Trafikverket PIA Produktivitets- och Innovationsutveckling i Anläggningsbranschen Produktivitetsprogram Geoteknik
Sammanfattning Produktivitetsprogram för geoteknik Arbeten med geoteknik har en årlig kostnad på ca 1050 1200 MSEK Programmet är främst inriktat på geoteknik. Med begreppet geoteknik avses jord och bergs tekniska egenskaper och tillämpning i planering och byggande, inkl. tekniska lösningar och byggmetoder. Ett speciellt produktteam har tidigare behandlat berg. Team geoteknik omfattar sålunda grundläggningsfrågor i jord och dessutom överbyggnadsfrågor avseende geotextilier generellt och underballast i järnvägsbankar. Avgränsningen har gjorts med hänsyn till teamets specialkompetens inom vissa områden. Produktivitetsprogrammet för geoteknik har tagits fram inom PIA av ett kategoriteam under ledning av Jan Ekström. Arbetet har bedrivits under augusti till februari 2013 genom bland annat workshops, faktainsamling och analyser. Produktivitetsprogrammet fokuserar framförallt på kort- och medellång sikt och innehåller fem huvudinitiativ. Utifrån dessa huvudinitiativ ser vi möjligheter till en ökad produktivitet på över 15 % som en engångseffekt och att det kommer att bidra till en långsiktig produktivitetsutveckling på 2-3 % per år: 1. Förbättra planeringen: Billigare totallösningar kan erhållas när plan och profil ifrågasätts i de fall geoteknikkostanden är hög. Bättre planering fås även genom att fördjupa geotekniska analyser i arbetsplaneskedet 2. Förbättra detaljprojekteringsprocessen: Byta ut dyra förstärkningsåtgärder mot billigare i de fall som förlängd byggtid kan motiveras, minska användningen av geotextil, förbättra stabilitetsutredningar för befintliga anläggningar, möjliggör kreativa konsultlösningar och incitament samt utnyttja konsolidering under järnvägsbank 3. Bättre affärer: Öka andelen funktionskrav och införa modeller för reglering av geotekniska förhållanden i totalentreprenader 4. Byggskedet: Använd alternativa stabiliseringsmedel vid utförande av djupstabilisering, inför arbetsberedning inom geoteknik och säkerställ att det fungerar, inför blade rotation number vid utförande av djupstabilisering och varierande inblandningsmängd med djupet vid djupstabilisering 5. Ny teknik och reviderade regelverk. Öka tillåten påkänning vid grundläggning på berg, anpassa användandet av optimize funktionen till tillåten säkerhet, begränsa användandet av betongfundament för räckesståndare och dimensionera banunderbyggnad mht trafik och undergrund Förbättringspotentialen delas in i 6 områden (A-F) och realiseras successivt A. Lägre kostnad för geoteknik i entreprenadskedet genom effektivare projektering möjliggörs genom en mer anpassad användning av geotextil till jordlager, en bättre anpassning av lämplig byggtid, plan och profil till kostnadstunga delar i entreprenader och om man möjliggör kreativa konsultlösningar och incitament B. Lägre materialkostnad i grundläggning genom ändrade krav som anpassar banunderbyggnad till aktuell trafik och jord, nya funktionskrav i totalentreprenader, begränsa användandet av betongfundament till räckesståndare i lättfyllningar och ökad tillåten påkänning på berg C. Lägre ÄTA-kostnader i TE genom mer geotekniska analyser i tidiga skeden D. Lägre kostnad för KC-pelare/m genom att införa användandet av blade rotation number, alternativa stabiliseringsmedel samt varierande inblandningsmängd E. Lägre kostnad för grundförstärkningsåtgärd vid åtgärder i befintliga anläggningar genom att förbättra stabilitetsutredningar för befintliga anläggningar samt bättre utnyttjande av konsolidering under äldre bankar F. Framtida kostnadsundvikanden genom att anpassa användadet av optimize funktionen till tillåten säkerhet, införa arbetsberedning inom geoteknik, säkerställa att det fungerar samt genom att införa reglering med bäring på geotekniska förutsättningar Inom kategoriteamets arbete har även nyckeltal tagit fram för geoteknik, för att förstå förklaringar till produktivitetsförändring och för att kunna följa implementeringen Eventuella risker med de olika åtgärderna har sammanställts för att kunna få en helhetsbild kring de föreslagna åtgärderna Förslag till implementeringsplan finns framtaget för samtliga åtgärder 1
