Injeksjon i jord for vanntetting fungerer ikke

Forinjeksjon av berg er en anerkjent metode for å få kontroll på vannet og stabilisere oppsprukket berg. Dette er det dominerende tiltaket ved tunnelbygging i Norge, som i all hovedsak har foregått i berg. Til tross for dette fungerer ikke den samme metoden i jord for vanntetting.

Injeksjon i bergsprekker

Sprekkene kan ses på som en todimensjonal flate, hvor berget på hver side gir mothold når injeksjonsmassen trykkes inn i sprekken. Jo lenger vekk injeksjonsmassen kommer fra injeksjonspunktet, dess større flate skal injeksjonsmassen fordele seg over og trykket faller tilsvarende, slik at rekkevidden begrenses. Injeksjonsmidlene har ulik partikkelstørrelse og har derfor ulik mulighet til inntrengning i fine/smale/tynne sprekker. Injeksjonsmassen følger minste motstands vei, større sprekker før mindre og glatte sprekker før ru, hele tiden der den hydrauliske motstanden er minst. Injeksjon fungerer vanligvis bra så lenge det er snakk om sprekker i berg.

Injeksjon i jord for andre formål

På kontinentet benyttes injeksjon i friksjonsjord til mange formål, men ikke til vanntetting og stabilisering av utgraving under grunnvannstand. Det skilles mellom injeksjon som komprimerer (compaction grouting, hydraulic fracturing) og injeksjon uten deformasjon i opprinnelig kornskjelett (permeation grouting, fissure grouting, bulk filling).

Injeksjon i jord for vanntetting

Porene i jord er hulrommet mellom de enkelte mineralkorn. Disse er forbundet med hverandre gjennom trange passasjer, der det ikke er direkte kontakt korn mot korn. Porevolumet i jord er et tredimensjonalt rom. Når injeksjonsmassen skal spre seg i det tredimensjonale rommet i stedet for i en todimensjonal sprekk, faller trykket mye raskere med avstanden fra injeksjonspunktet.

Injeksjonsmassen, som følger minste motstands vei, vil ha svært vanskelig for å kunne fordele seg jevnt og fylle alle hulrom.

Når grunnen ikke absorberer injeksjonsmiddelet, det vil si injeksjonsmiddelet trenger ikke inn, vil det heller ikke ha ønsket effekt. I sand og finere jordarter kan man ikke tvinge injeksjonsmassen inn i alle de små porene med trykk. Dersom trykket økes kan det oppstå splitting, og injeksjonsmassen følger sprekken i stedet for å fordele seg i porene.

Heller ikke injeksjonsmasse med ultra små partikler eller viskøse væsker/gel fungerer for vanntetting av jord. Permeabiliteten setter en stopper. Med en permeabilitet (hydraulisk konduktivitet) på 10^-3 cm/s, som er typisk for middels sand, og en hydraulisk gradient på 1, vil selv ikke vann trenge lenger inn en 3,6 cm pr. time. Resultatet er hovedsakelig kompresjon.

Det er generelt vanskelig å injisere i jord, og umulig å sikre en jevn fordeling i jorda med vanntett resultat.

Selv om injeksjon kan redusere lekkasjer slik at de kan håndteres med pumper, er ikke injeksjon rett metode for å opprettholde poretrykket utenfor utgravingen der dette er viktig for å unngå setninger. Injeksjonsmiddelet kan ved splitting komprimere massene og øke stabiliteten over grunnvannstand, men under grunnvannstand vil det ikke kunne utelukke utvasking og ras.