Grunnarbeid og fundamentering : geoteknikk, masseflytting, maskiner

125 Pages·2000·71.554 MB·Norwegian

by  Rolfsen, Christian Nordahl

Christian Nordahl Rolfsen
Grunnarbeid
og fundamentering
Geoteknikk - Masseflytting - Maskiner
Universitetsforlaget
© UNIVERSITETSFORLAGET AS 1998
2. opplag 2000
© GYLDENDAL NORSK FORLAG AS 2000
3. opplag 2003
ISBN 82-00-42158-9
Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven eller avtaler om
kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk.
Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og
inndragning og kan straffes med bøter eller fengsel.
Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i januar 1998 til bruk i
videregående skole på studieretning for byggfag, VK1, anlegg og bergverk i faget
grunnarbeid og fundamentering.
Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av november 1994 og gjelder så
lenge læreplanen er gyldig.
I denne boka er ca. 40 % skrevet på nynorsk og 60 % på bokmål.
Nynorskdelen er omsett av Per Arvid Ølmheim.
Rentegning: Evy Neergaard
Omslag: Tor Berglie
Layout og ombrekking: Gudbrand Klæstad ord & form
Trykk: GCS allkopi. Oslo 2003
Forord
Denne boka er først og fremst beregnet for VK1 i anlegg- og
bergverksfaget i videregående skole. Boka er også godt egnet til
bruk i teknisk fagskole, opplæring av praksiskandidater og
bedriftsintern opplæring. Den inngår i en serie på fem bøker
som dekker alle modulene i anlegg- og bergverksfaget.
Boka omfatter det en grunnarbeider trenger å vite for å utføre
arbeider i jord og løsmasser. Den dekker også geoteknikk og
nødvendig stoff om maskiner og utstyr.
Det har vært nødvendig å samle stoff fra en rekke kilder.
Spesielt vil vi takke Statens Vegvesen og forlaget Fag og Kultur
for tillatelse til bruk av stoff og illustrasjoner. Ellers takker vi
Entreprenørservice A/S, NGI, Pay & Brinck og Via Con a.s for
utlån av fotomateriell. De fleste fotoene i boka er ved forfat­
teren.
En rekke personer har vært kontaktet under utarbeidelsen av
boka. I den forbindelse vil vi spesielt takke Jan Karlsen og Lars
Steensgaard for deres bistand.
Oslo, våren 1998
Christian Nordahl Rolfsen Universitetsforlaget AS

Innhold
1 GEOTEKNIKK 7 Organisasjons- og bemanningsplan 39
Innledning 7 Maskinbruks- og utstyrsplan 39
Mineraljord 7 Reserveutstyr 40
Morenejordarter 7 Nødvendige tillatelser 40
Sedimentære mineraljordarter 8 Nedrigging 40
Kornstørrelse 9 Oppgaver 40
Kohesjonsjordarter - leire 9
Friksjonsjordarter - grus og sand 11 4 GRAVING OG SPUNTING 41
Organiske jordarter 12 Graving og masseforflytning 41
Enkle jordartsbestemmelser 13 Rydding og fjerning av matjord 41
Grunnundersøkelser 14 Fyllmasser 41
Setninger 16 Sprengning 42
Stabilitetsproblemer 18 Masseforflytning 42
Grunnvannsstand og gravearbeid 18 Spunting 42
Ras 20 Trespunt 43
Jordtrykk 21 Stålspunt 44
Sikringstiltak mot teleskader 22 Betongspunt 45
Oppgaver 22 Ting vi må passe på 45
Oppgaver 46
2 ANLEGGSMASKINER 23
Forskrifter og sikkerhet 23 5 FUNDAMENTERING 47
Maskintyper 24 Direkte fundamentering 47
Gravemaskiner 24 Fundamentering pa fjell 47
Traktorgraver 26 Fundamentering pa alunskifer 48
Bulldosere 27 Fundamentering på løsmasser 49
Veghøvler 28 Fundamentering på fjell og løsmasser 50
