Modul K0.305: Masseutskiftning med lette masser i kvikkleireområder

Denne modulen er en støttemodul til modulene som er relatert til tema kvikkleireskred. 

Når det er behov for å forbedre stabilitetsforholdene i kvikkleireskråninger, blir dette som oftest gjort med terrenginngrep (terrengavlasting og motfyllinger). Noen ganger er det ikke mulig å utføre terrengavlastning uten at det får uakseptable konsekvenser for eksisterende eller planlagt bruk av et område. I slike tilfeller kan det være aktuelt å avlaste terrenget ved å masseutskifte eksisterende løsmasser med lette fyllmasser. Se figur 1 for prinsippskisse for terrengavlastning ved bruk av lette masser.

I forbindelse med byggesaksbehandling av tiltak innenfor kartlagte faresoner for kvikkleireskred, blir det ofte stilt krav om at omsøkte tiltak ikke kan medføre forverring av dagens stabilitetsforhold. Dette er et vanlig krav for mindre utbyggingstiltak i kategori K0-K2 etter NVE veileder 1/2019 Sikkerhet mot kvikkleireskred. Slike utbyggingstiltak kan for eksempel være mindre veier, VA-ledninger eller oppføring av byggverk med begrenset størrelse og personopphold.

Masseutskifting går ut på å grave ut eksisterende løsmasser i toppen av skråninger og erstatte disse massene med lette fyllmasser. Vektforskjellen mellom eksisterende masser og lette fyllmasser medfører at terrenget blir avlastet. Deretter blir terrenget pålastet hvis det skal bygges noe. Når du prosjekterer slike tiltak, må du sørge for å masseutskifte så mye at effekten av avlastning er minst like stor som belastningen fra det du skal bygge (veien, byggverket eller lignende).

Spenningene i bakken blir da uforandret eller lavere. Stabilitetsforholdene lokalt blir uforandret eller bedre (når avlastingen er større enn belastningen).

For å få til en reell avlastning, må du sørge for at de utgravde massene blir kjørt bort og deponert på et sted med god stabilitet (for eksempel et sted med berg i dagen). Les mer om dette i modul K0.003: Deponering og mellomlagring av masser.

De utgravde massene kan være aktuelle å bruke i en motfylling ved foten av skråningen. Flere tips finner du i modul K2.301: Motfylling og avlastning – Prosjektering og modul K3.301: Motfylling og avlastning – Utførelse.

De tre vanligste materialene som blir brukt i underbygning av lette fyllingmasser er lettklinker, skumglass og ekspandert polystyren (EPS).

Lettklinker består av leire som er tørket og ekspandert i spesielle ovner. Lettklinker har en nominell tørrdensitet på 245-275 kg/m³. Se figur 2 og 3.

Skumglass består av returglass som blir knust og ekspandert i ovn. Nominell tørrdensitet er 180 kg/m³. Se figur 4.

EPS (ekspandert polystyren) er ofte omtalt som superlette masser. Materialet består av polystyren som er ekspandert med vanndamp og støpt til store blokker. Nominell tørrdensitet er cirka 20 kg/m³.

XPS (ekstrudert polystyren) er et lignende produkt fremstilt på en litt annen måte enn EPS for å oppnå tilstrekkelig fasthet for bruk i overbygning. Typisk anvendelse er som frostisolasjonsplater under fundament for veier og bygninger. Tørrdensiteten er noe høyere enn for EPS, cirka 40 kg/m³. XPS koster mer enn EPS.

Til masseutskiftingen beskrevet i denne modulen blir EPS anbefalt. XPS vil normalt kunne være en del av selve byggetiltaket (overbygningen).

Hvor mye veier lette fyllmasser?

Nominelle tørrdensiteter gitt over kan ikke benyttes som dimensjonerende verdier i stabilitetsberegninger. Dimensjonerende verdier må også ta høyde for effekt av komprimering, nedknusing og fuktopptak blant annet.

