Oktober 2019 För cirka trettio år sedan fastställdes standarden SS4604866 Riktvärden för sprängningsinducerade vibrationer i byggnader – i dagligt tal och i denna text kallad Sprängstandarden. Innehållet har till stora delar inte förändrats förutom mindre revideringar, senast 2011. Arbetet med att revidera standarden har dock fortgått och en förstudiegrupp av branschintressenter har gjort förberedande arbeten inför en planerad större omarbetning av innehållet. Fokus i förstudiegruppen har varit att utreda möjligheterna till att ta fram en frekvensbaserad standard samt hur riktvärden skall beräknas och redovisas. Hur kan vibrationsrestriktioner och vibrationsövervakning förbättras i väntan på revidering av gällande Sprängstandard? Läs hela artikeln som pdf här.
Nuvarande Sprängstandard baseras på att övervaka toppvärdet för vertikal svängningshastighet i en byggnads grundläggningsnivå. Enheten är mm/s. Tillsammans med ett antal byggnadsspecifika faktorer samt markslag under en byggnad, som benämns v0-värde, bestäms ett v10-värde som används vid dimensionering av sprängsalvor ur vibrationssynpunkt. Riktvärden styrs av avståndet mellan sprängsalva och byggnad genom att hänsyn tas till avståndsfaktorer som framgår i Sprängstandarden.
Även om branschen som helhet huvudsakligen anser att riktvärdena är relevanta för att förhindra byggnadsskador har kritik framförts mot bristande teknisk underbyggnad av nuvarande standard. Kritiken har framförallt handlat om att det kan vara svårt att fastställa markslag och att olika grundläggningsmetoder, som t.ex. pålgrundläggningar, inte beaktas.
Därtill skiljer sig den svenska standarden jämfört med internationella standarder. Internationella standarder baseras ofta på triaxiell vibrationsmätning samt toppvärdenas storlek och frekvens.
SIS, Svenska Institutet för Standarder, har nyligen ställt frågor till deltagare i förstudiegruppen om Sprängstandarden bör revideras. Utan att föregå utfallet av kommande revideringsarbete är det rimligt att anta att den kommer att tillämpas vid sprängningsarbeten under flera år framöver. Att ta fram en standard som är kraftigt omarbetad tar förstås tid. Innehållet ska vara tekniskt underbyggt och oväntade eller för branschen negativa effekter bör undvikas, särskilt vad gäller kostnadsökningar. Standarden ska därtill accepteras av så många branschintressenter som möjligt såsom beställare, entreprenörer, konsulter, försäkringsbolag, fastighets- och anläggningsägare.
Vad kan branschen och särskilt de hundratals omgivningskonsulter som dagligen arbetar med Sprängstandarden göra under tiden? Går det redan nu att förbättra metoderna för till exempel riktvärdesbestämning och vibrationsövervakning? Kan man samtidigt bidra till rimliga tidplaner samt minska kostnader för sprängningsarbeten? För en sak är säker, lågt satta vibrationsrestriktioner bidrar till ökade projekt- och samhällskostnader som inte alltid är tekniskt eller ekonomiskt motiverade.
Jag vill lyfta några möjligheter som Sprängstandarden redan nu pekar på och som syftar till att förbättra riktvärdesbestämning eller vibrationsrestriktioner samt vibrationsövervakning. Detta till gagn för omgivning samt bygg- eller anläggningsprojekt och som även bidrar till samhällsnytta i stort. Till exempel är det redan nu fullt möjligt att utifrån formuleringar i nuvarande standard korrigera och höja v0-värden som baserats på ”osäkra markslag eller grundläggningsförhållanden”. Det framgår i Sprängstandarden avsnitt 4.3 på sidan 9 och benämns utökad mätning:
Exempel på mätutrustning med kapacitet för utökad vibrationsmätning genom vibrationsförlopp och frekvensanalys (FFT). Ur ett estetiskt perspektiv är inte utrustningen mycket att impneras över. Men kombineras den med en webbapplikation som hanterar vibrationsanalys resulterar det i ett kraftfullt verktyg med värdefulla tillämpningsområden.
”Vid såväl delad grundläggning som vid osäkerhet om grundläggningens respons bör en utökad mätning utföras innan det vid riskanalysen åsatta värdet börjar tillämpas för styrningen av de vibrationsalstrande arbetena.” Utökad mätning (som även benämns utvidgad mätning) innebär främst att:
■■ Utföra triaxiell vibrationsövervakning -övervakning av vibrationer i vertikal och båda horisontella mätriktningarna.
■■ Montera flera vertikala eller triaxiella vibrationssensorer på en och samma byggnad.
■■ Använda mätsystem som registrerar vibrationsförlopp i analyskvalitet utöver Sprängstandardens grundläggande krav på vertikal toppvärdesmätning av svängningshastighet.
I Sverige är det vanligt med mätsystem, alltså mätutrustning inklusive webbapplikation,som registrerar vibrationsförlopp vilka kan konverteras till frekvensspektrum genom så kallad Fast Fourier Transform
(förkortat FFT). Detta leder till en intressant och värdefull tillämpning utifrån formuleringar i Sprängstandarden.