Hjullastere 28 Dypfundamentering 50
Dumpere 29 Slissevegger 50
Anleggstrucker 29 Pilarer 51
Lastebiler 29 Pæler 52
Steinknusere 30 Oppgaver 55
Komprimering og komprimeringsutstyr 30
Manuell komprimering 30 6 BETONG- OG ARMERINGSARBEIDER 56
Maskinell komprimering 30 Betong- og armeringsarbeid på byggeplassen 56
Oppbygging av stabil fylling 31 Blanding av betong 57
Kraner 32 Håndblanding 57
Mobile kraner 32 Betongvispere 58
Tårnkraner og selvreisende kraner 35 Frittfallsblandere 58
Arbeidstilsynets forskrifter for kraner 36 Tvangsblandere 58
Oppgaver 36 Flyttbare og ikke flyttbare betongstasjoner 59
Blandetid 59
3 RIGG OG DRIFT 37 Betongtransport 59
Rigg- og driftsorganisering av anleggsområdet 37 Betongbiler 60
Riggplan 38 Trillebår 60
5
Innhold
Transportband 60 Støttemur med forankring 91
Krantransport 61 Oppgåver 91
Rørtransport 61
10 REKKVERK, MASTER OG KANTSTEIN 92
Sprøytebetong 62
Rekkverk 92
Annet betongutstyr 63
Stålrekkverk 92
Saks og bøyemaskin for armeringsstål 63
Betongrekkverk 93
Stavvibrator 63
Plassering av rekkverk 94
Vibrobjelke 63
Forankring av rekkverk 94
Formvibrator 64
Leiegjerde 95
Betongglattemaskinerer 64
Andre typar gjerde 95
Betongeksem 64
Master 96
Oppgaver 65
Lysstolpar 96
7 BYGGING AV VEG 66 Kantstein 97
Betongkantstein 98
Inndelinga av det offentlege vegnettet 66
Granittkantstein 98
Vegtypar 66
Kantstein ved gangfelt 99
Områdetypar 67
Kantstein ved avkjørsler 99
Standardklassar 68
Legging av kantstein og beleggingsstein 100
Korleis vi bygger veg 70
Bereevna til grunnen 70 Oppgåver 100
Sikring av stabilitet 70
11 PENT MILJØ, FAGLEG OG ESTETISK
Vegfundamentet 74
UTFORMING 101
Vegdekket 75
Ansvar for vern av naturen 101
Vedlikehald av vegar 77
Rådgjerder mot skadar på natur og miljø 101
Vedlikehald av grus vegar 78
Terrengarbeid i samband med sprenging og
Vedlikehald av oljegrus vegar 79
tunellarbeid 104
Vedlikehald av asfaltdekke 79
Stell av terrenget 106
Vintervedlikehald 80
Tett busetnad 107
Oppgåver 81
Spreitt busette område 110
Middels tett busette område 111
8 DRENERING 82
Avfallsstoff frå bygg og anlegg 111
Drenering er viktig 82
Fagleg og estetisk fint arbeid 112
Drenering av vegar 82
Oppgåver 113
Opne grøfter og drensgrøfter 83
Grøft i sideterreng 83
12 KOSTNADER OG ØKONOMI 114
Sandfang 83
Kalkulas j on 114
Drensrør 84 Kapitalkostnader ved en dyr maskinpark 117
Stikkrenner 85
Kapitalkostnader for maskinparken i dag 117
Drenering av bygningar 85 Rente og forsikring 117
Drensleidningen 86
Avskrivingar 119
Dimensjonering 87
Driftskostnader for fjellboreutstyr 119
Oppgåver 87 Oppgåver 120
9 STØTTEMURAR 88 Fotografier og illustrasjoner 121
Hovudtypar 88
Litteratur og kilder 122
Vinkelstøttemur 89
Gravitasjonsstøttemur 89 Stikkord 123
6
Innhold
1
Geoteknikk
Mål:
Når du har gått igjennom dette kapitlet, skal du
• vite hvordan jordartene er blitt dannet
• kunne bestemme forskjellige jordarter
• kjenne til enkle jordarter og grunnundersøkelser
• forstå setnings- og stabilitetsproblemer knyttet til arbeid i leire og andre løsmasser
• kjenne til faremomenter som er forbundet med gravearbeid i forskjellige jordarter
• ha elementær kunnskap om jordtrykk
• kjenne til sikringstiltak mot teleskader
Hva er geoteknikk?
