Försök med plastfilterdränering vid väg 126, Torpsbruk, Kronobergs län. 1 : Förutsättningar och utförande (Test of plastic filter drains at road 126 ...)

ISSN 0347-6049 V/meddelande 478 see ce dii 2210 49528 00:0: Overbyggnad:o g 5 eZ P5 S022058 TA 075-80 Fe id & LR + +0 2 . fe *i S o ö 9 2 &. 5.0 : C 95 62.0 ;, 3303-652 300532 i11=m=m=in= Terrass Plastfilterdrän - Grundvattenyta ___-___. sees === _ / // * Drän. ledn.

Försök med plastfilterdränering vid väg 126,

Torpsbruk, Kronobergs län

1. Förutsättningar och utförande

Lars Bäckman

W Vag-och Trafik-

Statens väg- och trafikinstitut (VT!) * 581 01 Linköping

478

Försök med plastñlterdränering vid väg 726,

Torpsbruk, Kronobergs län

7. Förutsättn/ngar och utförande

Lars Bäckman

VTI, Linköping 1 986

li

_{Väg-och Trafik-}

IIIStItUtBt Swedish Roadand Traffic Research Institute 0 8-58 1 0 1 Linköping Sweden

.1 .

'.'2'v -17..r

e_ 77._ ; . :4

'-FÖRORD

I föreliggande meddelande redovisas ett dräneringsförsök som utförts vid väg 126 vid Torpsbruk, Kronobergs län. Försöket tillkom på initiativ av fältgeotekniker L-G Svensson, VFG, Växjö och utfördes av den ordinarie arbetsstyrkan vid vägföretaget (AMS).

Montering av grundvattenrör, uppföljning och rapportering har utförts av VTI inom ramen för projektet "Dränering - definition av

dräneringsförhållanden och studier av olika dräneringsåtgärder",

bekostat av Vägverket (VBv).

Lars Bäckman

INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid --4 Sammanfattning ' -1_v--q Summary Bakgrund Plastfilterdränering Förutsättningar för dränering Utförande Resultat Kostnad Erfarenheter \ J O \ O \ \ J I \ . J \ ) J -* -Dokumentation Figurer Foton VTI MEDDELANDE 478

Försök med plastfilterdränering vid väg 126, Torpsbruk, Kronobergs län.

I. Förutsättningar och utförande av Lars Bäckman

Statens väg- och trafikinstitut

581 01 Linköping

SAMMANFATTNING

Med plastfilterdränering avses ett dräneringssystem där grundvatten

samlas upp i ett dränerande lager (kärna) mellan två filterdukar och

sedan leds ner till en konventionell dräneringsledning.

I samband med byggandet av väg l26 vid Torpsbruk, Kronobergs län, har

ett försök med plastfilterdränering genomförts. Försöket utfördes i en skärning där terrassen var mycket blöt och hade dålig bärighet.

Schaktförhållandena visade sig också vara mycket besvärliga med

kraftiga flöden i vissa skikt vilket medförde att schakten blev mycket

instabil.

Dräneringen utformades med plastfilterdräner på båda sidor om vägen på ett djup ca 1 m under befintlig dikesbotten.

Vid sträckan har grundvattenrör monterats och dräneringens effekt kommer att följas upp genom besiktningar och grundvattenstândsmät-ningar under 1-2 år.

I föreliggande meddelande redovisas förutsättningar för och utförandet av försöket. Dräneringens effekt och. långtidsfunktion kommer att redovisas i en senare rapport.

II

Test of plastic filter drains at road 126, Torpsbruk, county of Kronoberg.

1. General conditions and performance by Lars Bäckman

Swedish Road and Traffic Research Institute 5-581 01 Linköping

Sweden

SUMMARY

A plastic filter drain consists of a drainage layer (core or spacer)

between two filter fabrics where subsurface water is collected and then

carried off in a drainagepipe.

A test of plastic filter drains has been done during the construction of road 126 at Torpsbruk, county of Kronoberg. The test was carried out in a road cut where the subgrade was very watery and had low bearing capacity. The excavations for the plastic filter drains also proved to be very tr0ublesome with local groundwater flows which made the cut

walls unstable.

Plastic filter drains were placed on both sides of the road about one meter below the bottom of the open ditch. At the site observation tubes have been placed and the efficiency of the drainage will be studied by measurements of groundwater levels.

