7. Konstruktionstyper

7.1.  Inledning

Detta avsnitt summerar de vanligaste byggnadsmetoderna för lågtrafikerade vägar på torv. Ytterligare information om metoderna redovisas i ROADEX II-rapporten  “Hantering av bärighetsproblem på lågtrafikerade vägar byggda på torv”..

Byggmetoderna kan indelas i följande fyra kategorier:

7.2         Undvikande

7.3         Urgrävning av torv och återfyllning

7.4         Undanträngning av torv

7.5         Kvarlämnad torv

7.2. Undvikande

Den enklaste metoden att hantera torv är att undvika den, gå runt den, inte korsa den. Detta kan tyckas självklart vid första anblicken men det är ibland förbisett vid planering av en vägkorridor när designen fokuseras på andra saker. Men om omständigheterna tillåter (linjeföring, miljö, ekonomi, etc.) är undvikande av torv ett vettigt alternativ.

7.3. Urgrävning av torv och återfyllning

Urgrävning och utskiftning av torven under väglinjen är det säkraste alternativet att bygga, eller förstärka, en väg på torv om den inte kan undvikas. Med den här metoden grävs alla svaga material under väglinjen ut till ett fast lager och återfyllning utförs, företrädesvis med icke-kohesiva material som utvunnits lokalt på platsen.

Där den kan användas är metoden ett pålitligt sätt att bygga en acceptabel väg genom torv med minimal risk för sättning eller skjuvbrott, förutsatt att all torv är utskiftad ner till ett solitt lastbärande lager. Under dessa omständigheter är bärigheten hos den nya banken beroende av metoden och byggnadsmaterialen. De flesta nya större vägarna i ROADEX-länderna är byggda med urgrävning och återfyllning.

Torvurgrävning och återfyllning är dock normalt ekonomisk bara för de grundare torvdjupen där urgrävningsmängderna sannolikt är små. Erfarenheter i ROADEX-länderna tyder på att de ekonomiska gränserna för utskiftningsmetoden ligger någonstans mellan 3 och 4 meter av torv för allmänna vägar. Det aktuella ekonomiska djupet på en speciell plats beror på lokala förutsättningar, t ex torvtyp, torvytans omfattning, kostnaden för återfyllnadsmaterial, tillgång till tippområden, etc (Notera: Vindkraftutvecklare i Skottland anser för närvarande att det ekonomiska djupet är 1,0 m till 1,5 m torv). Vad som med säkerhet kan sägas är att efter 4 m schakt blir det betydligt svårare att hålla schaktväggarna stabila.

Utskiftningsmetoden är inte utan nackdelar:

• I djupare mossar kan lokala fickor med torv bli lämnade outgrävda. Dessa kan ge bärighetsproblem och sättningar i den färdiga banken där de lämnats kvar;

• Om torven har låg skjuvhållfasthet, kan schaktväggarna i urgrävningarna bli instabila och glida ner i urgrävningarna innan schakten hinner återfyllas. Detta kan ge en betydande ökning av urgrävningsmassorna;

• Närliggande anläggningar och byggnadsverk längs urgrävningen kan bli negativt påverkade av borttagandet av sidostöd om de inte skyddas på ett bra sätt;

• Lämpliga tippytor för placering av den bortschaktade torven behöver lokaliseras i närområdet;

• Den nya banken kan verka som en linjär dränering och påverka hydrologin i området.

7.4. Undanträngning av torv

När urgrävning anses olämplig på grund av torvdjupet, kan en undanträngningsmetod vara möjlig, och ett antal av dessa har använts i den Norra Periferin. De mest vanliga beskrivs nedan:

7.4.1      Undanpressning

7.4.2      Partiell urgrävning

7.4.3      Assisterad undanpressning

7.4.1. Undanpressning

Massutskiftning genom ‘undanpressning’, används vanligen där djupet på den torv som ska utskiftas ligger bortom den ekonomiska gränsen för urgrävning och vikten på den avsedda vägbanken förväntas bli tillräckligt stor för att tränga undan den typ av torv som finns under. Metoden är passande när jordstratigrafin består av torv ovanpå lösa gyttje- och lerlager. I sådana fall schaktas torvlagret bort och de lösa sedimentära jordarna ersätts genom undanpressning. Metoden är inte lämplig där jorden består av bara lågförmultnad (fibrig) torv eftersom fibrerna kommer att hindra undanpressningen, se även 7.4.2.

Med den här metoden byggs vägbanken ut på normalt sätt fram till torvmarken och drivs sedan genom torvmarken med hjälp av ändtippning, normalt med hjälp av en överlast i fronten av den framväxande banken för att maximera den lokala pådrivande vikten. Effekten av vikten av den kombinerade banken och överlasten ska framkalla ett skjuvbrott i torven/den lösa jorden framför banken, och en ‘undanpressning’ av torven/den lösa jorden mot sidorna av den framväxande banken.

