Nytt innovasjonspartnerskap skal redusere klimautslipp

Den valgte leverandøren for innovasjonssamarbeidet er et konsortium bestående av firmaene Multiconsult, Cautus Geo og Norcem.

– Vi ser frem til samarbeidet med dette teamet, sammen skal vi jobbe frem nye metoder for å redusere klimautslipp i anleggsbransjen, sier Kjell Inge Davik, Utbyggingsdirektør i Statens vegvesen.

– Vi håper på banebrytende resultater som kan benyttes i fremtidige bygg- og anleggsprosjekter, enten det gjelder vei, jernbane eller bygg!

Det statlige samarbeidsprosjektet KlimaGrunn har som mål å redusere bruken av kalk og sement i grunnstabilisering. KlimaGrunn inngår nå et innovasjonssamarbeid med Multiconsult, Cautus Geo og Norcem. Det er satt av ca. 11 milloner kroner til utviklingsarbeidet, med støtte fra Innovasjon Norge.

Konsortiet skal jobbe med å utvikle nye metoder for å måle styrken i stabilisert leire. Klarer man å forbedre teknologien rundt å stabilisere leirgrunn ved hjelp av kalksementpeler, kan man redusere klimagassutslippene betraktelig, samtidig som det kan være store beløp å spare .

Grunnstabilisering i dag krever store mengder kalk og sement

– Krevende grunnforhold en rekke steder i landet medfører ofte behov for omfattende grunn-forsterkning og sikringsarbeider for å hindre at skred utløses i utbyggingsprosjekter, spesielt i kvikkleireområder, sier Eivind Schnell Juvik som er geotekniker og prosjektleder for KlimaGrunn.

Store stabiliserende fyllinger benyttes ofte for å sikre eksisterende bebyggelse og infrastruktur, gjerne i kombinasjon med å avlaste terrenget i toppen av skråningen, eller ved å skifte ut stedlige masser med lettere masser. De store terrenginngrepene kan forringe naturmangfoldet, og/eller medføre ekspropriasjon/riving av eksisterende bebyggelse. Flere utbyggingsprosjekter skrinlegges som følge av begrensede arealer, ødeleggelse av naturmangfold, eller at utbyggingen kommer i konflikt med store materielle eller verneverdige verdier.

Juvik forklarer at det i dag benyttes store offentlige ressurser årlig for å sikre eksisterende bebyggelse og infrastruktur. Kvikkleire blir flytende ved omrøring, eller overbelastning. Derfor kan kvikkleireskred forplante seg flere hundre meter fra utløsningsstedet og få fatale konsekvenser, slik som skredet i Sørum i 2016. Kvikkleireskred utløses både av naturlige prosesser som for eksempel erosjon, eller som følge av menneskelig aktivitet, eksempelvis anleggsvirksomhet.

Grunnstabilisering i dag gjennomføres ved å blande inn mange tonn kalk og sement for å gjøre grunnen stabil. Denne prosessen bedrer grunnforholdene og øker sikkerheten uten store terrenginngrep. Kalksementpeling brukes i utstrakt grad for å øke styrken i kvikk eller bløt, setningsømfintlig leire. Kalk og sement vispes inn i leiren slik at det dannes en pel med mye høyere styrke enn den omkringliggende leiren. Besparelsene ved å forebygge mot kvikkleireskred kontra å gjenoppbygge etter en slik hendelse er enorme.

Noen ganger avlyses veiprosjekter fordi grunnstabilisering er for kostbart

Juvik sier at kalksementpeler kan være den største bidragsposten i prosjektenes klimabudsjett. Bakgrunnen er den energikrevende produksjonen av kalk og sement. Kalksement-stabiliseringen fører ofte til større utslipp av CO2 enn asfalt, betong og stål. Overdimensjoneringen som ofte følger av at man ikke har metoder som måler styrken i den stabiliserte grunnen, gjør at metoden blir dyrere enn den kunne vært. Det finnes flere eksempler på at veiprosjekter har blitt skrinlagt fordi prisen på grunnstabiliseringen har blitt for høy.

Vil utvikle målemetode for rett materialvalg

Juvik forteller at det er en sentral utfordring å kunne dokumentere faktisk oppnådd styrke i forsterket jord, dermed bruker man kanskje enda mer materialer enn nødvendig.

