Dags för ny syn på K-värden inom bergsprängning?

30 november 2021   Bergsprängning är ett praktiskt yrkesområde med stolta anor sedan Alfred Nobels gärningar under 1800-talet. Området har kontinuerligt utvecklats och sedan 1950-talet har framförallt produkterna inom sprängämnen och tändsystem förfinats. Men delar av sprängtekniken som vilar på beräkningsmässiga grunder har är däremot inte genomgått samma förändring. Det har lett till att branschen ibland hanterar beräkningar av laddningsmängder och vibrationsprognoser felaktigt.

Bakgrunden är föråldrade synsätt på de så kallade K-värden vilka bestämmer vibrationsöverföring i berg och jord. Konsekvensen av tvivelaktiga eller felaktiga sprängtekniska beräkningar kan innebära konflikter i projekten. Det påverkar även entreprenörers planering och genomförande av sprängprojekt och följaktligen beställares tidplaner samt ekonomi. Det är på tiden att uppdatera synen på K-värden till nytta för sprängprojekt, konsulter, beställare och entreprenörer!

Inom bergsprängning finns ett flertal tumregler som är effektiva för att planera och utföra sprängningsarbeten. Därutöver finns samband som kan användas för att beräkna storleken på laddningsmängder eller visa på hur stora vibrationerna förväntas bli från en sprängsalva. Ett samband är K-värdessambandet som även benämns Langefors-Kihlströms samband.

Beräkningssambandet togs fram i mitten av förra seklet av två pionjärer inom bergsprängningsteknik, Ulf Langefors och Björn Kihlström. De var anställda vid dåvarande Nitroglycerin AB som sedermera blev välkända Nitro Nobel.

K-värdessambandet fick tidigt stor spridning och har sedan lång tid ingått i sprängutbildningar samt sprängtekniska publikationer. Tyvärr har K-värden som framgår i sprängtekniska publikationer ofta varit missvisande eller felaktiga. Det gäller även laddningstabeller som baseras på så kallade laddnivåer vilket är kopplade till K-värden, se exempel bild 2.

Rekommendationerna på K-värden är ofta K=400 vilket endast stämmer för berggrundlagda byggnader och korta avstånd till sprängsalvor. På längre avstånd och för konstruktioner som grundlagts på jordmaterial blir K-värdet avsevärt lägre. Sammantaget har tillämpningen av K=400 resulterat i att beräkningar av laddningsmängder eller vibrationsprognoser blivit felaktiga eller inte stämt med verkliga förhållanden. Kortfattat har laddningsberäkningar blivit alltför försiktiga eller kostsamma medan vibrationsprognoser har överskattat verkliga nivåer.

Andra konsekvenser av felaktiga rekommendationer på K-värden är att en del menar att det inte går att räkna på laddningsmängder eller vibrationer. Eller så uppstår intensiva diskussioner om merkostnader i samband med sprängprojekt. En sprängentreprenör kan till exempel hävda att K-värdet inte stämmer med kalkylerade värden. I vissa fall kan det innebära en fördyrning av sprängarbetet vilket entreprenören vill ha ersättning för.

Märkligt nog har rimligheten i K=400 ifrågasatts länge. Redan på 1970-talet i publikationen Bergsprängningsboken (utgiven 1977, sidan 194). Där konstateras att ”På långa avstånd blir svängningshastigheten vanligen betydligt mindre än vad Langefors samband anger och vid mjuka bergarter blir även dämpningen betydande…”. I den välskrivna boken Modern bergsprängningsteknik som publicerats sedan 1990-talet är dock avsnittet om försiktig sprängning som berör K-värden behäftat med felaktigheter. I dåvarande Vägverkets publikation Spränghandboken redovisas däremot K-värden som överensstämmer hyggligt med verkliga förhållanden och berggrundlagda byggnader (version 2003:02, sidan 132). Spränghandboken har dock inte fått den allmänna spridning som den förtjänar.

Vad är då felet med K-värde=400? Benämningen K-värde ger intrycket av att vara en konstant men är istället en variabel mellan 10 – 1000, se principbild i Bild 3. Det beror på att K-värden bestäms av tre faktorer:

  • Avstånd mellan sprängsalva till vibrationsmätpunkt/konstruktion (K-värdet minskar när avståndet ökar)
  • Grundläggning eller markslag (K-värdet ökar i hårt samt sprickfattigt berg och särskilt jämfört med jordar)
  • Samverkande laddningsmängd (K-värdet ökar när samverkande laddningsmängd ökar)

Bild 3. Det grönmarkerade området visar storleken på K-värde som bestäms av en konstruktions grundläggning, samverkande laddningsmängd samt avståndet mellan sprängsalva och vibrationsmätpunkt. K-värdet är i praktiken en variabel och inte en konstant. I publikationer redovisas ofta konstanta K-värden, till exempel K=200 eller K=400. Efterföljande beräkningar riskerar därmed att bli felaktiga.

Finns det då fördelar med att sprängbranschen under lång tid alltför ofta använt felaktiga K-värden? Det finns faktiskt en koppling mellan K=400 och Svensk Standard SS4604866:2011. Standarden behandlar vibrationsriktvärden på byggnader. K-värdet 400 ingår i den hypotes som ligger till grund för skadekriterium för byggnader. Det har resulterat i att vibrationsriktvärden på framförallt längre avstånd innehåller en extra ”säkerhetsmarginal”. Det skulle kunna betraktas som en fördel. Baksidan är dock att sprängningsarbeten i vissa fall kan ha blivit dyrare än motiverat, åtminstone vid beaktande av en alltför hög säkerhet mot byggnadsskada.

För min del är det upplyftande att vid utbildningstillfällen få möjlighet att visa på rimliga K-värden och beräkningstekniker. Väl utförda K-värdesberäkningar är trots allt effektivt för att utföra laddningsberäkningar och vibrationsprognoser. Kunskapen är värdefull för konsulter som erbjuder riskanalyser, skadeutredningar och vibrationsutredningar. Eller beställare och entreprenörer som arbetar med produktionsplanering och kalkylarbeten. Kort sagt innebär förbättrad kunskap om hantering av K-värdesberäkningar vid sprängarbeten både projekt- och samhällsnytta.

Carl Lind, Tilia Consult AB
Civ.ing. Utbildare och konsult
inom omgivningspåverkan från
mark- och sprängningsarbeten