En nackdel med undanpressningsmetoden är att vågor av undanträngd torv/mjukjord bildas på sidorna och i fronten av banken när den byggs och dessa kan medverka till att passivt förhindra undanpressningen från att fortsätta. Undanträngd torv/mjukjord kan också ha en effekt på närliggande anläggningar och byggnadsverk, även på avsevärt avstånd från centrumlinjen hos undanpressningen. Närliggande anläggningar, inom 5 gånger djupet av torven/jorden, bör identifieras och tas i övervägande innan arbetet påbörjas.

När en undanpressning har kommit igång i en torvavlagring kommer den vanligen att kunna hållas igång, förutsatt att bankens höjd över torvytan hålls konstant genom påfyllnad av mer fyllnadsmaterial. Det kan dock bli nödvändigt på vissa platser att ta bort den undanträngda torven framför banken, och lägga materialet i upplag på sidan om väglinjen, för att säkerställa att undanträngningen fortsätter. Det rekommenderade arbetssättet i Sverige är att schakta av topplagret på torven bara för att få fart på undanpressningen (som i partiell urgrävning i avsnitt 7.4.2). Den undanträngda torven på sidorna om banken kan bidra till bankens totala stabilitet genom att fungera som tryckbankar.

När undanträngningen väl har färdigställts lämnas överlasten vanligen kvar under en tillräckligt lång tidsperiod (vanligen månader) för att ytterligare framtvinga konsolideringen av kvarvarande instängda fickor av torv/mjukjord. Detta kommer att säkerställa att den färdigställda banken har ‘stabiliserat sig’ innan de slutliga överbyggnadslagren läggs på. Mängden av den undanträngning som åstadkommits under en bankframdrift kommer att vara ett resultat av ett antal faktorer, alla beroenda av varandra:

• vikten av den nya banken i relation till hållfastheten hos den underliggande torven/mjukjorden

• formen och volymen av banken i relation till djupet och typen av torv/mjukjord som ska undanträngas

• topografi för de fasta lagren under väglinjen

• varje annan lokal miljöeffekt för varje särskild plan

Alla dessa delar behöver vara kända och kvantifierade innan kvaliteten på undanträngningen kan säkerställas.

Som med utskiftningsmetoden, måste försiktighet iakttas för att undvika instängda fickor med torv/mjukjord under banken vid framdrivning av undanträngningen. Undanpressning används bäst när det är känt att topografin hos de underliggande hårda lagren kan tillåta banken att röra sig framåt nedåt utan att stänga in fickor av torv/mjukjord. Om riktningen av framdriften på banken kan kontrolleras vara ”nedåt” är det möjligt att förhindra situationer som skulle kunna orsaka att torv eller andra mjuka material stängs in under banken på ”översidan” av byggnadsriktningen.

Det är ett vanligt arbetssätt att sondera genom den färdigställda banken för att kontrollera om undanträngningen har lyckats. Där fickor av torv/mjukjord upptäcks är det vanligt att antingen ge tid för den instängda torven/mjukjorden att konsolidera under en extra överlast, eller att spränga ut materialet under banken genom strategiskt placerade sprängladdningar.

7.4.2 Partiell urgrävning

“Partiell Urgrävning” skiljer sig från undanpressningsmetoden på så sätt att ett hanterligt torvdjup schaktas ut framför fronten på den nya banken för att reducera mängden av material som ska trängas undan. Notera: Grävmaskinen kan, om stabilitetsproblem uppstår, också placeras på samma sida om gropen som bandlastaren.

Metoden används normalt vid byggande av breda bankar där den underliggande torven/mjukjorden är djup och bortom gränsen för en ekonomisk urgrävning. Under dessa omständigheter kanske inte vanliga undanpressningstekniker är fullt effektiva beroende på behovet att placera tillräcklig vikt över hela tvärsektionen för att åstadkomma en undanträngning.

Den partiella urgrävningsmetoden är särskilt användningsbar där topplagren på torvfyndigheten är mycket fibriga eller innehåller mycket trärester. Där dessa lager finns kan de fungera som ytarmering av torven och motstå de undanträngande krafterna av banken. I sådana fall kan de fibriga lagren schaktas ut och den kvarvarande torven kan trängas undan av banken assisterad av överlasten. Denna metod har framgångsrikt använts i Finland vid utskiftningsdjup på 10-12 meter.

7.4.3. Assisterad undanträngning

Där undanträngning är svår att utföra kan den ibland assisteras genom vattensprutning eller sprängning för att reducera torvens styrka.

Genom vattensprutning med högt tryck

Vattensprutning innebär att trycka ner munstycken för högtryckssprutning av vatten i botten av torven vid bankens front för att lokalt öka vatteninnehållet i torven och minska dess skjuvmotstånd Munstyckena dras sedan sakta tillbaka medan vattnet pumpas in i marken. Detta maximerar volymen av behandlad torv.

Genom sprängning

Sprängningsassistens för att underlätta undanträngningen kan utföras på ett antal olika sätt:

“dikesskjutning”

“tåskjutning”

och “sprängning under fyllningen”

Dessa metoder beskrivs mera i detalj i ROADEX II-rapporten  “Hantering av bärighetsproblem på lågtrafikerade vägar byggda på torv”..

