Projekt 12467 – Avslutat Förstärkning med K/C pelare i direkt skjuvzon och passiv zon

Utbyggnad av infrastruktur i områden med dåliga markförhållanden har medfört ökat intresse för nya metoder, och nya appliceringar av befintliga metoder, i avsikt att erbjuda säkra och kostnadseffektiva konstruktioner. En metod som har använts internationellt med goda resultat för djupa schakter i områden där lösa lerlager med stor mäktighet förekommer är jordförstärkning genom djupstabilisering med pelare (oftast cement) i passiv zonen av olika typer av stödkonstruktioner. Detta har visat sig signifikant minska schaktinducerade deformationer bakom stödkonstruktionen, minska resulterande krafter i stödkonstruktionen och öka säkerheten mot bottenupptryckning. Även om denna metod har använts med goda resultat internationellt, finns det väldigt få dokumenterade fall i Sverige där metoden använts. På grund av osäkerhet relaterad till materialbeteende och brottmekanismer för kalk-cementpelare som utsätts för lateralt och drag belastning, har en väsentlig reduktion av hållfastheten tillämpats för pelare installerade i skjuv- och passiv zon i enlighet med den nuvarande dimensioneringspraxisen, vilket medför att effekten av förstärkning i skjuv och passiv zon blir mycket begränsad.

För att öka möjligheten att djupstabilisering med kalk-cementpelare kan användas i fall där pelarna utsätts för lateral och drag belastning såsom vid stabilisering av djupa schakter, stabilisering av slänter och höga bankar i passiv zon, behövs en tillförlitlig modell för dimensionering.

Målet med detta forskningsprojekt var att öka kunskapen och förståelsen kring kalk-cementpelares beteende och verkningssätt i passiv och direkt skjuvzon. I licentiatavhandlingen presenteras resultat av den första delen av forskningsprojektet med fokus på undersökning av hållfasthet och styvhetsegenskaper av försök i laboratorier med stabiliserade prover och utförande av ett fältförsök där beteendet av lateralt belastade skivor av kalk-cementpelare har dokumenterats.

De viktigaste upptäckterna och slutsatser från denna studie är:
- Beteendet hos dragbelastad kalk-cement stabiliserad lera är mycket lik den för ett överkonsoliderat material.
- Materialbrott under dragbelastning sker i lokala svaga zoner, det vill säga materialets hållfasthet bestäms av den svagaste länken.
- Fältförsök visar att kalk-cementpelarstabilisering utförd som överlappande skivor i passiv zon av en spontkonstruktion signifikant ökar konstruktionens kapacitet mot brott, och minskar schakt- och lastinducerade deformationer i jorden både inom aktiv och passiv sida om sponten.
- Schakt- och lastinducerade tillskottsspänningar överförs till största del till pelarskivorna som fungerar som stämp under schaktbotten.
- En minskat centrumavstånd mellan pelarskivorna ökar samverkan mellan den stabiliserade jorden och leran mellan skivorna.
- För fallet men ett centrumavstånd av 3.0 m mellan pelarskivorna skedde brottet endast i leran mellan skivorna och resulterade i ett mycket sprött brottförlopp.

Slutredovisningen utgörs av licentiatavhandlingen "Field and laboratory tests of laterally loaded rows of lime-cement columns" (Rasvan Ignat, KTH och Skanska (55 sidor, två vetenskapliga artiklar, och en svensk sammanfattning).