligt föreslagen kalkyl för åtgärder i löpande verksamhet, d.v.s. enligt ekvation 2 och 3 i avsnitt 2.3.Där
Ct = f(ÅDT, omledning av trafik, bärighetsnedsättning alternativt avstängningstid (beroende av tjällossningsperiod) kostnader för tjälskydd och eventuella
dräneringskostnader, hastighetsnedsättning och försämrad trafiksäkerhet).
Cdu = genomsnittlig årlig kostnad för löpande åtgärder som minskar risken för framtida skada på infrastrukturen (inventering, spolning och andra löpande åtgärder)
Probit = förekomst av tjälperioder idag samt längd (är det flera korta eller en lång
period) hur den kommer att ändras i ett förändrat klimat bör kunna beräknas baserat på SMHI:s regionala klimatmodeller för temperatur, modeller för tjällossning och
strukturellt tillstånd samt information från de tjälmätare som trafikverket har idag och information om befintliga tjälskydd.
4.10.4. Underlag som behövs
Underlag som behövs för skadekostnadsberäkning inkluderar inventering av anläggningens skick och av tjäldjup i fält, påverkan av omledning av trafik som beror på bärighetsnedsättning, d.v.s. vilken axellast som får köra på vägen och vilken typ av transporter och gods som transporteras. Vidare kan avstängningstider i extrema fall komma att bli viktiga i det fall vägen behöver stängas helt under svåra tjällossningsperioder. Kostnader för tjälskydd och eventuella dräneringsåtgärder samt
hastighetsnedsättningar och försämrad trafiksäkerhet bör också ingå i beräkningarna. Tillgänglig information om trummor och dränering är bristfällig. Det skulle behövas bättre information om trummors funktionalitet, se underlag från kapitlet om översvämning (7) gällande flödeskapacitet i diken, kulvertar, trummor och ledningar samt information om historiska nederbördsdata samt återkomsttider.
Det har nyligen publicerats en omfattande studie från USA om hur klimatfaktorer som fukt och temperatur orsakar olika typer av deformationer och sprickor i asfalterad väg. Studien använder modeller för att beräkna hur faktorer som frost, tjäldjup, antal frys- och töcykler, trafikbelastning och beläggningstyper påverkar ytskador och deformationer. Syftet med studien var att identifiera och kvantifiera hur de olika faktorerna påverkar och att utveckla rekommendationer för att minska ytskador och deformationer genom att titta på materialval, design och konstruktion. Resultaten visade på förbättringsmöjligheter kopplade till olika klimatregioner. Studien presenterade ett antal modeller som förslagsvis skulle kunna testas för svenska förhållanden. Resultaten från en sådan studie kan användas som underlag för att vidta åtgärder för att minimera den negativa påverkan som ett förändrat klimat kan ha på vägens beständighet. Ett exempel som tas upp är att ojämnheter oftare förekommer på vägar som har en högre lerhalt i undergrunden samtidigt som trafikbelastningen är hög. Dessutom menar de att ett högre antal frys- och töcykler verkar vara den huvudsakliga faktorn som ökar på utvecklingen av ojämnheterna.
Eftersom en trolig förändring av det svenska klimatet kan komma att bli ett ökat antal frys- och töcykler skulle en grundlig genomgång av vägar med silt och lera i undergrunden behövas och riskområden eventuellt åtgärdas. Inventeringen av anläggningars skick skulle kunna göras i GIS. Detta förslag stämmer även överens med ett förslag som lyftes i de intervjuer som genomförts i denna förstudie. Det handlade om att arbeta mer med att försöka förstå olika jordars benägenhet att hålla fukt samt hur det skulle påverka övergångszoner för järnvägen.
Uppgifter om jordarter och jordartsdjup behövs som underlag. Databas med jordarter och jordartsdjup finns i ROP.