Om Geoteknik (1/2) Stabilitet Om produktkategorin Geoteknik omfattar produkter av styckekaraktär där varje dimensionering och konstruktion är unik utifrån jordlagrens förutsättningar och anläggningens geometri. Geotekniska frågeställningar är aktuella i nybyggnads- och ombyggnadsprojekt, bärighetsförbättringar, i samband med underhåll och som rena geotekniska åtgärder vid skred. Grundläggningsfrågor kännetecknas huvudsakligen av bärighets-, stabilitets-, erosions- och sättningsfrågor i för permanenta anläggningar och byggskede. Geoteknisk projektering utförs även när geotekniska åtgärder ej vidtas då denna visar att inga åtgärder krävs för att klara krav på stabilitet och sättningar. Material som ingår i förstärkningsåtgärder kan bestå av standardprodukter t.ex. geotextilier, lättklinker, cellplast (EPS, XPS), skumglas, pålar av olika material, spont, och jordarmering-geonät. Andra geotekniska åtgärder utförs på plats t.ex. kalkcementpelare, masstabilisering, jetpelare, slitsmurar, grävpålar och sekantpåleväggar. Kostnaderna för insatsmaterial varierar inom ett brett spann från drygt 100 kr/m 2 vid tryckbankar eller korta KC-pelare till mycket mer än 10 000 kr/m 2 vid komplicerade stödkonstruktioner eller grundläggning av byggnadsverk. Sättning väg E6 Bortspolning Värmland Kalkcementpelare (KC-pelare) och pålar av olika material är de dominerande grundläggningsmetoderna. Kostnad för permanenta geotekniska förstärkningsåtgärder med tillförda material uppgår till minst 850 MSEK/år. Till detta tillkommer temporära åtgärder under byggskeden t.ex. olika stödkonstruktioner och förankringar såsom spont, slitsmurar, sekantpåleväggar etc. Dessa bedöms omfatta 200-350 MSEK/år där den övervägande delen utförs i storstadsprojekt. Denna typ av åtgärder dimensioneras normalt av entreprenören. Totala kostnadsmassan enligt denna definition blir 1050-1200 MSEK/år. Geoteknik utgör 2-15 % av ett infrastrukturprojekts totala entreprenadkostnad beroende på jordlager och geometri. Geotekniks andel är ca 9% av den totala kostnaden när temporära åtgärder i byggskedet beaktas. Utöver ovanstående åtgärder projekteras även många geotekniska åtgärder som ingår i färdiga anläggningar i form av landskapsanpassningar, bullervallar, tryckbankar, urgrävningar och undanpressningar. I dessa fall används vanligtvis befintliga massor som omfördelas inom projekten. Kostnader är därmed svåra att särredovisa. 2
Om Geoteknik (2/2) Stabilitet KC-pelare Lättklinker Bortspolning Värmland EPS Framtidsförutsättningar Störst kostnadsmässig andel geoteknik återfinns inom nyinvesteringar för väg och järnväg och omfattningen följer framtida investeringsvolymer. De tekniska kraven för vibrationsdämpning och tillåtna sättningar är strängare för järnväg än för vägändamål. Ett förändrat förhållande på investeringsvolymerna mellan väg och järnväg kommer att påverka framtida omfattningar av geotekniska åtgärder. Åtgärdernas omfattning är starkt kopplade till var i Sverige framtida utbyggnader sker. Användning av slitsmurar, sekantpålar och stålrörspålar har ökat under senare år främst i samband med större infrastrukturprojekt i storstadsområdena. Metoderna fyller en speciell funktion i de fall när kraven på att begränsa omgivningspåverkan är styrande. Materialförsörjning Trafikverket tillhandahåller inget material (exempelvis, pålar, vertikaldräner, EPS/XPS eller lättklinker) utan entreprenörer väljer själv vem som skall leverera material. Krav anges i TK Geo. Trafikverket hänvisar i TK Geo till gällande SIS standarder avseende egenskapskrav, utförande och provningsmetoder alternativt där sådan standard saknas så anges vid behov krav i TK Geo. Leverantörsmarknad Geoteknisk projektering utförs av alla de större konsultföretagen som är etablerade i Sverige. Även ett stort antal mindre konsultföretag och enmansföretag är väletablerade inom branschen. Det har under lång tid varit stor brist på geotekniker i