Deponiene på Langøya – Design av topptettingen

(1)

NOAH Langøya

Deponiene på Langøya – Design av topptettingen

20110171-02-R 26. november 2014 Rev. nr.: 0

(2)

(3)

Prosjekt

Prosjekttittel: Sikring av deponiene på Langøya Dokumenttittel: Deponiene på Langøya – Design av

topptettingen Dokumentnr.: 20110171-02-R

Dato: 26. november 2014

Rev. nr./rev. dato:

Oppdragsgiver

Oppdragsgiver: NOAH AS

Kontaktperson: Ann-Cathrin Stridal, Sverre Andersen Kontraktreferanse: Rammeavtale 984 902 980

For NGI

Prosjektleder: Gudny Okkenhaug

Utarbeidet av: Gudny Okkenhaug, Thomas Pabst, Gunvor Baardvik

Kontrollert av: Gunvor Baardvik

Sammendrag

NGI har utredet alternative forslag til topptetting for NOAHs deponier på Langøya.

Hovedfokus har vært utformingen av det mineralske tettesjiktet i topptettingen. Det er i arbeidet med topptettingen for deponiene på Langøya lagt vekt på å se på robuste løsninger bestående av naturlig geologisk materiale. Denne type mineralsk tettesjikt ansees å være best egnet i et langtidsperspektiv. Arbeidet med å komme fram til en egnet oppbygging av topptettingen for deponiene på Langøya har pågått over flere år, og det er gjennomført et omfattende utviklingsarbeid med blant annet testing av ulike materialer. Arbeidet har omfattet standard laboratorietesting og testing i modellskala (bokstest), samt hydrogeologisk modellering for å se på infiltrasjon gjennom topptettingen.

Simuleringer av infiltrasjonen gjennom topptettingssjiktet viser at for å oppnå en akseptabel infiltrasjon, må permeabiliteten (hydraulisk konduktivitet, ksat) i

(4)

Sammendrag (forts.)

Dokumentnr.: 20110171-02-R Dato: 2014-11-26

Rev. nr.: 0 Side: 4

tettesjiktet være i størrelsesorden 1·10^-9 m/s. Tidligere simulering av nedbørsinfiltrasjon gjennom avfallsmassene viser at en avsluttende topptetting i all hovedsak vil fungere som en beskyttelse for de ordinære avfallsmassene i deponiet.

For det farlige avfallet under kote 0 vil de overliggende ordinære masser og drenslag på kote 0 forhindre infiltrasjon av nedbør.

På bakgrunn av krav om bruk av kalksteinsmateriale i topptettingen er det gjennomført en omfattende testing av kalksteinbasert mineralsk tettesjikt (knust kalkstein med og uten innblanding av permeabilitetsreduserende materiale).

Resultatene viser at det er usikkert om man kan oppnå en tilstrekkelig lav permeabilitet i materialet uten en omfattende nedknusing. Det er derfor ikke gått videre med dette alternativet som mineralsk tettesjikt.

Som alternativ til kalksteinsbasert tettesjikt har det blitt gjort en detaljert vurdering av leirmaterialer. Leire er et naturlig tett geologisk materiale, og studier på komprimert leire i vegfyllinger i Norge har vist at komprimert leire kan oppnå en tetthet (ksat) på < 10^-10 m/s. Internasjonalt er bruken av komprimert leire som barrierer i deponikonstruksjoner en velkjent teknologi. Det er utarbeidet kriterier for hvilke egenskaper leira skal tilfredsstille for å kunne benyttes som mineralsk tettesjikt (bl.a.

kornfordeling, vanninnhold, plastisitet, skjærfasthet, komprimeringsegenskaper).

Basert på arbeidet er det identifisert to ulike leire-alternativer som ansees som mest aktuelle som impermeabelt tettesjikt: 1) Komprimert tørrskorpeleire og 2) Råbentonittleire. Anbefalt oppbygging av topptettingen for deponiene på Langøya er gitt i tabellen nedenfor. Med de minimum tykkelser som er foreslått i tabellen anses de to alternativene som likeverdige.

(5)

Sammendrag (forts.)

Rev. nr.: 0 Side: 5

Sjikt Funksjon Material Mektighet

Vegetasjonssjikt Overflate som tilfredsstiller arealbruken. En tilvokst overflate bidrar til å hindre uttørking av og avdamping fra de mineralske lagene over avfallet

Stedegen knust kalkstein iblandet organisk material

Inngår i beskyttelses-

laget

Beskyttelsessjikt Beskyttelse av underliggende mineralsk tettesjikt mot frost og uttørking.

a) Stedegen knust kalkstein eller

b) Stedegen knust kalkstein (øvre sjikt) og finstoffholdig jord (nedre sjikt)

>1,5* m

Drenslag Transport av nedbør som har

infiltrert gjennom øvre lag. Knust kalkstein eller

tilsvarende 0,3 m

Mineralsk

tettesjikt Hindre inntrenging av nedbør ned

i avfallsmassene. a) Komprimert

tørrskorpe leire eller

b) Komprimert råbentonittleire

>0,6 m

>0,3 m

Avrettingslag Etablere jevnt og fast underlag for mineralsk tettesjikt hvor dette er nødvendig.

a) Leire (for tørrskorpeleire) Eller

b) Finsand/subbus (råbentonittleire)

~0,3 m

Komprimert,

utjevnet avfall Hindre ujevnheter i overflaten.

Etablere godt mottrykk for komprimering.

Avfall

* Basert på frostnedtrengningsdybder for området. Verifiseres med målinger i felt.

Total mektighet på topptettingen vil være minimum 2,7 m eller 2,4 m basert på tettesjikt med henholdsvis tørrskorpeleire eller råbentonittleire.

For å oppnå et godt sluttresultat på hele topptettingen er det avgjørende med tett oppfølging både når det gjelder kontroll av masser og utføring. Det må utarbeides prosedyrer for utlegging, komprimering og kontroll for å sikre at ønsket kvalitet på det impermeable sjiktet oppnås.