In this report the general conditions and the performance of the test are reported. The efficiency of the drainage system and its long-time function will be reported later.

Bakgrund

Väg 126, Gottåsa-Bredhult, delen Moheda-Lidnäs, har byggts om i en ny

sträckning i huvudsak väster om gamla väg 126. På den aktuella sträckan avslutades terrasseringsarbetena våren 1985 och

överbygg-nadsmaterial påfördes senare under hösten. Vägen öppnades för trafik i

november 1985.

Under försommaren observerades att terrassen i en skärning var mycket blöt och hade dålig bärighet. Det kunde till en del förklaras av att våren varit ovanligt regnig men just detta avsnitt var blötare än närliggande partier. Enligt planerna skulle man börja föra på överbyggnadsmaterial direkt efter semestern (augusti). Man befarade därför att terrassen inte skulle hinna torka upp och att den dåliga bärigheten skulle ge problem vid utläggningen av överbyggnadsmaterialet.

För att försöka påskynda upptorkningen beslöt man att göra ett försök

med djupdränering i skärningen. Man bedömde dock att schakten skulle

bli mycket instabil och att problem skulle uppstå om man använde en konventionell metod med fiberduk runt ett dränerande material. Därför beslöt man att använda plastfilterdräner som förhoppningsvis skulle bli lättare att hantera i den besvärliga schakten.

I föreliggande rapport redovisas förutsättningar för och utförandet av försöket. Dräneringssystemets effekt och långtidsfunktion kommer att redovisas i en senare rapport.

Plastfilterdränering

Med plastfilterdränering avses ett dräneringssystem där grundvatten samlas upp i en skärm av filterduk och sedan leds ner till en konventio-nell dräneringsledning. Gemensamt för de, på den svenska marknaden förekommande plastfilterdränerna, är den principiella uppbyggnaden med ett dränerande lager (kärna) mellan två filter- eller fiberdukar (sandwich-konstruktion). Skillnader finns i material och uppbyggnad av

de olika komponenterna (fiberduk och kärna) samt i utformningen av

dräneringsledningens anslutning till skärmen. VTI MEDDELANDE 478

Vid detta försök valdes Trammel dräneringssystem (figur 1). På markna-den finns andra liknande system som t ex Enkadrain och Filtram (ICI). Dessutom finns HITEK dräneringsystem som är uppbyggt av en relativt tjock skärm i vilken vatten både samlas upp och avleds. Det behövs

alltså ingen särskild dräneringsledning.

I Trammel dräneringssystem används vävda filterdukar med en mask-storlek som väljs med. ledning av_ kornmask-storleken i omgivande jord. Filterduken är dock förhållandevis genomsläpplig för att ett naturligt filter skall kunna bildas vid gränsytan mellan jord och filterduk.

Hela dräneringssystemet med kärna, filterduk och dräneringsrör

monteras ihop till sektioner på marken bredvid schakten. Om utrymmet vid schakten är dåligt kan man montera sektionerna på annan plats och sedan transportera dem till schakten. De färdigmonterade sektionerna

sänks ned i schakten varefter återfyllning omedelbart kan igångsättas.

Detta gör att schakten endast behöver vara öppen under en kort tid och att den tid man måste ha personal nere i schakten kan minskas avsevärt V

jämfört med en konventionell dränering. Vid blöta och instabila

Schakter är detta en stor fördel inte minst från arbetarskyddssynpunkt. Även från kostnadssynpunkt är det i regel fördelaktigt att använda plastfilterdräner eftersom man kan återfylla med befintligt material och inte behöver anskaffa något dränerande material. Vid en konventio-nell dränering där dränerande material (makadam, dräneringsgrus etc.)

innesluts i fiberduk (s k fiberdukspaket) utgör inköp och transport av

dränerande material. den största utgiftsposten. Förutsättningar för dränering

Den utvalda dräneringssträckan ligger strax öster om ett höjdområde

(figur 2) från vilket vatten dräneras ner mot vägen. I väglinjen

uppmättes försommaren 1985 mycket höga grundvattennivåer (terrass-nivå) vilket tyder på att även grundvatten trycker på från höjdområdet.

