Dränerande markstenskonstrukti oner för hantering av dagvatten i urban miljö

Transkript

1 Dränerande markstenskonstrukti oner för hantering av dagvatten i urban miljö Fredrik Hellman, VTI fredrik.hellman@vti.se

2 Projektfakta Undersökningarna är del av ett Vinnova projekt: Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor Koordinator är: Björn Schouenborg, Direktnummer: , Forskningsutförare: CBI, SP, SLU, VTI Kommuner: Uppsala, Stockholm, Växjö, Göteborg, Helsingborg, Landskrona, Malmö, Lund Industri: NCC, Cementa, Starka, Benders, Stenforsk, Konsulter: SWECO, StormTac, Viös, CEC Design, Ramböll, Movium, Trädgårdsanläggarna * Snart

3 Bakgrund Urbaniseringen är en förutsättning för fortsatt ekonomisk tillväxt men kan leda till negativa konsekvenser, såsom: ökade problem med översvämningar på grund dålig dränering, träd dör på grund av dåliga levnadsförhållanden svårare att hitta utrymme för grönområden

4 Urbant klimat Projektets idé är att mildra de negativa effekterna av urbaniseringen och erbjuda bra lösningar som ger: mer attraktiv och en bra miljö i staden förbättrad dagvattenhantering som ger friska växter och träd hållbara lösningar som minskar risken för översvämning Friska träd God miljö Hållbara lösningar

5 Föredraget kommer behandla Undersökning av hållbarheten hos olika dräneringslösningar Dränerande markstenskonstruktioner Skelettjordkonstruktioner Redovisning av fullskaleförsök på VTI

6 Olika typer av lösningar Dränerande överbyggnad Minskar belastning på dagvattensystem Minskar översvämningsrisken Bibehåller naturlig grundvattennivå Bättre för växter Rening av vatten kan göras lokalt Skelettjord Förbättrar livsvillkoren för träden genom att ha stora hålrum under en normal tät överbyggnad Biofilter/Regnbäddar Kan hantera dagvatten, ej skyfallslösningar Renar vatten

7 Skelettjordskonstruktion

8 Bygga skelettjordskonstruktion Skelettjord består av grov sten utan finmaterial. Den byggs i skikt: 1. Sten läggsutoch kompakteras 2. Jord sköljs ner 3. En gång till Brunnar hanterar vatten och gasutbyte Avgörande att de byggs rätt om god bärighet skall uppnås!

9 Fungerar det? Träden på Hornsgatan växer cm/år Rötterna blir många och tunna vilket minskar risken för rotinträngning Nedre bilden visar ett 100 år gammalt träd till vänster och ett 6 år gammalt träd till höger

10 Dränerande konstruktioner Vatten Vatten dräneras igenom fogen 2/5 mm Obundna lagren är dränerande Finmaterial saknas Kornkurvan viktig så att omlagring undviks

11 Exempel på dränerande ytor Parkeringsytor Gång och cykelbanor Gator med lite trafik och låg hastighet Motverkar översvämning på utsatta platser Fördröjningsmaga sin för att minska toppbelastning i dräneringssystem

12 Det finns stor potential i marken Vattenvideo

13 Fullskaleförsök visar vägen HVS (Heavy Vehicle Simulator) används för att verifiera dränerande hårdgjorda ytors bärförmåga samt vattenhanteringsförmåga Fältundersökningar ger validering i stadsmiljö

14 Fullskaleförsök hos VTI Bärighet, dynamiska laster HVS belastning med olika trafiklaster Vi har succesivt ökat lasten till 60 kn (12 tons axeltryck) Standardytorna upp till 80 kn (16 tons axeltryck) Grundvatten 30 cm under terrass Mäter spårdjupsutveckling

15 Åtta testade kombinationer Två dränerande konstruktioner med tvättat obundet D min 4 mm (olika stenar) Två skelettjordskonstruktioner varav en med asfalt Två standardkonstruktioner, en med betongmarksten och en med naturstenshällar Två dränerande med optimerad obundet D min 2 mm. En med asfalt

16 Testytornas uppbyggnad I testhall inomhus Testytorna har byggts upp likt verkliga ytor 8 olika överbyggnader totalt vid 4 försök 2 testas samtidigt

17 Preparering av fullskaleförsök på VTI Preparering av terrass Kontroll av packning (statisk plattbelastning) Packning med padda Sättsand

18 Skelettjord, NCC bygger Jorden läggs ut Spolning av jord

19 Dränerande Dmin 4 mm Standard 100 mm 88 mm Uni Coloc 0/4 bedding sand 80 mm 108 mm Natural stone 0/4 bedding sand 205 mm Crushed rock base 0/ mm Crushed rock base 0/ mm Crushed rock subbase 0/ mm Crushed rock subbase 0/90 Underground sand Underground sand

