Maintenance for unpaved roads carrying
very low levels of traffic
Developing a spot improvement manual
for basic accessibility
by
Simon Done and John Rolt
Presented by Brian Ferne
AIPCR/PIARC Seminar
Bamako, Mali
February 2006
Background
• The International group at TRL has been
carrying out research for the benefit of
developing regions of the world for many
years
• Some of the key outputs of this research are
guidelines and best practice guides
• These include the following…
following…
Overseas Road Notes
Overseas Road Notes
And ORN 20
‘Management of
rural networks’
networks’
Aimed at the very
low traffic end of
the spectrum
Contribution of environment and traffic to road
behaviour (schematic)
Scope of the Road Notes
0.25
0.5
0.75
1.0
1.25
ORN - 1 Maintenance management for District engineers
ORN 2 – Maintenance techniques for District engineers
ORN 18 – A guide to pavement evaluation and maintenance of
bitumen surfaced roads
ORN 20 – Management of rural networks
New
New project aimed at very low traffic where
environmental effects dominate road behaviour
Percentage contribution
Cumulative Traffic (mesa)
0
100
Environment
80
60
Traffic
40
20
0
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
Traffic (mesa)
1
Scope of the new project
National roads…
roads…
• The majority of roads in most developing
countries fall into the category of ‘low traffic’
traffic’
• Although the level of motorised traffic is low,
•
•
•
•
•
the roads perform a vital function for the
rural population
Maintaining them has always been a problem
Insufficient funds is one reason but..
Traditionally priority has been determined by
traffic
Social benefits need to be included (ORN 22)
Methods of maintenance suitable for higher
traffic levels are not suitable because of cost
… and Regional roads
But there is not enough money available to
construct and maintain all regional roads to the
same high standard
As a result, there are many problems on
regional roads
Rural accessibility
Erosion
2
Potholes
Because of these problems, vehicles
often do not travel
Missing structures
People suffer because they have to walk to fetch water, go
to the market, visit the hospital or work on their farms.
Improve critical sites
How can we improve regional roads at
low cost so that vehicles can travel
and so that funds remain to improve
other roads to rural communities?
3
Leave passable sections
Basic Access
This level of service is called Basic Access
It does not permit high speed travel
But it provides reliable and safe access
Basic access
What does Basic Access involve?
What are typical critical sites?
What are the likely solutions?
Problem: absence of water crossing
Solution: culvert…
culvert…
4
…drift…
drift…
…low cost splash
…submersible bridge…
bridge…
Problem: erosion in side drain
Solution: mitre drains…
drains…
…and drain
lining
5
Side accesses…
accesses…
Solution: access structures
Solution: embankment
…can cause side drains to overtop and
erode the surface
Problem: flooding
Problem: erosion on an unformed track
6
Solution: diversion banks
Problem: surfaces can be dusty…
dusty…
…badly eroded…
eroded…
…slippery…
slippery…
…with potholes…
potholes…
Solution: gravel…
gravel…
7
…seals…
seals…
…geo cells
…do nothing…
nothing…
…spot sealing…
sealing…
And if the road or track is passable…
passable…
…do nothing
8
Spot improvement manual
Spot improvement manual
Reasons for adopting spot improvements:
Very large rural network
Low available funding
Low maintenance capacity
Low levels of traffic
Priorities of local road users
Deterioration of rehabilitated road
Spot improvement manual: problems 1
Must be Acceptable to:
•
•
•
•
Road authority staff
Local residents
Local politicians
Contractors
Decision made to commission a
spot improvement manual
Spot improvement manual: problems 2
Change of approach/policy:
• Definitions of access
• Definitions of spot improvements
• Contract forms
• Publicity/dissemination
Spot improvement manual: problems 3
Engineers require:
• Focus on access
• Flexibility
• Understanding of deterioration
• Confidence
Spot improvement manual: solutions
• Include in national road policy
• Allow inclusion in maintenance
contracts
• Commission a Manual
• Guidance/training
• Include training
• Authority to carry out spot improvements
• Series of dissemination workshops
• National launch of Manual
9
Chapter 1 – Introduction
Spot Improvement Manual
For
Basic Access
Description of Basic Access
Description of spot improvements
Target group of the Manual
A manual has been
written to help with
the design of spot
improvements and
the provision of
Basic Access
Involvement of local communities
Additional useful manuals
Preparado por:
TRL Limited
Nine Mile Ride, Wokingham
Berkshire RG40 3GA
United Kingdom.