7.5. Torv lämnad på plats

Det här avsnittet handlar om metoder som använder styrkan hos torven på plats för att bära vikten av den nya vägen. Dessa metoder eliminerar behovet att transportera stora mängder av fyllnadsmaterial och blir alltmer attraktiva för ingenjörer när vägbyggnadsbudgetar blir mindre och mer kostnadseffektiva lösningar efterfrågas. Nya föreskrifter om miljö och minimering av avfall ökar argumenten för användning av metoder som bygger på torven lämnad på plats.

Detta avsnitt behandlar 6 grupper av metoder som utnyttjar den underliggande torven som ett lastbärande lager. Dessa är:

7.5.1      Styrkeförbättring

7.5.2      Lastmodifiering

7.5.3      Armering

7.5.4      Vertikaldränering

7.5.5      Pålning

7.5.6      Stabilisering

7.5.1. Styrkeförbättring

Stegvist byggande eller ‘stegvis upplastning’

Stegvist byggande innebär att vägen byggs lagervis, eller i “steg”, och varje lager läggs ut bara när den underliggande torven är stark nog att bära det utan brott. Det första lagret på marken vid stegvis upplastning är normalt lagt tjockt nog för att tåla den omedelbara byggtrafiken, men tunt nog för att förhindra lokalt skjuvbrott i den underliggande torven.

För en lågförmultnad (fibrig) torv innebär detta att den normalt är säker för att tåla ett första laststeg på omkring 20 kPa som en arbetsbädd (ca 1m grus) och påföljande lager av fyllning som läggs ut på detta först när 50-70 % av den primära konsolideringen av detta lager har uppnåtts (se Kapitel 5). Samma system används på liknande sätt för följande lager och eventuell slutlig temporär överlast.

Lågförmultnad (fibrig) torv är idealisk för stegvis belastning eftersom den har utmärkta initiala egenskaper med hög kompressibilitet och permeabilitet. Högförmultnad torv kan också gynnas av tekniken men tidsåtgången för laststegen kommer att bli längre. Takten på stegbelastningen bestäms normalt av porvattnets avgång från torvmassan. Denna kan uppskattas från de grundläggande torvegenskaperna men det görs bäst genom övervakning av sättningen med markpeglar eller genom direktavläsning av piezometrar i fält.

Betydande sättningar kan uppstå under arbetet med stegvis upplastning och dessa bör vara kända och deras effekter förutsedda med rimlig precision i designstadiet så att de inte kommer som en överraskning för ingenjörsstaben på plats. Förbelastning är vanligen ansedd att vara en kostnadseffektiv lösning för torvdjup ner till 4 m. Metoden kan naturligtvis användas vid större djup än detta, men den nödvändiga överlasten blir då mycket större och det tar längre tid att uppnå den önskade effekten.

Förbelastning

Förbelastning är en metod som förbättrar styrkan hos torven genom att accelerera dess konsolidering så att torven kan bli kapabel att bära den avsedda lasten tidigare. Torv är väl anpassad till förbelastning eftersom den har mycket hög permeabilitet i sitt naturliga tillstånd och pressas samman på en relativt kort tid när den belastas. Principen är tämligen enkel. En last som överstiger vad som krävs läggs ut på torven och tillåts sätta sig tills den når sin predikterade sättning. När denna sättning har uppnåtts tas överskottslasten bort och brukslasten lämnas kvar på en förstärkt grund.

Förbelastning med en överlast är generellt ansett vara den mest ekonomiska metoden för vägbyggnad i den Norra Periferin, och resulterar i vad som vanligen kallas en “flytande” väg. Metoden är normalt begränsad till tunna bankar nära den naturliga marken, vanligen begränsad till en bankhöjd på 2-3 m ovanför den omgivande torvnivån. Överlasten byggs vanligen med användning av temporära upplag av byggnadsmaterial, som förstärkningslager eller bärlager, planerade för användning någon annanstans på vägen. Kostnaden för att använda dessa typer av överlaster är därför kostnadsneutral i totalkostnaden för projektet.

Mängden överlast som behövs för att åstadkomma den önskade sättningen är beroende av ett antal parametrar som typ av torv, torvdjupet, torvens vattenkvot, lastfördelning, etc. Varje objekt är unikt och kräver sin egen geotekniska bedömning av stabilitet, sättning och ökning i styrka. Erfarenhet i Sverige antyder att den obelastade bankens vikt i bruksstadiet bör vara 80 % av den överlastade banken efter att ha tagit hänsyn till upplyftningseffekten. Detta resulterar i en nominellt 25-procentig överlast över vikten på den slutliga banken utan att ta hänsyn till effekterna av upplyftningseffekten över tiden. En bra genomförd förbelastning syftar till att maximera tiden som förbelastningen är anbringad och att ge en stor avlastning, helst mer än 0,5 m över den färdiga vägens nivå.

7.5.2. Lastmodifiering

‘Lastmodifieringsgruppen’ innefattar de metoder som ändrar lastfördelningen av en vägbank för att bättre passa den tillgängliga hållfastheten i torven.

Sänkning av profilen

‘Sänkning av profilen’ innebär att vägens vertikala linjeföring sänks i designstadiet för att anpassas till hållfastheten i den underliggande torven (normalt inte mer än 3 m ovanför torvnivån).

