No description available.

Ground vibrations due to pile driving are part of a complex process. Vibration is generated from the pile driver to the pile. As the pile interacts with the surrounding soil, vibrations are transferred at the pile-soil interface. The vibration propagates through the ground and interacts with structures, both above ground and underground. The vibration continues into the structure where it may disturb occupants and/or damage the structure. In this thesis the study of the vibration transfer process due to pile driving is limited to the vibration source and the wave propagation in the soil. Vibration transmission to adjacent buildings and structures is not studied. However, impact of vibrations on buildings is briefly discussed in the literature study. It is important to accurately predict the magnitude of ground vibrations that result from pile driving in urban areas, both over- and underestimated vibration levels lead to increased costs. A lot of research has been performed within this field of knowledge, but a reliable and acknowledged prediction model for vibrations induced by pile or sheet pile driving is still needed. The objective of the research project is to increase the knowledge and understanding in the field of ground vibrations due to impact and vibratory driving of piles and sheet piles. This research project also aims to develop a reliable prediction model that can be used by practising engineers to estimate vibration due to pile driving. This licentiate thesis presents the first part of the research project and aims to increase the knowledge and understanding of the subject and to form a basis for continued research work. The most important findings and conclusions from this study are: The main factors influencing vibrations due to pile and sheet pile driving are; (1) the vibrations transferred from the pile to the soil, (2) the geotechnical conditions at the site and (3) the distance from the source. The vibrations transmitted from the pile to the soil depend on the vibrations transferred to the pile from the hammer, the pile-soil interaction and the wave propagation and attenuation in the plastic/elasto-plastic zone closest to the pile. There is today no prediction model that fulfils the criteria of the “perfect” prediction model; reliable but yet easy to apply. Future research should study the transfer of vibrations at the pile-soil interface, including the generation of a plastic/elasto-plastic zone in the area closest to the pile and how that affects the transfer of vibrations from the pile to the soil. / Markvibrationer på grund av pålning är del av en komplex process. Vibrationer genereras från pålmaskinen till pålen. När pålen kommer i kontakt med den omgivande jorden överförs vibrationer mellan påle och jord. Vibrationerna fortplantar sig som vågor genom marken och träffar byggnader och andra konstruktioner, både ovan och under jord. Vibrationerna fortsätter in i byggnaden där de kan orsaka störningar eller skador. I denna avhandling begränsas studien av vibrationsöverföringsprocessen till vibrationskällan och vågutbredningen i jord. Vibrationsöverföringen till intilliggande byggnader eller konstruktioner har inte studerats. Påverkan av vibrationer på byggnader diskuteras dock kort i litteraturstudien. Det är viktigt att på ett tillförlitligt sätt kunna förutsäga markvibrationerna på grund av pålning i stadsmiljö, både över- och underskattade vibrationsnivåer leder till ökade kostnader. Forskning har tidigare utförts inom detta område, men en tillförlitlig och allmänt accepterad prognosmodell för vibrationer på grund av pålning eller spontning saknas fortfarande. Syftet med forskningsprojektet är att öka kunskapen och förståelsen för markvibrationer som uppkommer vid installation genom slagning eller vibrering av pålar och spont. Forskningsprojektet syftar också till att utveckla en tillförlitlig prognosmodell som kan användas av yrkesverksamma ingenjörer för att uppskatta