TEKNISK OG ØKONOMISK ANALYSE OM JORDFORSTERKNING AV PELER

Abstract

Bacheloroppgave går ut på teknisk og økonomisk analyse for stabilisering av et byggegrop med jetpeler sammenlignet med KC-peler (kalksementpeler). Det er en teoretisk studie som handler om jordforsterkning ved hjelp av peler. Vi har tatt et eksempel på et prosjekt som er ferdig bygd fra Jetgrunn AS i 2008. Prosjektet går ut på jordforsterkning av en byggegrop for å bygge en parkeringskjeller på Breigata i Oslo. Den planlagte byggegropa dekker et areal på 24m * 58m, og har en dybde på ca.15m. Rundt byggegropen er rammet med spunt til fjell som er stagforankret.

Jetinjisering er teknikk som brukes stort sett til forbedring av jordmaterialets mekaniske egenskaper. Avhengig av jordart og jordmaterialer, kan man oppnå nokså høye trykkfastheter i det ferdige produktet. En jetpel er en betongpel støpt under bakken uten noe behov for tradisjonell utgraving. Teknikken går ut på at ved hjelp av et roterende høytrykk stråle bryter ned jordas struktur. Dette gjøres ved å føre ned en monitor under bakken i ønsket nivå. Monitoren består av en borekrone og flere dyser for å bryte ned jordas struktur, samtidig som man enten erstatter løsmassene eller blander oppløst jordmaterialer med sementbasert bindemidler. Det finnes to metoder å lage jetpel på. Den ene betegnes som “in-situ” og den andre som “geobetong”.

Kalksementpeler brukes også til å forbedre bæreevne og stabilitet i bløt og sensitive jordmaterialer, men kun inntil dybden 25-30 meter. Jordmaterialene får mye større skjærfasthet og stivhet enn opprinnelig av at kalk og sement reagerer kjemisk med jordpartiklene. Disse pelene lages av en beltegående rigg med boreutstyr. Riggen som er utstyrt med blandeverktøy og roterende vips bores ned til ønsket dybde under jorda. Deretter blåses kalksement ut i jordmassen gjennom en dyse ved hjelp av et lufttrykk samtidig som vispen roterer og trekkes opp. På bacheloroppgaven foreslår vi seks forskjellige alternativer med forskjellige diameter. Alternativer med forskjellige diameter er laget på AutoCAD. Tegningene består av designer med diameter 1,0 meter 1,2 meter, 1,5 meter, 1,7 meter, 2,2 meter og 2,5 meter. Design 1 med rammekonstruksjon på 1 meter diameter representerer jetpeler og KC-peler. Designene 2 til 6 representerer jetpeler. Det er fordi KC-peler har avgrensning av 1 meter diameter. Designene blir senere analysert på deres kapasitet for å tåle belastning, kvalitet, arbeidsmengde den krever og kostnad.

På slutten har vi kommet fram til den mest lønnsomme løsningen til å stabilisere en byggegrop som skal bli til en parkeringskjeller. Etter en teoretisk studie på jetpeler og KC-peler antar vi at jetpeler er mere lønnsom løsning både til byggeprosjektet, kvalitetsmessig og miljø. Det blir enda bedre hvis man kan bruke bindemidler som gir endra mindre CO2-utslipp og har like høy evne på fasthetsutvikling.

Jet grouting technique and lime-cement grouting techniques are two widely known techniques for soil stabilization. This bachelor thesis studies the construction methods and design of both jet grouting technique and lime-cement techniques. It is based on a project that is already completed by Jetgrunn AS. The project lies in Breigata 10B-18, Oslo and was completed in 2008. We are taking this project as an example for further study of jet grouting techniques and comparing it with lime-cement piles. The crucial focus of this thesis is on diameter of the piles and the strength that can be achieved with these two different techniques. At the end, we compare these two techniques based on, construction practice, design, strength, and price. Jet injection is a technique that is largely used to improve the mechanical properties of the soil material. Quite high compressive strengths can be obtained in the final product depending on soil, for example, clay and sand. A jet pile is a concrete pile injected directly in the ground with no need for traditional excavation. The technique is that using a rotating high-pressure jet breaks down the structure of the earth. This is done by bringing a monitor down the ground to the desired level. The monitor consists of a drill bit and several nozzles to break down the soil's structure, while either replacing the solids or mixing dissolved soil materials with cement-based binders. There are two methods of jet grouting. One is referred to as “in-situ” and the other as “geo-concrete”. Lime- cement piles are also used to improve capacity and stability in soft and sensitive soil materials. Lime-cement piles can go up to 25-30 meters deep. The soil materials have much greater shear strength and stiffness because lime and cement react chemically with the soil particles. These piles are made with the help of belted rig and drilling equipment. The rig equipped with mixing tools and whisk that is drilled down to the desired depth below ground. Then, lime cement is injected into the soil through a nozzle using a compressed air while the whisk rotates and is pulled up. In the bachelor thesis we propose six different alternatives with different diameters. Various diameter options are made on AutoCAD. Drawings consist of designer with diameter 1.0-meter, diameter 1.2-meter, 1.5-meter, 1.7-meter, 2.2-meter, and 2.5-meter. Design 1 with a 1-meter diameter frame construction represents jet pellets and KC piles. The designs 2 to 6 represent jet pellets. This is because KC piles have a 1-meter diameter boundary. The designs are later analysed on their capacity to withstand load, quality, workload it requires and cost. At the end we have the most profitable solution to stabilize soil under the construction (parking basement). After a theoretical study of jet piles and lime-cement piles, we assume that jet piles are a more profitable solution for both the construction project, quality and environment, it can be even better if you can use the binder that gives less CO2 emissions and has the same ability for solidity development.