Artikel Tekniska råd kring kemiska miljön vid undermarksanläggningar

Publicerad

Bro & Anläggning
Undermarksanläggningar har i regel ett inläckage av vatten.
Det vatten som bildar grundvatten kommer att kunna påverkas kemiskt av det jordmaterial och de bergarter som det passerar då det flödar ner i marken. Det sker ett ständigt utbyte mellan vattnet och det geologiska och organiska materialet.
Det vatten som bildar grundvatten kommer att kunna påverkas kemiskt av det jordmaterial och de bergarter som det passerar då det flödar ner i marken. Det sker ett ständigt utbyte mellan vattnet och det geologiska och organiska materialet.
Undermarksanläggningar har i regel ett inläckage av vatten. Det vatten som läcker in har sitt ursprung i grundvattnet som finns i sprickor och porer i omliggande berg och jord. Inläckaget ger  upphov till ett flöde av grundvatten mot anläggningen, ett flöde som är många gånger större än de ofta långsamma flöden som sker under opåverkade förhållanden.

I såväl yt- som grundvatten finns många grundämnen och kemiska föreningar i upplöst form. Vattnets sammansättning av lösta ämnen beror på vilken omgivning och vilka kemiska processer som vattnet varit utsatt för.

Efter att vatten fallit som regn kommer det antingen att direktavdunsta, tas upp av vegetationen, rinna av i ytan till vattendrag eller infiltrera ner i berg eller jord och bilda grundvatten.

Den mest uppenbara förändringen vid undermarksbyggande i berggrunden är att grundvatten från olika delar av jordlagren och berget flödar mot anläggningen. Omfattningen av flödet styrs av hur väl man lyckas täta berggrunden med injekteringsmedel i omgivande sprickor. 

Grundvattenflödet kan också orsaka ändrade kemiska processer mellan vattnet och dess omgivande geologiska och (i förekommande fall) organiska material. T.ex. kan grundvattnet i berggrunden få ökad sulfathalt och bli surare (lägre pH) eller få ökad salthalt. Vidare så kan järn- och manganoxider fällas ut.

Detta projekts arbete har varit upplagt som tre integrerade delar:
  • Prediktion av berggrundens hydrokemi på grund av berguttag
  • Hydrokemiska effekter på sprutbetong och injekteringsbruk pga. urlakning och kemisk nedbrytning
  • Hydrokemiska effekter på korrosionshastighet för bergbultar

FoU-arbetet har genomförts inom ramen för olika typer av delaktiviteter och samverkansmöten: litteratursammanställningar, datasammanställningar, modelleringar, workshops, laboratorieförsök, experiment samt fältstudier med skilda omfattningar och vid olika anläggningar, t.ex. vid Äspö underjordslaboratorium i Oskarshamn.

Projektet har resulterat i ett tjugotal rapporter, uppsatser och en doktorsavhandling.

Sammanfattningsvis har projektet bland annat resulterat i:
  • En prediktionsmetod i tre steg för att förutsäga de hydrokemiska förhållanden som kommer att råda under byggnads- och driftsfasen för undermarks-konstruktioner i kristallin berggrund.
  • En omfattande sammanställning och rekommendationer för sprutbetongsammansättningar. I sammanställningen diskuteras förutsättningar för Sverige och övriga Europa: materialval, mixdesign, miljöaspekter, hållbarhetsaspekter, skademekanismer, standarder, riktlinjer, krav.
  • Rekommendationer för sprutbetong och cementinjektering utifrån laboratorietester angående: grundvattnets flödeshastighet, påverkan av bindemedel, temperaturer, acceleratorer, koncentrationer av sulfatlösning och andra hydrokemiska beståndsdelar.
  • Rekommendationer om användning av kolstål med avseende på underjordiska korrosionsproblem beroende på olämplig grundvattenkemi. Korrosionens omfattning är framförallt beroende på grundvattnets flödeshastighet, mikrobiell aktivitet och vattenkvalitet (O2, Fe2+, Cl- , SO4 2- , Ca2+, HCO3 - , pH).
Slutrapport
Kontakt