Vurdering av geotekstilkledde steinsøyler som grunnforsterkningsmetode i torvgrunn

Abstract

Geotekstilkledde søyler (GEC) er en grunnforsterkningsmetode for fundamentering av veg- og jernbanefyllinger på myk undergrunn. Systemet består av granulære fyllmasser innkapslet med høystyrke og høystivhets geotekstilmateriale. Søylene installeres ved benyttelse av foringsrør, enten ved å forskyve undergrunnsmassene, eller ved å grave dem ut. GEC benyttes ofte i kombinasjon med horisontal armering mellom bunn av fylling og topp av søyler.

I denne rapporten er GEC med knuste steinmasser som fyllmateriale studert ved benyttelse i undergrunn av torv. Søylers deformasjonsoppførsel ved vertikal belastning, og hvordan innkapslingsstivhet påvirker denne, er studert ved bruk av en forenklet beregningsmodell, og ved numeriske analyser. Det er også gjort en systemanalyse av system bestående av fylling fundamentert på GEC i torvgrunn. Dette er gjort ved bruk av den analytiske beregningsmodellen som vanligvis benyttes ved dimensjonering av GEC-fundamenter. Pågående og tidligere eksempelprosjekter er også studert for å få informasjon rundt utførelse og langtidsvirkninger for løsningen. For det pågående prosjektet ble det også gjennomført et byggeplassbesøk.

Resultater fra analyser av deformasjonsoppførselen for GEC-ene viser at den kan deles inn i tre deformasjonsfaser. Fasene defineres av at hhv. fyllmateriale, innkapsling og omliggende torvmasser inkl. GEC går til brudd. Analysene viser at stivhet på innkapslingen påvirker deformasjonsfasene i den retning at stivere innkapsling fører til at en større belastning tolereres. Systemanalysen viser at GECfundamentering innebærer lav belastning på den bløte grunnen, men at setninger må påberegnes. Tidligere utførte eksempelprosjekter viser at setningene først og fremst påløper i byggefasen, og at GEC-fundamentering medfører en markant reduksjon i krypsetninger. Fra byggeplassbesøk på pågående prosjekt kom det frem at installasjon av GEC foretrekkes utført ved forskyvning av undergrunnsmasser.

Analyser og undersøkelser utført i denne rapporten indikerer at GEC med knuste steinmasser som fyllmateriale, kan benyttes for å fundamentere veg- og jernbanefyllinger på undergrunn bestående av torv. Det er også rimelig å anta at løsningen kan være gunstig fra et økonomisk og miljømessig perspektiv.

Geotextilte encased columns (GEC) is a method of ground reinforcment for foundationing of road and railway embankments on soft subsoil. The GEC system consist of granular fill materials encased with high strength and high stiffness geotextile. The installation of GEC’s may be done either by displacement or replacement of the original soil. The GEC’s are normally used in combination with a horizontal reinforcement above the columns.

In this report, GEC’s with crushed stone as fill material are studied when used in peat subsoil. The deformation behaviour of the columns during vertical loading, and how the stiffness of the geotextile encasement affects this, are considered by use of a simplified calculation method, and by numerical analyzes. An analysis of a system consisting of an embankment founded on GEC’s in peat subsoil, is also done, by use of the analytical calculation model normally used when designing GEC-foundations. Ongoing and former projects are also studied, with purpose of getting information according execution and long-term effects of the GEC-solution. For the ongoing project, a construction site visit was also carried out.

Results from the analyzes of the GEC deformation behaviour shows it can be divided into three deformation phases. These phases are defined by different failure modes for the fill material, the geotextile encasement and the total soil area including the GEC’s. The analyzes shows that the stiffness of the encasement affects the deformation behaviour in the way that higher stiffness, gives a greater tolerance for loading. The system analyzes shows GEC-foundationing gives low load on soft soil, but it also shows that settlements must be taken into account during design. Former example projects shows that most of the settlements occur during the construction phase. It also shows that use of the GEC-foundation method gives a reduction in creep settlements. From the construction site visit, it was revealed that installation of GEC’s is preferred done by the displacement method.

The analyzes and investigations done in this report indicates that GEC’s with crushed stone as fill material, may be used for foundations of road and railway embankments in peat subsoil. It is also reasonable to assume the solution may be favourable to other solutions seen from an economical and an environmental perspective.