– Vi ønsker løsninger som bidrar til å optimalisere materialbruken i grunnforsterkningsprosjekter i kvikkleireområder. Vi har ingen god metode for å dokumentere faktisk oppnådd styrke og homogenitet i dag. Den reelle styrken i pelene er ofte høyere enn det som kreves, som igjen betyr at det brukes mer kalksement enn nødvendig. Det sentrale målet vårt er å redusere overforbruket av kalk og sement, understreker han. Det viktigste oppdraget blir derfor å utvikle teknologi som kan gi kunnskap om styrke- og deformasjonsegenskapene til både hver enkelt kalksementpel, til et system av flere peler, og i grunnen rundt pelene, forklarer Juvik.

– Vi kan bytte ut kalk og sement med mer miljøvennlige materialer, men man må uansett kunne måle styrken før en eksperimenterer med alternative stabiliseringsmaterialer, derfor er det viktig å utvikle målemetodene så vi vet hvor mye stabiliseringsmateriale som er tilstrekkelig, sier han.

Økt samfunnssikkerhet skal ikke gå på bekostning av klima og miljø

Dagens sikringsmetoder medfører store terrenginngrep og klimagassutslipp. I tillegg medfører krav om fortetting i urbane strøk at det iverksettes prosjekter på tomter der grunnforholdene må forbedres. Disse tiltakene fører til høye kostnader og klimagassutslipp.

Miljøvennlig by- og tettstedsutvikling forutsetter fortetting, transformasjon og mer effektiv arealbruk. Mange av de ubebygde arealene er ubebygd nettopp pga. naturlige årsaker som bl.a. dårlige grunnforhold eller flomfare. Likevel er mye av den fremtidige veksten foreslått i flomutsatte områder med dårlige grunnforhold (kvikkleire). I tett bebygde strøk er det vanskelig og kostbart å gjennomføre plasskrevende sikringstiltak. Kvikkleireforekomster kan medføre byggeforbud og dermed hindre fortetting og stoppe utbyggingsprosjekter. Ved å utvikle nye sikringsmetoder der omfattende terrenginngrep unngås, vil man kunne utvikle tomtearealer mer uavhengig av grunnforhold.

– Med de økende klimautfordringene vi har foran oss, er det behov for å utvikle klimavennlige sikrings- og grunnforsterkningsmetoder for å unngå at nødvendige tiltak for å øke samfunnssikkerheten og arealutnyttelsen går på bekostning av klima og miljø. Målet for KlimaGrunn er å utvikle klimavennlige sikrings- og grunnforsterkningsmetoder for kvikkleirer som samtidig ivaretar naturmangfoldet, avslutter Juvik.

Helhetlig arbeidsmetodikk basert på materialteknologi

Firmaene Multiconsult, Cautus Geo og Norcem skal jobbe med å utvikle teknologi i 20 måneder fremover.

I løsningsforslaget beskriver de en helhetlig arbeidsmetodikk som er direkte relatert til arbeidsprosessen for kalksementstabilisering (KS). De ønsker å utvikle en metodikk som gir konkrete føringer for dokumentasjon av styrke, deformasjonsegenskaper samt homogenitet i KS-stabilisert grunn, og vil med dette også bidra til en optimalisering av hele arbeidsprosessen.

Metodikken vil bygge på en materialteknologisk forståelse av herdeprosessen i forsterket jord. Ettersom det ikke er mulig å måle styrke og stivhet direkte uten å ødelegge peler, ønsker de å utvikle en korrelasjonsmodell som knytter utvikling av styrke og stivhet til andre parametere som er målbare ved hjelp av sensorteknologi og seismiske undersøkelser.

Prosjektet vil bli gjennomført i tre faser. Fase 1 handler om utvikling av de ulike delleveransene den ferdige løsningen skal bestå av. Der vil de jobbe med litteraturstudier og etablere grunnlaget for utvikling av korrelasjonsmodellen. De skal jobbe med valg av sensorteknologi og seismiske metoder, og tilpasning til vårt formål. Fase 2 handler om utarbeidelse og test av selve løsningen. Der vil de gå videre med laboratorieforsøk, feltforsøk, samt studier og tester av seismikk og sensorteknologi. Her skal alle de ulike elementene settes sammen til en ferdig løsning. Til sist kommer Fase 3 der oppdragsgiver skal gjøre en endelig test av løsningen.

Les om Innovasjon Norges valg av innovasjonsprosjekter