Grundläggning på grova stålrörspålar (LDP) Erfarenheter från Finland. StålpåleDagen 2011

Transkript

1 Grundläggning på grova stålrörspålar (LDP) Erfarenheter från Finland StålpåleDagen 2011

2 Innehåll Historia och statistik för grova stålrörspålar i Finland Användningsområden Användning i brobyggen Projektexempel Verifiering av geoteknisk bärförmåga Projektexempel Sammanfattning

3 Första slagna i hamnprojekt Oritkari-hamnen Oulu, 1984 Första slagna i broprojekt Jyväskylä, Kuokkala bron 1987 Första borrade i Tunnelipuisto tunneln Järvenpää, 1997 Sedan 1987 har över 500 broar har grundlagds i Finland på grova stålrörspålar 25 % Vägbroar N=96 50 % Järnvägsbroar N= % 15 % N=89 45 % 40 % 35 % 30 % 10 % 5 % N=3 N=25 N=58 25 % 20 % 15 % 10 % 5 % N=105 N=23 N=10 N=42 N=13 N=6 N=73 0 % % LDP - RR LDP - RD Other piles LDP - RR LDP - RD Steel piles d<300mm Piles to the bridge deck Concrete columns etc Other piles No piles Vägbroar med LDPgrundläggning, redovisade i femårsperioder andel av samtliga broar. Finnish transport agency, Road department Järnvägsbroar byggda , typ av grundläggning, totalt ca 35% av broarna under denna perios med LDP Finnish transport agency, Railway department

4 Användningsområden Hamnkonstruktioner Brogrundläggning Byggnadsgrundläggning Kokkola Hamn, utbyggnad av djuphamnen, 2009 Entreprenör: Terramare Oy Utbyggnad ~ 75 m djupvatten kaj RR1220x16 (X70), 750 ton, max. pål-längd 33,5 m, mellanliggande spont Larssen 430 RR508x12,5 (S355J2H) 130 ton Vantaanjoki järnvägsbro, Ring Rail Vantaa, 2010 Entreprenör: Kesälahden maansiirto 118 m lång järnvägsbro över River Vantaa, en del av Ring Rail projektet. RR-pålar 600/10 and RR914x14,2 (150 t) Aurinkoruu-su & Sinilehti, Helsingfors, 2009 Entreprenör: Kantolan paalutus Oy 5 6 våningar lägenheter. Fyllnadsmassor på lös lera RR-pålar 500/12, m

5 Bro konstruktioner LDP är kostnadseffektiva och används i grundläggning av stora broar, samt som byggnadsdel av små och medium stora broar Färre pålar än traditionellt slagna/borrade mikropålar Snabbare installationstid Betydligt mindre bottenplatta eller ingen bottenplatta alls då pålarna förlängs som pelare i överbyggnaden mindre schakt, mindre stöd för schakterna, mindre betongarbeten Det finns många fall i Finland där bottenplatta skulle vara ett möjligt alternativ men grundläggning på LDP visat sig vara det mest kostnadseffektiva Borrad eller slagen påle? Beror mycket på markförhållanden och närliggande byggnationer Borrade pålar ger mindre toleranser och kan i många fall förlängas till överbyggnaden Borrade pålar borras in i berg och i beräkningen kan pålspetsen betecknas som fast inspänd. Installation av slagna pålar är billigare än borrning, dock kan toleranserna bli större och även massundanträngningen än med borrade pålar.

6 LDP i Finländska broar projekt exempel A Typisk liten vägbro med integrerad grundläggning torrskorp lera lera RR711 x 12,5 silt Betongpelare mellan påle och överbyggnad. Normalt tillåten tolerans för slagen LDP: plan 80mm lutning 2%

7 LDP i Finländska broar - Projektexempel A torrskorpe lera lera silt Konstruktion: Modell i FEM inkl överbyggnad, pelare, pålar. Samverkan mellan pålar och jord med fjäderkonstant. morän Bedömd stoppnivå för pålar i stöd T1 Bedömd stoppnivå för pålar i stöd T2

8 LDP i Finländska broar Projekt exempel B Liten järnvägsbro på RDpålar byggd med sidolanseringsteknik stödmur lera silt, sand morän Permanent spontvägg RD610/10 och RD610/14.2

9 LDP i Finländska broar - Projektexempel B Bron är sidolanserad: borradepålar, bankpålar med pålplattor, temporära stödmurar byggdes under trafikavbrott. Broöverbyggnade byggdes på sidan om spåret och sidolanserades i slutligt läge under trafikstopp. BRO A BRO B bankfyllnad lera lera lera silt, sand morän silt, sand morän morän RD610/14.2 P max = 5.2 MN, P min = 2.0 MN RD610/10 P max = 2.5 MN, P min = 1.1 MN

10 LDP i Finländska broar Projektexempel C Järnvägsbro på grova stålrörspålar och fasta lager. Utförd med sidolansering Pålar förlängs upp till överbyggnaden, synliga delar av pålen förses med betongyta RR813 x 12,5 siltigt sand / grusigt sand Morän

11 LDP i Finländska broar - Projektexempel C Med betong mantel kan yttre skiktet fixeras när pålarna inte är exakt vertikala. Detalj av fast lager

12 LDP i Finländska broar - Projektexempel D Borrade LDPs i mellanstöd för en mellanstor vägbro. 4 x RD700- pålgrundläggning.