Denna metod kan vara extremt kostnadseffektiv både i tid och använda material och är säkerligen värd att överväga för planer som innebär korsning av torvområden.

Stabiliserande bankar

Stabiliserande bankar, också kända som ‘motviktsbankar’ eller ‘tryckbankar’, används för att bredda basen för en bank för att fördela bankens last över en större yta och öka säkerhetsfaktorn mot glidbrott. Som vid alla uppfyllnader på torv måste den stabiliserande banken i första hand uppfylla kraven på sin egen stabilitet och byggas kontrollerat med stegvis upplastning för att befinna sig i ett stabilt tillstånd hela tiden.

Genom att bredda bankens bas och ge en motvikt till huvudbankens last kan glidytan tvingas djupare och längre ner i torvgrunden och därmed förbättra totalstabiliteten.

För att vara effektiv bör en tryckbank vara tillräckligt bred för att säkerställa att dess tyngdpunkt verkar på motviktssidan av glidytan. Vilket material som helst kan användas för byggandet av en stabiliserande bank, till och med uppschaktad torv, men det är bäst att bygga dem samtidigt som huvudbanken och med samma byggnadsprinciper.

Utflackning av slänter

‘Utflackning av slänt’ liknar anläggning av tryckbankar och används för att ge en bredare bank, större fördelning av lasten över grundläggningsytan och en djupare belägen farligaste glidyta i den underliggande torven.

Med den här metoden flackas bankslänterna till en mindre lutning för att bredda den totala banken över torven.

Lättfyllning

Lättfyllning används normalt för att reducera totalvikten hos en bank och därigenom reducera de permanenta spänningarna på grundläggningen. Bankar som byggts med en kärna av lättfyllning utförs vanligen tillsammans med en temporär överlast för att accelerera konsolideringen och sättningen.

När den designade sättningen har uppnåtts tas överlasten bort och lämnar den färdiga banken på en förstärkt undergrund.

Lätta fyllningar används vanligen bara vid partiell utskiftning av bankar på grund av sina höga kostnader och är i allmänhet begränsade till de vägavsnitt som inte kan byggas ekonomiskt med andra åtgärder. Ett bra lättfyllnadsmaterial, bör förutom att vara lätt, även vara beständigt, resistent mot nedbrytning, lätt att lägga ut och packa, ha bra tryckhållfasthet med låg kompressibilitet och vara miljövänligt. Några av de mest populära lätta fyllnadsmaterial som används i den Norra Periferin är:

Material	Torr Densitet kg/m³	Skrym Densitet kg/m³	Kommentar
LECA Lättviktig expanderad lera	300-900	650-1200	Tillverkad produkt. Lättviktsballast producerad genom värmeexpansion av lerpellets. Olika densiteter beroende på vattenabsorption. Kräver normalt överbyggnad med 0,6 m ovanpå. Kan vara svår att packa om packningen inte utförs med stödfyllning.
PFA Pulveriserad brännaska	700-1400	1300-1700	Bi-produkt från koleldade kraftstationer, naturligt bindande, speciellt användbar som bakfyllning för brostöd.
Slagg	1000-1400	1400-1800	Bi-produkter från tung industri, stålverk, etc. Generellt bland de tyngre av lättviktsmaterialen. Utlakning kan ge miljöproblem.
Expanderad slagg	500-1000	1100-1700	Skummad bi-produkt bildad genom snabb släckning av flytande slagg i vatten.
Vulkanaska	650-1000	1400-1700	Naturligt material (särskilt användbar på Island).
Bark/träflis	100-300	800-1000	Färskt trä rekommenderas inte eftersom det är svårt att packa. Åldrad bark kan ha goda egenskaper och vara förmånligt att använda men kan ge utlakningsproblem i känsliga miljöer.
EPS  Expanderad polystyrene	20	100 for design	Tillverkad produkt. Extremt lätt, vanligen tillverkad i skivor, tämligen dyrt, 100 kPa minimum tryckhållfasthet. Inbyggnader täcks vanligen med en betongplatta. Kräver skydd mot bensin, eld och UV-ljus.
Krossad betong	500-600	750-100	Avfallsprodukter av prefabricerade betongprodukter, d v s trasiga plattor, betongelement, etc.
Skumbetong	600-1800	1000-1800	Tillverkad produkt. Skumbildare blandas in på plats till färdigblandat bruk, 4 MPa minimum tryckhållfasthet
Pressade torvbalar	200	600-800	Gamla installationer uppvisar fortfarande 20 % upplyftning efter 10 år under vatten, inte allmänt tillgänglig.
Trädgårdstorv	200	500-800	“Trädgårdstorvsäckar”, lagda platta som uppfyllnad, antag 800 kg/m3 för långtidsdensitet in situ.
Expanderat glas “Skumglas”	100-500	100-500	Återvunnen glasprodukt tillverkad av olika typer av returglas, stabilt, inert material, tryckhållfasthet 6-12 MPa.
Avfallsdäck i balar	500-650	500-650	Kasserade däck pressas samman i balar och binds ihop med galvaniserade vajrar.