Geoteknikk er læren om jordarter og fjell som byggegrunn og
byggemateriale. En viktig del av geoteknikken er å finne sikre
metoder til å bestemme jordartenes bæreevne og stabilitet. Tar
vi ikke hensyn til jordartenes egenskaper, risikerer vi at byg-
ninger, bruer og andre byggverk raser sammen og at men­
neskeliv går tapt.
Med jordarter mener vi løsmasser av forskjellig størrelse, fra
steinblokker til torv. Vi skiller mellom to hovedjordarter: mine-
raljordarter og organiske jordarter.
Mineraljord
Mineraljord er blitt til ved at fjell er blitt omdannet til jord ved
hjelp av vind, frost og slitasje. Vi sier at fjellet er forvitret.
Mineraljord deler vi inn i morenejordarter og sedimenterte jord­
arter. alt etter hvordan jordartene er dannet.
Morenejordarter
For ca. 10 000 ar siden begynte den siste istiden å slippe taket
her i landet. Kilometertykke islag hadde trykt ned landet, og
fjellet var blitt skurt og slitt av isen da den beveget seg.
7
Geoteknikk
Isen rev med seg og transporterte losmasser, som til slutt dan­
net morener i ytterkantene av isen. En morene er vanligvis en
blanding av sand, stein og blokker. Øya Jomfruland utenfor
Kragerø ligger på en stor endemorene som heter Raet.
Sedimenterte mineraljordarter
Elvene har spilt og spiller en viktig rolle når det gjelder trans­
port av løsmasser. Rullestein og grus blir ført langs elvebun­
nen, mens finere materiale blir ført svevende i vannet. Jo stør­
re vannhastighet, desto større transportevne. Når vann­
hastigheten kommer under en viss grense, skjer det en
bunnfelling eller sedimentering av det materialet som elva fører
med seg, og det blir bygd opp elvesletter. I flomperioder strøm­
mer vannet utover og setter av løsmateriale i pytter og for-
senkninger. Etter hvert blir elva liggende oppå en svakt hvelvet
Figur 1.1 a) Raet blir dannet. Isen skyver sammen en
rygg der det groveste materialet befinner seg i midten av elve­
morenerygg av stein, grus, sand og leire, b) Raet i dag.
leiet og det fines ut til sidene. Da ryggen steg opp av havet, brøt bølgene mot avset­
ningene og jevnet ut overflaten.
Sand og grus virker som kontinuerlig sandpapir på fast fjell.
Nedover slake daler foregår det enten utgraving eller oppfyl­
ling av elveleiet, og det blir dannet meandere.
Det kan også bli dannet deltaer eller grusvifter når elver mun­
ner ut i havet, i innsjøer eller i flatt land der hastigheten avtar.
Det groveste materialet blir avsatt i den innerste delen av del­
taet, og det fineste i ytterkanten.
Slik avsetning skjedde i stor målestokk under issmeltingen
etter siste istid. Sand og større partikler ble avsatt øverst i elve­
munningen mens de fineste partiklene havnet i havet utenfor
elvemunningene og ble til leire.
Figur 1.2 Elvas virkning på landskapet
8
Kapittel 1
Kvikkleire
I områdene rundt Oslofjorden lå landet under vann ved
siste istid. Siden har landet steget ca. 220 m, slik at
leiravsetningene er kommet på tørt land. Leiren er avsatt
i saltvann og kalles derfor marin leire. Den kan være
svært løst lagret og vanskelig å bygge på.
På grunn av saltinnholdet har den bundet til seg mer
a) Løs finsand, silt b) Fast morenestruktur
vann enn ferskvannsleire. Etter hvert er saltet blitt vasket
ut av leira på grunn av grunnvannsstrømninger og lig­
nende. Det gjør at leira har fått et vannoverskudd. Blir
den omrørt eller ristet, vil kornskjelettet bryte sammen,
og leira blir flytende. Denne leira kaller vi kvikkleire.
På figur 1.3 ser vi strukturen til forskjellige mineraljord-
arter. Vi ser at den marine leira har en spesiell korthus-
c) Fast ferskvannsleire d) Marin «korthus»-struktur
struktur som gjør at den lett kan bli flytende.