(6)

Rev. nr.: 0 Side: 6

Innhold

1 Innledning 7

1.1 Bakgrunn 7

1.2 Regelverk og rammebetingelser 7

1.3 Topptettingens funksjon 8

1.4 Infiltrasjon av nedbør i avfallsmassene 8

2 Mineralsk tettesjikt 10

2.1 Krav til tetthet 10

2.2 Kalksteinsbasert tettesjikt 11

2.2.1 Ren kalkstein ... 11

2.2.2 Blandinger med kalkstein ... 14

2.3 Leire som mineralsk tettesjikt 15 2.3.1 Kilder til leire ... 16

2.3.2 Leire fra utbyggingsprosjekter ... 16

2.3.3 Kvalitetskriterier for leire i mineralsk tettesjikt ... 17

2.3.4 Råbentonittleire ... 18

2.3.5 Utlegging av komprimering av leire (begge leirtyper) ... 18

2.3.6 Effekt av frost og tørke ... 19

3 Forslag til oppbygging av topptettingen 20

3.1 Generelt 20

3.2 Avrettingslag 20

3.3 Mineralsk tettesjikt 21

3.4 Drenslag 21

3.5 Beskyttelsessjikt 22

3.6 Vegetasjonssjikt/overflate 23

3.7 Alternativer for deponiene på Langøya 23

4 Referanser 26

Vedlegg

Vedlegg A: Testing og kontroll av massekvalitet Vedlegg B: Utleggingsmetodikk

Kontroll- og referanseside

(7)

Rev. nr.: 0 Side: 7

1 Innledning 1.1 Bakgrunn

NGI har fått i oppdrag å utrede alternative forslag til topptetting for NOAHs deponier på Langøya. Hovedfokus har vært utformingen av det mineralske tettesjiktet i topptettingen. Det er tatt utgangspunkt i avfallsforskriftens krav, gjeldende utslippstillatelse og reguleringsplan.

Arbeidet med å komme fram til en egnet oppbygging av topptettingen for deponiene på Langøya har pågått over flere år, og det er gjennomført et omfattende utviklingsarbeid med blant annet testing av ulike materialer. Arbeidet har omfattet standard laboratorietesting og testing i modellskala (bokstest), samt hydrogeologisk modellering for å se på infiltrasjon gjennom topptettingen.

Foreliggende notat er en oppsummering av det arbeidet som har blitt gjennomført og gir en beskrivelse av oppbygging av topptettingen som ansees som egnet for deponiene på Langøya. Avslutning og topptetting av deponiene på Langøya vil pågå over mange år, og det forventes at topptettingsløsningen kan bli endret i løpet av denne tiden som følge av løpende erfaringer med materialer og utlegging. Etablering av topptettingen krever store massevolumer, og tilgangen på egnede masser vil også være en viktig faktor.

1.2 Regelverk og rammebetingelser

Krav til overdekning gis i avfallsforskriften, i tillatelse fra miljømyndighetene og i planbestemmelser til detaljreguleringsplanen for Nordbruddet. I tillegg foreligger en veileder fra miljømyndighetene som også omfatter topptetting av deponier (Klif, 2007).

I henhold til avfallsforskriftens kap. 9, vedlegg 1 heter det at:

Pkt. 3.1: Ethvert deponi må være plassert og utformet på en slik måte at forurensning av jord, grunnvann og overflatevann forebygges og at det skjer en effektiv oppsamling av sigevann i tilfeller der det påkrevd. Beskyttelse av jord, grunnvann og overflatevann kan sikres med en kombinasjon av geologisk barriere og bunnmembran i driftsfasen, og med en kombinasjon av geologisk barriere og toppmembran i etterdriftsfasen.

Pkt. 3.3: Det kan settes krav om topptetting dersom det anses nødvendig for å forebygge sigevannsdannelse.

I tillatelsen fra Miljødirektoratet datert 08.07.2014 er det beskrevet at:

Avslutningen skal ha som mål å tilbakeføre Langøya som friluftsområde med gjenskaping av øyas naturlige vegetasjon og økologi i den grad dette er hensiktsmessig og miljømessig forsvarlig.

(8)

Rev. nr.: 0 Side: 8

Deponiene i Nordbruddet og Sydbruddet skal avsluttes med topptetting som oppfyller kravene i avfallsforskriften, kapittel 9. Beskrivelse av oppbyggingen av topptettingen, og av de massene som skal benyttes, skal inngå i avslutnings- og etterdriftsplanen.

Massene som brukes over toppmembranen skal være naturlige jord-, stein- og løsmasser, forutsatt at disse massene har egenskapene som kreves for massene i topptettingen på deponiene. Forurenset masse, som definert i forurensningsforskriften § 2-3 bokstav a, skal ikke brukes i øverste del av topptettingen.

Topptettingen skal være så robust at den vil motstå de påkjenninger som vær, vind, klima, setninger og den tiltenkte bruk av områdene medfører. Det skal tas spesielt hensyn til erosjonsfare på kort og svært lang sikt. Topptettingen skal etableres på en slik måte at denne ikke påvirker deponiet og porevannsutpressing negativt eller bidrar til skjevsetninger. Nærmere krav til topptettingen vil bli stilt når plan for avslutning og etterdrift er sendt oss.

Fra reguleringsbestemmelsene:

Det skal bare benyttes stedegne masser til overdekningsmasser ved rehabiliteringen.

Bruk av f.eks. leire som et tett sjikt under overdekningsmassene, er tillatt.

Etter at deponeringen er avsluttet skal området avsluttes og overdekkes i samsvar med krav fra miljøvernmyndighetene. Ved valg av overdekning skal det legges vekt på langsiktig robusthet i forhold til belastning fra naturkrefter.

1.3 Topptettingens funksjon

Generelt har topptettingen til et avfallsdeponi flere funksjoner (Klif, 2007). Det skal hindre nedbør å trenge ned i avfallet for på den måten sikre at mengden sigevann fra deponiet holdes til et minimum. Det skal også sørge for minst mulig oksygentilførsel som kan nære nedbrytnings- eller omdanningsprosesser i avfallsmassene, slik at forholdene i deponiet ikke endres over tid. Topptettingen skal også kunne samle opp gass, i deponier hvor dette er nødvendig. Topptettingen hindrer direkte kontakt med avfallet, og visuelt er toppdekket en del av den synlige delen av et deponi i all framtid.

1.4 Infiltrasjon av nedbør i avfallsmassene

Basert på kunnskap om deponiets oppbygging og massenes egenskaper er det gjort en simulering av transporten av vann gjennom deponiene på Langøya etter at deponeringen er avsluttet (etterdriftsfasen) (NGI 2013a; NGI 2014c). Simuleringen er gjennomført med programvaren Seep/W og er basert på stasjonær infiltrasjon.

