Vilka är de olika typerna av vägstabilisering?

När svag/lös eller varierande mark förekommer vid vägbyggen används vanligtvis någon form av vägstabiliseringsmetod som ett alternativ till utgrävning och ersättning av de svaga jordarna.

 

Vad är vägstabilisering?

Vägstabilisering avser förbättring av marken där de fysiska egenskaperna hos underlaget modifieras genom tillsats av en stabiliserande komponent: vanligtvis kalk, cement eller andra kemiska ämnen, kombinerade och blandade in situ.

Denna typ av stabilisering av marken kan också beskriva en process där ett starkare jordlager - vanligtvis ett packat stenmaterial - placeras över den svaga jorden för att sprida lasten till jordlager och öka bärförmågan, oftast med en geosyntet på terrassen.

Styrkan hos en överbyggnad och dess lastspridningsförmåga kan förbättras genom mekanisk stabilisering av stenmaterialet med hjälp av ett lämpligt geonät. I det här fallet förblir undergrundens jordegenskaper oförändrade efter vägstabiliseringen, men det mekaniskt stabiliserade ballastlagret skyddar jordlager och ökar lastbärande kapacitet.

I den här guiden tittar vi närmare på de vanligaste formerna av vägstabilisering vid byggnation. Läs vidare för att ta redo mer om följande metoder för vägstabilisering:

• Vägstabilisering med kalk
• Stabilisering av vägar med cement
• Andra kemiska jordförbättringsmedel
• Geonät

 

Vägstabilisering med kalk

Denna metod för vägstabilisering är välkänd för de flesta civilingenjörer världen över. Enligt den brittiska Design Manual for Roads and Bridges, DMRB HA74/07, kallas inblandning av kalk i en underliggande jord i Storbritannien för "modifiering" och inte "stabilisering", även om termen "kalkstabilisering" fortfarande används här.

Kalk utvinns vanligen ur krita eller kalksten, som båda består av kalciumkarbonat - CaCO2. När kalciumkarbonat bränns i kalkugnar bildas bränd kalk - CaO (ofta kallad kalk eller bränd kalk). Denna process har mycket höga energi- och CO2-kostnader för produktionen. Lerjordar förbättras genom tillsats av bränd kalk, vilket minskar fukthalten tillsammans med plasticiteten för att förbättra bearbetbarheten. Kalken tillsätts in situ och blandas på plats med hjälp av specialutrustning. Blandningens hållfasthet fortsätter att öka i upp till ett år efter konstruktionen, men den största delen av förbättringen förväntas ske inom 72 timmar.

Kalk är inte lämpligt för stabilisering av vägar som består av icke-kohesiva jordarter, eller för leror som innehåller höga sulfatnivåer. Många ingenjörer betraktar kalkbehandling som en tillfällig lösning. Laboratorieklassificering och reaktivitet hos jorden och lämplig blandningsdesign är avgörande för att säkerställa en lämplig platsspecifik lösning. Kalkdamm från in situ-blandning kan påverka intilliggande fastigheter och lokala intressenter, och kan vara ett problem under installationen.

 

Stabiliseringsprocess för kalk

(Photo credit: www.civilengineersforum.com)

Stabilisering av vägar med cement

Vid vägstabilisering med cement blandas Portlandcement på plats med jorden till ett bestämt djup (vanligtvis upp till 300 mm). Cementen kombineras kemiskt med jordpartiklarna för att bilda ett starkare material: enkelt uttryckt binder den ihop partiklarna.

Detta kan dock endast uppnås genom tillsats av vatten för att aktivera cementen, vilket innebär ytterligare ett steg i installationsprocessen på plats. Metoden är inte lämplig för kohesionsjordar och jordar med mer än 2% organiskt innehåll, men med hjälp av andra bindemedel kan vissa problem med dessa svåra jordar hanteras.

Vattenhalten måste kontrolleras noggrant för att uppnå de egenskaper som krävs. Liksom för bränd kalk är energi- och CO2-produktionskostnaderna för portlandcement höga, eftersom produktionsprocessen även här omfattar brytning, krossning av kalksten och användning av ugnar där rostning vid 1500°C måste ske för att producera klinker - den huvudsakliga ingrediensen i cementblandningen.

Vid både tillfälliga och permanenta vägbyggen kan deformationer leda till sprickbildning i den cementstabiliserade jorden. Deformationerna måste därför begränsas för att undvika fel som kräver underhåll. Många erfarna ingenjörer konstaterar att denna lösning kräver underhåll för tillfälliga vägar. I vissa länder anser man att kemisk förbättring av marken är tillfällig och att markens hållfasthet kommer att försämras med tiden, frågan är hur snabbt? Precis som med kalk kan cementdamm som uppstår vid in situ-blandning vara ett problem som påverkar intilliggande fastigheter och lokala intressenter.

 

Kemiskt stabiliseringsprocess

(Photo credit: www.civilengineersforum.com)

Andra kemiska jordförbättringsmedel

Mer sällan används tillsatser av syntetiska polymerer eller biopolymerer för vägstabilisering. Dessa är ofta patentskyddade med begränsad oberoende forskning för att verifiera prestanda. De är vanligtvis mer lämpade för friktionsjord med högre finjordshalt. Även om de i vissa fall kan erbjuda en mer miljövänlig lösning än kalk eller cement, är de ofta mer kostsamma alternativ.

Mekanisk vägstabilisering med Tensar geonät

När ett ballastmaterial packas över ett lämpligt geonät griper stenpartiklarna tag i geonätet. Förutsatt att geonätet har tillräcklig styvhet i planet vid låg töjning, i kombination med starka integrerade knutpunkter och en hög ribbprofil, låses stenpartiklarna fast i geonätets öppningar. Denna partikellåsning reducerar rörelser och rotationer hos de stenpartiklar som är i kontakt med geonätet. Stenpartiklarna omedelbart ovanför och under det låsta skiktet sammankopplas med de helt låsta partiklarna och blir då också låsta. På så sätt bildas en inlåst zon runt geonätet. Detta mekaniskt stabiliserade lager har ökad styrka och styvhet jämfört med det icke-stabiliserade lagret.

Vi kan ge specifika råd om användning av Tensar geonät för mekanisk stabilisering över lösa och varierande jordlager - kontakta oss bara.

Egenskaperna hos mekaniskt stabiliserade lager för en rad olika materialtyper och Tensar geonätkvaliteter har karakteriserats genom omfattande triaxial provning. Konstruktionsparametrar har definierats och dessa har validerats genom fullskalig belastningsprovning och trafikprovning.

Med lämpliga installationstekniker kan denna teknik användas på extremt lösa jordar. Till skillnad från kemiska vägstabiliseringstekniker kräver denna lösning ingen specialutrustning eller utbildad personal. Den ökade hållfastheten hos mekaniskt stabiliserade lager gör att tunnare överbyggnader kan användas över svaga jordar, vilket minskar kostnaderna för inkört material och tillhörande koldioxidutsläpp.

Installation av ett mekaniskt stabiliserat lager från Tensar

 

Vill du veta mer om hur Tensar kan hjälpa till?

I mer än 30 år har Tensars innovativa lösningar för markstabilisering visat sig vara idealiska för många typer av bygg- och anläggningsprojekt, inklusive asfalterade och oasfalterade vägar, parkeringsplatser, flygfält, beläggningar för tunga fordon (t.ex. containerhamnar) och arbetsplattformar.

Kontakta oss idag för att ta reda på hur vi kan spara tid, pengar och koldioxid i ditt nästa projekt!