Definition of Basic Access:
Chapter 2 – Identify critical sites
• List of different types of defect
For a standard vehicle:
vehicle:
• Water courses
*
*
*
*
*
*
• Soils, surfaces and alignment
Pass all year
Travel above a speed of 20 km/h
No one in danger
No damage to the road
No damage to the vehicle
Road condition unlikely to worsen
• Drains and slopes
Some
defects
Form – for recording critical sites
Figura 2 - Ficha de Levantamento de Sítios Críticos
Distrito
Início
Estrada
Técnico
Fim
Data
Erosão noutros taludes > 10cm
Erosão na valeta > 10cm / avança lateralmente p/ est.
Água do terreno limítrofe transborda para a estrada
O troço tem mau alinhamento - muitos sitios criticos
Afloramento rochoso à superfície
Conflito, má visibilidade ou dificuldade
O troço é baixo e fica inundado
Área de lama que se deforma quando molhada
Raizes que danificam os pneus de bicicleta
Murrumuché que é escorregadia
O troço tem buracos
Superfície é argila e escorregadia
Área de areia solta
Água na valeta transborda para a estrada
Drenagens e
Taludes
Solos, Superfícies e Alinhamento
Brechas de erosão longitudinal em declive > 5 cm
O aterro é estreito e veículos < 50 cm da berma
Estrutura existente gravemente danificada
Picada em declive sem brechas de erosão > 5 cm
Falta de Acesso Garantido todo o ano
Falta de Acesso Garantido durante a époce seca
Falta de Acesso Garantido durante as chuvas
Acesso Garantido todo o ano
A (km)
Largura (m)
De (km)
Tipo (Picada/Terra Natural/TerraPlanada/Asfaltada)
Acesso Garantido
Linha de água existente (c/s água)
Linhas de
Água
Localização (km)
Medidas
Soluções possíveis
Localização de Pontos de Referência / Alternativos que podem reduzir os custos / Informação útil sobre as condições da estrada proveniente das conversas com as pessoas que usam a estrada durante todo o ano
Acesso Garantido significa que um veículo padrão pode passar > velocidade padrão, sem perigo e sem danificar a estrada, o veículo, ou a sua carga para além do desgaste normal
10
Guidance on carrying out a survey
Measuring Surface Deflection
Creep speed
Other survey techniques
For Unpaved Primary Routes
Running speed
Equipment for measuring vehicle
response - bump integrator mounted
on vehicle rear axle
Traffic speed
Walking speed
For Unpaved Primary Routes
Equipment
for measuring
longitudinal profile
- MERLIN
For Unpaved Feeder Roads
Instead use video records
• more consistent
• can provide reference
11
Cross sectional
area of normal peak
flow is < 0.5 m2
Y
N
Water often
overtops the water course
onto the surrounding land
or there is general
flooding
Y
Y
Chapter 3 – Select appropriate solutions
The route is an
unformed track?
Clear the water course.
If condition persists,
construct an embankment
across
the flooded land
N
• Water courses – water crossing structures
• Erosion on a track – diversion banks
Water flows
for < 3 hours
after rainfall
Structures
selection
chart
Select a structure for the
main water course and
select standard culverts
or drifts at 50 m spacing
along the embankment.
