Forbelastning af vejdæmninger på blød bund

Etablering af forbelastning er en sikker, anlægsøkonomisk og miljømæssig attraktiv løsning på blødbundsproblemer  



I forbindelse med de seneste årtiers eksplosive udvidelse af infrastrukturen i Danmark,  er der blevet anlagt motorveje og omfartsveje på mere følsomme områder. I disse anlægsprojekter støder man ofte ind i større forekomster af relativt tykke og stærkt sætningsgivende blødbundsområder.

Princippet i forbelastningen

Ved forbelastning fremskyndes de sætninger, der vil komme som følge af belastningen fra den færdige vejdæmning. Sætningerne fremskyndes ved, at vejdæmningen i en periode (forbelastningsperioden), inden den endelige vejbefæstelse etableres, udføres med en passende overhøjde.

De sætningsgivende lags mægtighed varierer meget og består typisk af sandet gytje, dynd og tørv. Lagene er ofte placeret i lavtliggende områder eller i havnebassiner, hvor vandindholdet i aflejringerne er relativt højt. Ved at etablere en forbelastning på disse arealer, kan der i mange situationer opnås en sikker,  miljømæssig og anlægsøkonomisk attraktiv løsning på blødbundsproblemet.  

Siden begyndelsen af 90’erne har der været stærkt fokus på disse løsninger, og de er blevet anvendt i mange anlægsprojekter over hele landet. En væsentlig årsag hertil ligger i de miljømæssige perspektiver, som ofte resulterer i, at et projekt kan gennemføres med brug af langt færre råstoffer (sandmaterialer).

Med forbelastning spares der tid

Ved forbelastning provokeres de fremtidige sætninger, så de opstår hurtigere end de ville gøre ved almindelig brug. Sætningerne fremskyndes ved at påføre jord i overhøjde på området med blød bund, så sætningslagene sætter sig permanent. Når den ønskede sætning er opnået, fjernes belastningen igen, og området vil således forblive, som det er. Med denne løsning kan sætningen ske på ca. 20 måneder.

Forbelastning af vejdæmninger på blød bund





Generelle overvejelser inden valg af blødbundsløsning

Geotekniske forhold

En af de første overvejelser går naturligvis på underbundens sammensætning og blødbundsaflejringernes placering i forhold til planum. Ligeledes er det af stor betydning, at kende til aflejringernes tykkelser, udbredelser samt geotekniske parametre. I denne fase er det vigtigt, at bestemme det nuværende og fremtidige vandspejl samt blødbundsforekomstens konsolideringsmodul, der er afgørende for konsolideringstiden.

Tidsrammen for ibrugtagning

En anden vigtig faktor er at opstille tidsrammen for arealets ibrugtagning. Perioden kan variere fra nogle få måneder til mange år. Tidshorisonten er ofte afgørende for, hvilken løsning, der skal vælges. Sætninger fra traditionel konsolidering af forbelastning vil tage op til 30 år. Denne periode kan reduceres til 1-2 år ved at etablere vertikaldræn gennem forbelastningsdæmningen.

Råstoffer

For at kunne vælge den optimale løsning, bør der i høj grad tages hensyn til de råstoffer, som er tilgængelige i området. Ofte betyder en traditionel blødbundsudskiftning, at der skal udvindes enorme mængder af sand- eller grusmaterialer. Samtidig kan det være ganske miljøbelastende, at skulle placere tilsvarende mængder opgravet - og principielt ubrugelig - blødbund i landskabet. Aflejringerne indeholder ofte betydelige mængder af okker, pyrolit m.v. og er derfor ikke altid lige kærkomne ved en traditionel oplægning i landskabet.

Fremskyndelse af sætningsforløb med vertikaldræn

På baggrund af ovennævnte forhold er det muligt at vurdere, om vertikaldræn kan anvendes. Med kendskab til de aktuelle jordbundsforhold, herunder blødbundsformationens tykkelse, placering og konsolideringsmodul, kan man, ud fra den forventede overbygning, overslagsmæssigt vurdere konsolideringstiden og sætningens størrelse. Med udgangspunkt i den beregnede konsolideringstid, kan man vurdere, om tidshorisonten for projektets ibrugtagning ligger inden for den aktuelle konsolideringstid. I modsat fald bør man overveje at bruge vertikaldræn.