Jordarterna inom sträckan består av normalmorän som mot djupet

tenderar att bli mera finkornig, sandig-moig morän (figur 3). Block-halten är måttlig med en förhållandevis liten andel stora block. Moränen är dock inte homogen utan genomdragen av lager och skikt av

sorterat material. Vissa av dessa lager består av grovt (grusigt, sandigt) material (figur 3) och leder fram rikligt med vatten. Materialet är också relativt välrundat vilket tillsammans med de många skikten tyder

på att moränen utsatts för en kraftig omlagring. Sannolikt är det så att

den rikliga vattenföringen i moränen sammanhänger med de många skikten med grovt, sorterat material. Förekomsten av dessa skikt ökar också effekten av en dränering eftersom vattnet leds fram i vissa

begränsade skikt som lätt kan skäras av.

På grund av att beslutet om dränering togs i ett mycket sent skede

kunde ingen egentligen dokumentation av grundvattenförhållandena göras. Under en kortare period strax före dräneringen uppmättes visserligen grundvattennivåer i ett par rör i väglinjen, men i samband med dräneringsarbetena avlägsnades dessa rör vilket gör att det endast finns en begränsad dokumentation av grundvattenförhållandena före dräneringen.

Efter dräneringen har grundvattenrör och tjälgränsmätare monterats vid sträckan (figur 4), vilket gör det möjligt att noggrannt följa

grundvattenförhållandena efter den genomförda dräneringsåtgärden. Utförande

Plastfilterdränernas plan- och profillägen framgår av figurerna 4-6. Dräneringen börjar i anslutning till en trumma vid km 5/260 och slutar med öppna utlopp i bankövergången vi-d km 5/550. För att motverka ojämna tjällyftningar brukar man normalt utforma en dränerings början med någon form av utspetsning. I detta fall har detta inte bedömts vara nödvändigt eftersom det finns utspetsningar vid trumman. Dränerings-skärmen är lm hög och placerad ungefär mitt i innerslänt. Vatten-gången ligger på en nivå ca 1 m under det öppna dikets botten och har

ett fall på ca 1+ O/oo. Till dräneringsledningarna användes 4 m

neringsrör med innerdiametern 100 mm (Lubonyl DSA). Rensbrunnarna utformades med en T-anslutning (foto 1) och markavloppsrör med

300 mm diameter.

De olika komponeneterna i dräneringssystemet (kärna, filterduk och dräneringsrör) monterades ihop till färdiga sektioner på terrassen (foto

2-6). Så snart en tillräckligt lång sträcka var u'ppschaktad och

schakt-botten justerad fördes en sektion av dräneringssystemet ner i schakten. Äterfyllning gjordes omedelbart för att fixera dräneringsskärmen i rätt

läge (foto 7 och 8). Inledningsvis gjordes försök med att montera 8 m långa sektioner (dubbla rörlängder). Man fann dock att det var betydligt lättare att arbeta med 4 m långa sektioner. Schaktningsförhållandena

visade sig nämligen vara mycket vanskliga med kraftiga grundvattenflö-den i vissa skikt. Detta medförde att schakten blev mycket instabil och särskilt i början gjorde upprepade ras att arbetet blev mycket tidsödan-de. En bidragande orsak till rasproblemen var att det i vissa fall tog för lång tid att schakta upp en erforderlig sträcka och att sedan få ned de färdiga sektionerna. Det framstod snart som ytterst viktigt att dräne-ringssektionerna kunde komma på plats i schakten så snabbt som möjligt. Mycket av problemen berodde också på att det för arbets-styrkan var helt nya ochovana arbetsmoment. Allt efter som arbetet fortskred flöt såväl schaktningen som monteringen av dräneringssektio-nerna allt bättre. Makadam började också användas för att förbättra schaktbotten vid problempunkter med kraftiga vattenflöden och jord-flytning. Dessutom användes makadam när arbetet avslutades för dagen och vid andra längre uppehåll (raster). Ett mindre lass makadam över dräneringsledningens ände gjorde att det öppna röret skyddades mot nedrasande material. Även om schaktväggen rasade under uppehållet kunde man snabbt få fram dräneringsledningen och fortsätta

schaktar-betet.