De låga densiteterna hos vissa lättfyllnadsprodukter är dock inte alltid en fördel i bankar på torv eftersom deras lätta vikt kan ge upplyftningsproblem, speciellt på platser med höga vattennivåer.

De mest populära lättviktsmaterialen idag är LECA och EPS. Den största fördelen med EPS är dess låga densitet på 20 kg/m³ fastän den vanligen  åsätts ett högre designvärde på 100 kg/m³ vid stabilitets- och sättningsberäkningar för att ge utrymme för viss vattenabsorption över tiden. EPS-block är lätta att transportera och hantera (upp till 100 m³ kan transporteras på ett ensamt fordon) och deras enda nackdel, annat än deras produktionskostnader, har visat sig vara att de kan vara känsliga för bensin och kemisk attack. Detta är vanligen omhändertaget vid noggrann detaljerad design. EPS för vägarbeten är vanligen specificerad med en tryckhållfasthet på 100 kPa för att begränsa lokal överbyggnadsdeflektion under hjulen. Den färdiga cellplastbanken täcks normalt med en 100-150 mm tjock armerad betongplatta toppad med 500 mm grusbärlager för att försöka binda ihop konstruktionen och ge en värmelagrande massa för att motverka variationer i isbildningstillstånd längs den färdiga körbanan mellan sträckor med normal uppbyggnad och sträckor med EPS block.

Lättviktiga bi-produkter från skogsbruket såsom bark, träflis och sågspånsavfall från timmerindutrin har reguljärt använts som lättfyllningar i ROADEX Partner-områden i den Norra Periferin. Dessa material byggs normalt in med ett täckande lager av lågpermeabelt material, som ett lager av lera eller jord, för att hålla dem fuktiga och isolera dem från effekter från atmosfären. När bi-produkter av skog lämnas exponerade för luft kan de förmultna och självantända om de behandlas på fel sätt.

Avlastning

‘Avlastning’ innefattar i grund och botten avtagning av tungt material från en befintlig vägöverbyggnad och ersättning av detta med någonting lättare.

Syftet med avlastning är att ge en reduktion i last på den underliggande torven ner till mindre än dess befintliga bärighet. Vanligen strävar designers efter att uppnå en lastreduktion på 1/2 till 1/3 av den befintliga banken. Om detta kan uppnås kan den nya körbanan förväntas bli relativt sättningsfri för resten av sin livslängd.

7.5.3 Armering

Bankar kan armeras, eller “stabiliseras”, med ett antal material, vart och ett kontrollerat med sina egna speciella teknologier. Området bankarmering är troligtvis ett av de mera dynamiska områdena i vägbyggnad för närvarande och nya tillverkare och nya material fortsätter att komma fram regelbundet i den tekniska pressen. Sex grupper av armering kommer att tas upp i detta avsnitt:

1. Geotextilier
2. Geonät
3. Rustbäddar
4. Betongmattor
5. Galvaniserad stålväv
6. Stålnätsarmering i bundna lager

1. Geotextilier

En hel del diskussioner har handlat om geotextilier och deras applikationer vid två typer av vägbyggnad över mjuk mark, d v s de “tunna” konstruktionerna av vägar och överbyggnader och de “tjockare” konstruktionerna av bankar. Vad som är allmänt accepterat är att för de tunnare uppfyllnaderna verkar geotextilen som en materialskiljare och ett filter och det aktuella materialet bör väljas med dessa egenskaper i åtanke.

Vid tjockare fyllningar kommer geotextilen eller geonätet att fungera mer i sin sanna armerande roll och en passande typ av armeringsmaterial bör väljas. Här är det nödvändigt för designern att åstadkomma tillräcklig friktion mellan geotextilen och fyllnadsmaterialet och det underliggande jordmaterialet för att motstå de krafter som uppkommer.

Användning av armerande geotextil påverkar inte den långtida konsolideringssättningen hos banken eller dess totalsäkerhetsfaktor, men den medför några väsentliga fördelar på kort och medellång sikt. Särskilt har den fördelen att den bidrar till den lokala stabiliteten under byggnadsfasen genom att temporärt bära en del av lasten från fyllnadsmaterialet på ytan tills grundläggningsjorden är tillräckligt stark för att själv bära lasten. Geotextilen bör dock enbart betraktas som ett temporärt supplement till bärkraften hos grundläggningsjorden för att ge tid för jorden att uppnå tillräcklig bärkraft för att bära banken i ett långt tidsperspektiv.

2. Geonät

Användningen av geonät i lågtrafikerade vägar på torv blir allt populärare, särskilt i nya vägar som används vid byggande av vindkraftsparker på djup torv. Länk till:“FlytandeVägar på Torv”Ett brett sortiment av geonät är tillgängligt för detta, från ett flertal tillverkare i olika material och format. Alla arbetar i huvudsak enligt principen för “sammanflätning” mellan geonäten och bärlagermaterialet under påverkan av dynamiska trafiklaster och sättningar.

