Permanent spont som stödmur

uppsala_1Vy över arbetsplatsen i morgondis med Uppsala slott och domkyrka i bakgrunden. Bilden tagen från Uppsala högar.

Genom det historiska Gamla Uppsala med pampiga kungshögar och stora arkeologiska värden dras nu ett nytt dubbelspårig järnväg för tågen mellan Uppsala och Gävle. Projekteringen har tagit stor hänsyn till omgivningen, både de boende och kulturbygden. En lösning som växte fram är den 900 meter långa stödmuren av permanent spont. En mur som ska stå i minst 120 år.

KORTA FAKTA
Vad: Nytt dubbelspår genom Gamla Uppsala samt omläggning av väg 676 Vittulsbergsvägen och Vattholmavägen.
Längd: 4 km nytt spår, varav 610 meter i tunnel.
Varför: Minska risken för trafikstörningar, göra det möjligt att köra fler tåg på sträckan samt förbättra säkerheten.
Nuläge: Bygget av det nya dubbelspåret och väg 676 Vittulsbergsvägen pågår. Omläggningen av Vattholmavägen är klar.
Byggstart: September 2013.
Trafikstart: 2017.
Kostnad: Cirka 1,3 miljarder kronor.
Entreprenör Vattholmavägen: Veidekke.
Entreprenör markarbeten, tunnel och broar: Svevia
Entreprenör BEST: Under upphandling
Entreprenör Tycho Hedens väg: Under upphandling
Arkeologisk slutundersökning: Utgrävningen är så gott som klar. Nu återstår det för arkeologerna att analysera allt som dykt upp; smycken, vapen, keramik, stolpraderna, rester efter hus, gravar och mycket annat.
Kostnad slutundersökning: Cirka 75 miljoner kronor.
Mer information: www.trafikverket.se/gamlauppsala

PROJEKTET
Projektet Gamla Uppsala dubbelspår innehåller bland annat en 900 meter lång stödmur som denna artikel fokuserar på. Stödmuren är placerad på ena sidan av dubbelspåret mot sidan med bebyggelse. På den andra sidan är det en vanlig jordslänt. Den föreslagna lösningen var från början tänkt som en platsgjuten stödmur i betong. Höjden på stödmuren skulle vara fyra meter över själva järnvägsspåret. Grunden till denna systemhandling togs fram under 1990-talet och uppdaterades 2010. Det fanns även en del andra viktiga förutsättningar som måste hanteras. De tre främsta var tredje man, kulturmiljön och att spåren ligger inom yttre vattenskyddsområde vilket ställer krav på utförande.

uppsala_2

Valet av förankring föll på att bergsförankra staget.

PROJEKTERING
Vid uppstarten av detaljprojekteringen av stödmuren gjordes kompletterande geotekniska undersökningar och utvärderingar. De geotekniska förutsättningarna för sträckan beskriven från marknivå och neråt är:

  • Lera 5 – 17 meter varav cirka 2 meter torrskorpelera
  • Friktionsmaterial 2 – 10 meter
  • Bergnivå 7 – 24 meter under mark

Ett förslag var att göra sponten permanent och då ha den som stödmur.

Jimmy Larsson, Projekteringsledare Trafikverket.

Efter att kompletterande geotekniska undersökningar var utförda började man skissa på, och beräkna om och hur, stödmuren skulle grundläggas. Man kom fram till att grundförstärkning skulle krävas för att grundlägga stödmuren. Det fanns då två olika förslag på detta som skulle kunna vara framkomliga vägar. Den första var att förstärka marken med kc-pelare. Tyvärr kunde inte ett utförande med kc-pelare som grundförstärkning räknas hem. Kvarvarande alternativ var att grundlägga på pålar ner till fast botten. Det som skulle vara aktuellt är i detta fall betongpålar. För att kunna räkna hem detta skulle det behövas sätta cirka 1 400 betongpålar.

Att sätta så många betongpålar i närheten av det närliggande bostadsområdet verkade inte vara en bra lösning. Det skulle i så fall medföra stora störningar och även stora kostnader. Utöver grundläggningen med pålar skulle det också behövas en spont på ena sidan av schakten för att klara av att bygga detta. I det här skedet började vi se att vi måste försöka lösa detta på ett annat sätt.

uppsala_4Arbete med hammarband.

