Artikel Djupstabilisering med kalkcementpelare

När det gäller brottmekanismer för horisontellt belastade kalkcementpelare är totalsäkerhetsfaktorn beräknade från 2D-modeller alltid mindre än totalsäkerhetsfaktorn beräknat från 3D-modeller. Vid gällande antaganden, har det här projektet, som var ett seniorforskningsprojekt på Skanska Sverige AB och KTH Jord- och bergmekanik, kommit fram till.

Syftet var att via stöd av två- och tredimensionella finita element studera stabiliteten för bankar som är den vanligaste tillämpningen för kalkcementpelare installerade i skivor.

Vid relativt stora avstånd mellan skivorna, speciellt vid lägre vägbankar, måste denna slutsats tas med försiktighet eftersom andra brottmekanism kan inträffa så som till exempel, brott i leran mellan skivorna. Denna brottmekanism kan inträffa i en 3D-modell och kan visa betydligt lägre totalsäkerhetsfaktor.

Större överlappzon mellan pelare i en pelarskiva ger generellt lägre totalsäkerhetsfaktor. Minskning i totalsäkerhetsfaktorn är dock begränsad och har ringa praktisk betydelse.

Pelarensstyvhet har ringa eller ingen effekt på totalsäkerhetsfaktorn. Det kan dock påtalas att deformationer inte är beaktade i stabilitetsanalyserna vilket kan vara dimensionerande i vissa fall. 

Mäktighet vid friktionsjord under blocket har mindre eller ingen effekt på totalsäkerhetsfaktor. Om friktionsjord består av mycket styvare material kan detta medför att det blir en volym av oförstärkt lera under pelaren. Skillnaden i resultaten visar dock att inverkan av denna oförstärkta jord är marginell.

Bakgrund

Djupstabilisering av lösa jordar med kalkcementpelare (KC-pelare) har framgångsrikt använts i Sverige i 45 år. De ekonomiska fördelarna med metoden gör den till den mest använda jordförstärkningsmetoden för lösa jordar i Sverige, Norge och Finland men den används också i mycket stor utsträckning i andra länder i Europa, Asien och Nordamerika.

De stora entreprenörerna i Sverige har introducerat den svenska tekniken i många länder. Metoden används i Sverige främst vid infrastrukturprojekt för förstärkning av väg- och järnvägsbankar m.h.t. ställda krav på sättningar och stabilitet. Kalkcementpelarmetoden har ersatt andra ofta dyrare förstärkningsmetoder såsom, urgrävning, lastkompensation och bankpålning.

Kunskap om hur kalkcementpelare beter sig om dessa utsätts för horisontell belastning till exempel under bankfot eller i släner, är begränsad vilket lett till påtagliga begränsningar för metodens användande. Idag ansätts en maximal hållfasthet som får användas vid design även om det går att påvisa betydligt högre hållfastheter i fält.

Dessutom finns restriktioner i att pelarförstärkningen måste kombineras med till exempel  utrymmeskrävande tryckbankar om stabiliteten utan pelare är för låg. Genom att öka denna förståelse kan djupstabilisering med kalkcementpelare användas i större utsträckning för förstärkning av jorden med hänsyn till stabilitetsproblem.

Projektet är utfört som ett seniorforskningsprojekt på Skanska Sverige AB och KTH Jord- och bergmekanik. Huvudsyftet med projektet var att via stöd av två- och tredimensionella finita element analyser studera stabiliteten för bankar som är den vanligaste tillämpningen för kalkcementpelare installerade i skivor.