Extrema markförhållanden blev utmaning för grundläggning av nytt stationshus för t-banan

Vid Stigbergsparken på Södermalm i centrala Stockholm byggs tunnelbanestation Sofia. Stationshuset grundläggs på berg cirka 20 meter under befintlig markyta. För att kunna utföra schaktgropen i jord och berg krävdes en stödkonstruktion. Och valet föll då på en sekantpålevägg, en för Sverige mindre vanlig metod.

–  Markförhållandena har varit extremt utmanande och det har därför tagit ungefär ett år att installera sekantpåleväggen, säger Mikael Creütz vid WSP, som föreläste om projektet på Grundläggningsdagen 2024.

Av: Anders Carlsson

Den blivande tunnelbanestationen Sofias stationshus grundläggs på berg nästan 20 meter under nuvarande markyta. Förutom stationshuset ingår ett 20 x 20 meter stort vertikalt hisschakt i berg som förbinder stationshuset med plattformen 90 meter längre ner i berget. Station Sofia, som för närvarande byggs av Implenia på uppdrag av Region Stockholm, blir därmed en av de djupaste stationerna i världen.

För att kunna utföra grundläggningsarbetena krävdes en stödkonstruktion. Detta för att kunna schakta både i jord och berg, samt för att minimera risk för omgivningspåverkan och tredje man (GK3). På grund av högt bergläge utmed ena sidan av schaktgropen krävdes bara en stödkonstruktion utmed tre av schaktgropens fyra sidor. Sidan utan stödkonstruktion utgörs i stället av en över 20 meter hög tillfällig bergslänt.

För schaktgropen, cirka 35 meter x 45 meter, utgörs stödkonstruktionen av en borrad glesspont vid schakt ovan grundvatten, och en sekantpålevägg vid schakt under grundvatten.

Det var för att kunna hantera de extrema markförhållandena och kravet på en vattentäthet stödkonstruktion som metodvalet landade på en sekantpålevägg.

Därutöver krävdes även en borrad stödkonstruktion för att kunna hantera den omfattande blockförekomsten utmed hela jordprofilen, upp till 20 meter, samt för att säkerställa en lastöverförande och tät övergång av stödkonstruktionen mellan jord och berg. Sekantpåleväggen är därför inborrad i berg för att omhänderta både vertikala laster och horisontellt jordtryck samt för att säkerställa en kontinuerlig vattentäthet hela vägen ned till bergöverytan.

För att hantera jordtrycket vid schakt är väggen bakåtförankrad i berg med en till två ankarnivåer. Stagförankringarna utgörs av självborrande stag av typen Ischebeck Titan med 4 till 5 meter förankringslängd i berg.

Arbetet med sekantpåleväggen kom att utföras av Implenias underentreprenör Züblin, medan WSP bemannade byggledningsorganisationen på Södermalm.

– De största utmaningarna vid utförandet har varit genomborrning av block och stora block, inborrning i berg med 45 graders lutning, och hårt urberg. Schaktmassorna har även inbegripit förorenad jord och förorenat grundvatten, säger Mikael Creütz.

Därutöver har kravet på borrnings- och lutningstolerans varit 1 procent för att säkerställa en kontinuerlig vägg i både vertikal- och horisontalled.

– Det var inte alla som trodde att vi skulle lyckas med att uppfylla dessa mycket tuffa krav på installationstoleranser säger Mikael Creütz och fortsätter:

– Men i efterhand kan vi med stolthet säga att vi har påvisat motsatsen.  

Utmärkande för en sekantpålevägg är att varje grävpåle av betong utförs med viss överlappning och bildar därmed en kontinuerlig och bärkraftig samt ”vattentät” stödkonstruktion. Vid grundläggningen av Sofia utgörs sekantpåleväggen av grävpålar med diameter 1,2 meter, och med längder mellan 6 och 20 meter. Men då pålarna överlappar varandra blev centrumavståndet 0,9 meter.

