10. Förstärknings- och förbättringsåtgärder
10.4 Metoder med begränsad erfarenhet
10.4.1 3B-balk
3B-balk är en konstruktion som är avsedd att ge järnvägsbanken en sådan styvhet att problem med elastiska sättningar orsakade av tåg-passager reduceras till en acceptabel nivå. Konstruktionen består av en balk av armerad betong med mellanliggande cellplastfyllning.
Metoden kräver att tågtrafiken stängs av. Vid dubbelspår bör ett spår kunna trafikeras medan förstärkningsarbetena pågår. Eventuellt kan spont erfordras.
En utförligare beskrivning av metoden ges i Bilaga 6.
10.4.2 Elektroosmos med dränbrunnar
Metoden elektroosmos innebär att man inducerar en likström mellan en anod och en katod varvid en elektrisk potential uppstår i jorden som medför att porvattnet börjar strömma i riktning mot katoden. På så vis sänks portrycket i jorden med åtföljande konsolidering och reducering av vattenkvoten varvid också hållfastheten ökar. Principen framgår av Figur 10.12.
Figur 10.12 Elektroosmotisk transport av vätska genom en jordvolym, Senneset och Acar (1995).
Metoden, som kan vara lämplig i lera och silt, ligger på forskningssta-diet. I litteraturen möts metoden av både positiva och negativa reak-tioner. Exempelvis så är den enligt Broms (1994) dyr och tidskrävande men enligt Eggestad (1983) enkel med relativt låg energikostnad.
I Sverige har metoden främst använts i forskningssyfte, Skå-Edeby och Göteborg, Hansbo (1970). En fallstudie har utförts i Södertälje, Hansbo (1970). I Norge har fullskaleförsök utförts under 1960-talet.
Vidare har laboratorieförsök utförts på lera av Larsson (1975).
Försöken i Norge visar att metoden fungerar även i större skala men att det erfordras en konsolidering för att hållfastheten skall öka vilket är en uppenbar nackdel vid förstärkning av befintliga konstruktioner, som exempelvis järnvägsbankar. En fördel med metoden är att tågtra-fiken kan fortgå obehindrat.
Med hänsyn till att metoden genererar sättningar torde upprepade spårjusteringar krävas under tiden som förstärkningsarbetena utförs.
Metoden som sådan bedöms ändock som intressant med hänsyn till att installationen av anoder resp katoder kan ske på ömse av spåret utan att inkräkta på spårområdet. En med hänsyn till sättningsproblemati-ken intressant utveckling av metoden beskrivs i följande avsnitt 10.4.3.
10.4.3 Elektrokinetisk stabilisering med tillsatsmedel
Vid elektrokinetisk stabilisering används elektroosmos för att trans-portera kemiska tillsatsmedel till jorden. Metoden kan användas i fin-korniga sediment såsom lera och silt där andra injekteringsmetoder som exempelvis ”grouting” kan vara svåra att genomföra. Stabilisering med tillsatsmedel har den uppenbara fördelen att hållfastheten kan ökas utan att konsolidering behöver ske.
Metoden har prövats i Norge 1967, Senneset och Acar (1995), i syfte att öka stabiliteten i en slänt. Jorden som bestod av lera (kvicklera) med skikt av siltig sand hade en mäktighet överstigande 15 m. Den odräne-rade skjuvhållfastheten varieodräne-rade mellan 20–30 kPa.
En anläggning användes liknande den vid elektroosmos kompletterad med tillsats av en elektrolyt vid anoderna. Elektrolyten som bestod av en lösning av kaliumklorid (KCl) blandades i en separat blandnings-station och pumpades sedan ut till de hål i marken i vilka anoderna var monterade. Efter 1 månad uppmättes skjuvhållfasthetsökningar enligt Figur 10.13.
En betydande temperaturökning uppstod i jorden (ända upp till 800C) och ånga kunde iakttas vid katoderna. Som framgår av Figur 10.13 är skjuvhållfasthetsökningen temperaturberoende.
Ökningen av den odränerade skjuvhållfastheten var i storleksordning-en 20-25 kPa, vilket innebar storleksordning-en 15-procstorleksordning-entig ökning av stabilitetstorleksordning-en.
Det förstärkta området var 550 m2 stort och omfattade en jordvolym om 6500 m3. 20 ton kaliumklorid (KCl) användes och energiåtgången uppgick till 20 kWh per kubikmeter förstärkt jord.
Figur 10.13 Odränerad skjuvhållfasthet före och efter elektrokinetisk stabilisering, Senneset och Acar (1995).
Hur väl metoden fungerar i andra typer av lera behöver utredas vidare och idag krävs sannolikt forskningsinsatser som exempelvis också klarlägger effekterna av andra elektrolyter samt miljöpåverkan på grundvatten, omgivande markområden, djurliv etc.
Metoden har prövats av Soletanche Bachy, dock är ingen tillämpning under järnvägsbankar känd.
10.4.4 Saltbrunnar
Speciellt i västra Sverige finns stora förekomster av kvicklera, som delvis förlorat sina ursprungliga förkonsoliderings- och hållfasthet-segenskaper på grund av urlakning av det salt som fanns i porvattnet då sedimenten avsattes. Detta har också resulterat i att lerans sensi-tivitet ökat och att den blivit känslig för störningar i form av t.ex. vib-rationer. Processen fortgår, men är mycket långsam.
I denna typ av lera kan de ursprungliga egenskaperna i stort sett åter-skapas och sensitiviteten markant reduceras om saltinnehållet i por-vattnet åter ökas. Detta görs genom att rader av s.k. saltbrunnar in-stalleras och fylls med en koncentrerad lösning av vattenlösligt salt.
Lämpligen användes kaliumklorid, som visat sig ha den bästa effekten av de salter som sprider sig ut i jorden genom diffusion. Förstärkning-en börjar närmast brunnFörstärkning-en och sprider sig sedan successivt ut i dFörstärkning-en
diffusionshastigheten i jorden och avståndet mellan saltbrunnarna.
Metodens tillämplighet är begränsad till den ovannämnda typen av le-ra. Den har använts med gott resultat på t.ex. ett avsnitt av Oslo Ringvej, Rosenqvist (1977).
10.4.5 Injektering under betongplattor
Metoden innebär att man injekterar polyuretanskum under betong-plattor där skummet blandas med underliggande bärlager vilket ger hög stabilitet och en lyftande verkan.
Metoden kan eventuellt användas för reducering av sättningsdifferen-ser vid anslutning till broar, trummor etc.
Ett exempel på tillämpning av metoden i Sverige är på Arlanda flyg-plats, Luftfartsverket (1998), där man 1997 konstaterade att delar av landningsbana 01-19 satt sig upp till 0,09 m i jämförelse med ur-sprungligen projekterad profil. Man beslutade därför att lyfta den be-fintliga banan av betong. Totalt lyftes en sträcka av ca 370 m inom vil-ken den största höjningen var ca 0,05 m.
Resultatet av lyftningarna är att de stora svackor som fanns innan ar-betet utfördes i princip är borta och man har fått en jämnare yta inom det lyfta området.
Metoden som tillämpades på Arlanda kommer från det i USA verk-samma företaget Uretek.