Sverige. Geotekniska förstärkningsåtgärder utförs av alla entreprenadföretag. Vissa åtgärder såsom pålning, spontning, KC-pelare, vertikaldränering utförs genom underentreprenader från specialistföretag. Geotekniska förstärkningsåtgärder utförs som en del i en större entreprenad och följer därmed upphandlingsformen (UE/TE). En ökande andel geotekniska åtgärder utförs som förberedande entreprenader speciellt i de fall där åtgärden tar lång tid att utföra eller där långa liggtider krävs, exempelvis installation av KC-pelare och vertikaldränering och eventuellt tillhörande överlaster och liggtider. För KC-pelare (och andra inblandningsmedel) finns enligt TK Geo möjligheter att upprätta funktionsbaserade förfrågningar. Internationell jämförelse I Norge, Sverige och Finland är KC-pelare med torra metoden konkurrenskraftig och används ofta medan andra metoder är vanligare i mellersta och södra Europa, främst beroende på geologin. För pålgrundläggning används prefabricerade slagna betongpålar mestadels i Sverige medan andra grövre pålar som bär större laster är vanligast i mellersta och södra Europa. 3
Produktivitetsprogrammet för geoteknik består av fem initiativ 1 2 Förbättra planering 3 Förbättra detaljprojekteringsprocessen Bättre affärer 4 Byggskedet 5 Ny teknik och reviderade regelverk 1 Förbättra planering (dvs till och med väg- och järnvägsplan) 54 Byggskedet 2 a) Billigare totallösningar när plan och profil ifrågasätts i de fall där kostnaden för geoteknik är hög b) Fördjupa geotekniska analyser Förbättra detaljprojekteringsprocessen a) Dyra förstärkningsåtgärder byts mot billigare åtgärder i de fall som byggtiden kan optimeras. Framförhållning i planering och flexibel byggtid eftersträvas b) Minska användningen av geotextil c) Möjliggör kreativa konsultlösningar och incitament d) Förbättra stabilitetsutredningar för befintliga anläggningar e) Utnyttja konsolidering under järnvägsbank 3 Bättre affärer a) Öka andelen funktionskrav b) Införa modeller för reglering av geotekniska förhållanden i totalentreprenader (framtida kostnadsundvikanden) 5 a) Inför arbetsberedning inom geoteknik och säkerställ att det fungerar (framtida kostnadsundvikanden) b) Använd alternativa stabiliseringsmedel vid utförande av djupstabilisering c) Inför blade rotation number vid utförande av djupstabilisering d) Inför varierande inblandningsmängd med djupet vid djupstabilisering Ny teknik och reviderade regelverk a) Öka tillåten påkänning vid grundläggning på berg b) Anpassa användandet av optimize funktionen till tillåten säkerhet (framtida kostnadsundvikanden) c) Begränsa användandet av betongfundament för räckesståndare i lättfyllning d) Dimensionera banunderbyggnaden med hänsyn till trafik och undergrund 4
Effekterna antas uppstå på 6 olika områden (A F) Resulterande effektivisering Hur uppstår effekten A B Lägre kostnad för geoteknik i entreprenadskedet genom effektivare projektering Lägre materialkostnad i grundläggning genom ändrade krav Dyra förstärkningsåtgärder byts mot billigare åtgärder i de fall som förlängd byggtid kan motiveras Billigare totallösning när plan och profil ifrågasätts Möjliggör kreativa konsultlösningar och incitament Minska användandet av geotextil Dimensionera banunderbyggnaden med hänsyn till trafik och undergrund Begränsa användandet av betongfundament till räckesståndare i lättfyllningar Ökad andel funktionskrav i geokonstruktioner Öka tillåten påkänning på berg C Lägre ÄTA-kostnader Fördjupa geotekniska analyser D Lägre kostnad för KC-pelare Inför användning av blade rotation number Alternativa stabiliseringsmedel Inför varierande inblandningsmängd längs pelarens längd E F Lägre kostnad för grundförstärkningsåtgärd vid åtgärder i befintliga anläggningar Framtida kostnadsundvikanden Förbättra stabilitetsutredningar för befintliga anläggningar Bättre utnyttjande av konsolidering under äldre bankar Anpassa användandet av optimize funktionen till tillåten säkerhet Införa arbetsberedning inom geoteknik och säkerställa att det fungerar Införa reglering med bäring på geotekniska förutsättningar 5