Sammanlagt skulle sekantpåleväggen ha 90 pålar. Den består av primära och sekundära pålar, vilket kommer sig av installationsordningen. Först installeras de primära pålarna 1,3, 5, och så vidare utan armering. Därefter utförs de överlappande armerade sekundära pålarna 2, 4, 6, och så vidare.

På grund av block och friktionsjord är respektive sekantpåle installerad via ett dubbelväggigt borrör som successivt schaktas ur och rotationsborras ner genom jorden för att avslutas i berg.

Pålfoten inborrades sedan i berg (så kallad rock socketing) utan rör med luftdriven sänkhammarborr, (diameter 1005 millimeter). Därefter undervattengjöts pålarna med självkompakterande betong samtidigt som röret succesivt drogs uppåt, där sekundärpålen var försedd med en armeringskorg.

Eftersom berget generellt lutade i 45 grader blev inborrningen i berg en särskild utmaning.

– Vid en lutning på 45 grader och med en påldiameter på 1,2 meter krävs minst 1,2 meter borrning innan man ens är i närheten av att vara inne med hela borröret i berg. Och sedan ska man ytterligare minst 0,3 meter in i berg för ”rock socketing”. Det vill säga minimum cirka 1,5 meter borrning i hårt berg om det lutar 45 grader, säger Mikael Creütz, och fortsätter:

– I takt med installationen av sekantpålevägg insåg vi dessvärre ganska snabbt att det kommer bli lika stora utmaningar med att installera bakåtförankringarna på grund av dessa extrema markförhållanden. Och inte nog med det så sammanfaller bakåtförankringarna utmed den djupaste delen av väggen med en svaghetszon i berg.

Vid borrning av bakåtförankringarna visade det sig inte vara helt enkelt att avgöra övergången mellan jord och berg. Att större delen av bakåtförankringarna dessutom behövde förankras i svaghetszonen bidrog inte till att göra det lättare.

Borrning av förankringarna utfördes med topphammare och vattenspolning genom jorden och för vidare förankring i berg.

– Så all heder till borraren som var en riktig hjälte och aldrig gav upp, utan med stor envishet lyckades ta sig ända ner till botten för avslutande kringgjutning av respektive förankring i berg med cementsuspension, säger Mikael Creütz, och forsätter:

– Det var med skräckblandad förtjusning vi alla inväntade resultaten från provdragningen av de första förankringarna. Trots att det såg mörkt ut inledningsvis har alla bakåtförankringar funkat efter första försöket.

Sekantpåleväggen utgjorde även tätskärm mot inläckande grundvatten ned till bergöverytan medan tätskärmen i berg utgjordes av ridåinjektering i underliggande berg.

– Markförhållandena har varit extremt utmanande med omfattande förekomst av block och stora block, stora jorddjup, grundvatten och kraftigt lutande bergyta samt en svaghetszon, vilket har påverkat svårighetsgraden att utföra sekantpåleväggen väsentligt, säger Mikael Creütz.

Han betonar att det fanns flera goda motiv till att välja en sekantpålevägg som stödkonstruktion. Ett sådant var omfattningen av block i jorden. Vidare dess skonsamhet med hänsyn till omgivningen. Metoden ansågs också gynnsam vid ett stort jorddjup samt med hänsyn till ett högt ställt krav på vattentäthet. En annan stor fördel med en sekantpålevägg är dess höga styvhet. Den gör att antalet ankarnivåer kan reduceras, vilket hade stort värde i detta fall.

– Trots alla utmaningar kan det efter att schaktarbetena avslutats konstateras att en kontinuerlig och robust sekantpålevägg har uppnåtts med erforderlig vattentäthet. Dessutom uppstod inga negativa effekter på omgivningen, varken med avseende på markrörelser eller grundvatten, En sekantpålevägg är en synnerligen svårslagen metod under rådande förutsättningar, säger Mikael Creütz, och fortsätter:
– Jag vill tacka alla involverade för ett stort engagemang och kämparanda i samband med både projektering och utförande som gjorde detta möjligt.