Bjerking bidrar till FoU-projekt inom fryst konstruktion

Bjerking undersöker marken i det tinade området vid Botniabanan i mars 2024.

Bjerking utför jordsondering och provtagning i den tidigare frysta Botnia-leran utanför Örnsköldsvik. Undersökningarna ingår i uppföljningen av den frysstabiliserade marken vid byggandet av en etapp av Botniabanan.

Bjerking leder ett forsknings- och utvecklingsprojekt (FoU) kring fryst konstruktion. Projektet är finansierat av Trafikverket Stora projekt, Branschsamverkan i Grunden (BIG), InfraSweden, Vinnova samt KTH.

Världsunik uppföljning av frysstabiliseringen för Botniabanan
På uppdrag av KTH utför Bjerking jordsondering och provtagning i den tidigare frysta Botnia-leran utanför Örnsköldsvik. Undersökningarna ingår i uppföljningen av den mark som frysstabiliserades vid byggandet av Botniabanan. Fält- och laboratoriestudier tillsammans med teoretiska beräkningar kommer att ligga till grund för ny kunskap vid dimensionering av frysta konstruktioner i finkornig jord. Uppföljningen av det tinande området är världsunik, hittills har inget annat område som frysstabiliserats följts upp under tiningsprocessen under så lång tid som 20 år.

2003 frös Trafikverkets entreprenör marken för en 90 m lång etapp av Botniabanan intill Stranneberget i Örnsköldsvik. Anledningen var att man saknade nödvändig bergtäckning för att kunna bygga en stabil tunnel. Totalt installerades 350 kylrör från markytan cirka 2 meter ner i berget. Idag, 20 år senare, har marken just återgått till ursprunglig marktemperatur och därmed kan Bjerking utföra jordsondering och provtagning. Proverna kommer att analyseras på Bjerkings jord- och berglaboratorium. Frysning av jord är en naturmiljövänlig och hållbar metod för stabilisering som används allt oftare vid byggande i jord och berg.

Det är ett väldigt spännande och annorlunda uppdrag på många sätt och vis, där vi själva har förvånats över hur pass torr och hård jorden är vid upptagning av proverna. Det ska bli intressant att få ta del av resultaten och följa upp hur lerans egenskaper har förändrats efter att ha genomgått de här frysnings- och tiningsprocesserna, ca 20 år senare, säger Desirée Norberg, geotekniker på Bjerking.

 

Frysområdet i mars 2003 med kompressorer och kylsystem.

Tidigare forskning kring fryst konstruktion
Designen av den här frysta konstruktionen baseras framför allt på data från laboratorieförsök. Det finns bara ett begränsat antal utförda projekt med frysta konstruktioner i finkornig jord (lera). I ett flertal projekt har nedfrysningen och tidningen inte följt den förväntade utvecklingen. På exempelvis södra länken har problem med oväntat stora sättningar av mark (c:a 70 cm), ledningar i mark (c:a 40 cm) och byggnader (c:a 10 cm) uppkommit i samband med tinandet som medfört stora extrakostnader. Det finns därmed ett stort behov att studera spänningar och sättningar mer i detalj i samband med frysning och tining av jord, för att styra frysförloppet bättre.

Artificiell frysning av djupare jord och berg skiljer sig avsevärt från den cykliska och naturliga tjälnings- och tiningsprocessen av ytnära jordar. Skillnaden består framför allt av fryshastighet, spänningsförhållanden, jordlagerföljd och att djupare liggande jord inte varit utsatt för cyklisk frysning tidigare.

Detta FoU-projekt är en uppföljning av forskningsarbetet på avdelningen för Jord-och Bergmekanik, KTH gällande Botniabanans frysområde som 2009 resulterade i en doktorsexamen för Teddy Johansson, som idag är specialist inom geoteknik på Bjerking.

Syftet med utvecklingsprojektet är att bland annat följa upp de prognoser som utvecklades i laboratoriemiljö, för att se om dessa kan utgöra underlag för korrekta sättningsprognoser. Dessutom är syftet att undersöka om den tinade jorden bibehållit sina ändrade egenskaper som den erhöll i frys-tiningsförsöken i laboratoriemiljön.

Sektion genom tunneln, visar de installerade kylrören och läget för Bjerkings sondering.