Beregningene er gjennomført for deponiområdet med farlig avfall under kote 0 og drenssjikt på kote 0 og ordinært avfall over kote 0 (se Figur 1). Beregningene er gjennomført for ulike deponibredder. For nærmere detaljer om oppbygging og valg av parametere og resultater henvises til de ovennevnte rapportene.

(9)

Rev. nr.: 0 Side: 9

Figur 1 Snitt av deponiet (Sydbruddet) som viser oppbygging av farlig avfall opp til kote 0, drenssjikt ved kote 0 og ordinært avfall over kote 0 (NGI 2013c).

Prinsipp for oppbygging vil være den samme for deponiet i Nordbruddet.

Beregninger basert på en infiltrasjon på 3% av årlig nedbør (1000 mm/år), viser at vannet i all hovedsak strømmer gjennom det ordinære avfallet over kote 0. Andelen av det infiltrerte vannet som er i kontakt med det farlige avfallet under kote 0 utgjør

< 2%. Sensitivitetsanalyser viser at andelen vann som kommer i kontakt med det farlige avfallet vil være uavhengig av mengden nedbør som trenger gjennom topptettingen (ved eksempelvis nedsatt funksjon av toppdekket). Infiltrert nedbør vil i hovedsak infiltrere de ordinære massene og transporteres ut via drenssjiktet på kote 0.

Beregningene viser også at porevannsnivået (trykk) inne i deponiet vil være minimalt over kote 0 etter at deponiet avsluttes/tildekkes. For Nordbruddet ble høyeste porevannsnivå beregnet til 0,1 m (300 m bredde), se Figur 2.

Figur 2: Porevannstrykk i Nordbruddet med topptetting og infiltrasjon på 3%.

Resultat fra modellering for deponibredde 300 m. Figuren viser linjer med samme porevannsnivå (ekvipotensiallinjer, indikert med ulik farge) og strømningslinjer for porevann (90° på ekvipotensiallinjene). Tallene angir porevannstrykk i m. (Fra NGI 2013c)

Resultatene fra simuleringene viser at en avsluttende topptetting i all hovedsak vil fungere som en beskyttelse for de ordinære avfallsmassene i deponiet. For det farlige avfallet under kote 0 vil de overliggende ordinære masser og drenslag på kote 0 forhindre infiltrasjon av nedbør.

(10)

Rev. nr.: 0 Side: 10

2 Mineralsk tettesjikt

For å redusere inntrenging av nedbør i deponimassene vil det normalt være nødvendig med et impermeabelt sjikt i topptettingen. Det er i arbeidet med topptettingen for deponiene på Langøya lagt vekt på å se på robuste løsninger bestående av naturlig geologisk materiale. Denne type mineralsk tettesjikt ansees å være best egnet i et langtidsperspektiv.

2.1 Krav til tetthet

Det foreligger ingen konkrete krav til tettheten (permeabiliteten) i det mineralske tettesjiktet i topptettingen. Basert på tidligere miljørisikovurderinger er det lagt til grunn et krav tilsvarende maksimalt 2-3% infiltrasjon av totalnedbør per år i etterdriftsfasen. Med normalnedbør på 1000 mm, utgjør dette 20-30 L/m² og år. Dette ligger noe lavere enn kravet til topptetting av ordinært deponi i det svenske regelverket på 50 L/m² og år. Dette gjelder da for hele topptettingskonstruksjonen (og ikke de enkelte sjikt).

Det er gjennomført en simulering av infiltrasjonen gjennom det foreslåtte topptettingssjiktet avhengig av tettheten på det impermeable sjiktet, se Figur 4 (NGI 2014d). Simuleringen er basert på en topptetting bestående av tetningssjikt (0,6 m), drenssjikt (0,3 m) og overliggende beskyttelsessjikt, se oppbygging i figur 3. Det er benyttet nedbørsdata for perioden 2006-2011.

Figur 3. Detaljer av simulert topptetting. Topptettingen består av fire sjikt.

Resultatene viser at for å oppnå en infiltrasjon på < 40 (38) L/m² og år, må permeabiliteten (hydraulisk konduktivitet, ksat) i tettesjiktet være i størrelsesorden 1·

10^-9 m/s (Figur 4).

(11)

Figur 4. Gjennomsnittlig vannstrømning inn og ut av modellen ved varierende ksat

(hydraulisk konduktivitet under vannmettede forhold) i tettesjiktet. Resultatene presenteres i L/m²⋅år og i prosent av årsnedbør (NGI, 2014d). Rød pil indikerer infiltrasjon ved ksat = 10^-9 m/s.

Det understrekes at modellen ikke tar hensyn til effekt av vegetasjon eller redusert infiltrasjon som følge av frost/tele. Modelleringen er derfor å anse som konservativ med hensyn til vannmengden som perkolerer gjennom det impermeable sjiktet. En permeabilitet (ksat) på 1· 10^-9 m/s ansees å være retningsgivende for tettheten som bør oppnås i det impermeable sjiktet for å oppnå en tilfredsstillende lav vanninntrenging (se rød pil i Figur 4). Simuleringene gjelder for et sjikt med en mektighet på 0,6 m.

Økes mektigheten på det mineralske tettesjiktet reduseres vanninntrengingen ytterligere.

For en mer detaljert beskrivelse av modelleringen (modellgeometri, materialegenskaper) henvises til NGI-notat 20110171-09-TN (NGI, 2014d).

2.2 Kalksteinsbasert tettesjikt 2.2.1 Ren kalkstein

Opprinnelig har det vært en målsetting at topptettingen i all hovedsak skal bygges opp av stedegen kalksteinsmateriale, inklusive det impermeable mineralske sjiktet (NGI 2013c). Knust kalkstein som mineralsk tettesjikt er ingen standard løsning, og det har derfor vært nødvendig å gjennomføre laboratorietesting av materialet for å kartlegge egenskaper og å bestemme egnethet som tettesjikt. Testingen har omfattet standardiserte laboratorietester som kornfordeling, ødometertest (permeabilitet, Figur 5), triaks-test (permeabilitet), modifisert proktortest (permeabilitet avhengig av komprimeringsgrad og vanninnhold), se eksempler i Figur 5. En permeabilitet i størrelsesorden 2⋅10^-8 m/s ble oppnådd på knust, godt pakket kalkstein i triakstest,

(12)

noe som indikerte at knust kalkstein kunne oppnå en lav permeabilitet. Til sammenligning ville dette vært tett nok i en fyllingsdam ved kraftutbygging.