På grund av debesvärliga schaktförhållandena var det nödvändigt att ha personal nere i schakten hela tiden. Vid en mera gynnsam schakt bör det dock gå att avsevärt minska på den tiden. I princip skulle man bara behöva ha personal nere i schakten i samband med att dräneringsrören skarvas ihop.

Vid schaktningen användes en grävmaskin (Åkerman H 9) med 8001 skopa (ca 1 m bred). För transport av makadam och återfyllning fanns

en hjullastare tillgänglig och dessutom fanns utrustning för

blockspräng-ning (kompressor).

Resultat

De första grundvattenobservationerna efter dräneringen (nov-dec) visar att grundvattenytan ligger omkring 2 m under färdig väg, d v 5 ca 1,5 m under terrass (figur 7). Detta tyder på att en avsevärd

grundvattensänk-ning ägt rum. För att säkert kunna fastStälla dräneringseffekten krävs

dock att grundvattennivâerna följs upp under en längre tid, minst ett år. Enligt en okulär bedömning medförde dräneringen att terrassen torkade upp högst väsentligt. Det bedömdes därför inte vara nödvändigt med fiberduk på terrassen. Överbyggnadsmaterialet kunde föras på utan att några bärighetsproblem uppstod. Även efter det att överbyggnads-materialet var påfört, verkade den dränerande sträckan vara mera upptorkad än angränsade sträckor. För att studera\ hur dräneringen påverkar den färdiga vägen kommer skadeutvecklingen att följas upp genom besiktningar och avvägningar.

I samband med dräneringsarbetena noterades, att så snart en ny sektion monterats, blev det avrinnande vattnet kraftigt grumlat. Redan efter ett par timmar var dock vattnet helt klart, vilket tolkas som att ett naturligt filter byggts upp i jorden vid filterduken. Direkt efter det att dräneringen slutförts (aug) uppmättes flödena i dräneringsledningarnas

utlopp. I den västra ledningen ("uppströmssidan") rann då ca 40 l/min, i

den östra ca 20 l/min. Senare under hösten (oktober) låg flödena

omkring 10-20 l/min i vardera ledningen.

För att studera långtidsfunktionen hos dräneringssystemet planeras att

en uppgrävning görs efter några år. Detta för att kontrollera om någon

igenslamning av kärnanoch filterduken förekommer.

Kostnad

Kostnaderna avser utförandet av 460 m plastfilterdränering och 80 m

markavlopp. Dräneringsmaterial Filterduk, kärna 53.000:-Rör, brunnar m m 21.000:-Summa 74.000:-Utförande

Plastfilterdränering och markavlopp 79 . 000:-Iordningsställande av terrassdike 53.Summa 132 . 000:-Totalt 206

.000:-Detta gör en kostnad av ca 380:- /m (inkl markavlopp).

Kostnaden ligger sannolikt ganska högt beroende dels på de besvärliga schaktförhållandna, dels på att arbetsstyrkan inte arbetat med liknande arbeten tidigare.

Erfarenheter

Följande avsnitt är en sammanställning av de viktigaste erfarenheterna när det gäller arbetsteknik och utformning av dräneringen.

- Den använda grävmaskinen (H9) var för liten för den aktuella

schakten. Det visade sig ju vara synnerligen viktigt att

uppschakt-ningen kan gå snabbt och utan avbrott. Även om moränens blockhalt i

det här fallet var måttlig bidrog den till att schaktningen tidvis gick för långsamt. Det är också önskvärt att maskinen har en stor

räckvidd så att tidsödande förflyttningar kan undvikas. En Åkerman

H 14 med förlängd bom bedömdes av arbetsledningen var en lämplig

maskin för detta arbete.

- Huruvida det behövs ytterligare en maskin (hjullastare etc) får bedömas från fall till fall. I princip skulle man kunna klara hela arbetet med en grävmaskin med stor räckvidd. Arbetet blir dock betydligt smidigare om en annan maskin kan sköta återfyllning och transporter inom arbetsområdet (av t ex makadam).

- Dräneringssystemet (filterduk, kärna, dräneringsrör) har visat sig vara lätt att montera och handskas med. Önskvärt är dock att man

kan utveckla någon form av upphängningsanordning så att en man

kan hålla de färdiga dräneringssektionerna i rätt läge under tiden

återfyllningen göras.