Sammanflätning bildar ett kompositstabiliserat lager mellan geonäten och stenmaterialet, som skapar en ökad styvhet i geonätet, som bidrar till att fördela lasterna över en större yta än för en väg utan geonät. En geonätstabiliserad flytande väg eliminerar inte sättning, men geonätet gör den mer kapabel att fördela lasterna över geonätets bredd och bidrar på så sätt till att minska ojämna sättningar över svagare områden.

Nyckeln för att åstadkomma en effektiv sammanflätning med ett geonät är att ha rätt storlek och form på stenmaterialet i relation till det använda geonätet. Detta beror, bland andra faktorer, på den relativa geometrin hos geonätet och stenmaterialet. Idealt, ska det vara en så god matchning mellan geonätet och stenmaterialet att det sammanflätade “kompositlagret” skapas. Rundkornigt grus, moräner och stora stenar är därför vanligen inte passande för användning i det sammanflätade lagret. “Återanvänt” material kan vara passande för användning i sammanflätningsområdet under förutsättning att det är tillräckligt välgraderat och kantigt för att ge sammanflätning.

Ett system med två geonät ger vanligen en styvare vägöverbyggnad än användning av ett geonät och detta kan bidra till att minimera ojämna sättningar över torv. En materialskiljande geotextil bör användas under det bärande geonätet där det är möjligt att finmaterial kan komma in i stenmateriallagren. Finmaterial från undergrundsjorden kan minska effektiviteten i sammanflätningen av geonät/stenmaterial och därigenom påverka prestandan hos den färdiga vägen. Undergrundsjordar med finmaterialinnehåll >15% bör betraktas som ett fint material och behandlas med en materialskiljande geotextil.

3. Rustbäddar av trävirke

Byggande med rustbäddar är den äldsta metoden att förstärka bankar på torv. Tekniken har funnits i många år och innebär byggande av en sammanflätad plattform av lokalt skogsmaterial på torvytan för att bära och fördela lasten av den nya banken under så lång tid att den underliggande torven kan uppnå tillräcklig bärkraft för att bära banken självständigt.

Historiskt har det funnits många typer av trävirkesförstärkningar, från enkla bäddar eller knippen av ris till kraftiga designade stållänkade mattor av utvalda timmerstockar. Alla har samma syfte att förhindra lokala markgenombrott där fyllnadsmaterialet tränger ner i torven och att fördela ut bankens last över en större yta.

Den enklaste metoden använder buntar av lokalt tillgängliga trämaterial (knippen), som strukturella delar. Dessa läggs ut längsmed varandra på torvens överyta innan de täcks över med ett passande fyllnadsmaterial.

Timmermattor är en tyngre motsvarighet till knippen och är designade för att ge ett motstånd mot nedböjning i bankens underkant. I sin enklaste form kan de bestå av en enkel plattform av stockar (kavelbro) lagda sida vid sida vinkelrätt mot väglinjen.

Mattor kan också designas som lager av timmer lagda rektangulärt mot varandra (vanligen 60º vinkel) och sammanfogade med stålbultar.

Erfarenheten har visat att risbäddar och timmermattor måste tryckas ner under grundvattenytan inom 6 månader efter inbyggnaden för att förhindra dem från att brytas ner. Om de inte är fullständigt dränkta under banken är det troligt att beståndsdelarna kommer att ruttna och att plattformen faller sönder.

Timmermattor är för närvarande inte så populära som geotextilier och geonät i den Norra Periferin beroende på den höga arbetsinsats de kräver och kostnaden för virket, men de kan vara konkurrenskraftiga om passande virke finns tillgängligt lokalt. Det bör dock inte glömmas bort eftersom många vägar i den Norra Periferin fortfarande vilar på rustbäddar och dessa kommer att kräva underhåll eller breddning i framtiden.

4. Betongmattor

Armerade betongmattor eller plattor användes med stor framgång i Skottland och Irland från 1920-talet fram till 1950-talet.

De byggdes vanligen som en serie av plattor som var 200 mm tjocka, dubbelarmerade med kantförstärkning och de var antingen byggda direkt ovanpå torvytan eller ovanpå ett avjämningslager av förstärkningslagermaterial. De var mycket styva överbyggnader, betydligt styvare än andra förstärkningssystem som rismattor, geosynteter eller timmermattor och behövde ett minimum av överbyggnadslager för att fördela trafiklasterna. Många av dessa betongmattor är fortfarande i bruk över djupa filtmosseområden i norra Skottland och utgör en stabil lastbärande plattform för modern trafik.

Ett modernt derivat av den armerade betongmattan är den lättviktiga mattan av skumbetong. “Skumbetong” blandas på plats genom att tillföra skum till ett tidigare blandat cementbruk. Detta utförs genom att blanda det utvalda skumbildningsmedlet med vatten i en skumgenerator på plats för att producera att ”förskum”. Förskummet hälls sedan tillsammans med det preparerade cementbruket in i en cementblandare för att få fram skumbruket färdigt för utläggning. Detta utförs normalt genom pumpning direkt till platsen för användning. Tryckhållfastheten för skumbetong kan variera från 900 till 1500 kg/m2 och beror på mängden förskum som tillförts och cementinnehållet i det slutliga materialet.