Figur 5 Testing av kalksteinmaterialet i ødometertest (venstre bilde) og triaksial test (høyre bilde)

For å se på permeabilitetsegenskapene til kalksteinsmaterialet i større og mer realistisk skala har det blitt gjennomført modelltester i en såkalt boks-test. Testen er ikke standardisert, men etablert basert på tilsvarende testoppsett benyttet i forbindelse med testing av topptettingskonstruksjoner for gruvedeponier. Boksen er spesiallaget for formålet og har et volum på 1,5 m³ (lengde: 2,0 m; bredde: 0,5 m;

høyde: 1,5 m) (Figur 6). Boksen kan settes på skrå for å gjenskape deponihelning.

Nedbør simuleres ved hjelp av et sprøytingssystem på overflaten. Vann fra overflateavløp, dreneringssjikt og fra infiltrasjon gjennom tettesjiktet tas ut i gjennom egne uttak. Sensorer for kontinuerlig måling av fuktighet, poretrykkmålinger og temperatur overvåker vannbevegelsen i cellen (Figur 7).

(13)

Figur 6 Testing av kalksteinmaterialet i bokstest med sensorer for overvåking av vanntransport i de ulike sjiktene. Sensorer for overvåking av fuktighet, poretrykk og temperatur. Avrenning på overflaten, drenssjikt og infiltrert vann gjennom tettesjiktet samles opp i enden av boksen (til venstre på bildet).

Figur 7 Oppbygging av bokstest. Etablering av sensorer for overvåking av fuktighet, poretrykk og temperatur (venstre bilde). Boksen settes på skrå for å simulere deponihelning (høyre bilde).

(14)

Resultater fra boks-testen hvor det ble benyttet knust kalksteinsmateriale i det tettesjiktet er vist i Figur 8. Nedbør i form av tilført vann på topp av boksen ble tilført i to ulike intensiteter (12 og 6 liter per dag). Uavhengig av nedbørsintensitet, er det en stor andel av nedbøren som infiltrerer gjennom tettesjiktet. Permeabiliteten kan beregnes til mellom 10^-8 – 10^-7 m/s. Høy permeabilitet skyldes et for grovt materiale og en utilstrekkelig komprimering.

Figur 8 Resultater fra boks-test med knust kalkstein. Figuren viser mengden vann som ble tilført overflaten per dag (nedbør), mengden i som renner av i drensjiktet over tettesjiktet (drainage) og hvor mye som perkolerer gjennom tettesjiktet (percol.).

Basert på resultater fra boks-testen og erfaringer fra parallelle permeabilitetstester på finknust steinmateriale med tilsvarende kornfordeling er det usikkert om man kan oppnå en tilstrekkelig tetthet ved kun å knuse kalksteinen. Økt finstoffinnhold ved mølleknusing av kalksteinen er vurdert, men kostnadene ved å benytte en alternativ metode eventuelt et ekstra knusetrinn vil være relativt høye uten at man er sikret tilstrekkelig lav permeabilitet i materialet. Det er derfor ikke gått videre med dette alternativet som mineralsk tettesjikt.

2.2.2 Blandinger med kalkstein

For å øke tettheten på kalksteinsmaterialet har det blitt sett på innblanding av ulike materialer som bentonitt og mikrosilika. Bentonitt er tonmineraler (leire) av vulkansk opprinnelse som i kontakt med vann har svært utpregede svelleegenskaper. Blandes bentonitt med grus/sand (og vann) vil bentonitten svelle og fylle porene og tette grusen/sanden effektivt. Bentonitten foreligger som Na-bentonitt eller Ca-bentonitt hvor førstnevnte har betydelig bedre svellende egenskaper. (Valstad, 1968) For kalksteinen fra Langøya er det benyttet Ca-bentonitt da det kan være fare for ionebytte-reaksjon ved bruk av Na-bentonitt (Ca mot Na) og bentonitten mister sin tettende egenskap.

0 2 4 6 8 10 12 14

5 des. 6 des. 7 des. 8 des. 9 des. 10 des. 11 des. 12 des. 13 des. 16 des.

Q (L)

Nedbør Drainage Percol.

(15)

Tester i ødometer med blandinger av kalkstein og opp til 3% Ca-bentonitt gir ingen effekt på permeabiliteten sammenlignet med ren kalkstein. En tilfredsstillende reduksjon i permeabiliteten vil sannsynligvis kreve betydelig høyere andel bentonitt.

Av økonomiske hensyn er det derfor valgt å ikke gå videre med dette alternativet.

Mikrosilika er SiO2-støv fra FeSi-industrien med høyt finstoffinnhold (<100 µm).

Tester på materialet alene indikerer lav permeabilitet. Materialet har imidlertid dårlige komprimeringsegenskaper og kan ikke benyttes alene som tettesjikt. (NGI 2013b) Innledende tester på blandinger av knust kalkstein og mikrosilika viser at et innblandingsforhold på 30% gir en lav permeabilitet (<10^-9 m/s). Usikkerhet rundt materialets homogenitet og innblandingsegenskaper har medført at dette alternativet ikke har blitt testet videre.

Andre "ikke-kalkstein" baserte materialer som har blitt vurdert, er BES- Bentonitt Enhanced Sand. Dette er subbus fra steinbrudd iblandet bentonitt. Flere BES-typer benyttes i forbindelse med tettebarrierer på deponi og selges på kommersiell basis i bl.a. Sverige. Mengden innblandet bentonitt avhenger av den tettheten som ønskes.

Basert på høye kostnader og usikkerheter knyttet til oppnådd permeabilitet er BES- alternativet ikke vurdert videre som impermeabelt tettesjikt på NOAH Langøya.

2.3 Leire som mineralsk tettesjikt

Som alternativ til kalksteinsbasert tettesjikt har det blitt gjort en detaljert vurdering av leire til dette formålet. Nedenfor er det gitt en oppsummering av dette arbeidet.

For en mer detaljert beskrivelse henvises til notatene "Bruk av naturlige leir- eller morenemasser som impermeabelt sjikt i topptetting" (NGI notat 20110171-11-TN) og "Mulighetsstudie for topptetting med leire i Nøytraldeponiet, supplement til teknisk notat 11" (NGI-notat 20110171-13-TN).