NY PRINCIPLÖSNING
Vi började vi se över vilka andra tekniska lösningar som fanns för att utföra en stödmur. Vi bollade med olika förslag för att se vad som skulle kunna vara en fungerande lösning. Ett förslag var att göra sponten permanent och då ha den som stödmur. Detta kändes som en attraktiv lösning. För att bygga en normal stödmur skulle vi ändå behöva sätta en spont som är lika lång som stödmuren. Att utföra en spont som en permanent konstruktion är ingen lösning som används i någon större omfattning i järnvägsmiljö. En konstruktion i järnvägsmiljö ska dimensioneras för en teknisk livslängd på 120 år. En lösning med en stålspont var inget som förordades utan det normala är att bygga i betong. I detta fall tyckte vi i projektet att detta borde vara den bästa lösningen. Vi fick plocka fram underlag från de få andra projekt som använt sig av en permanent spont i någon omfattning. Vi tog de erfarenheter som man fått fram i de få andra relevanta projekten. Samtidigt såg vi över hur vi skulle kunna få detta att fungera i vårt projekt. Vi sammanställde en teknisk lösning tillsammans med en kostnadskalkyl som visade att detta var en bra lösning i vårt specifika fall. Efter ha redovisat denna lösning fick vi ett godkännande så att vi kunde jobba vidare med denna lösning.

uppsala_5Skarvning av spontplank.

FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR EN NY LÖSNING
Uppdraget med att ta fram en ny fungerande lösning startades. Viktiga delar i detta var att det skulle vara den sammantaget ekonomiskt bästa lösningen men med beaktande av förutsättningarna. Störningarna för omgivningen främst de intilliggande bostäderna skulle begränsas så mycket som möjligt genom att välja bra metoder. Samtidigt är Gamla Uppsala ett av landets mest mytomspunna fornlämning och ett riksintresse för kulturmiljön vilket också har varit en viktig del i arbetet. Utöver detta finns grundvattnet att hantera, där här projektet sökt och fått en ”vattendom”.

uppsala_3Valet av förankring föll på att bergsförankra staget.

DETALJUTFORMNING AV DEN NYA LÖSNINGEN
Förankring
Den största frågan var hur vi skulle förankra sponten bäst. Det fanns två olika lösningar som kändes som att de kunde fungera. Det första alternativet var att bergsförankra stag. Det andra alternativet en ankarplatta. Ankarplattan var från början huvudspåret men allteftersom beräkningen utfördes visade det sig att det fanns problem med denna lösning. För att ankarplattan skulle fylla sin funktion så skulle den ligga långt från spont och relativt djupt. Detta gjorde att vi inte hade utrymme och schakterna skulle bli stora och dyra. Efter att ha sett över ekonomi, produktion och störningar för tredje man valde vi att bara ha bergsförankrade stag.

Spont
Själva valet av spont var ett mindre problem. Man tog fram en teoretisk avrostning efter 120 år och kunde därefter välja lämplig profil. Det fanns då två huvudfall som sponten dimensionerades efter. Första beräkningsfallet var själva byggskedet då vi har den största schakten, denna gjordes givetvis utan avrostning. Det andra fallet var i driftsskedet efter 120 år då vi har maximal avrostning.

Stag
Stagen dimensionerades efter de lastfall som fanns där man kom fram till typ och avstånd mellan stagen. Själva hammarbandet utfördes i relativt klena dimensioner då den ska gjutas in i krönbalken innan full utschaktning. Stagen ska vara åtkomliga så att de kan provdras om man tror något är fel.

Krönbalk
Krönbalken utformades så att stagen blev ingjutna men med möjlighet att komma åt stagen. Lösningen på detta var inspektionshuvar där stagen är tillgängliga. På krönbalken ska också en bullerskyddsskärm placeras och på sidan mot spår fasas krönbalken så att det inte blir en hylla som man kan stå på innanför bullerskyddskärmen.

Beklädnad
Den tänkta platsgjutna stödmuren skulle vara kompletterad med ljudabsorbenter för att klara bullervärden för intilliggande fastigheter. Ljudabsorbenter skulle ha fungerat även framför sponten. För att få ett snyggare utseende valdes en 0,5 m tjock gabionmur tillsammans med en 10 cm tjock isolerskiva mot spont. I kvarvarande utrymme mellan spont och isolerskiva fylls med Leca-kulor. Detta både som utfyllnad och som isolering. Vi såg också ytan som mer klotterovänlig vilket är en stor fördel.

KONTROLLPROGRAM
För att verifiera att man inte har rörelser i sponten så finns ett kontrollprogram för byggskedet framtaget. Kontrollprogrammet innehåller inmätning av sponten med prismor ungefär var 20 meter. Därutöver finns ett antal stagkraftsgivare. Dessa mäter den kraft som staget belastas med och kommer att vara utrustad med SMS-avisering om larmvärden uppnås. Allt detta utvärderas av ansvarig spontkonstruktör. När man under 2017 går över i ett driftsskede ska ett nytt kontrollprogram tas fram.