vibrationsnivåer orsakade av pålning. Denna licentiatavhandling presenterar den första delen av forskningsprojektet och syftar till att öka kunskapen och förståelsen inom ämnesområdet samt att skapa en plattform för det fortsatta forskningsarbetet. De viktigaste resultaten och slutsatserna från denna studie är: De huvudsakliga faktorer som påverkar vibrationer orsakade av pålning är; (1) de vibrationer som överförs från källan till jorden, (2) de geotekniska förhållandena på platsen och (3) avståndet från vibrationskällan (pålen). Vibrationerna som överförs från pålen till jorden beror på de vibrationer som överförs från pålmaskinen till pålen, påle-jord interaktionen samt vågutbredning och dämpning i den plastiska/elasto-plastiska zonen som bildas närmast pålen. Det finns idag ingen prognosmodell som uppfyller kriterierna för den ”perfekta” prognosmodellen; tillförlitlig men ändå lätt att tillämpa. Framtida forskning bör undersöka överföringen av vibrationer mellan påle och jord, innefattande uppkomsten av en plastisk/elasto-plastisk zon närmast pålen och hur det påverkar vibrationsöverföringen från påle till jord. / <p>QC 20130314</p>

In many construction works in urban areas vibratory driving is the most widely used technique toinstall sheet piles. But due to vibration-sensitive equipment and structures the amount of inducedground vibration need to be minimized. Hence, it is important to select appropriate vibratorparameters that will minimize the level of induced ground vibration.The main objective of this thesis is to study the effect of the vibratory parameter eccentricmoment (vibrator displacement amplitude) on the induced ground vibration during sheet piledriving. To achieve the objective, a literature review and a full-scale field test has beenconducted. The literature review was conducted to provide guidance for the evaluation of thefield test results.The field study was performed in Uppsala in June 2018, where a series of six sheet pile drivingtests were conducted, the first three sheet piles were driven with lower vibrator displacementamplitude and the next three with higher vibrator displacement amplitude, but the same drivingfrequency was used for all six sheet piles. Five tri-axial accelerometers were used to measure thevibration amplitude on vibrator, sheet pile and ground.Important findings of the field study confirmed that, driving sheet piles with higher eccentricmoment will induce lower ground vibration and higher sheet pile penetration speed incomparison to driving with lower eccentric moment. Limitations and possible future researchworks are pointed out. / I många byggnadsarbeten i tätorter är vibrerade drivning den mest använda tekniken för attinstallera sponter. Men på grund av vibrationskänslig utrustning och konstruktioner måstemängden inducerad markvibration minimeras. Därför är det viktigt att välja lämpligavibratorparametrar som minimerar graden av inducerad markvibration.Huvudsyftet med detta examensarbete är att studera effekten av vibrationsparameternsexcentriskamoment (vibratorförskjutningsamplituden) på den inducerade markvibrationen underspontdrivning. För att uppnå målet har en litteraturöversikt och en fullskalig fältundersökning utförts. Litteraturstudien genomfördes för att ge underlag för utvärderingen av fältundersökningenresultanten.Fältstudien utfördes i Uppsala i juni 2018, där en serie av sex spontdrivnings test utfördes, deförsta tre sponten kördes med lägre vibrator-förskjutningsamplitud och de närmaste tre medhögre vibrator-förskjutningsamplitud, men samma körfrekvens användes för alla sex sponter.Fem treaxiala accelerometrar användes för att mäta vibrationsamplituden på vibratorn, spontenoch jorden.Slutsatserna från fältstudien bekräftade att körsponter med högre excentriskt moment kommer attinducera lägre vibrationer och högre penetrationshastighet för sponten i jämförelse med körningmed lägre excentriskt moment. Begränsningar och möjliga framtida forskningsarbeten påpekas.

