Hållbara infrastruktur-lösningar med geosyntetiska material


Hållbar infrastruktur betonar effektiv användning av ändliga resurser, samt utvärdering av de långsiktiga ekonomiska, sociala och miljömässiga (ESE) effekterna av moderna byggprojekt. Det är nu allmänt accepterat att övergången till mer miljövänlig infrastruktur kommer att spela en avgörande roll i att påverka klimatkrisen och skapa en framtid med lägre koldioxidutsläpp – men det är mindre känt vilken värdefull roll geosyntetiska material har i att hjälpa oss att designa och bygga mer miljövänliga lösningar.

Geosyntetiska produkter som geonät ger byggentreprenörer möjlighet att öka hållbarheten i projekt över ett brett spektrum av områden, från vägar och järnvägar till bostäder och förnybar energi. Denna omfattande Tensar-guide utforskar hållbara infrastruktur-lösningar som involverar geosyntetiska material, och lyfter fram deras betydelse för att forma mer miljövänliga byggingenjörspraxis och hjälpa oss att nå FN hållbarhetsmål.

Hållbarhet i infrastruktur

Vad är hållbar infrastruktur?

Hållbar infrastruktur projekteras med ekonomiska, sociala och miljömässiga effekter i åtanke, och omfattar projekt som vägar, bostäder, flygplatser och industribyggnader.

Huvudfokus för hållbar infrastruktur är att minska den koldioxidpåverkan som byggprojektet har, bevara naturresurser, främja användningen av förnybara resurser och driva grön ekonomisk tillväxt som gynnar hela samhället – inte bara utvalda grupper eller organisationer.

Varför behöver vi övergå till mer hållbar infrastruktur?

Jordens naturresurser är begränsade och vi måste bevara dem genom att minimera deras användning vid byggnation och underhåll av infrastruktur. Bevarandet av naturresurser hjälper oss att upprätthålla en ekologisk balans, så att kommande generationer också kan möta sina behov.

Byggsektorn är ansvarig för stora utsläpp av koldioxid i atmosfären. Detta koldioxidavtryck har bidragit betydligt till klimatförändringar och de följdverkningar som geo-miljömässiga förändringar medför såsom glaciärsmältning, översvämningar och havsnivåhöjningar världen över.

Geosyntetiska material kan spela en viktig roll när det gäller att tackla de hållbarhetsutmaningar som geotekniska ingenjörer möter dagligen.

Minskad materialåtgång av icke-förnybara material med geosynteter

Vad är geosyntetiska material?

Geosyntetiska material är syntetiska material som används för att förbättra prestanda och hållbarhet hos jord och berg i byggingenjörsapplikationer genom att erbjuda olika funktioner, såsom förstärkning, stabilisering, dränering, filtrering, separation, skydd och barriär. Geosyntetiska material är ett generiskt begrepp som omfattar en rad produkter, såsom geotextiler, geonät och geomembraner. Tillverkade under kontrollerade förhållanden från ett syntetiskt eller naturligt polymer, i form av ett ark, en remsa eller en tredimensionell struktur, är de främst designade för användning i kontakt med jord eller berg.

De kan vara ett utmärkt tillskott till hållbara infrastrukturprojekt, hjälpa till att bevara naturresurser och energi, samt minska växthusgasutsläpp. Dessutom kan de förbättra byggbarheten hos jord och berg, öka styrkan och stabiliteten samt förlänga infrastrukturernas livslängd. Denna omfattande metod stöder inte bara hållbarhetsmål utan resulterar också i kostnadsbesparingar genom minskat underhållsbehov och längre livslängd.

Tillverkare av geosyntetiska material utvecklar ständigt nya produkter och innovationer för att möta de föränderliga behoven hos infrastrukturprojekt. Detta inkluderar utveckling av nya material och produkter med förbättrade egenskaper och funktioner, såsom smarta geosyntetiska material.

Tensars InterAx geonät minskar byggtider och transportbehov, samt gör det möjligt att använda tunnare fyllager. Ett utmärkt tillskott för att göra infrastrukturprojekt mer hållbara.