N
Y
Use Section xx to
estimate the necessary
open area of the structure
for the main water course
Splash
Necessary
open area
< 4 m2
Y
• Loose sand – formation and improved
surface
N
The cross section
of the water course is
wide and < 20 cm
deep
Y
The road
will require a hump
if a culvert is
constructed
• Swamp – embankment
Y
N
A strong
foundation exists
across the water
course
Site selection
All water crossing sites
should be stable. If the
water course is likely to
move laterally or erode,
realign the road
to a more stable
crossing site.
N
Peak flow during
and after heavy rain
is < 3 days
Y
Peak flow during
and after heavy rain
is < 7 days
Culvert
N
Normal flows
last for more than
two weeks
N
Submersible
bridge
It is possible to
construct piers across
the water course in
the dry season
Y
Y
Vented drift
N
Y
N
• Erosion in side drain – mitre drains and
scour checks
N
N
Y
Drift
High bridge
with piers
High bridge
without piers
eg. Bailey bridge
Chapter 5 – Reduce costs
1. Construct more cheaply - Can the communities
contribute materials?
Chapter 4 – Estimate the costs
• Bill of quantities
2. Prioritise the roads - Which road is the more
important?
3. Prioritise the critical site - Can we adjust the
definitions of Basic Access?
4. Reduce the length - Can we improve only the first
part of the road?
Chapter 6 – Implement spot
improvements
Advice on how to arrange for the work to be carried out
– large teams
• Self-help (by local communities and
organisations)
• Commercial (by contractors)
12
Advice on how to arrange for the work to be carried
out – small plant
Advice on how to arrange for the work to be carried
out – individual workers
Or even small work carried out by a community
Chapter 7 – Training
Completed form
Completed plan
Figura 5 - Mapa de Localização de Melhoramentos Localizados
Figura 4 - Ficha de Levantamento de Sítios Críticos
Distrito
Início
Estrada
Distrito
Técnico
Fim
Estrada
Início
Técnico
Fim
Data
Data
P
3
0+500
P
4
X
0+500
0+200
0+600
P
4
X
P
4
0+600
0+700
0+100
A (km)
0+100
0+200
X
X
X
X
X
Localização (km)
0+300
0+500
Medidas
Soluções possíveis
Picada em declive
sem brechas de
erosão > 5 cm
Código
Localização (km)
Linhas de Água
Código
0+135
L-3
P - 0.4
0+250
L-5
P - 0.3
70 metros
0+600
0+600
0+700
0+700
0+800
0+500 - 0+600
B3
B3
100 metros
100 metros
0+135
0+250
0+620
A1
A2
A1
A2
A = 0.5 m 2
L=5m
A = 1.0 m 2
L = 12 m
0+220 - 0+290
0+610 - 0+680
0+660
aqueduto - devagar
Localização (km)
drift simples - água devagar
superficie melhorada
Solos, Superfícies
e Alinhamento
Lombas de alívio
0+610 - 0+680
70 metros; 50 cm
X
X
0+620
L - 7 P - 1.0
aqueduto - muito devagar
X
X
0+660
L - 12 P - 0.5
drift simples - água devagar
Código
Quantidades
C1-2
B8
70 metros
350 m 3
aterro
0+700 0+800 TN 4
X
X
0+725 - 0+745
20 metros
limpar a valeta
Localização de Pontos de Referência / Alternativos que podem reduzir os custos / Informação útil sobre as condições da estrada proveniente das conversas com as pessoas que usam a estrada durante todo o ano
Uma igreja fica a 0+080
O lider da comunidade disse que a população é capaz de providenciar areia sem rendimento
Linhas de água ficam a 0+135, 0+250 and 0+650
Um cruzamento com uma picada para Nhamatse fica a 0+540
Acesso Garantido significa que um veículo padrão pode passar > velocidade padrão, sem perigo e sem danificar a estrada, o veículo, ou a sua carga para além do desgaste normal
0+500
Cruz. c/
picada 0+540
Quantidades
0+220 - 0+290
X
0+300
0+200 - 0+300
Localização (km)
X
X
0+200
Pontos de Referência Igreja 0+080
Erosão noutros taludes > 10cm
Erosão na valeta > 10cm / avança lateralmente p/ est.