- Utformningen av rensbrunnarna med T-anslutningar och markav-loppsrör visade sig vara enmycket smidig och funktionell lösning. - Det är viktigt att dräneringsrören kommer i rätt höjdläge eftersom

slam kan samlas i lågpunkter. Däremot har deformationer av

dräne-ringsskärmen till följd av mindre ras sannolikt inte någon större

inverkan på dräneringSeffekten.

- Tekniken att använda makadam för att förbättra schaktbotten vid problempunkter och som avslutning vid längre uppehåll i arbetet, visade sig fungera mycket bra. Genom att använda makadam minskade också behovet av pump nere i schakten.

- Om man har en arbetsstyrka som inte arbetat med dräneringsarbe-ten tidigare, måste man räkna med några dagars "intrimning" innan arbetet flyter smidigt.

Dokumentation

I föreliggande rapport redovisas utformning och utförande av dränering-en. Dräneringens långtidsfunktion och effekt (grundvattenavsänkning) kommer att redovisas i en senare rapport.

Vägverkets arbetstekniska grupp i Växjö (DDa 2) har dessutom samman-ställt en video från dräneringsarbetena vid Torpsbruk.

FilTerduk

Rör

Figur 1 Principiell uppbyggnad av plastfiiterdränering (Trammel).

Fvovsüttka

ruk

TORPSBRUK

5

\\\\

Figur 2 Topografisk karta med nya sträckningen av väg 126 samt

provsträckans läge. Godkänd ur sekretessynpunkt för sprid-ning. Lantmäteriverket 1985-12-13.

MJÄLA _ Finmydla 0.002 LER *1 § Grovmjalc 0.006 I ' I J I J I I | | | , J I .I I I I Pass er an de m än g d , vi k1 proc en f I J I J I s n n . VI .-oo h Tr di h' nd iwb k a d i un m nr 5 1. S M SI N" . " 7 3 31 70 ' om 10

M0 SAND GRUS STEN

' Grovmo gMcllqnnndg Grovmnd _ Fingrus Grovgrus

0.06 0.2 0.0 2 6 20 60 Flnmo i i J J I i I .I I I .I I 0.001 0.002 0.005 0.01 0.02 0.014 0.125 0.25 0.5 1.0 2 4 5.6 8 11.3 16 20 32 50 64 Kornstorlck. mm

VTI-nr Sektion Läge Djup, cm Jordart

9095 5/409 H 7.0 m VM 160-200 Sandig-moig morän

9096 5/432 H 7.0 m VM 140-170 Normal morän

LER MJÄLA MO SAND GRUS STEN

f _ Fönmjdlu Grovmjäla Flnmo < Grovmo g Mellansand g Gromnd Fingrus Grovgrus # 0.001 0.005 0.02 0.06 0.2 0,5 2 6 20 60 c .1 a Pa ss a ra nd e m ön q d .vi kf pr oc en i' J J S U . -Vl g-oc h T r d i üW k m h b d i uum M 5 0. S M S M » " 7 1 3. 17 0! .J | 0.001 0.001 0.005 001 0.01 0.074 0.125 0125 0.5 1.0 2 4 5.6 8 11.3 16 20 32 50 64

VTI-nr Sektion Läge Djup, cm Jordart

9094 5/409 H 7.0 m VM 150-160 Grusig sand

9097 5/432 H 7.0 m VM 150-155 Finmoig san-dig grovmo FigurB Kornfördelningskurvor dels på moränprov (övre

diagram-met), dels på prov från skikt med sorterat material (undre

diagrammet).

VT I M E D D E L A N D E ' 47 8 Fi ur 4 Pl an ka rt a me d dr än er in gs le dn in ga r oc h gr un dva tt en rör .

VÄG 126 GOTTÃSA - BREDHULT, delen Moheda- Lidnüs

'el/ Ä' / ü / *'

atv

Trummel med inspektionsbrunn

12

PLASTFlLTERDRÄNERlNG '| TORPSBRUK

Principskiss

Ytterkurva

Överbyggnod

Fiberduk

A/______

Terrass

1,0 rn

Plostfilterdrün

+4??

10 m

4

Dröm. ledn. Lubonyt (D 100

Figur 5 *Projekterad utformning av plastfilterdräneringen vid

Torpsbruk. Den verkliga utformningen avviker något, bla

ligger dränerna_ något djupare (jmfr fig 7) och fiberduk på

terrassen bedömdes inte vara nödvändigt efter det att dräneringen genomförts.

