Ny teknologi for stabilisering av kvikkleire

I utbyggingsprosjekter med krevende grunnforhold er det ofte behov for omfattende grunnforsterkning og sikringsarbeid for å hindre at skred utløses. Statens vegvesen, Bane NOR og Statsbygg skal utvikle ny teknologi for å sikre klimavennlig grunnstabilisering i slike områder, og da spesielt i kvikkleireområder.  

Les på geo365: Kvikkleire forsinker jernbaneprosjekt 

En helt ny måte 

De tre byggherrene har inngått et innovasjonspartnerskap kalt KlimaGrunn. Partnerskapet, som er støttet av Innovasjon Norge, skal utvikle ny teknologi for grunnstabilisering i bygg- og anleggsbransjen. Hensikten er å redusere CO2-utslipp ved å unngå overforbruk av grunnstabiliserende materiale.  

– Grunnsikring ved hjelp av peler av kalk og sement er en utbredt metode, og metoden skal videreføres, men på en mer klimavennlig måte. Resultatene av arbeidet med KlimaGrunn vil føre til at vi i fremtiden vil jobbe med grunnstabilisering på en helt ny måte, enten det gjelder bygging av vei, jernbane eller bygg, skriver Statens vegvesen i en melding. 

Økt kunnskap om oppnådd stabilisering 

Grunnstabilisering i dag gjennomføres blant annet ved å blande inn mange tonn kalk og sement. Denne prosessen bedrer grunnforholdene og øker sikkerheten uten store terrenginngrep. Kalksementpeling brukes i utstrakt grad for å øke styrken i kvikk eller bløt, setningsømfintlig leire. Kalk og sement vispes inn i leiren slik at det dannes en pel med mye høyere styrke enn den omkringliggende leiren.  

Ifølge meldingen fra Statens vegvesen, har de ingen god metode for å dokumentere faktisk oppnådd styrke og homogenitet i grunnen i dag. 

Les på geo365: Mange byggeplaner på kvikkleire 

Finne riktig mengde bindemiddel 

Sentralt i KlimaGrunn-prosjektet, står utviklingen av en ny metodikk for laboratorietestingen av leirprøver med ulike typer og mengder bindemiddel. Geoteknikere fra Statens vegvesen og Multiconsult har siden februar arbeidet med den nye testmetoden. 

Ifølge Multiconsult er erfaringen at laboratoriepreparerte prøver oppnår lavere styrke og stivhet, enn det som oppnås i felt med samme mengde bindemiddeltype og -mengde. En av hovedårsakene skal være at herdeforholdene er annerledes. Det fører ifølge Multiconsult til at det i dag ofte brukes langt mer bindemiddel i felt, enn det som er nødvendig.   

Metodikken for laboratorietesting av effekten av bindemiddel på leire, er ifølge selskapet videreutviklet. Det forventes at metoden skal føre til bedre samsvar mellom testresultatene og resultatene som oppnås ute i felt. Dette skal gjøre at man velger riktig mengde bindemiddel før man begynner stabiliseringsarbeidene på anleggsplassen. 

-I realiteten kan det bety et betraktelig lavere forbruk av bindemiddel, og dermed også reduksjon i CO2-utslipp, forklarer Tonje Eide Helle i Multiconsult, i en melding fra selskapet. Hun er prosjektleder for konsortiet på leverandørsiden, som består av Multiconsult, Cautus Geo, Norcem og underleverandør Argeo. 

Les på geoforskning.no: Maskiner finner kvikkleire 

Utvikler felles metodikk 

Ifølge Multiconsult er det en utfordring at det ikke har vært én felles metodikk med tilhørende prosedyre som alle aktører har benyttet for å dokumentere laboratorietester av bindemiddelstabiliserte løsmasser, som leire og silt.  

-Målet er at vi nå skal få én metodikk som alle benytter, slik at vi sikrer at resultatene blir sammenlignbare og etterprøvbare, både mellom lab og felt, og ikke minst mellom ulike aktører som utfører geotekniske undersøkelser i forbindelse med grunnstabilisering, sier Tonje Eide Helle. Hun sier videre at de benytter allerede eksisterende utstyr, som er tilgjengelig i de aller fleste laboratorier hos geotekniske virksomheter. Det nye er at de har justert på noen av elementene, og utviklet noen nye komponenter, som innstampingsutstyret som prøvene også oppbevares i under hele herdeperioden.  

– Investeringskostnaden for å gå til anskaffelse av dette utstyret er lav, og dermed vil det være enklere for alle å ta i bruk den nye metodikken, avslutter Helle. 

Informasjon om ny testmetode og nytt utstyr:

• Utstyret består av en forbedret form for innstamping av prøven. Den nye prosedyren for innstamping sikrer at de preparerte prøvene blir homogene, som vil si at massen blir jevnt fordelt over hele sylinderens høyde.
• Prøvene herdes i formene for å hindre volumendring under herding.
• Ifølge tidligere prosedyrer ble prøvene herdet på kjølerom (5-8 grader Celsius) for å etterligne temperaturen i grunnen. Temperaturmålinger i bindemiddelstabiliserte peler i felt har imidlertid vist langt høyere temperaturer (15-20 grader Celsius) over flere måneder. Hastigheten på styrkeutviklingen påvirkes av temperaturen. Ved å herde de laboratoriepreparerte prøvene ved samme temperatur som i felt, vil man få bedre samsvar mellom resultater i laboratoriet og felt. Ihht. ny prosedyre skal prøvene herde ved romtemperatur (20 grader Celsius) og 100 prosent luftfuktighet.
• Resultatene fra de innstampede prøvene iht. den nye prosedyren har så langt vist svært god repeterbarhet. (Kilde: Multiconsult)

Mål for KlimaGrunn

Statens vegvesen og Bane NOR har som målsetning å redusere klimagassutslippene i sine utbyggingsprosjekter med 40 prosent innen 2030. Statsbygg stiller krav om å redusere klimafotavtrykket for både nybygg og totalrehabiliteringer.

KlimaGrunn har som mål å utvikle nye og innovative løsninger, som kan benyttes til å redusere klimagassutslippene knyttet til stabilisering av krevende grunnforhold. Dette skal ifølge Statens vegvesen prosjektet oppnå med følgende tiltak:

• Utvikle klimavennlige sikrings- og grunnforsterkningsmetoder for kvikkleirer som også ivaretar naturmangfoldet.
• Utvikle nye metoder for å måle styrken i stabilisert leire. 
• Oppnå sikkerhet ved hjelp av grunnstabilisering uten å gå på bekostning av miljø.
• Oppnå redusert bruk av kalk og sement i grunnstabilisering.