Água na valeta transborda para a estrada
Água do terreno limítrofe transborda para a estrada
O troço tem mau alinhamento - muitos sitios criticos
Afloramento rochoso à superfície
Conflito, má visibilidade ou dificuldade
O troço é baixo e fica inundado
Raizes que danificam os pneus de bicicleta
Área de lama que se deforma quando molhada
Murrumuché que é escorregadia
O troço tem buracos
Superfície é argila e escorregadia
Área de areia solta
Brechas de erosão longitudinal em declive > 5 cm
O aterro é estreito e veículos < 50 cm da berma
X
X
0+300
Drenagens e
Taludes
Solos, Superfícies e Alinhamento
0+000
Quantidades
X
0+300
Estrutura existente gravemente danificada
X
3
Picada em declive sem brechas de erosão > 5 cm
3
P
Falta de Acesso Garantido todo o ano
Acesso Garantido todo o ano
P
0+200
Falta de Acesso Garantido durante a époce seca
Largura (m)
0+100
0+100
A (km)
Falta de Acesso Garantido durante as chuvas
Tipo (Picada/Terra Natural/TerraPlanada/Asfaltada)
0+000
De (km)
Linha de água existente (c/s água)
Linhas de
Água
Acesso Garantido
De (km)
Localização (km)
Drenagens e
Taludes
Código
Quantidades
0+725 - 0+745
B16
20 metros
Notas O lider da comunidade disse que a popula ção é capaz de providenciar areia sem rendimento
13
Solução
Código
Norma
Secção A – Estruturas de Linhas de Água
Chapter 8
Estimativa do tamanho da estrutura
Aqueduto
Drift simples
Drift de pedra arrumada
Drift de tubos
Passagem de aterro
Ponte submersível
Ponte alta
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
Estimating the size of a structure…
structure…
Terreno
C1
Solo
C2
Vegetação
C3
Muito plano
Ondulado
Montanhoso
0.10
0.14
0.20
Arenoso
Médio
> 30% rocha
ou
pavimentado
0.15
0.21
Densa
Médio
Nenhuma/ligeira
0.25
0.35
0.50
Rational
method
Secção B – Picadas, Estradas e Drenos
Catalogue of
solutions
Alternatives
Descriptions
Sketches
Drawings
Quantities
Prevenção da erosão
Reparação da erosão
Lombas de alívio
Remoção de murrumuché
Remoção de raízes
Picada separada
Enchimento
Aterro
Abaulamento
Estrada sobre rocha
Sanjas
Cascatas
Revestimento da valeta
Vala de crista
Vala
Limpar a valeta
Melhorar o acesso lateral
Bio-engenharia
Corte de capim
Limpeza
Destroncamento
Realinhamento
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
B11
B12
B13
B14
B15
B16
B17
B18
B19
B20
B21
B22
0.30
C = C1 + C2 + C3
Tabela 17 Calculando C para a captação de chuva
C
Área de captação (ha)
C1
C2
C3
C4
C4-1
C4-2
C4-3
C4-4
C5
C6
C7
2 2,3
Área aberta necessária (m )
<5
5-10
10-20
20-50
50-100
100-250
250-500
0.3
0.5
0.8
1.6
2.5
4.7
7.4
0.50 - 0.75
<5
5-10
10-20
20-50
50-100
100-250
250-500
0.5
0.8
1.2
2.3
3.6
6.8
10.6
0.75 - 1.00
<5
5-10
10-20
20-50
50-100
100-250
250-500
0.6
1.0
1.7
3.0
5.0
9.0
14.9
Secção C – Superfícies Melhoradas
Picada estabilizada
Picada com saibro
Saibro na estrada
Selos de betume
Sand seal
Grit seal
Otta seal
Chip seal
Geo Cells
Base de Emulsão Betuminosa (ETB)
Estabilização mecânica de argila