Geosyntetiska material som resurseffektiva lösningar

Under de senaste 40 åren har användningen av geosyntetiska material ökat dramatiskt, då tillämpningsområdena och designmetoderna har växt och ingenjörer har insett fördelarna. Initialt mättes fördelarna i termer av byggkostnader och effektivitet jämfört med traditionella byggmetoder, men med tiden har de miljömässiga och livscykelkostnadsfördelarna kommit i fokus.

 Fördelarna med att använda lösningar som inkluderar geosyntetiska material, som alternativ till traditionellt använda metoder inom byggindustrin, kan delas in i omedelbara och långsiktiga fördelar. Omedelbara fördelar inkluderar kostnadsbesparingar och hållbarhetsvinster från minskad användning av icke-förnybara material och energi, samt kortare byggtider och lägre transportkostnader. På längre sikt kan besparingar i livscykelkostnader och hållbarhetsfördelar relaterade till prestanda, tillförlitlighet och minskat underhåll uppnås.

Byggprojekt som inkluderar geosyntetiska lösningar minskar betydligt sin konsumtion av material såsom sand och krossad sten. Dessa material transporteras vanligtvis över långa avstånd till byggplatsen, vilket leder till höga kostnader och koldioxidutsläpp kopplade till transporten. Förutom att minska volymen av inköpta material kan geosyntetiska material även möjliggöra återanvändning av lokala material på plats som annars skulle behöva tas bort från platsen till deponier, vilket leder till ännu större besparingar.

Geosyntetiska material som geonät används i ett brett spektrum av infrastrukturprojekt för att förbättra hållbarheten. I infrastrukturprojekt såsom vägar och järnvägar kan stabiliseringsgeonät öka bärförmågan och deformationståligheten hos undergrund, vilket gör det möjligt att minska tjockleken och kostnaden för överbyggnad. Dessutom kan geonät ge en förstärkningsfunktion i jordförstärkande konstruktioner, vilket minskar volymerna av betong och grundläggningsarbete som krävs.

Användningsområden som uppnår hållbarhetsfördelar från användning av geosyntetiska material inkluderar:

För att underlätta byggnationen av en ny väg vid North Heybridge användes Tensar InterAx geonät, vilket resulterade i en uppskattad minskning av miljökostnaderna med 80 000 kg CO2e (57%).

Kombinera geosyntetiska material och byggavfall

Under många år har byggsektorn sökt sätt att använda avfallsmaterial såsom aska och slagg, gruvavfall samt bygg- och rivningsavfall.

Genom att använda avfallsmaterial i byggandet, som ett alternativ till primära råmaterial, kan konsumtionen av icke-förnybara resurser, energi, vatten och bränsle drastiskt minskas. Återvunnet grovballast som produceras från bygg- och rivningsavfall kan minska växthusgasutsläppen med 65 % och spara 58 % av energiförbrukningen från icke-förnybara källor.

Geosyntetiska material möjliggör användning av avfallsmaterial som ett alternativ till primära aggregat i ett brett spektrum av byggapplikationer. Genom att integrera ett stabiliseringsgeonät i avfallsmaterial kan dess styrka och deformationstålighet ökas. Geonätförstärkning gör att vissa avfallsmaterial kan användas som strukturellt fyllmaterial i förstärkta jordstrukturer för brofästen och stödmurar, och geotextilier kan ge filtrerings- och separationsfunktioner för att möjliggöra användning av vissa avfallsprodukter i dräneringsapplikationer och vägkonstruktioner.

Minskning av miljöpåverkan

Det finns flera sätt på vilka geosyntetiska lösningar kan tillämpas i konstruktioner för att minska miljöpåverkan både under byggtiden och under livslängden.