Lette fyllmasser blir normalt brukt over grunnvannstand. Dersom du skal bruke lette fyllmasser helt eller delvis under grunnvannstand, må du vurdere å øke dimensjonerende tyngdetetthet i tråd med anbefalingene.

Produktene skal være CE-merket, testet og dokumentert etter nasjonale og/eller europeiske standarder. De gjelder for ulike produkter og tekniske egenskaper, blant annet for densitet, motstand mot knusing, stivhet og volumendring over tid, trykkfasthet, konduktivitet med mer. 

I håndbøkene til Statens vegvesen finner du også detaljerte beskrivelser av krav til materialer, utførelse og kontroll, samt bestemmelser og veiledning for prosjektering. Anvisningene i håndbøkene til Statens vegvesen er også dekkende for sikringstiltak i kvikkleireområder. Denne modulen fokuserer på anvendelsen av lette fyllmasser i sikringstiltak i kvikkleireområder. 

Om beregninger og stabilitetsvurderinger

Stabilitetsberegninger må legges til grunn dersom NVE veileder 1/2019 Sikkerhet mot kvikkleireskred, krever sikringstiltak som gjør at områdestabiliteten blir forbedret i forhold til dagens situasjon. I henhold til NVEs veileder gjelder dette typisk for tiltak i kategori K3 og K4, det vil si tiltak som medfører tilflytting og viktige samfunnsfunksjoner med mer.

Når kravet i veilederen er at det omsøkte tiltaket ikke skal forverre områdestabiliteten, er det nok å vise at masseutskiftingen gir minst like stor avlastning som belastningen fra det du skal bygge (veien, byggverket eller lignende). Dette er mest aktuelt for tiltak av begrenset størrelse, massedeponier med mer i kategori K0-K2. God praksis er å masseutskifte tilstrekkelig for å være på den sikre siden. Videre må masseutskiftingen være en underbygning for det du skal bygge. Det vil si at du må kompensere lasten fra byggverket fullt ut der lasten kommer. Hvis dette ikke er praktisk mulig, må du dokumentere stabilitetsforholdene med beregninger i henhold til NVEs veileder. Ved å prosjektere på denne måten, er du sikker på at stabilitetsforholdene ikke blir forverret.

Du må også tenke på at graveskråningene du prosjekterer må være stabile i anleggsfasen, og det må ikke oppstå et uakseptabelt jord- eller vanntrykk bak lettfyllingen i ettertid. Se modul K0.306 Dreneringstiltak i kvikkleireområder. Du må følge prosjekteringsreglene i Eurokodene 0 og 7-1. Spesiell forankring av EPS-blokker er beskrevet i Statens vegvesen sin håndbok V221 – Grunnforsterkning, skråninger og fyllinger, kapittel 2.4.

Flom og oppdriftsproblematikk

Hvis det er aktuelt å bruke lette masser under grunnvannstanden eller under dimensjonerende flomvannstand, er det også viktig å tenke på mulig oppdriftsproblematikk og eventuell erosjonsfare. Vanligvis er ikke dette noe problem ettersom terrengavlastning kun er aktuelt på toppen av skråningene. Her er det som regel flere meter ned til grunnvannsnivået og flomvannstanden i nærliggende vassdrag. For å få oversikt over flomnivåer og om dette er en aktuell problemstilling henvises det til NVEs nettside Om kartlegging av flaumfare og tema flom og erosjon i sikringshåndboka. Statens vegvesen setter i håndbok N200 – Vegbygging krav om at fyllinger av lette masser skal sikres mot oppdrift fra vannstand tilsvarende flommer med 200-års gjentaksintervall (ferdig fylling). For byggverk gjelder krav i byggeteknisk forskrift (TEK 17) § 7.2. For å unngå oppdrift, må det legges ut overfyllingsmasser med tilstrekkelig tyngde. Anvisninger for hvordan du gjør dette finner du i Statens vegvesens håndbøker:

• Håndbok N200 – Vegbygging
• Håndbok V221 – Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger
• Rettelser i håndbok V221, 2014-utgaven

Dersom du må ballastere de lette massene, blir netto terrengavlasting mindre og effekten av tiltaket dårligere. Det er også viktig å tenke på anleggsfasen i denne sammenhengen. Fyllinger av lette masser må også sikres mot å flyte bort i anleggsperioden.