Västlänken i Göteborg är ett tunnelprojekt för järnväg som skall byggas under centrala Göteborg. Tunneln byggs genom både berg och lera, projektet kommer att använda sig av ett flertal tekniker och konstruktionslösningar. Västlänken är ett av de första stora infrastrukturprojekt i Sverige där slitsmurar används som permanenta konstruktioner. På uppdrag av Trafikverket har två olika typer av stödmurskonstruktioner undersökts med avseende på deras klimatpåverkan. Konstruktionslösningarna är en temporär spont med tillhörande tunnelvägg och en slitsmur. Slitsmuren används både som en temporär konstruktion under byggskedet och en del i den permanenta tunnelväggen. Slitsmurar har först nyligen blivit godkända att användas som delar av permanenta konstruktioner av Trafikverket. Av denna anledning finns det inte mycket information om konstruktionens klimatpåverkan. Syftet med rapporten är att undersöka klimatpåverkan från de två olika konstruktionslösningarna. Jämförelsen har gjorts med hjälp av livscykelanalyser för att få den mest övergripande analysen. En livscykelanalys (LCA) är ett verktyg för att synliggöra en produkts totala miljöpåverkan under dess livstid. Detta åstadkoms genom att alla de olika delprocesser som krävs för att skapa produkten inventeras och analyseras. LCA har utförts med datorprogrammet SimaPro och databasen Ecoinvent. I SimaPro har båda konstruktionslösningarna modellerats och deras miljöpåverkan sedan beräknats med ReCiPe 2016. Indata till LCA har samlats in från ritningar och diskussioner med experter på området. Resultatet från livscykelanalysen visar att slitsmurarna i detta projekt har större klimatpåverkan än konstruktionslösningen med spont och en platsgjuten betongmur. För slitsmuren står armering samt betong för den största delen av klimatpåverkan och för sponten är det den stora mängden stål som krävs vid de kraftiga dimensionerna. Då en del av konstruktionerna inom projektet ej var färdigprojekterad när denna rapport författades rekommenderas ytterligare studier på ämnet för att validera resultaten / The West Link Project is as tunnel project for the railroad that will be constructed below central Gothenburg. The project is built through clay and solid rock thus making use of several techniques and structural solutions. The West Link Project (Västlänken) is the first major infrastructure project in Sweden where diaphragm walls are used as a part of the permanent structure. Two different structures have been examined on behalf of the Swedish Transport Administration, with regards to their climatic impact. The two structures examined are a temporary sheet pile with a cast-in-place concrete wall that is used as a part of the tunnel wall, and a diaphragm wall. The diaphragm wall is used as an earth retaining wall during the construction stage and as a part of the permanent tunnel wall. Diaphragm walls have just recently been approved as parts of permanent structures by the Swedish Transport Administration. Due to this there isn’t a lot of information available on their climatic impact. The purpose of this paper is to examine the climatic impact of these two different structures. The comparison has been performed by the use of a lifecycle analysis to get the most comprehensive analysis. A lifecycle analysis (LCA) is a tool that helps to get a perspective on a product’s total environmental impact over the course of its lifetime. This is accomplished by doing an inventory of all the different processes involved in its production. For the LCA the computer program SimaPro, and the database Ecoinvent were used. In SimaPro both of the structure have been modelled and their environmental impact has been calculated with ReCiPe 2016.Input for the LCA have been gathered from drawings and communication with experts. The result of the LCA shows that in this project the diaphragm walls have a higher climatic impact than the sheet pile and concrete wall. With regards to the diaphragm wall the majority of its climatic impact is from the large amounts of reinforcement and concrete used. For the sheet pile the steel used to manufacture sheets of the dimensions used in the project is the largest contributing factor. Due to the fact that some of the structures in the project are still being at the design stage at the time of writing further studies are recommended to validate the results.

