Ledningsgrävning och uppdriftsäkring - förankring av PE-ledningar och tankar med geonät

Klicka för zoom

Metoden att förankra PE-ledningar och tankar med hjälp av geonät har använts sedan mitten av 90-talet.

Lösningen har visat sig vara ekonomiskt attraktiv och enkel att genomföra i praktiken. Relevanta tekniska beräkningar är relativt enkla, och metoden har i många fall kunnat lösa befintliga uppdriftsproblem.

Traditionell beräkning av uppdrift (fig1)

Enligt DS 415, DS 409 samt DS 410 så beräknas uppdriften av rör och tankar eligt följande:

Uppdrift av luftfyllt rör/tank:

U =P /4 x d_rör ² x g_vatten x g_f [kN/m]

Ballast från egenvikt på rör samt ovanliggande fyllnadsmateiral:

B = ((h₁ + h₂) x d_rör x g_effektiv) – (P /4 x d_rör ² x g_effektiv)/2 + E_rör [kN/m]

Skyddet mot uppdrift beräknas enligt följande:

S₁ > B/U ≥ 1,0

fig 1

Bestämning av nödvändig dragstyrka F_d i geonät

I de fall skyddet mot uppdrift S1 inte uppfyller kravet enligt denna traditionella uppdriftsberäkningen kan ballastbidraget ökas med en mängd som motsvarar geonätets dragstyrka Fd. Bidraget från geonätet förutsätter att nätet är tilräckligt förankrat på bägge sidor av röret.

F_uppdrift = (U - B)

F_d > F_uppdrift, där

F_d = F_karak / (g_kryp x g_mek x g_kem x g_global) [kN/m]

Bestämmelse av geonätets förankringslängd:

F_förank = F_uppdrift x S₂ /2 [Se fig. 2] S₂ = 2 x F_förank/ F_uppdrift ≥ 1,5F_förank = ha x g_effektiv x m x tan(jd) x L_geonät [kN/m] =>L_geonät = F_förank /( ha x g_effektiv x m x tan(jd))

Notera att förankringslängden Lgeonät inte bör vara kortare än 1,0 m.

Det är viktigt att notera att det i mindre omfång kommer kunna uppstå lyftning av rörledning som en konsekvens av att geonätets deformations- och styrkeparametrar aktiveras. För en säker och rimlig kraftöverföring i gränsnittet mellan rör och fyllning skall geonätet i zonen mitt på röret placeras med radie r > d_rör/4. [Se fig. 3]

fig 2

fig 3

Utförande:

Ledningen eller tanken placeras i utgrävningen, och lämpligt material fylls igen mitt på röret/tanken.

Geonätet rullas ut över rörledningen (normalt i tvärliggande banor, men det beror på rullbredd och styrkeriktning) och det säkras att förankringslängden på bägge sidor av röret utgör minst 1,0 meter eller enligt beräkning (jfr. tidigare beräkning).

Igenfyllning sker enligt rörleverantörens anvisningar.

Vidare så bör följande förhållandes värderas innan installation:

Notera:

Geonät kan med fördel byggas in i friktionsfyllning vilket normalt resulterar i kortare förankringslängd pga bättre interaktion mellan fyllnadsmaterial och geonät.
Omslag av geonät kan i vissa situationer utnyttjas med fördel, således att förankringsbredden i utgrävningen reduceras [se fig. 4].
Det lodräta avståndet mellan geonät vid tillbakaslag bör minst utgöra 0,2 m.

Om det i förbindelse med förankring används omslag, ska det kontrolleras att den resulterande ballasten motsvarar den beräknade uppdriften. Sistnämnda är också gällande vid ballastering av flera tätt liggande rörledningar.

fig 4

Symbolförklaring:

U = Uppdriften

r = invändig radie rör

d_rör = utvändig diameter rör

g_vatten = rumvikt vatten

g_fyll = rumvikt fyllning

g_effektiv = effektiv rumvikt fyllning i förhållande till GVS.

f_k = karakteristisk friktionsvinkel

f_d = Räkningsmässig friktionsvinkel jd = arc tan (tan(fk)/gf)

B = ballast över rör – oarmerat

B_a = ballast över rör – armerat med geonät

h_a = tjocklek på fyllnadsmaterial på geonätets ovansida.

h₁ = fri höjd över rör i centerlinjen

h₂ =drör / 2

E_rör = egenvikt rörledning eller tank

GVS = grundvattenspegel

F_uppdrift = beräknad uppdrift som överförs till geonätet

F_karak = korttidsstyrka geonät

F_d = räkningsmässig dragstryka geonät

F_förank = förankringskraft geonät

L_förank = förankringslängd geonät

Partielkoefficienter:

g_f = partielkoefficient uppdrift jf. DS 415

g_f = partielkoefficient friktionsvinkel fyllning jf. DS 415

Partielkoefficienter geonät:

g_kryp = krypningsfaktor relaterat till konstruktionens livstid

g_mek = mekaniska skador under installation av geonätet

g_kem = kemisk påverkan

g_global = säkerhetsfaktor relaterad till produktion och extrapolation av data.

Interaktion mellan geonät och fyllnadsmaterial:

m = interaktionskoefficient mellan geonät och fyllning (0,5 - 1,0)

Skydd mot uppdrift - oarmerat

S₁ = Skydd mot uppdrift ≥ 1,0

Skydd mot uppdrift - armerat med geonät

S₂ = Skydd vid förankring av geonät ≥ 1,5

back