5. Galvaniserad stålplåt

En sentida utveckling i mattbyggande över torv är användningen av galvaniserad stålplåt med lådprofil som armerande byggdelar.

Än så länge har den här metoden bara använts på skogsbilvägar i Finland och Ryssland men resultaten är tillräckligt lovande för att berättiga försök på allmänna lågtrafikerade vägar.

Normalt används 7 mm korrugerad stålplåt med en zinkbeläggning som rostskydd. Plåtar kan byggas in vinkelrätt mot eller parallellt med väglinjen. Det anses att plåtar som byggs in tvärs vägen ger bättre bärighet och spårbildningsmotstånd medan plåtar inbyggda längsmed väglinjen visat sig vara bättre mot längsgående nedtryckningar och tjällyftningar.

6. Stålnätsarmering av överbyggnadslager

Armering av överbyggnadslager med stålnät är numera en väl etablerad teknik som en följd av EU REFLEX-projektet “Reinforcement of Flexible Road Structures with Steel Fabrics to Prolong Service Life” (1999-2002). Det projektet hade som mål att utveckla tekniker för byggande och förstärkning av vägar med användning av stålarmering för att förbättra ‘livslängds’-kostnaderna för vägar och att förlänga överbyggnadernas funktionstid.

ROADEX rekommenderar att ett stålnät alltid bör byggas in i de undre lagren av en vägöverbyggnad på torv. Detta medverkar till att förstyva överbyggnaden och förbättrar  lastspridningsegenskaperna genom att binda samman alla delar. Stålnätet bör täcka hela vägbredden utan fogar (d v s inga fogar parallella med väglinjen). Erfarenheterna har visat att sprickor utvecklas i sådana längsgående fogar eller i nätens ändar. Designers bör därför säkerställa att näten sträcker sig över full vägbredd. Tvärgående fogar mellan närliggande stålnät längs vägen kan utföras med eller utan överlapp. I Finland utförs inget överlapp, i Skottland utförs överlappning ibland. Stålnät över trummor, rörledningar och kablar kan ge problem vid framtida underhållsåtgärder och bör utelämnas på sådana platser eller designas omsorgsfullt för att förhindra framtida problem.

7.5.4. Vertikaldränering

Den primära funktionen hos en vertikaldränering är att förkorta porvattnets dräneringsvägar i jorden och att ge en snabbare primär konsolidering med en tidigare ökning i bärkraft.

I en vanlig bank, utan vertikaldränering, måste överskottet av porvatten transporteras långa sträckor innan det kan försvinna. Med en vertikaldränerad jord är det maximala avståndet för en dräneringsväg halva det horisontella avståndet mellan dränerna (normalt 1,0 – 1,5 m). Detta korta dränavstånd innebär att porövertrycket kan utjämnas snabbare i torven och därigenom snabbare föra över bankens last på jordskelettet.

Installationen består normalt av ett nät av dräner (vanligen dräner med en kärna av plast omgiven av en geotextil) som drivs ner vertikalt i jorden med ett stickrör som dras tillbaka och lämnar dränen på plats.

Vertikaldränering i torv är vanligen nödvändig bara för de mer förmultnade typerna av torv och särskilt när dessa är underlagrade av tjocka lerlager. I en fibrig torv kan vanligen förväntas att porövertrycket utjämnas tillräckligt snabbt utan att ha behov av att tillgripa ytterligare åtgärder i form av vertikaldränering.

Den normala processen innefattar utläggning av ett fridränerande material som ska fungera både som en arbetsbädd och som en horisontell dränering. Vertikaldränerna byggs in igenom detta lager i ett triangulärt eller kvadratiskt mönster, av vilka det kvadratiska nätet vanligen är lättast att kontrollera men har den längre dräneringsvägen för likvärdiga centrumavstånd.

När jordmassorna sätter sig blir dränerna buckliga i jorden med resultatet att det är normalt att beräkna dräneringen och hastigheten för konsolideringen under banken med användning av “bucklad dränerings avbördningskapacitet”. Denna antas vanligen vara omkring 75 % av den normala avbördningskapaciteten.

7.5.5. Pålning

Pålning används normalt inte för byggande av lågtrafikerade vägar på torv såvida inte tillåten sättning är särskilt kritisk. Metoden har höga kostnader för etablering, uppsättning och drivning och kommer vanligtvis bara till sin rätt vid broanslutningar och liknande, där sättningskriterierna är striktare. Pålning i torv har hittills vanligen utförts med förtillverkade betongpålar. Dessa pålar kan skarvas på olika sätt som med bajonettfogar, kilfogar, etc, vid större mäktighet av lösa jordar (större än 15 m). Skarven måste vara lika stark som pålen och ha samma böjmotstånd för att säkerställa att ingen onödig svaghet skapas över hela pållängden.

CFA (continuous flight auger) sekantpålar har ökande popularitet i den Norra Periferin och kan vara mycket konkurrenskraftiga med bra produktionshastigheter. Pålarna formas genom att borra en ‘continuous flight auger’ i marken som stödjer hålets sidor tillsammans med jorden i borren. När jordborren når det avsedda djupet pumpas ett sand-cementbruk eller betong ner genom foderröret till jordborren när den dras upp genom borrhålet. Armering läggs in så snart som borren har dragits upp ur hålet. CFA sekantpålar finns tillgängliga från 300 mm diameter till 900 mm diameter och kan drivas ner till 30 meters djup.