Vibratory driven sheet piles are a cost-effective retaining wall structure, and in coming decades the continued use of this method will be crucial for minimising costs within the construction sector. However, vibratory driven sheet piles are a source of ground vibrations, which may harm structures or induce disturbance. Most urban construction projects face strict limits on permissible vibration level. Being able to reliably predict the expected vibration level prior to construction is therefore highly important. Reliable prediction demands a profound knowledge of the vibration transfer process, from source to point of interest. This thesis focuses on clarifying the vibration transfer process and will serve as a platform for the future development of a reliable prediction model. The vibration transfer process is divided into two main parts: vibration source and vibrations in soil. The different parts in the vibration transfer process are studied and investigated with the help of a literature review, field tests and numerical modelling. Within the scope of this thesis, three field tests have been conducted and a new instrumentation system has been developed. The new instrumentation system enables recording of both sheet pile vibrations and ground vibrations at depth during the entire driving. The field tests aimed to study the vibration transfer from sheet pile to soil and the vibration transfer within a sheet pile wall, as well as the wave pattern in soil. To study sheet pile behaviour during driving a numerical model was developed, which is also meant to serve as a basis for further studies. The main scientific contribution of this thesis is the identification of the sheet pile behaviour during driving. For practical application, the main contribution is the development of an increased knowledge of the vibration transfer process from source to soil, together with the new instrumentation system and the development of the numerical model. / Vibrodriven spont är en kostnadseffektiv stödkonstruktion och i framtiden kommer den fortsatta användningen av denna metod att vara nödvändig för att minimera kostnader för byggprojekt. Vibrodriven spont är dock en källa till markvibrationer, som kan skada byggnader eller orsaka störningar. De flesta byggprojekt måste förhålla sig till strikta krav gällande vibrationsnivåer. Möjligheten att på ett tillförlitligt sätt förutsäga vibrationsnivåerna innan bygget startar är därför av största vikt. Tillförlitlig prognos av vibrationsnivåer i samband med vibrodrivning av spont kräver god kännedom om vibrationsöverföringsprocessen, från källan till det potentiella skadeobjektet. Denna avhandling fokuserar på att förtydliga vibrationsöverföringsprocessen och fungera som en plattform för framtida utveckling av en tillförlitlig prognosmodell. Vibrationsöverföringsprocessen delas in i två huvuddelar; vibrationskällan och vibrationer i jord. De olika delarna av vibrationsöverföringsprocessen studeras och undersöks med hjälp av litteraturstudie, fältförsök och numerisk modellering. Inom ramarna för denna avhandling har tre fältförsök utförts och ett nytt instrumenteringssystem har utvecklats. Det nya instrumenteringssystemet möjliggör mätning av både spontvibrationer och vibrationer på djup i jorden, under hela neddrivningsfasen. Fältförsöken syftade till att studera vibrationsöverföringen mellan spont och jord, vibrationsöverföringen inom en spontvägg samt vågmönstret i jorden under drivning. För att studera spontens beteende under neddrivning utvecklades en numerisk modell, som också kan fungera som en bas för framtida studier. Avhandlingens huvudsakliga vetenskapliga bidrag är identifieringen av spontens beteende under neddrivning. För praktisk tillämpning är det huvudsakliga bidraget förklaringen av vibrationsöverföringsprocessen från källa till jord, det nya instrumenteringssystemet samt utvecklingen av den numeriska modellen.

Vid utvidgning av befintliga hamnar kan den relativt nya metoden stabiliserade/solidifierade (S/S) förorenade muddermassor användas i anslutning till spont. S/S metoden används för att binda föroreningarna fysikaliskt eller stänga in dem samt för att förbättra massornas hållfasthets- och deformationsegenskaper. Istället för att deponera dessa, ofta förorenade, muddermassor till ett högt pris kan det återanvändas i hamnkonstruktionen som ett byggmaterial. Det finns få rapporter som behandlar stabiliserade massor i anslutning till spont och hur de samverkar, vilket gör att det inte finns tydliga riktlinjer för hur metoden ska användas. Dessutom finns det stora osäkerheter kring hur utvecklingen av den odränerade skjuvhållfastheten ökar över tid och hur den kan tas hänsyn till vid projekteringen och därför kan metoden inte utnyttjas på ett effektivt sätt. Den odränerade skjuvhållfastheten utvärderas som halva tryckhållfastheten. Syftet med studien är att kunna prognostisera hur jordtrycket mot en spont beror på de S/S -behandlade muddermassornas