Leirforekomstene i Norge består i hovedsak av marin leire (dannet i saltvann). Som følge av landhevningen finnes leire over store deler av lavlandet i Norge opp til en høyde av ca. 200 meter over havet. Kornfordelingen av en leire varierer, og har materialet et leirinnhold > 30% (dvs. partikler med kornstørrelse <2 µm) defineres den som en rein leire. Med økende innhold av silt blir leira mer følsom for vann (vannømfintlig). Det vil si at den tåler mindre vann (naturlig vanninnhold eller tilsatt vann) før den blir bløt ved bearbeiding og mister bæreevnen.

Naturlige tette materialer som leire er alternativer som kan benyttes til impermeabelt mineralsk tettesjikt i den avsluttende topptettingen for deponier. Studier på komprimert leire i vegfyllinger i Norge har vist at komprimert leire kan oppnå en tetthet (ksat) på < 10^-10 m/s (NGI 2014b). Internasjonalt er bruken av komprimert leire som barrierer i deponikonstruksjoner en velkjent teknologi, hvor tilfredsstillende tetthet (ksat<10^-9 m/s) kan oppnås avhengig av kornfordeling og komprimeringsgrad (Compacted Clay Liner, CCL).

(16)

2.3.1 Kilder til leire

Den viktigste kilden til kostnadsgunstig leire er gjennom utbyggingsprosjekter. Store utbyggingsprosjekter i forbindelse med veg, jernbane og offentlige bygg genererer gjerne store mengder overskuddsmasse, og i områder under marin grense er det spesielt overskuddsmasser i form av siltig leire og leire som oppstår. Masser fra denne type utbyggingsprosjekter vil genereres i faser, og ikke nødvendigvis i perioder hvor det er behov for tildekkingsmasser. Skal massene benyttes til impermeabelt tettesjikt på deponi vil det som regel være behov for mellomlager.

Eksisterende massedeponier kan også være kilder til egnet leire. Denne type massedeponier kan imidlertid være svært inhomogene, noe som setter et stort krav til kontroll av massene.

Uttak av jomfruelige leirmasser i denne størrelsesorden (massetak) vil kreve konsekvensutredning, regulering/søknad etter plan og bygningsloven. Uttak av masser fra leirtak vil ofte være arealkrevende da man i hovedsak vil ta ut kun de øverste meterne bestående av tørrskorpe leire da underliggende leire vil ha et høyere vanninnhold med behov for modifisering/stabilisering. Videre må området settes i stand etter at uttaket er avsluttet. Sammenlignet med bruk av leirmasser fra utbyggingsprosjekter forventes dette å være et mer kostbart alternativ.

2.3.2 Leire fra utbyggingsprosjekter

I forbindelse med utbyggingsprosjekter er det ulike kategorier leire som kan genereres som overskuddsmasse:

Tørrskorpeleire

Det øverste lag av en leirforekomst kan tørke ut ned til en dybde av 1-3 meter, avhengig av lokale forhold (mulighet for drenering). Leira blir hard og oppsprukket og kalles tørrskorpeleire, se Figur 9. Typisk skjærfasthet i tørrskorpeleire er >50 kN/m². Avhengig av leirinnhold og vanninnhold i tørrskorpeleira, vil den kunne benyttes direkte uten modifisering (stabilisering) som impermeabelt sjikt.

(17)

Figur 9 Figur som viser oppbygging med tørrskorpeleire (forvitringsskorpe), kvikkleire og bløt leire. (Basert på Statens Vegvesen, 2010)

Dypereliggende leire

Under tørrskorpeleira ligger som regel leire som er mettet med vann (Figur 9). Høyt vanninnhold gir som regel lavere fasthet enn lavt vanninnhold. I områder hvor det har skjedd en utvasking av salter i porevannet i leira kan denne være kvikk (dvs. at den blir flytende når man graver i den), med svært lav fasthet. Har leira en omrørt skjærstyrke på mindre enn 0,5 kPa defineres den som kvikkleire, men den er også vanskelig å håndtere om den er "nesten kvikk". Norsk leire med vanninnhold >30%

(geoteknisk vanninnhold) eller med høyt siltinnhold kan ikke benyttes i konstruksjoner etc. uten å modifiseres, dvs. tørkes eller stabiliseres.

I en rekke utbyggingsprosjekter er det benyttet kalk/sement innblanding for å stabilisere bløt og sensitiv leire før den graves ut, og overskuddsmasser fra slike områder kan derfor også inneholde kalk-sement stabilisert leire. Skal denne type leire benyttes må effekten av kalkinnblandingen på leirmaterialets permeabilitet og styrke dokumenteres.

2.3.3 Kvalitetskriterier for leire i mineralsk tettesjikt

Leiras egenskaper med hensyn til tetthet og bearbeiding testes i laboratorietester.

Testingen gjøres på blandprøver som representerer massen når det er blandet ved utlegging. Tabell 1 gir en oversikt over parametere/egenskaper som må testes på leira. En beskrivelse av parameterne er gitt i vedlegg A.

(18)

Tabell 1 Oversikt over sentrale parameter med tilhørende laboratorietester for tørrskorpeleire, samt kriterier for egnethet som materialer til impermeabelt tettesjikt

Parameter Test Kriterier for materialer til

impermeabelt tettesjikt

Kornfordeling Sikte- og

slemmeanalyse > 30% leirinnhold Vanninnhold Tørking 105°C <30%

Plastisitet Flytegrense, rullegrense

(wp – wL) 15 – 70%

Komprimerings

egenskaper Proctor-test γopt > 2,0 tonn/m³ Permeabilitet (på

komprimert prøve) Ødometer, permeameter ≤ 10^-9 m/s Skjærfasthet, uomrørt Konusforsøk >50 kN/m² Skjærfasthet, omrørt Konusforsøk >10 kN/m²

Humusinnhold TOC-analyse < 2%

Skjærfasthet for

langtidsstabilitet Triaksialforsøk Avhenger av helning på dekket og vekten av massene som ligger over tettesjiktet

For å oppnå tilfredsstillende resultat når det gjelder impermeabelt tettesjikt basert på naturlige leire/morenemasser er det viktig å ha god kontroll på massemottaket. Dette gjelder spesielt utbyggingsprosjekter med inhomogene overskuddsmasser. En mer detaljert beskrivelse når det gjelder prosedyre for mottaks- og uttakskontroll er gitt i vedlegg A.