Användningen av geonät för att stabilisera överbyggnaden vid vägbyggnation på mjuk mark gör det möjligt att minska tjockleken på vägen och förbättrar prestandan hos vägöverbyggnaden. Geonätstabilisering kan undvika behovet av att ta bort och byta ut dåliga jordmaterial, vilket i sin tur leder till besparingar i kostnader och miljöpåverkan relaterad till transport och deponering av överskottsmassor.

Användning av geosyntetiska material med separerande och filtrerande funktioner kan ersätta naturliga stenmaterial, vilket möjliggör kostnadsbesparingar jämfört med traditionella dräneringssystem. Dessutom öppnar det upp möjligheten att använda material av lägre kvalitet eller återvunna material, vilket sparar på användningen av icke-förnybara resurser. Att ersätta grus som filtreringslager med en geosyntetisk lösning ger betydande hållbarhetsfördelar.

Geosyntetiska material som fungerar som barriärer erbjuder ett hållbart och beständigt alternativ till traditionella metoder. I deponier kan till exempel geomembraner användas som täcklager, för att förhindra vatteninfiltration och fånga upp biogas som kan användas som en förnybar energikälla. Geomembraner används också för att innesluta flytande avfall för att förhindra migration av föroreningar från lakvatten.

Tensars stabiliserade plattform ger värde för HS2 brofundament med en uppskattad minskning av koldioxidutsläpp med 100 000 kg CO2e (75 %), en uppskattad minskning av byggtiden med 15 dagar (75 %) och en uppskattad minskning av byggkostnaderna med £250 000 (65 %).

Geosyntetiska material och miljöbevarande

Även om geosyntetiska material kan variera mycket när det gäller funktion och tillämpning, har de alla egenskaper som är viktiga för hållbar utveckling, såsom enkelheten och hastigheten med vilken geotekniska konstruktioner kan byggas, deras hållbarhet och problemfria drift samt minskat behov av stora byggarbetsplatser.

En livscykelanalys (LCA) används för att fastställa den verkliga miljöpåverkan av produkter och deras användning. Bedömningen omfattar alla faser av produktens livscykel, såsom råmaterialutvinning och bearbetning, tillverkning, transport, installation, underhåll och deponering eller återbearbetning vid livslut. Genom att använda livscykelanalys uppnåddes en genomsnittlig minskning av koldioxidavtrycket med 65 % för tjugofem geosyntetiska tillämpningar presenterade vid Geosynthetic Institute GRI-24-konferens, jämfört med traditionella lösningar. De genomsnittliga koldioxidbesparingarna för individuella fallstudier var 69 % för stödmurar, 65 % för fyllningar och släntar, 76 % för armering, 75 % för deponitäckning, 30 % för deponiliner, 61 % för retention och 40 % för dränering.

Klimatanpassning med geosyntetiska material

Byggsektorn påverkar utan tvekan den människoskapade klimatförändringen och är en stor bidragsgivare till växthusgasutsläpp (nästan 40 %), grävning och konsumtion av råmaterial (50 %), energiförbrukning (40 %) och global avfallsproduktion (30 %).

Med en så stor miljöpåverkan från traditionella byggmetoder är det inte förvånande att hållbara infrastrukturlösningar som geosyntetiska material har vuxit fram. Det finns en viss ironi i att en specifik familj av plastmaterial – nämligen geosyntetiska material – hjälper till att skydda miljön, särskilt med tanke på den negativa påverkan av plast på miljön i modern tid.

Hur geonät bidrar till minskad klimatpåverkan

En av de vanligaste formerna av geosyntetiska material är geonät, vars många hållbarhetsfördelar inkluderar:

  • Minska volymen av icke-förnybara ballast som krävs för vägar, järnvägar och annan infrastruktur.
  • Förlänga livslängden på vägbeläggningar och minska livscykelkostnaderna för nya vägar.
  • Undvika behovet av att gräva, transportera och skifta ut svag undergrund.
  • Förlänga livslängden på asfaltsbeläggning, vilket minskar framtida underhåll.
  • Möjliggöra användning av avfallsmaterial och lokala jordarter som fyllnadsmaterial.
  • Snabba upp byggprojekt och minska totala kostnader och miljöpåverkan.

