Forbelastning ved blød bund

Etablering af forbelastning er en anlægsøkonomisk og miljømæssigt attraktiv løsning på blødbundsproblemer  

I forbindelse med de seneste årtiers eksplosive udvidelse af infrastrukturen i Danmark,  er der blevet anlagt motorveje og omfartsveje på landområder, hvor underlaget er mere følsomt overfor belastning. I disse anlægsprojekter støder du ofte ind i større forekomster af relativt tykke og stærkt sætningsgivende blødbundsområder.

Princippet i forbelastningen

Når du forbelaster dit projekt, fremskynder du 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.

Mægtigheden af de sætningsgivende lag 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 du i mange situationer opnå en mere sikker, såvel som miljømæssigt og anlægsøkonomisk attraktiv løsning på blødbundsproblemet.  

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

Med forbelastning spares der tid

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

Generelle overvejelser inden valg af blødbundsløsning

Geotekniske forhold

En af de første overvejelser, du skal gøre dig, når du tænker i forbelastning, går naturligvis på underbundens sammensætning og blødbundsaflejringernes placering i forhold til planum. Ligeledes er det vigtigt at du har kendskab til aflejringernes tykkelser, udbredelser samt geotekniske parametre. I denne fase er det især vigtigt at kende det nuværende og fremtidige vandspejl, samt blødbundsforekomstens konsolideringsmodul, der er afgørende for konsolideringstiden.

Tidsrammen for ibrugtagning

En anden vigtig faktor er at opstille en tidsramme for, hvornår arealet skal tages i brug. 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 du i høj grad tages hensyn til de råstoffer, som er tilgængelige i området. Ved en traditionel blødbundsudskiftning betyder det ofte, at du udvinder enorme mængder af sand- eller grusmaterialer. Samtidig kan det være ganske miljøbelastende at skulle placere tilsvarende mængder opgravet - og i princippet ubrugelig - blødbund i landskabet. Aflejringerne indeholder ofte betydelige mængder af okker, pyrolit og den slags og er derfor ikke altid lige gode for miljøet ved en traditionel oplægning i landskabet.

Fremskyndelse af sætningsforløb med vertikaldræn

Når du kender til de aktuelle jordbundsforhold, herunder blødbundsformationens tykkelse, placering og konsolideringsmodul, kan du, ud fra den forventede overbygning, nogenlunde vurdere konsolideringstiden og sætningens størrelse. Med udgangspunkt i den beregnede konsolideringstid, kan du så vurdere, om tidshorisonten for projektets ibrugtagning ligger inden for den aktuelle konsolideringstid. I modsat fald bør du overveje at bruge vertikaldræn.

Stor effekt af vertikaldræn

Afhængigt af deres indbyrdes afstand, er vertikaldræn i stand til at mindske porevandets afstand til bortdræning. Selv efter ganske betydelige sætninger, gør vertikaldrænets fleksible struktur det muligt at lede porevandet til drænende lag i forskellige niveauer. Konsolideringshastigheden kan derfor justeres ved at ændre intensiteten af vertikaldrænene. Effekten af drænene hænger nøje sammen med blødbundsforekomstens konsolideringsmodul, således at jo lavere permeabilitet du ser i blødbundsforekomsten 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.

Håndtering af stabilitetsmæssige problemstillinger

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

I mange af de senere års forbelastninger har du derfor medregnet effekten af vandrette indlæg af geonet eller vævede geotekstiler med høj trækstyrke. Armeringen placeres centralt i opbygningen i forbindelse med beregning af totalstabiliteten. Herved kan du 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 anvender du ofte piezometre til at bestemme det aktuelle porevandtryk. Ved nøje at overvåge dette tryk, kan du løbende få vigtige informationer vedrørende forbelastningens totale stabilitet. Forhøjet porevandtryk i de meget svage blødbundsaflejringer kan forårsage stabilitetsbrud. For at få overblik over sætningsforløbet, kan du placere måleslanger eller sætningsplader under dæmningen.