egenskaper. Vidare har en projekteringsmetodik till S/S massor i anslutning till spont föreslagits. För att svara på detta har en litteraturstudie gjorts för att samla bakgrundsinformation och skapa en djupare förståelse för ämnet. Därefter gjordes en parameterstudie i FEM-programmet PLAXIS. Resultatet från parameterstudien kunde sedan jämföras med tidigare fält- och laboratorieförsök där egenskapernas förändringar över tid har studerats. Med detta som bakgrund kunde en projekteringsmetodik föreslås. Muddermassorna kan initialt liknas vid en vätska som orsakar ett hydrostatiskt tryck mot sponten. Med tiden kommer massorna härda och därigenom ökar hållfastheten, detta gör så att det horisontella jordtrycket minskar samtidigt som en vertikal pålastning sker vilket ökar det horisontella jordtrycket. Från litteraturstudien kunde det även ses att muddermassornas slutgiltiga hållfasthet och tillväxt beror på bindemedelsmängd och kombination som i sin tur måste anpassas efter muddermassornas vattenkvot och organisk halt. Från parameterstudien kan slutsatsen dras att en av faktorerna som har en större påverkan är hur hög skjuvhållfastheten är efter första härdningen när alla muddermassor har pumpats på plats samt förhållandet mellan skjuvhållfastheten och elasticitetsmodulen och hur de utvecklas. I den föreslagna projekteringsmetoden rekommenderas att dräneringstyp odränerad A och materialmodell Mohr-Coulomb ska användas vid simuleringar. Då det finns så stora osäkerheter kring S/S muddermassor anses materialmodell Mohr-Coulomb vara fullt tillräcklig jämfört med andra mer avancerade modeller då det finns stora osäkerheter kring indatan. Dräneringstyp odränerad A är den mer avancerade dräneringstypen av de tre och tar hänsyn till fler parametrar. Eftersom det kommer ske en utveckling av friktionsvinkel kommer modellen ge en bättre representation. / When expanding existing ports, the relatively new method ofvstabilized/solidified (S/S) contaminated dredged material can be used in connection with a sheet pile wall. The S/S method is used to physically bind the contaminants or trap them and to improve the strength and deformation properties of the masses. Instead of depositing these, often polluted, dredged materials at a high price, it can be reused in the port construction as a buildingmaterial. There are few reports that deal with stabilized masses in connection with a sheet pile wall and how they interact, which means that there are no clear guidelines for how the method should be used. In addition, there are great uncertainties about how the development of the undrained shear strength increases over time and how it can be taken into account in the design and therefore the method cannot be used in an efficient manner. The undrained shear strength is evaluated as half of the compressive strength. The purpose of the study is to be able to forecast how the earth pressure against a sheet pile wall depends on the properties of the S/S-treated dredged material. Furthermore, a design methodology for S/S material in connection with sheet pile wall has been proposed. To answer this, a literature study has been done to gather background information and create a deeper understanding of the subject. A parameter study was also done in the FEM-program PLAXIS. The results from the parameter study could then be compared with previous field and laboratory experiments where the changes in properties over time have been studied. With this as a background, a design methodology could be proposed. The dredged masses can initially be likened to a liquid which causes a hydrostatic pressure against the sheet pile wall. Over time, the masses will harden and thereby increase the shear strength, this means that the horizontal earth pressure decreases at the same time as a vertical loading takes place, which increases the horizontal earth pressure. From the literature study, it could also be seen that the final shear strength and growth of the dredged material depends on the amount of binder and combination, which in turn must be adapted to the water content and the organic content. From the parameter study, it can be concluded that one of the factors that has a greater impact is how high the shear strength is after the first hardening when all dredged materials have been pumped in place and the relationship between the shear strength and modulus of elasticity and the development. In the proposed design method, it is recommended that drainage type undrained A and material model Mohr-Coulomb should be used in simulations. As there are such large uncertainties regarding S/S dredged materials, the Mohr-Coulomb material model is considered to be fully sufficient compared with other more advanced models as there are large uncertainties regarding the input data. Drainage type undrained A is the more advanced drainage type of the three tested and takes the materials friction angle into account. Which will give a better representation.