Geonät, som uppfanns på slutet av 1970-talet av Tensars grundare Dr. Frank Brian Mercer, används ofta i byggnation av både belagda och obelagda vägar för att minska volymen av fyllmassor som används. I vägbeläggningar har geonät bevisats förlänga livslängden och minska livscykelkostnaderna. Vid användning i asfaltslager kontrollerar geonätet spänningar, sprickor och förlänger livslängden på beläggningen, vilket minskar framtida underhåll. Jordstrukturer som inkluderar geonät som förstärkningselement ger ett mer hållbart alternativ till förstärkta betongstödmurar. Dessa är bara några av de många hållbara bygglösningarna som utnyttjar geonät. För att läsa mer, se vår artikel 'What role can plastics and geogrids play in sustainability?’.

Viking Wind Farm på Shetlandsöarna, som använder flytande vägar, integrerar Tensar geonät. Tensar geonät har avsevärt minskat den hydrologiska påverkan på den omgivande torvmarken och volymen av fyllmassor som behöver transporteras, vilket minimerar den miljömässiga påverkan.

Bekämpning av klimatförändringar med geosyntetiska material

Den global uppvärmning som orsakats av klimatförändringar har höjt de globala temperaturerna med cirka 1,0 °C över förindustriella nivåer, och om nuvarande takter fortsätter kommer detta troligen att nå 1,5 °C mellan 2030 och 2052. Byggindustrin, som en av de största producenterna av växthusgasutsläpp, har ett stort ansvar att genomföra specifika handlingsplaner för att minska utsläppen.

Geosyntetiska material gör ett stort bidrag till att minska byggrelaterade växthusgasutsläpp. Detta uppnås genom att erbjuda lösningar som minskar volymerna av fyllmassor och betong som krävs i infrastrukturbyggande jämfört med traditionella metoder.

Geosyntetiska material kan också användas som lösningar som erbjuder resiliens mot effekterna av klimatförändringar som översvämningar, torrhet och havsnivåhöjning. Över hela världen har ökade variationer och extremväder i nederbörd en destruktiv effekt på infrastruktur såsom vägar, järnvägar, dämningar och jordarbeten. Geosyntetiska material kan spela en avgörande roll i att ge resiliens mot klimatförändringar.

Stabiliseringsgeonät som integreras i vägöverbyggnader motverkar effekterna av mjukad undergrund efter översvämningar eller förlust av permafrost, samt kontrollerar sprickbildning i vägbyggnader över svällande lerjordar under torkperioder. Geonätförstärkta fyllningar kan höja dämningar för att skydda mot havsnivåhöjning. Geosyntetiska erosionsskydd kan skydda jordsläntar och dräneringskanaler. Detta är bara några av de geosyntetiska lösningarna som ökar resiliensen mot effekterna av klimatförändringar.

Möta FN hållbarhetsmål

År 2015 antog alla Förenta Nationernas medlemsländer Agenda 2030 för hållbar utveckling, som introducerade och detaljerade de 17 globala hållbarhetsmålen (SDGs). Inom dessa mål finns 169 relaterade delmål som täcker de tre pelarna för hållbar utveckling – ekonomisk, social och miljömässig.

Byggsektorn påverkas av alla 17 hållbarhetsmål, men de viktigaste är SDG 6 (rent vatten och sanitet), SDG 7 (hållbar energi för alla), SDG 9 (industri, innovation och infrastruktur), SDG 11 (hållbara städer och samhällen), SDG 12 (ansvarsfull konsumtion och produktion) och SDG 13 (klimatåtgärder).

Genom att använda nya teknologier och material som geonät och andra geosyntetiska produkter kan byggingenjörer kraftigt minska den miljömässiga påverkan av sina projekt och uppnå hållbarhetsmålen. Geosyntetiska material är också avgörande i bygglösningar som ger resiliens mot klimatförändringar.