Oberoende av den valda påltypen förses pålgrupper i torv vanligen med en av tre typer av däck: antingen en kontinuerlig betongplatta (påldäck) eller separata pålplattor (bankpålning) eller separata pålplattor kombinerade med geotextil.

Enligt normal praxis ska en pålgrupp vara självbärande, d v s som om torven inte alls var där och bortse från det sidomotstånd som kan komma från torven. Lutande pålar, “sneda pålar”, används för att ge ökat horisontellt motstånd där den färdiga pålningsinstallationen förväntas bli påverkad av horisontella krafter. Finland använder 2 eller 3 rader av sneda pålar i alla bankpålningar eftersom det anses att framtida belastningar på den närliggande torven kan resultera i horisontella krafter på pålarna.

Geosynteter kan också användas som pålplattor och designfilosofier finns nu tillgängliga som kombinerar storlek och centrumavstånd för pålplattor med lämplig hållfasthet hos geosynteten för att ge ett ’lastfördelande lager’ snarare än en styv betongplatta.

I den här processen innehåller ‘plattformen för lastöverföring’ vanligen ett eller flera lager av geosyntetisk armering och stenmaterial utlagda över topparna på pålplattorna i underkant av den föreslagna banken. Eftersom banken byggs lagervis på denna ‘plattform’ uppstår valvbildning av jord över pålplattorna som överför bankens last via pålarna och ner till fast botten.

Träpålar har tidigare använts i lågtrafikerade vägar på torv och nyligen har de ökat i popularitet i Sverige som en metod för att minska sättningarna i lera och silt. De skulle därför kunna spela en liknande roll på platser där torv ligger på lera eller lerig silt.

Träpålar har också använts på skogsbilvägar där tillgången på billigt timmer på plats gör denna metod extremt attraktiv och kostnadseffektiv.

7.5.6. Masstabilisering

Masstabilisering är en relativt ny teknik i vägbyggnad på torv och i nuläget är det bara Finland och Sverige som har provat metoden inom den Norra Periferin. Så här långt har metoden använts som ett hjälpmedel för att förbättra hållfastheten i den underliggande jorden för att förbättra dess bärförmåga och öka bankens stabilitet, men metoden kan också ha andra fördelar genom att minska tiden för att sättningarna ska bildas och reducera den horisontella undanträngningen. Dessa har ännu inte blivit fullständigt undersökta.

Filosofin bakom masstabiliseringen är relativt enkel.

Den svaga torven sammanblandas med ett bindemedel, vanligen av cementtyp, med en mekanisk blandningsutrustning för att producera ett starkare och styvare stabiliserat block. Under processen matas ett torrt bindemedel till blandarhuvudet med tryckluft och blandarhuvudet roterar vertikalt och horisontellt genom torvmassan. Här reagerar bindemedlet kemiskt med porvattnet i torven och härdar till en cementblandad massa.

Så här långt har masstabiliseringsprojekt i den Norra Periferin utförts genom användning av en blandarutrustning monterad på en grävmaskinsbom. Ett typiskt stabiliserat ‘block’ vid förstärkning av en väg innefattar normalt 8 till 10 kvadratmeter i plan och ett djup av 3 till 5 meter och vanligen överlagras ytan med 0,5 m till 1 m fyllnadsmaterial omedelbart efter slutförandet av blandningen, för att komprimera det stabiliserade materialet och öka dess bärkraft. Denna fyllning verkar i sin tur som arbetsbädd för maskinen inför nästa förstärkningsyta.

Hållfastheten hos en stabiliserad jord beror på typen och kvantiteten av bindemedlet såväl som egenskaperna hos den naturliga jorden. En typisk odränerad skjuvhållfasthet för stabiliserad torv ligger normalt i området 50 – 150 kPa. Figuren nedan visar några typiska beståndsdelar och volymer i torv i de olika stegen i ett stabiliseringsprojekt. Siffrorna som visas uppmättes i det svenska fältförsöket Sw7, väg nr 44 mellan Uddevalla och Trollhättan.

7.6. Kostnadsjämförelse

Som redan nämnts kommer beslutet för slutligt val av metod ovillkorligen att bestämmas av ett antal överväganden, från miljö till lätthet att bygga, såväl som funktionskraven hos den färdigbyggda vägen. Kostnaderna kommer dock att vara ett övervägande och följande tabell, ett exempel från Sverige, ger en indikation på de relativa kostnaderna för några av de tillgängliga metoderna.

Dessa olika metoder ger dock ganska olika funktion för slutprodukten och underhållskostnaderna hos de färdigställda vägarna kommer att variera beroende på den form av väg som åstadkommits. De relativa underhållsbehoven för det antal olika typer av vägkonstruktioner som finns ligger bortom syftet för denna lektion och allt som verkligen kan sägas är att de sannolika framtida underhållsbehoven bör vara en av de faktorer som bör beaktas vid beslut om projekt som involverar torv.