Dränerande
markstenskonstrukti
oner för hantering
av dagvatten i urban
miljö
Fredrik Hellman, VTI
[email protected]
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Projektfakta
Undersökningarna är del av ett Vinnova‐projekt:
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor
Koordinator är: Björn Schouenborg, Direktnummer: 0105166867, [email protected]
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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt * Snart www.klimatsakradstad.se
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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Urbant klimat
God miljö
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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Friska träd
Hållbara
lösningar
Föredraget kommer behandla
• Undersökning av hållbarheten hos olika dräneringslösningar
– Dränerande markstenskonstruktioner
– Skelettjordkonstruktioner
•
Redovisning av fullskaleförsök på VTI
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Olika typer av lösningar
• Dränerande överbyggnad • Skelettjord
• Minskar belastning på dagvattensystem
• Minskar översvämningsrisken
• Bibehåller naturlig grundvattennivå
• Bättre för växter
• Rening av vatten kan göras lokalt
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt • Förbättrar livsvillkoren för träden genom att ha stora hålrum under en normal tät överbyggnad
• Biofilter/Regnbäddar
• Kan hantera dagvatten, ej skyfallslösningar
• Renar vatten
Skelettjordskonstruktion
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Bygga skelettjordskonstruktion
Skelettjord består av
grov sten utan
finmaterial. Den byggs i skikt:
1. Sten läggs ut och
kompakteras
2. Jord sköljs ner
3. En gång till
Brunnar hanterar vatten
och gasutbyte
Avgörande att de byggs
rätt om god bärighet
skall uppnås! Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Fungerar det?
Träden på Hornsgatan
växer 40‐50 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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Dränerande konstruktioner
Vatten
• Vatten dräneras igenom fogen 2/5 mm
• Obundna lagren är dränerande
– Finmaterial saknas
• Kornkurvan viktig så att omlagring undviks
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt 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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt dräneringssystem
Det finns stor potential i marken Vattenvideo
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Fullskaleförsök visar vägen
• HVS (Heavy Vehicle Simulator) används för att verifiera dränerande hårdgjorda ytors bärförmåga samt vattenhanteringsförmåga
• Fältundersökningar ger validering i stadsmiljö
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt 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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Åtta testade kombinationer
• Två dränerande konstruktioner med tvättat obundet Dmin 4 mm (olika stenar)
• Två skelettjordskonstruktioner varav en med asfalt
• Två standardkonstruktioner, en med betongmarksten och en med naturstenshällar
• Två dränerande med optimerad obundet Dmin 2 mm. En med asfalt
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Testytornas uppbyggnad
• I testhall inomhus
• Testytorna har byggts upp likt verkliga ytor
• 8 olika överbyggnader totalt vid 4 försök
– 2 testas samtidigt
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Preparering av fullskaleförsök på VTI
Preparering av terrass Packning med padda
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Kontroll av packning (statisk plattbelastning)
Sättsand
Skelettjord, NCC bygger
Jorden läggs ut
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Spolning av jord
Dränerande Dmin 4 mm
Standard
100 mm
88 mm
205 mm
666 mm
Uni‐Coloc
80 mm
Natural stone
0/4 bedding sand
108 mm
0/4 bedding sand
205 mm
Crushed rock base 0/32
Crushed rock base 0/32
Crushed rock subbase 0/90
666 mm
Underground sand
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Crushed rock subbase 0/90
Underground sand
Skelettjord
100 mm 30 mm Uni‐Ecoloc
0/4 bedding sand
118 mm Crushed rock base 0/32
Geotextile
155 mm 100 mm
35 mm
0/4 bedding sand
79 mm
Asphalt concrete
Uni‐Ecoloc
Geotextile
188 mm
Crushed rock subbase 32/64
Crushed rock subbase 32/64
576 mm Skeletal soil 100/150
576 mm
Skeletal soil 100/150
Underground sand
Underground sand
Dränerande Dmin 2mm
100 mm
30 mm
80 mm
Uni‐Ecoloc
Crushed 2/5 permeable bedding sand
Crushed 2/32 permeable base EMU coil Permeable asphalt
Crushed 2/32 bedding layer
200 mm EMU coil
200 mm
200 mm
810 mm
Crushed 2/90 permeable subbase
150 mm
Uni‐Ecoloc
Crushed 2/5 permeable bedding sand
30 mm
200 mm
840 mm
100 mm
30 mm
80 mm
SPC
Underground sand
SPC
Crushed 2/90 permeable subbase
150 mm
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Underground sand
Normaliserade HVS försök
0
100 000
Mean ruth depth
200 000
300 000
400 000
500 000
600 000
0
2
Skelettjord
Standard
Dränerande Dmin 2mm
MEAN RUT DEPTH, MM
4
6
8
10
12
14
Dränerande D
min 4mm
16
18
20
Starka coloc, std. ‐0 mtrl
Ecoloc (10 %, joint) ‐ 4 mtrl
Coloc, structural soils
Ecoloc (10% joint)+asphalt drain base ‐ 2 mtrl
Naturstenshällar, std.‐0 matrl
Siena Eco (20%, joint) ‐ 4 matrl
Coloc, AG, structural soils
Ecoloc (10% joint), unbound base, ‐ 2 matrl
STD. AXEL LOAD (100 KN)
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Resulat HVS
• Initialt stor efterpackning
• Skelettjord med asfalt AG motsvarar ungefär standard konstruktionerna
• Skelettjord utan asfalt blir sämre • Dränerande med Dmin 4mm störst spårdjupsutveckling (omlagring)
• Dränerande med Dmin 2mm som standard
• Dränerande Dmin 2 mm med asfalt ger mycket lägre spårdjupsutveckling
•
Klarade körning med vatten i halva konstruktionen bra
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Spårbildning
Dränerande markstenar, STARKA
Dränering genom hål
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Dränering genom bred fog
Resultat standardytor
Natur- och Betongmarksten
Spårbildning i betongstenen
Sättning i hällarna
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt 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 m2 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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt 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 Dmin 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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt Avslutningsord
Träden i städerna dör långsamt!
– Omkring 8000 av 12000 träd i Stockholm är i dåligt skick! Malmö har över 60000 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.
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt •
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
Klimatsäkrade systemlösningar för urbana ytor: Ett VINNOVA‐projekt