Stor effekt af vertikaldræn

Vertikaldræn er, afhængig af deres indbyrdes afstand, i stand til at nedsætte porevandets afstand til bortdræning. Selv efter ganske betydelige sætninger, gør vertikaldrænets fleksible struktur det muligt, at lede porevand til drænende lag i forskellige niveauer. Konsolideringshastigheden kan justeres ved at ændre intensiteten af vertikaldrænene. Effekten af drænene hænger nøje sammen med blødbundsforekomstens konsolideringsmodul, således, at jo lavere permeabilitet blødbundsforekomsten udviser og jo større tykkelse på aflejringen, desto større effekt vil drænet have. Tiden for at opnå 90 % konsolidering vil oftest kunne reduceres fra år til måneder ved brug af vertikaldræn.


Effekt af vertikaldræn



Håndtering af stabilitetsmæssige problemstillinger

Dette område kræver flere overvejelser, idet der kan være tale om relativt tykke aflejringer af ikke konsolideret blødbund, f.eks. gytje, dynd eller lignende. Aflejringerne ligger ofte nær på råjordsplanum med et højtliggende grundvandsspejl. Aflejringernes forskydningsstyrker er ofte ganske beskedne, og derfor kan de indledende stabilitetsanalyser være problematiske.

Mange af de senere års forbelastninger har derfor medregnet bidrag fra vandrette indlæg af geonet eller vævede geotekstiler med høj trækstyrke. Armeringen placeres centralt i opbygningen i forbindelse med beregning af totalstabiliteten. Herved kan man opnå en tilfredsstillende sikkerhed mod brud i konstruktionen.

Behov for overvågning

Løbende overvågning af porevandtryk og sætninger kan være nødvendig for at få det rette overblik over stabilitets- og sætningsforløbet. I forbindelse med opfyldning anvendes ofte piezometre til bestemmelse af det aktuelle porevandtryk. Ved nøje at overvåge dette tryk, kan man løbende få vigtige informationer vedr. forbelastningens totale stabilitet. Forhøjet porevandtryk i de meget svage blødbundsaflejringer kan forårsage stabilitetsbrud. For at få overblik over sætningsforløbet, kan måleslanger eller sætningsplader placeres under dæmningen.


Kontrolmåling af porevandtryk ved forbelastning





Forbelastning – et sikkert valg

I forbindelse med etablering af forbelastninger har vertikaldræn igennem en årrække vist sin styrke og effektivitet. I Danmark har vi gode erfaringer med denne relativt simple løsningsmodel, der i flere tilfælde har bevist, at konsolideringstiden kan reduceres ganske betydeligt. Samtidig kan man, på en enkel måde, sikre og kontrollere konstruktionens totale stabilitet, dels ved en armering af konstruktionen og dels ved en overvågning af det aktuelle porevandtryk. Med en fornuftig forundersøgelse og en langsigtet planlægning er forbelastning en god og miljøvenlig løsning på en problemfyldt underbund.



Individuelle løsninger kræver en bred palette af eksperter

Når projekter, store som små, skal sikkert i havn, kræver det ofte en holdindsats. For selvom der typisk er én enkelt eller et team af nøglepersoner, som har den brede indsigt og det overordnede ansvar, kræver langt de flest projekter et team af eksperter, der løbende kommer i spil med deres forskellige tekniske viden og færdigheder.

Hos Byggros har vi samlet en række eksperter, der har arbejdet med projektspecifikke løsninger gennem mere end 20 år. Vi har de nødvendige elementer og knowhow til at sammensætte og udvikle unikke, banebrydende og dokumenterede løsninger.

Vi tilbyder kompetent vejledning om løsningerne, lige fra idé og projektering til installation og drift - i tæt samarbejde med dig. Har du nogle spørgsmål om forbelastning af vejdæmninger på blød bund, er du velkommen til at kontakte vores tekniske konsulenter, der selvfølgelig er behjælpelige med at give dig den information du ønsker. Kontakt os på 5948 9000 eller info@byggros.com.













Har du brug for rådgivning?
Giv os et kald eller skriv til Byggros på
Byggros - Karsten