Tensar fallstudie - Blockley STW Tillfällig byggväg

En tillfällig byggväg skulle byggas över åkermark med svag undergrund. Vid kontraktets slut skulle allt byggmaterial tas bort och marken återlämnas till bonden. Kravet var den tunnaste möjliga lösningen för att minska mängden inköpt fyllnadsmaterial och antal fordonsrörelser genom landsbygdsbyarna.

Lösningen var att designa och bygga ett Tensar Mekaniskt Stabiliserat Lager (MSL) med Tensar InterAx geonät och SHW Series 600 6F2 återvunnen ballast. Som resultat uppnåddes en 32% minskning av byggkostnaderna, en tidsbesparing på 1,2 dagar, samt en 47% minskning i miljökostnader (9,90 kg CO2e).

Denna fallstudie är ett modellexempel på hur växthusgasutsläpp i byggprojekt kan minskas avsevärt genom att den rätta typen av geosyntetisk lösning integreras.

Besök vår Blockley STW Tillfälliga byggväg-fallstudie för att läsa mer, eller vår Tensar InterAx-sida  för att lära dig mer om det använda geosyntetiska materialet.

Tensar Mekaniskt Stabiliserat Lager (MSL) med Tensar InterAx geonät uppnådde en 32% minskning i byggkostnad, en 1,2 dagars tidsbesparing i byggtid, samt en 47% minskning i miljökostnader (9,90 kg CO2e).

Tensar Fallstudie - HS2 Colne Valley Viaduct

I denna framgångshistoria tillhandahöll Tensar en försäkrad projekteringstjänst för tillfälliga vägar och arbetsplattformar som delvis låg nära befintliga sjöar med ytnära grundvatten. Detta innebar att det var nödvändigt att begränsa schaktning ovanför grundvattennivå och undvika att förvärra störningar av känsliga undergrundsmaterial för att säkerställa att byggnationen kunde fortskrida smidigt.

Tensars vägdesign baserades på ett mekaniskt stabiliserat ballast lager som skulle förbättra kapaciteten mot dynamiska laster från upprepade fordonsaxelrörelser (krossleveransfordon, betongblandare) samt bandgående maskiner som skulle färdas längs vägsträckan mellan plattformarna. Där arbetsplattformar var belägna genomfördes ytterligare statiska lastbedömningar för olika riggar och bandkransoperationer, med hjälp av Tensars T-Value arbetsplattformdesignmetodik för att optimera byggdjupens tjocklek.

Detta resulterade i en 40% besparing av CO2e för arbetsplattformens byggnation, en minskning på 25 000 m³ av inköpt fyllnadsmaterial som uppskattades för markarbeten, 2 000 lastbilsresor som togs bort från vägarna tack vare minskad inkörning av fyllmassor och en kostnadsbesparing på £700 000 jämfört med traditionell överbyggnad.

Besök vår fallstudie om HS2 Colne Valley Viaduct för att läsa mer, eller vår Tensar TriAx-sida för att lära dig mer om det geosyntetiska materialet som användes.

Tensar geonät uppnådde en 40% besparing i CO2e för arbetsplattformens byggnation, en minskning på 25 000 m³ inköpt fyllnadsmaterial som uppskattades för markarbeten, 2 000 lastbilsresor som togs bort från vägen genom minskad inkörning av fyllmassor och en kostnadsbesparing på £700 000 jämfört med konventionell överbyggnad vid HS2 Colne Valley Viaduct.

Tensar-skillnaden

Tensar erbjuder beprövade, högpresterande geosyntetiska produkter, främst geonät, som garanterar att du kan leverera ditt projekt med förtroende. De erbjuder inte bara betydande hållbarhetsfördelar jämfört med alternativa lösningar, utan de är också allmänt accepterade av vägmyndigheter världen över och deras prestanda har bevisats och kvantifierats genom omfattande forskning och fälttester.

Vårt sortiment av geosyntetiska produkter inkluderar:

Kontakta oss idag via telefon eller e-post för att få mer information, eller utforska fler av våra produkter och deras tillämpningar på vår lösningssida.