Ofte vil det være mulig å prosjektere flere løsninger med ulike typer av lette fyllmasser. Miljøhensyn og kostnader vil være avgjørende for hvilket alternativ du bør velge.

De ulike produktene skal være CE-merket for å kunne selges lovlig i EØS-området. Det vil si at de skal være spesifisert i henhold til en harmonisert europeisk standard eller etter en spesiell godkjenning (ETA) dersom en slik standard ikke finnes (jamfør NS-EN 13055, NS-EN 13163, NS-EN 1532 og NS-EN 14933). På denne måten garanterer produsenten ovenfor kontrollerende myndighet at produktet oppfyller gitte tekniske minstekrav til blant annet sikkerhet og miljøpåvirkning. Likevel er det ikke uten videre gitt at produktene oppfyller nasjonale lover og forskrifter for bruk i enhver sammenheng, jamfør Byggevareforskriften (DOK). 

Det finnes flere frivillige sertifiseringsordninger som dokumenterer produktenes egenskaper i tråd med norske og europeiske forskrifter og standarder for blant annet for tekniske egenskaper, livsløpsanalyse, miljøbelastning og ressursbruk. I dag bør det forventes at produktene enten er miljømerket, eller at de har en miljødeklarasjon (EPD - Environmental Product Declaration). Mens et miljømerke er et bevis for miljøprestasjon etter kriterier i ISO 14024 Miljømerker og deklarasjoner – Miljømerking type I, gjør en miljødeklarasjon det mulig å sammenligne miljøbelastningen til ulike produkter ut fra en felles europeisk standard ISO 14025 Miljømerker og deklarasjoner – Miljødeklarasjoner type III. Dokumentasjonen bør gi informasjon om energiforbruk til produksjon, råstoffer og at materialene ikke inneholder miljøgifter med mer. Lette fyllmasser kan blant annet ikke inneholde tungmetaller, bromerte flammehemmere (derfor er EPS brennbart) eller klorfluorkarboner.

Volum og transportavstand vil ha stor betydning for kostnadene. Det tar lengre tid å bygge EPS-fyllinger enn å legge ut fyllinger av lettklinker og skumglass. Dette påvirker kostnadene. EPS er imidlertid lettere og kan bygges opp med brattere helning, og kan blant annet derfor være konkurransedyktig i en del prosjekter.

Når det er aktuelt å bruke lette masser som stabiliserende eller lastkompenserende tiltak, blir som regel eksisterende løsmasser masseutskiftet. De originale massene blir da trauet ut og kjørt bort før de lette fyllmassene kommer inn. I faresoner for kvikkleireskred kan du som hovedregel ikke mellomlagre masser. Dette må eventuelt vurderes av geotekniker i forbindelse med prosjekteringen. Kravet om å forbedre/ikke forverre stabiliteten gjelder også i anleggstiden.

Det er viktig å deponere massene på et trygt sted, det vil si der det er berg i dagen eller gode stabilitetsforhold. Les mer om dette i modul K0.003: Deponering og mellomlagring av masser. Videre må du prosjektere anleggsveien i stabilt terreng etter krav i NVE veileder 1/2019 Sikkerhet mot kvikkleireskred og Eurokode 7-1 Geoteknisk prosjektering – Del 1: Allmenne regler. Les mer om anleggsvei i modul K0.001: Anleggsvei og riggområde i kvikkleireområder.

Etter at det er trauet ut, legger du ut et drens- og filterlag, før du legger ut de lette massene lagvis. Filterlag er nærmere beskrevet i modul K0.306 Dreneringstiltak i kvikkleireområder, samt i Statens vegvesen sine håndbøker N200, kapittel 1.4.5 og V221, kapittel 2.4. I håndbøkene finner du også informasjon om lagtykkelser, komprimering av massene med mer. Videre er det gitt krav til overdekning. Overdekningen må gi tilstrekkelig bæreevne, og deformasjonene må ikke bli for store, alt etter hva som skal bygges. For EPS-fyllinger kan membran være nødvendig for å beskytte mot utslipp av kjemikalier, overdekningsmassene sikrer mot brann.