1
0.50
Tabela 18 Área aberta necessária para uma estrutura (2)
To prevent overtopping of a structure
Culvert – direct inputs
Recurso
Unidade
Quantidade
Cimento
Areia
Pedras de betão
Alvenaria
Ferro
Trabalhadores
Capataz
Pedreiros
Tractor
Atrelado
Tanque de água
Betoneira
50 kg
3
m
3
m
3
m
kg
Pess-dia
Pess-dia
Pess-dia
Equip-dia
Equip-dia
Equip-dia
Equip-dia
21
3
4
4
42
20
2
3
2
2
10
10
Culvert
Drift
14
Splash
Embankment
Vented drift
Submersible bridge
Construction
and
Repair
High bridge
Prevention of erosion
Resolve problems while still small
Identify and treat the source of erosion
Divert water to surrounding land
Place top soil and plant grass
Construct improved surfaces
Clean the drains
Shape the road surface well
Maintain all roads and tracks
15
Removal of anthill
Diversion
banks to
prevent
erosion on a
track
Removal of roots
Separate track
Road formation
Sustainability in the UK!
16
Road on rock
Side access
Drains, mitre drains
and scour checks
BioBio-engineering
Vegetation on
slopes
Stone paving
Live scour checks
Vegetation fascines
Grass cutting, bush clearing & tree removal
Improved surfaces
Slippery
Erosion
Loose sand
Dusty
Weak
Swampy
Rock outcrops
17
Selection table for improved surfaces
Mais de 100
50-100
Condições
Base *
Superfície
Bons materiais naturais
disponíveis
Bons materiais naturais não
disponíveis
Bons materiais naturais
disponíveis
Saibro
Otta seal duplo
Chip seal duplo
Otta seal duplo
Chip seal duplo
Otta seal simples
Chip seal simples
Grit seal
Otta seal simples
Chip seal simples
Grit seal
30-100
Bons materiais naturais não
disponíveis
Menos de 50
Bons materiais naturais
disponíveis
Bons materiais naturais
disponíveis
Declive íngreme
Bons materiais naturais não
disponíveis
Menos de 50
Menos de 30
Solo quimicamente
estabilizado
Saibro
Base de Emulsão
Betuminosa (ETB)
Geo Cells
Track
with
gravel
Saibro
Saibro
Base de Emulsão
Betuminosa (ETB)
Geo Cells
Otta seal simples
Grit seal
Sand seal duplo
Otta seal simples
Grit seal
Sand seal duplo
Gravelling
Gravel selection chart
ESPECIFICAÇÃO DO MATERIAL
PARA CAMADA DE SAIBRO
500
Gravel tests
D
Escorregadio
365
Grading coefficient
Shrinkage product
Settlement test
Drying test
A
PRODUTO DE
RETRACÇÃO
Tráfego
(veículos por dia)
Mais de 100
240
Sofre
erosão
C
Solta-se
E2
Bom
100
B
Solta-se e causa
ondulação
0
0
Bituminous seals
E1
Bom, mas
pode ser
poeirento
16
COEFICIENTE DE
GRANULOMETRIA
34
48
Geo cells
Sand seal – area
Grit seal – 0-6 mm
Otta seal – 0-16 mm
Chip seal – 10 ou 13 mm
18
Summary of Manual
We can provide access to the rural communities, so they
can reach the farms…
farms….
Define Basic Access
Identify critical sites
Select solutions
Estimate costs
Reduce costs
Design the improvements
Construct the improvements
Train
…trade their crops…
crops…
….and go to markets
….visit hospitals…
hospitals…
The End
19
Merci
Pour votre attention!
Thank you for listening
[email protected]
20