2.3.4 Råbentonittleire

Råbentonittleire fra Tåsinge i Danmark (Dantonit AS) er en leire av vulkansk opprinnelse med svært høyt leirinnhold (i hovedsak <2 µm) med høy andel av smektitt/montmorillonitt (30-60%) (Dantonit 2014). Dette gir leirmaterialet en høy plastisitet. Materialet er utgangspunkt for produksjon av både Ca-bentonitt og Na- bentonitt, men benyttes også direkte som geologisk barriere for deponier.

Materialet legges direkte på avrettingslag og komprimeres etter en fastsatt prosedyre til tilstrekkelig tetthet er oppnådd. Komprimert materiale kan oppnå en permeabilitet (ksat) på <10^-11 m/s.

2.3.5 Utlegging av komprimering av leire (begge leirtyper)

For leire som benyttes som impermeabelt sjikt i topptettingskonstruksjonen har bearbeidingen og komprimeringen stor betydning for sluttresultatet. Lavest mulig permeabilitet på leirmaterialet oppnås ved komprimering til optimal densitet. For at dette skal oppnås må vekten på utstyret som benyttes, antall overfarter og vanninnhold i leirmassene utføres etter en avtalt prosedyre som etableres.

Vanninnhold ved proctor optimum bestemmes i laboratoriet (se beskrivelse i vedlegg A). Figur 10 viser utlegging/komprimering av tørrskorpeleire og råbentonittleire.

(19)

Figur 10 Venstre bilde: Komprimert leirfylling av tørrskorpeleire på Rv.7 i Buskerud i 2012 (http://www.akh.no/). Høyre bilde: Utlegging av dansk Røsnesleire som geologisk barriere for farlig avfallsdeponi (Högbytorp, Stockholm). Foto:

Dantonit AS

Lagtykkelsen av leira før komprimering er viktig med hensyn til oppnådd komprimeringsgrad, og tykkelsen på ferdig komprimert lag skal ikke overskride ca.

20 cm. Overkjøring av tykkere sjikt gir ingen komprimeringseffekt på de dypereliggende massene innenfor et og samme lag, og de forblir mer permeable.

Oppnådd densitet kontrollmåles fortløpende i felt ved hjelp av troxler-instrument og sandvolumeter. Samtidig må vanninnhold kontrolleres. Kontrollarbeidene krever tilgang på til feltlaboratorium. Er vanninnholdet for lavt sammenlignet med vanninnhold ved proctor optimum, må leirmaterialet vannes. Dette krever tilgang på vann under utlegging. Er leira for bløt, må den tørkes før den komprimeres videre.

Leira kan ikke legges ut på frossen grunn, og den kan ikke legges ut slik at leirelagene fryser. Da må de frosne massene tas opp og legges ut og komprimeres på nytt. Dette innebærer at tidsrommet for utlegging av leirsjiktet er begrenset til sommerhalvåret.

En detaljert beskrivelse av utleggingsmetodikk er gitt i vedlegg B. Det må utarbeides en prosedyre for utlegging, komprimering og kontroll for å sikre at ønsket kvalitet på det impermeable sjiktet oppnås.

2.3.6 Effekt av frost og tørke

Kvaliteten på leirmaterialer er ømfintlig for frost og uttørking, noe som kan ha en effekt på tettheten. Dette gjelder også bentonitt-leire. Utsettes materialet for frost, trekker vannet seg sammen i linser eller tynne sjikt og det dannes etter hvert små sprekker der vannet har vært, når materialet tiner.

Ved bruk av denne type materialer som tettesjikt i topptettingskonstruksjoner er det derfor viktig at dette sjiktet beskyttes tilstrekkelig både under utlegging og som

(20)

endelig konstruksjon (se også kapittel 3.5). Utlegging av leire bør derfor skje i frostfrie perioder og materialet må tildekkes ved fare for frost/uttørking.

3 Forslag til oppbygging av topptettingen 3.1 Generelt

Topptettingen for deponiene på Langøya vil i hovedsak bestå av fem lag (nedenfra og opp):

1) Avrettingslag for mineralsk tettesjikt

2) Mineralsk tettesjikt for å unngå inntrenging av nedbør i deponiene 3) Drenslag for transport av nedbør som har infiltrert gjennom øvre lag 4) Beskyttelsessjikt for beskyttelse av underliggende lag,

5) Vegetasjonsdekke på overflaten som tilfredsstiller arealbruken for området.

Jordforsk har i 2005 utført gassmålinger på Nøytraldeponiet som består av ordinære masser. Målingene viser at det ikke produseres gass i deponimassene. (Jordforsk, 2005). Videre er det i senere tid gjennomført undersøkelse av gassutviklingspotensialet i deponerte gipsmasser fra Langøya. Resultatene viser at potensialet for gassdannelse er lite og at massene viste kjemisk og biologisk stabilitet.

Det ble ikke påvist dannelse av metan (CH4) (Bioforsk, 2012). Eventuell dannelse av hydrogengass (H2) i gipsen (farlig avfall under kote 0) forventes å være marginal når topptettingen etableres mange år etter deponering.

Topptettingen vil dekke både deponi kun for ordinære masser (Nøytraldeponiet) og deponi med ordinært avfall over farlig avfall (gips). Verken i de ordinære avfallsmassene eller i gipsen forventes det å skje nevneverdig gassdannelse. Eget dreneringslag for gass kan derfor utgå.

I de følgende kapitlene er det gitt en beskrivelse av de ulike sjiktene i topptettingen fra bunn til topp:

3.2 Avrettingslag

Underlaget for det mineralske tettesjiktet er viktig. Før etablering av topptettingen, komprimeres og planeres toppavfallet. De øverste avfallsmassene vil være faste masser (gi "mothold") for å oppnå best mulig komprimering av det overliggende impermeable sjiktet (ikke bløte sedimenter eller slam). Som underlag for det mineralske tettesjiktet kan det legges et avrettingslag hvis overflaten på avfallslaget ikke har nødvendig jevnhet eller fasthet. Dette skal være jevnt og fast og hindre at materialet i det mineralske tettesjiktet blander seg med avfall. Type avrettingslag vil være avhengig av valg av mineralsk tettesjikt (se kapittel 3.3). For komprimert tørrskorpeleire anbefales det å legge et lag med samme type leire (ca. 0,3 m) direkte på avfallet. Bentonittleire krever muligens et fastere avrettingslag, eksempelvis subbus (ca. 0,3 m). Det impermeable sjiktet legges direkte på avrettingslaget. Før det impermeable laget legges på må faren for ujevne setninger i avfall være redusert til et minimum.