I de fall underlaget till en sprängteknisk riskanalys inledningsvis visar på att det inte går att med säkerhet fastställa markslag under en byggnad – och riktvärdet därmed reduceras som försiktighetsåtgärd – är det bra att använda mätsystem som registrerar vibrationsförlopp samt hanterar frekvensanalys genom FFT. Därefter utvärderas vibrationsförloppen inklusive frekvensinnehåll från de inledande sprängsalvorna i syfte att korrigera och höja riktvärdets ”markslagsfaktor”, det så kallade v0-värdet.
Metoden innebär kortfattat att utifrån dominerande frekvensinnehåll i vibrationsförloppens frekvensspektrum kategorisera registrerad vibrationsrespons utifrån v0-värden i Sprängstandarden (v0 för lera anges till 18 mm/s, morän till 35 mm/s och berg till 70 mm/s).
Vid försiktig sprängning är metoden effektiv när avståndet till en byggnad eller anläggning är mellan cirka 10 meter och 100–200 meter. På mycket korta avstånd tenderar svällning av lössprängda bergmassor samt markrörelser på grund av lyftning eller hävning resultera i lågfrekventa vibrationer som försvårar bedömning av markslag. På motsvarande sätt avtar höga frekvenser med ökande avstånd vilket innebär att vibrationsförloppen blir lågfrekventa oberoende av markslag. Det omöjliggör bedömning av markslag baserat på vibrationernas frekvensinnehåll. Det kan hanteras genom att flera sprängsalvor skjuts på både korta och långa avstånd.
Nyttan med ovan beskrivna vibrationsanalys är ökad produktivitet för sprängningsarbetena genom tidsbesparing och lägre kostnader. Det beror på ökad losshållning av bergmassor genom större samverkande laddningsmängd. Samverkande laddningsmängd är den mängd sprängämne som detonerar samtidigt i en sprängsalva. När samverkande laddningsmängd ökar kan sprängningsarbetet utföras effektivare genom salvborrning med grövre borrhålsdiameter, djupare borrhål alternativt glesare hålsättning. Naturligtvis ska som alltid vid försiktig sprängning salvorna täckas väl för att förhindra stenkast.
Figur 1. Vertikalt vibrationsförlopp och tillhörande frekvensspektrum (FFT PSD) i en berggrundlagd byggnad vid tunnelsprängning./Mätdata hämtad ur Ansvarsbesiktnings webbapplikation Vipnet.
Figur 1 visar ett sprängningsinducerat vibrationsförlopp med tillhörande frekvensspektrum som registrerats i en byggnad som är grundlagd med grundmurar på berg. Dominerande frekvensinnehåll är huvudsakligen mellan 50 Hz till långt över 300 Hz, trots att Sprängstandarden lågpassfilter börjar dämpa frekvenser över ca 300 Hz. Frekvensspektrumet kan närmast beskrivas som en stereotyp för berggrundlagda byggnader vid sprängning på relativt korta avstånd, cirka 20–30 meter. Det råder ingen tvekan i detta fall att v0-värdet enligt Sprängstandarden ska anges till 70 mm/s.
Vad hade kunnat hända om v0-värdet för byggnaden enligt figur 1 angivits till 35 mm/s istället för det tekniskt korrekta 70 mm/s? Beroende på förutsättningar i övrigt hade kostnaden för sprängningsarbetet riskerat att öka med faktor 2 till 4 eller mer. Hade v0-värdet satts till 18 mm/s hade merkostnaden blivit ännu högre. Förklaringen är trivial, vibrationsöverföringen är högre i berg jämfört med morän och framförallt med lera. Låga vibrationsrestriktioner på konstruktioner som grundlagts på berg innebär att samverkande laddningsmängd måste reduceras vilket resulterar i merkostnader.
Bland omgivningskonsulter och entreprenörer förekommer ibland uppfattningen att det är ”fel” att montera vibrationsmätpunkter som är närmare än 10 meter mellan en sprängsalva och byggnad. Det är inte korrekt. I Sprängstandarden anges tydligt i avståndsdiagrammet att den så kallade avståndsfaktorn är tillämpbar ner till avståndet 1 meter mellan sprängsalva och vibrationssensor på byggnad. Att det är värdefullt och tekniskt vettigt att mäta vibrationer inom 10 meter motiveras av att risken för byggnadsskador är störst på korta avstånd. Det har varit känt sedan lång tid och ”sprängstandarden” beaktar detta trots att den togs fram för 30 år sedan. I avsnitt 3.5 på sidan 8 i Sprängstandarden anges:
”Vid sprängning i närområdet (10 m ≤ d) kan speciella problem uppstå. Dels kan ogynnsamma markförhållanden, till exempel förekomst av horisontella slag, medföra stora förskjutningar, dels kan förekomst av höga frekvenser göra att större uppmärksamhet måste riktas på vibrationens amplitud- och frekvensinnehåll …” Läs hela artikeln som pdf här.
Carl Lind
Civilingenjör · Utbildare och konsult
inom omgivningspåverkan från
mark- och sprängningsarbeten