VT I M E D D E L A N D E #7 8 Fi ur 6 Län gd pr of il län gs de n väs tr a dr än er in gs le dn in ge n vaÅ 183 '-182 -* 181 -180 179 4 178 " 177 * 176 -* RÖRSEKUON

1-3

I

l

7-9

_{FujR 10}

_e

____ _-____-__-A __-RENSBRUNNAR ?3 300 mm 13 TRAMMH_SKÅRM *-"-\

5/280

5/480

5/500

5/520

5/5A0

5/560 SEKTION

9'8LE/S N0|1>|3S 'moadayAl

wov se

02 sz

02

SL

OL

s

0

s

OL

SL oz

sz

02 se ov

.i-b BLL

l

V

i

- 08L

V

V

'

_{- Z L}

L

₃

_E

nga

₈₉₈

₉

- 98L

NA

YA|N

SPUPH-UPBUON UBIaP 'l'lnHGEIöG-VSYMOQ 9ZL DYA

Tvär pr of il vi d rör se kt io n 1-3 so m vi sa r pl as tf il te rd rän er na s Fi gur 7 läg en sa mt de n up pm ät ta gr un dva tt en yt an 19 85 -1 2-06 . VT I M E D D E L A N D E 47 8

15

Fotol T-anslutningar för rensbrunnar samt markavloppsrör och

dräneringsrör (Lubonyl DSA).

Foto 2 Montering av plastfilterdränering

16 nu å il .. ...x_... 5. 41 0 , a .9'w' x'. 0 .-' .'n' 0 ,2 "00 ' *se* ,0 ,ä .0 :§ ;2 . , då-lxe0 .4 . n.. z»4 ..». e ; ;3 .. . K a zwt r e . 14 .. : 3 0 8 1 0 . : . 3 .i _ 40 o 4.) ;.:a:»;...: 9 gäng ...law-.. 10.300'A'j. ,_{o 1} v. 01 . 0.» . 1 1 . 5 2 . 1 7 1 1 1 ..._4.9 .3. y x»a s..p_w x49 %... .n z. ..4 1. - . vf . A J ( 1 ( l n 0 0 0 1 v. 0 . . h a . . 3 ø«a . @aa øt o xøa a v4 4 0 0 ; : : p s øa i a xe øo o uø. 3 . 4 s t »0 1 1 .o k ; xxxøxøân c a uo ud o a x4 . : : . xxn xun xxa e o l x . 0 4 . 2 3 , 5 7 »' 92 5. . : J ua ås xa c n e ø: øy3 $ i i d øo zi åça v: .2 4. . . 7 5 » .o va t vm c øva xa a o o å 7 . : . 1 3 0 ua vxwo o yys a r a b 00 :5 2: .. .. 3; 44 01 :4 55 .uøva yo ia aua ia ge axi . . . . 4 . . o . o §c . r ø. 0 0 i ø§ü S t yr 4,.,. 21'. 41'» . . .3.v.'.4,. o . .*» ' .-4 '.x'._.-u o 5 « .J ys ke ... »H on .Mo ...zu x 0 7 t o. så V7 445211",xaahd'av A ; .. x . 3 me d. : e ,5 1fl - I . å" *3013:2* .. V \ 'A' NÅN .x,,\ ..1.. 7--, :Mb X .ara f lyxrv :J v ...-v r...-v LMM' I i_{,4 ' *',m.§}. 'LW-n 47.)...x., . .. ifrån): (under anenng

Ingående komponenter i plastfilterdr

Foto 3 äneringsrör hdr arna.0c ilterduk, k" F ut anerlngsrore 'ks runt dr" arnan V1 K Foto 4 VTI MEDDELANDE 478

17

V \ Ndvn Å

Fcto 6 Slutligen viks filterdukten så att kärnan med dräneringsröret

helt innesluts av filterduken

18

Foto7 Den färdiga plastfilterdräneringen placeras i schakten varefter återfyllning omedelbart kan göras

i ...m .a . "No" w . r ' < *2. 4:» ,V 1 e 0 V V 14'*8\n w. 'R är'

Foto 8 Plastiilterdränering efter återfyllning. Här återstår endast

återställande av terrassdike.