(21)

Overflaten av avfallsmassene skal bestå av løsmasser uten spisse gjenstander eller grov stein. "Reir" med grove masser i overgangen mellom avfallsmasser og avrettingslaget må unngås da dette kan medføre en utvasking av avrettingslaget med etterfølgende setninger.

3.3 Mineralsk tettesjikt

Det har blitt gjennomført en omfattende gjennomgang, vurdering og testing av ulike materialer til bruk som mineralsk tettesjikt. Det har vært lagt vekt på å benytte naturlig geologisk materiale da dette ansees som det mest robuste i et langtidsperspektiv. Leire er et naturlig tett geologisk materiale og basert på nåværende kunnskap er det leirmaterialer som planlegges benyttet som impermeabelt mineralsk tettesjikt. Det er to ulike leire-alternativer som ansees som mest aktuelle, se også kapittel 2.3:

• Leire fra anleggsvirksomhet

Overskuddsmasse gjennom utbyggingsprosjekter i områder under marin grense. Kvaliteten og egnetheten på leirmaterialet må dokumenteres ved hjelp av laboratorieundersøkelser (korngradering, permeabilitetstesting etc.) før den kan benyttes som tettesjikt. Leirmaterialets.

Leirmaterialet legges direkte på avrettingslaget i flere tynne lag som komprimeres etter en fastsatt prosedyre til strekkelig tetthet er oppnådd. Det anbefales en total mektighet på minimum 0,6 m ferdig komprimert materiale med hydrauliske konduktivitet (ksat) 10^-9 m/s, jf. simuleringer i kapittel 2.1.

Totalt utgjør dette 3 komprimeringslag.

• Rå bentonittleire

Råbentonittleire fra Tåsinge i Danmark (Dantonit AS). Materialet legges ut på et eget avrettingslag og komprimeres etter en fastsatt prosedyre til tilstrekkelig tetthet er oppnådd. Komprimert materiale kan oppnå en permeabilitet (ksat) på <10^-11 m/s. Mektigheten ferdig komprimert materialet skal ligge på minimum 0,3 m, avhengig av jevnheten i underlaget og utleggingsteknikk. Krav til mektighet er knyttet til robusthet ved utlegging og komprimering.

3.4 Drenslag

Drenslaget skal sikre rask avrenning og at det ikke blir stående vann permanent over det mineralske tettesjiktet da et vanntrykk mot dette laget gir en økt lekkasje av vann.

Det er likevel gunstig at drenslaget har en evne til å holde det mineralske tettesjiktet fuktig. Det er gjennomført en numerisk simulering som grunnlag for å vurdere mektigheten på drenslaget. Med utgangspunkt i deponienes helning (mellom 1:10 og 1:4) er vannmengden som til slutt skal dreneres ut, være av en slik størrelsesorden at drenslaget må ha en tykkelse på 0,4 m der helningen på deponiet er størst (helning 1:4). For arealer med hvor helningen er slakere enn 1:4, anbefales en tykkelse på 0,3

(22)

m. Denne tykkelsen er også i tråd med svenske anbefalinger (Weiqvist 2012).

Drenslaget kan bygges opp av knust kalkstein. Lagret kalkstein på Langøya tilfredsstiller kravet til drenslaget ved utsortering av større steiner.

Som en sikkerhet mot nedvasking av finstoff fra det ovenforliggende beskyttelseslaget kan det ved behov legges separasjonsduk/fiberduk over drenslaget.

3.5 Beskyttelsessjikt

Hovedfunksjonen til beskyttelsessjiktet vil være å beskytte det mineralske tettesjiktet mot påvirkning av frost eller uttørking.

Flere faktorer påvirker frostnedtrengningen i en fylling: Fyllingsmateriale, lagtykkelse, komprimering og steinstørrelse, samt de lokale forhold som årsmiddeltemperatur og vindforhold. Ved bruk av spesielt åpne steinmaterialer vil frosten kunne gå betydelig dypere på grunn av konveksjon. Store steiner bør unngås da det er vanskelig å få til en god og tett komprimering rundt disse, og de bidrar også effektivt som kuldebroer i beskyttelsessjiktet.

Ved vurdering av frostbeskyttelse er det tatt utgangspunkt i frostsikring av veger oppbygd av steinmaterialer. For Holmestrand kommune er frostmengden i en hundreårs periode (F100) oppgitt å være 22000 h˚C (antall timer med frost i en 100- års periode). Dette tilsvarer en dybde av frostnedtrengningen på 2 m (Statens Vegvesen, 2005). På grunn av Langøyas beliggenheten antas frostdybden å være noe mindre sammenlignet med Holmestrand kommune, men det avhenger ikke bare av temperatur men også antall døgn med snødekke. Tykkelsen vil også avhenge av det drenerende lagets varmemagasinerende evne. Foreløpig anbefales en lagtykkelse over det mineralske tettesjiktet (summen av drenslag, beskyttelseslag og vegetasjonssjikt) på ~1,8 m. Dette må bekreftes med målinger i felt.

De best egnede massene til bruk i beskyttelsessjiktet på Langøya vil være velgraderte masser med lavt innhold av hulrom med graderingstall Cu (d60/d10) ≥ 15. Inneholder massene finstoff som f.eks. grus-, sand- og leirige fraksjoner, vil dette være gode egenskaper med tanke på frostmotstand og vannholdeevne.

Under produksjon av beskyttelsessjiktet må det tas jevnlige kontroller av korngradering (og eventuelt porøsitet), for å vite at leveransen/produksjonen er i henhold til det man ønsker med tanke på frostegenskaper.

Mengden masse for beskyttelsessjiktet er anslått til ca. 780 000 m³ for deponiene på Langøya. I tillegg er det et stort behov for arronderingsmasser for å oppnå tilfredsstillende form på topptettingen (helninger, tilslutning mot kanter etc).

Sistnevnte blir liggende under topptettingen. For å redusere bruk av jomfruelige masser, anbefales i tillegg til velgradert kalkstein bruk av overskuddsmasser (jord) med egnede egenskaper i topptettingen. Ved bruk av lette forurenset masse over tettesjiktet må utlekkingspotensialet være lavt.