Figur 1. 3 Jordartenes struktur
Kornstørrelse
Mineraljordartene kaller vi blokk, stein, grus, sand, silt og leire
etter kornstørrelsen. Tabellen nedenfor viser kornstørrelsen til
de forskjellige jordartene.
Jordart Kornstørrelse
Blokk større enn 600 mm
Stein 60-600 mm
Grus 2-60 mm
Sand 0,06-2 mm
Silt 0,002-0,06 mm
Leire mindre enn 0,002 mm
Kohesjonsjordarter - leire og silt
Leire, som er den mest finkornige jordarten, kaller vi en kohe-
sjonsjordart. Kohesjon er et latinsk ord og betyr den kraften
som gjør at et legemes molekyler henger sammen.
Molekylene i leira henger sammen som en seig masse. Tørker
leira ut eller blir utsatt for langvarig belastning, øker fast­
heten. Tørrskorpeleire og den øvre delen av leira rett under
tørrskorpa er oftest fastere enn den leira som ligger litt dypere.
Enda dypere øker gjerne fastheten igjen fordi trykket fra mas­
sene over øker. Se figur 1.4.
9
Geoteknikk
Evnen en masse har til å holde seg på plass, kaller vi skjærfast-
het. Skjærfastheten har å gjøre med jordas evne til for eksem­
pel ikke å rase ut. Jo større skjærfasthet, desto mindre risiko er
det for ras, setninger osv. Figur 1.4 viser et diagram for skjær­
fastheten i leire. Når skjærfastheten ikke er stor nok, kan mas­
sen rase ut. Typisk for kohesjonsjordarter er at de kan miste
mye av fastheten når de blir knadd (omrørt).
Leire kan være hard som betong eller så bløt at vi knapt kan
Figur 1.4 Skjærstyrkefordeling i kohesjonsmasser
stå på den uten å synke nedi.
Leira ble dannet ved at partikler i elvevannet sank langsomt til
bunns. Rommet mellom partiklene ble fylt med vann, og leira
vil derfor normalt ha mye vann i seg. Når vannet fryser, utvi­
der det seg. Leire er derfor et svært telefarlig materiale.
Leirmaterialer som fryser, fører til telehiv på veier og til sprek­
ker i betongfundamenter.
Kvikkleire har ført til mange ras i Norge gjennom tidene.
Mange av dem har krevd menneskeliv og gjort skade på be­
byggelse og dyrket mark. Når vi arbeider med slike masser, må
vi være spesielt forsiktige så vi ikke overbelaster leira. Har den
først begynt å flyte, kan den trekke nye masser med seg og lage
større ras. Kvikkleire kan ikke brukes til fyllinger der det er
krav om stabilitet. Se øverste avsnitt side 9.
Også annen leire kan være for bløt til å egne seg som fyllmasse.
Derfor ser vi ofte at store mengder leirmasse lastes opp på biler
og dumpere og kjøres til dumpeplasser. Leire som ikke er altfor
bløt, kan brukes som utslakningsmasse over steinfylling. Den
gir et tett og fint underlag for matjord og tilsåing.
Tørrskorpa kan ofte brukes som fyllmasser. Ved gravearbeid
for veg er det viktig at vi skiller ut de materialene som kan nyt­
tes i vegen. Får vi innblanding av bløte leirmasser, kan dette
gjøre at vi må kassere og dumpe ellers brukbare masser.
Silt er grovere enn leire og finere enn sand. Silt oppfører seg
som kohesjonsmasse når den er leirblandet, og som friksjons-
masse når den er grov. Mineralkornene i silt er større enn i
leire, det vil si 0,002-0,06 mm. Silten har mange av de samme
egenskapene som leire. Hvis silten inneholder mye vann, kan
den bli flytende hvis vi rører den. Den er vanskelig å arbeide
med under grunnvannsnivået og i sterk nedbør.
Silten kan bare brukes i fylling dersom den inneholder lite
vann. Har vi god tid, kan vi legge silten på lager en tid. Dersom Figur 1.5 Utlegging av bløt silt i ranker for tørking
10
Kapittel 1