13 LDP i Finländska broar Projektexempel D RD-pålarna är länkade till varandra via en gjuten bottenplatta

14 LDP i Finländska broar - Projektexempel E Vanlig liten vägbro grundlagd på grova stålrörspålar Tillfartsbank har förstärkts med överlast RR813x14,2 RR914x14,2 Tillfartsbank har grundförstärkts med urgrävning av lös jord. RR813x14,2

15 LDP i Finländska broar - Projektexempel E tjälfri fyllning silt silt silt sandmorän RR-pålarna är länkade till varandra via en gjuten bottenplatta

16 LDP i Finländska broar - Projektexempel F Järnvägsbro över vattendrag, L=116m RR610/10 P max = 2.5 MN lera RR914/14.2 P max = 6.2 MN RR914/14.2 P max = 6.2 MN RR610/10 P max = 2.5 MN lera morän silt morän silt Bankpålar och pålar för ställningar valdes RR170/12.5 och RR170/10 på grund av dålig stabilitet nära vattendraget. Bedömd berg- och stoppslagningsnivå.

17 LDP i Finländska broar - Projektexempel G RR914/12.5 P max = 5.9 MN P min = 0.2 MN sand/morän gyttja/lera RR914/12.5 P max = 5.9 MN P min = 0.2 MN Betongarbeten utfördes i torrhet efter att vatten pumpats ur formen. RR-pålarna är länkade till varandra via en gjuten bottenplatta.

18 Grova RR-pålar. Verifiering av bärförmåga. Vanliga hammare i Finland för slagning av grova stålrörspålar: Junttan, hejarvikt 4-9 ton Junttan 4-5 ton, pål diameter RR600 - RR700, mobiliserad kapacitet med PDA-mätning ca. 4-5 MN Junttan 7-9 ton, pål diameter RR800 - RR1200, mobiliserad kapacitet med PDA-mätning ca. 10 MN Dessa RMX-värden, pålstorlekar och hejarkombinationer varierar stort och är också beroende av pållängd och geotekniska förhållanden. Majoriteten av pålar upp tom RR 900 kan installeras till höga lastkapaciteter och testade med standard pålriggar och hejare. Men, exempelvis, R1200/16 (stålkvalitet S355J2H) kan enkelt mobiliseras till mer än 20 MN i geoteknisk bärförmåga. Vad kan göras? Använd lägre pållaster, mer pålar eller investera i större hejare och pålriggar?

19 Exempel. Tammerfors, motorväg 3 och bro S54. Pålar: RR700/12,5 Max pållast 3340 kn Mål för PDAmätningen RMX 6680 kn. (Total säkerhets faktor 2,0) Pålen slogs och testades med Junttan HHK 9A hejare.

20 Projekt Tampere. Motorväg 3 och bro S54

21 Projekt Tampere motorväg 3 bro S54 8 t fall hejare, 3 m fall höjd Resultat från dynamiskt test: Junttan HHK 9A H=1,2 m EMX: 93 knm RMX: 5800 kn CSX: 210 MPa CSI: 230 MPa Fall hejare 8 ton H=3 m EMX: 210 knm RMX: 8800 kn CSX: 300 MPa CSI: 340 MPa

22 Projekt Ulkoluoto bridge, Särkisalo Landfäste 1: Ground-supported Stöd 2: Pålar RR900/14,2 stöd 3-5: Pålar RR1200/16 (Stålkvalitet X70) Stöd 6: Pålar RR600/12,5 Pålarna drevs med Junttan HHK 7S hammare och testerna gjordes med 10 tons fallhejare. In the test piles were driven with 4-8 m testblows in pier 3-5 Pålarna stoppslogs i morän.

23 Projekt Ulkoluoto bro, Särkisalo Påle Test blow Geotechnical capacity [kn]

24 Projekt Ulkoluoto bro, Särkisalo P t fall hejare Fall höjd 7,5 m EMX 500 knm CSX 361 MPa CSI 400 MPa X70 f y 482 MPa RMX 17,8 MN

25 Sammanfattning Grova stålrörspålar är väl anpassade för hamn och brobyggnad I Finland. I brokonstruktioner är de flesta pålarna installerade med slagning. Grova stålrörspålar används mer och mer i grundläggning för byggnader. Det är ekonomi att mäta pålarnas lastkapacitet I brottgränstillstånd, för detta behövs. Mycket energi i slagen vid dynamisk provning (stor hejarvikt eller hög fallhöjd) För att mobilisera den ultimata kapaciteten behöver pålarna testslås (åtminstone d pile /120) Den maximala fallhöjden är beroende av den uppmätta spänningarna i pålen (EN deplacerade pålar) Det är rimligt att använda olika test hammare vid PDA-mätningana om målet på kapacitet är högt. PDA-mätning är en kostnadseffektiv metod för att bedöma pålars lastkapacitet.

26 Tack för visat intresse!