Disse modulene utdyper noen temaer som er relatert til  modulen over:

• Modul K0.001: Anleggsvei og riggområde i kvikkleireområder
• Modul K0.003: Deponering og mellomlagring av masser
• Modul K0.306 Dreneringstiltak i kvikkleireområder
• Modul K2.301: Motfylling og terrengavlasting - Prosjektering
• Modul K3.301: Motfylling og terrengavlasting – Utførelse

Bane Nor (2020) Underbygning. Tilgjengelig fra: https://trv.banenor.no/wiki/Underbygning (Hentet: 16.09.2022)

Byggevareforskriften. Forskrift 17. desember 2013 nr. 1579 om omsetning og dokumentasjon av produkter til byggverk. 

Direktoratet for byggkvalitet (2017) Byggteknisk forskrift (TEK17) med veiledning. Tilgjengelig fra: https://dibk.no/byggereglene/byggteknisk-forskrift-tek17/. (Hentet 24. februar 2020).

Eurokode 0 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner. (NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016). Standard Norge. 

Eurokode 7-1 Geoteknisk prosjektering – Del 1: Allmenne regler. (NS-EN 1997-1:2004+A1:2013+NA:2020). Standard Norge.

ISO 14024 Miljømerker og deklarasjoner – Miljømerking – type I – Prinsipper og prosedyrer. (NS-EN ISO 14024:2018). Standard Norge. 

ISO 14025 Miljømerker og deklarasjoner - Miljødeklarasjoner type III - Prinsipper og prosedyrer. (NS-EN ISO 14025:2010). Standard Norge. 

NS 3420-F Beskrivelsestekster for bygg, anlegg og installasjoner – Del F: Grunnarbeider – Del 1. (NS 3420-F:2019). Standard Norge.

NS 3420-G Beskrivelsestekster for bygg, anlegg og installasjoner — Del G: Grunnarbeider — Del 2. (NS 3420-G:2019+AC:2022). Standard Norge.

NS 3458 Komprimering – Krav og utførelse. (NS 3458:2004). Standard Norge. 

NS-EN 13163 Varmeisolasjonsprodukter for bygninger - Fabrikkframstilte produkter av ekspandert polystyren (EPS) - Krav. (NS-EN 13163:2012). Standard Norge.

NS-EN 14933 Varmeisolering og produkter til lette fyllinger til anleggsformål – Fabrikkframstilte produkter av ekspandert polystyren (EPS). (NS-EN 14933:2007). Standard Norge.

NS-EN 15732 Lette fyllmasser og varmeisoleringsprodukter til anleggsformål - Lettklinker basert på ekspandert leire (LWA) (NS-EN 15732:2012). Standard Norge.

NS-EN 13055 Lett tilslag. (NS-EN 13055:2016). Standard Norge.

NVE (2019) Sikkerhet mot kvikkleireskred. Veileder nr. 1/2019. Oslo: Norges vassdrags- og energidirektorat.

NVE (2015) Om kartlegging av flaumfare. Tilgjengelig fra: https://www.nve.no/naturfare/utredning-av-naturfare/om-kart-og-kartlegging-av-naturfare/om-kartlegging-av-flaumfare/?ref=mainmenu (Hentet dato: 24.04.2020)

Statens vegvesen (2011) Rapport nr. 33. Ekspandert polystyren i norsk vegbygging - en tilstandsundersøkelse av tidligere EPS-fyllinger. Oslo: Vegdirektoratet.

Statens vegvesen (2014) Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger – Håndbok V221. Oslo: Vegdirektoratet.

Statens vegvesen (2019) Rettelser i håndbok V221, 2014-utgaven. Oslo: Vegdirektoratet.

Statens vegvesen (2021) Vegbygging – Håndbok N200. Oslo: Vegdirektoratet.