20 Skelettjord 100 mm 30 mm 118 mm Uni Ecoloc 0/4 bedding sand Crushed rock base 0/ mm 35 mm 79 mm Uni Ecoloc 0/4 bedding sand Asphalt concrete 155 mm Geotextile Crushed rock subbase 32/ mm Geotextile Crushed rock subbase 32/ mm Skeletal soil 100/ mm Skeletal soil 100/150 Underground sand Underground sand Dränerande Dmin 2mm 100 mm 30 mm Uni Ecoloc Crushed 2/5 permeable bedding sand 100 mm 30 mm 80 mm Crushed 2/32 permeable base 80 mm 30 mm 200 mm 200 mm Uni Ecoloc Crushed 2/5 permeable bedding sand Permeable asphalt Crushed 2/32 bedding layer 840 mm EMU coil 200 mm 810 mm 200 mm SPC EMU coil Crushed 2/90 permeable subbase SPC 150 mm Underground sand 150 mm Crushed 2/90 permeable subbase Underground sand

21 Normaliserade HVS försök 0 Mean ruth depth Skelettjord Standard Dränerande D min 2mm MEAN RUT DEPTH, MM Dränerande 14 D min 4mm Starka coloc, std. 0 mtrl Naturstenshällar, std. 0 matrl Ecoloc (10 %, joint) 4 mtrl Siena Eco (20%, joint) 4 matrl Coloc, structural soils Coloc, AG, structural soils Ecoloc (10% joint)+asphalt drain base 2 mtrl Ecoloc (10% joint), unbound base, 2 matrl STD. AXEL LOAD (100 KN)

22 Resulat HVS Initialt stor efterpackning Skelettjord med asfalt AG motsvarar ungefär standard konstruktionerna Skelettjord utan asfalt blir sämre Dränerande med D min 4mm störst spårdjupsutveckling (omlagring) Dränerande med D min 2mm som standard Dränerande D min 2 mm med asfalt ger mycket lägre spårdjupsutveckling Klarade körning med vatten i halva konstruktionen bra

23 Spårbildning Dränerande markstenar, STARKA Dränering genom hål Dränering genom bred fog

24 Resultat standardytor Natur- och Betongmarksten Spårbildning i betongstenen Sättning i hällarna

25 Allmänt dränerande konstruktioner Är dom tjälfarliga? Dränerande obundna material är inte tjällyftande! Tvärtom! Terrassen kan bestå av material som tjälfarliga I Norra Amerika (AquaPaving) har man inte haft tjälproblem (miljontals m 2 med dränerande ytor) Minskar dräneringsförmågan med tiden? Fogen behöver underhållas regelbundet som alla markstenar Underliggande obundna lagers dränförmåga kommer gradvis minska, hur snabbt beror på mängden smuts Hur halkbekämpar man? Man ska undvika sand med finmaterial, förslagsvis sandar man med 2/5 material eller grövre (samma som fogmaterialet) Hur är stabiliteten? Triaxialförsök visar att stabiliteten på ett 2/32 material motsvarar ett 0/32 Dränerande material är mindre känsliga för fukt än konventionella Kostnaden blir väl hög? Dyrare materialkostnad, men man sparar dock in genom mindre avancerad VA anläggning Man minskar risken för översvämning

26 Slutsatser Dränerande ytor och Skelettjord Dränerande ytor Ytorna uppvisade bra egenskaper speciellt med asfalt Kan användas för trafikerade ytor Viss omlagring inträffade Kan motverkas genom att välja D min till 2 mm istället för 4 mm i bär och förstärkningslager. Då uppnås samma egenskaper som standardkonstruktioner Dräneringsförmågan är mycket bra Skelettjord Ungefär som dränerande ytor Med asfalt förbättras egenskaperna Fältmätningar visar på att konstruktionerna har hög styvhet i de flesta fall

27 Avslutningsord Träden i städerna dör långsamt! Omkring 8000 av träd i Stockholm är i dåligt skick! Malmö har över träd! Detta projekt undersöker möjligheten att använda nya lösningar t.ex. skelettjord och dränerande ytor Vägkonstruktioner av betongmarksten och natursten Förbättrad funktion och design för träd och trafik Mer behagligt klimat och miljö i staden Minskade kostnader för reparation och underhåll Dräneringsproblem finns i de flesta städer Klimatförändringarna ökar problemen med översvämningar och föroreningar Dagvatten överbelastar dräneringssystem, inklusive avloppsvatten i stället för att naturligt filtreras genom sand och grus genom belagda ytor.

28 Slutsatser Marksten och natursten Generellt markstenskonstruktioner: Mycket av efterpackningen sker i sättsanden Sättsandslagret bör hållas så tunt som möjligt Mycket viktigt att bärlagerytan är jämn och bra packad Man bör ställa krav på detta (plattbelastning) Standardkonstruktionerna klarar mer än trafikklass 1