DAGSLÄGET
I dagsläget har vi satt cirka 400 meter spont (november 2014). Montering av hammarband och stag pågår på en del av denna sträcka. Fram till årsskiftet kommer ska det mesta av spontsättningen vara klart. Fram till våren/sommaren 2015 kommer hammarband och krönbank att färdigställas. Gabionmur kommer monteras i ett senare skede då järnvägsterrassen är klar, beräknat till senhösten 2015. Hela projektet ska vara klart 2017.

SAMMANFATTNING
Det har varit en arbetsam resa att få till denna lösning. Vi har inte haft så mycket hjälp av tidigare projekt utan fått arbeta fram en hel del nya lösningar. Vi kommer att göra en riktig utvärdering av valet att byta från en traditionell platsgjuten betongstödmur till en permanent spont. De kalkyler vi hittills gjort visar en betydande besparing trots de problem som funnits och som fått hanterats på resan fram. Att sedan har störningarna blivit betydligt mindre med denna lösning vilket är positivt speciellt för de närboende.

 

uppsala_6Jimmy Larsson
Projekteringsledare
Trafikverket

UTFÖRANDE, STEG FÖR STEG

Steg 1: Spontsättning
Sponten planteras med en grävmaskinsburen spontvibro med sidogrepp. Planteringen går till så att sponten ställs på plats och drivs ner någon meter. När man ställt upp en vägg av spontplankor drivs dessa ner med en frihängande spontvibrator. Vi har spontlängder som ligger mellan 8 och 16,5 meter. Vid stag ska en planka drivas till stopp i morän eller på berg, dessa spontplankor skarvas. Spontplankorna kan bli upp till 23 meter.

Steg 2: Foderrör
Ett foderrör i dimension 193,7 x 5 mm borras ner i berg och därefter fortsätter man ner med ett borrhål i berget. Längden på dessa rör ligger mellan 20 till 36 meter. Rören sitter på olika inbördes avstånd beroende på vilka laster som finns. Avstånden mellan rören ligger mellan 2,8 meter och 3,6 meter. Totalt har vi 300 rör med stag fördelade längs sponten

Steg 3: Hammarband
Hammarbandet består av två stycken UPE300. Dessa är i sammanhanget relativt klena och behöver samverka med den gjutna krönbalken innan man kan utföra schakt framför spont. Vi valde att låta hammarband och krönbalk samverka för att få en billigare och smäckrare konstruktion.

Steg 4: Stag
De nedborrade rören fungerar som kanalisation och skydd för stagen som förankrar sponten mot jordlast. Stagen som är av typen MAI 76 (diameter 76 mm ihåliga stålstag) förs tillsammans med en extra injekteringsslang ner i rören och vidare cirka fyra meter ner i friskt berg. För att centrera och styra rören samt för att fixera en injekteringsslang så har speciella plastdistanser tagits fram och använts. Den medföljande plastslangen avslutas sex meter från botten för att möjliggöra injektering i två steg. I första skedet pumpas injekteringsbruk genom håligheten i staget så att minst fyra meter av staget gjuts fast i berget varefter det provdras med 130 ton last och låses sedan fast med en last på 64 ton. I andra skedet så fylls utrymmet mellan röret och staget med injekteringsbruk som utgör ett extra korrosionsskydd för staget

Steg 5: Gjutning av krönbalk
Nu kan själva krönbalken som är 1,7 meter hög gjutas. I krönbalken går det åt 80 ton armering och 1 300 kubikmeter betong C30/37. Krönbalken gjuts i cirka 10 meters etapper för att klara risker med sprickor i konstruktionen. På krönbalken kommer senare en bullerskyddsskärm att monteras.

Steg 6: Gabioner
Först när krönbalken är färdigställd kan man ta ut schakten framför sponten. Därefter kan järnvägen terrasseras och gabionmuren monteras och förankras i sponten. Gabioner är stenfyllda nätkassar som i detta fall är 0,5 meter djupa. Totalt blir det 2 700 kvadratmeter gabioner med sten från projektet.

1 kommentar "Permanent spont som stödmur"

  1. Gunnar Andersson Strömma Betongkonsult AB | 21 mars, 2016 at 08:29 | Svara

    Toppen, så här blir det när man tänker utanför boxen.
    Grattis och lycka till.

Lämna en kommentar

Din epostadress kommer inte att publiceras.


*