(23)

3.6 Vegetasjonssjikt/overflate

Toppdekkets ytre helning og ruhet eller åpenhet styrer hvor mye vann som renner av fra overflaten før det når ned til drenslaget over tetningssjiktene. Overflatens tetthet og evne til å gro til, er med å bestemme mengden av vann som holdes tilbake på overflaten, hvor mye som fordamper og som vil renne av fra overflaten. En tett eller tilvokst overflate bidrar til å hindre uttørking av og avdamping fra de mineralske lagene over avfallet. Ut fra en totalvurdering av topptettingens egenskaper, anbefales det derfor at det øverste sjiktet består av finknust kalkstein iblandet vekstmedium med rask tilsåing av overflaten selv om en slik anbefaling kan synes å være i konflikt med de krav og føringer som er gitt reguleringsplan og tillatelse. Mektigheten kan ligge på ca. 0,3 m.

En naturlig revegetering med kun knust kalkstein på overflaten, uten innblanding av organisk materiale og tilsåing, forventes å ta tid. Dette vil stille ekstra krav til massene i det øverste laget i tildekkingen. Disse skal av hensyn til fare for erosjon bestå av selvdrenerende masser der helningen er stor, dvs. brattere enn 1:10. En løsning med grove masser i toppen er ikke ønskelig da løsningen vil gi mindre avrenning fra overflaten enn en vegetasjonskledd løsning vil gi, og således øke belastningen på dypereliggende drenslag. Et vegetasjonssjikt forbruker vann samtidig som det også gir et bedre klima inne i underliggende beskyttelsessjikt. Det bidrar også til å redusere uttørking og gir økt frostbeskyttelse. Belastningen på drenslag vil imidlertid reduseres over tid som følge av en naturlig vegetering av området.

3.7 Alternativer for deponiene på Langøya

Figurene nedenfor viser 4 forslag til prinsipiell utforming av topptettingen av deponiene på Langøya. Forslaget er basert på to ulike mineralske tettesjikt:

1) Komprimert tørrskorpeleire 2) Råbentonittleire/Dantonitt-leire.

I tillegg foreligger det anbefaling for to ulike prinsipper for beskyttelsessjikt:

1) Sjiktvis oppbygging med finstoffholdig masse (jord) med overliggende sjikt med knust kalkstein

2) Kun knust, velgradert kalkstein.

Mektigheten på beskyttelsessjiktet er identisk for alle alternativene.

Tabell 2 gir en oversikt over anbefalte sjikt i topptettingen for deponiene på Langøya.

(24)

Figur 11 Oppbygging av tettesjikt, alternativ 1: Komprimert tørrskorpeleire (0,6 m + 0,3 avrettingslag i leire), beskyttelsessjikt bestående av knust stedegen kalkstein.

Figur 12 Oppbygging av tettesjikt, alternativ 2: Komprimert tørrskorpeleire (0,6 m + 0,3 avrettingslag i leire), beskyttelsessjikt bestående av finstoffholdige masser (nedre sjikt) og knust stedegen kalkstein (øvre sjikt).

(25)

Figur 13 Oppbygging av tettesjikt, alternativ 3: Komprimert bentonittleire (0,3 m) med avrettingslag (>0,3 m), beskyttelsessjikt bestående av knust stedegen kalkstein.

Figur 14 Oppbygging av tettesjikt, alternativ 4: Komprimert bentonittleire (0,3 m) med avrettingslag (>0,3 m), beskyttelsessjikt bestående av finstoffholdige masser (nedre sjikt) og knust stedegen kalkstein (øvre sjikt).

(26)

Tabell 2 Oversikt over oppbygging av ulike sjikt for topptettingen på deponiene på Langøya

Sjikt Funksjon Material Mektighet

Vegetasjonssjikt Overflate som tilfredsstiller arealbruken. En tilvokst overflate bidrar til å hindre uttørking av og avdamping fra de mineralske lagene over avfallet

Stedegen knust kalkstein iblandet organisk material

Inngår i beskyttelses-

laget

Beskyttelsessjikt Beskyttelse av underliggende mineralsk tettesjikt mot frost og uttørking.

c) Stedegen knust kalkstein eller

d) Stedegen knust kalkstein (øvre sjikt) og finstoffholdig jord (nedre sjikt)

>1,5* m

Drenslag Transport av nedbør som har

infiltrert gjennom øvre lag. Knust kalkstein eller

tilsvarende 0,3 m

Mineralsk

tettesjikt Hindre inntrenging av nedbør ned

i avfallsmassene. c) Komprimert

tørrskorpe leire eller

d) Komprimert råbentonittleire

>0,6 m

>0,3 m

Avrettingslag Etablere jevnt og fast underlag for mineralsk tettesjikt hvor dette er nødvendig.

c) Leire (for tørrskorpeleire) Eller

d) Finsand/subbus (råbentonittleire)

~0,3 m

Komprimert,

utjevnet avfall Hindre ujevnheter i overflaten.

Etablere godt mottrykk for komprimering.

Avfall

* Basert på frostnedtrengningsdybder for området. Verifiseres med målinger i felt.

4 Referanser Bioforsk (2012)

Stabilitet og potensiell gassutvikling fra boreprøver fra deponi på Langøya, Vestfold Fylke. Miljøovervåking av deponi ved Langøya. Bioforsk-rapport, Vol 7 Nr. 47, 2012.

Dantonit AS (2014)

http://www.dantonit.dk/da/Download-center/Datablade/ (lastet ned mars 2014) Jordforsk (2005)

Jordforsk rapport nr. 105/04. Biologisk stabilitet av organiske fraksjoner i forurensede masser. Datert 2005-01-10.

Klif (2003)

Veileder til deponiforskriften, TA-1951/2003.

NGI (2013a)

(27)

Miljørisikovurdering – Deponering av avfall over kote -5 i Sydbruddet, Langøya.

NGI-rapport 20120689-01-R, datert 28. februar 2013.

NGI (2013b)

Hydrogeoteknisk karakterisering av mikrosilika – Resultater fra laboratorieforsøk.

NGI notat 20120869-02-TN, datert 8. mars 2013 NGI (2013c)

Avslutning og topptetting av deponiene på Langøya. NGI-rapport 20010171-01-R, datert 2. juli 2013

NGI (2014a)

Bruk av naturlige leir- eller morenemasser som impermeabelt sjikt i topptetting. NGI notat 20110171-11-TN, datert 15. mars 2014

NGI (2014b)

Permeabilitet i komprimert tørrskorpeleire 20 år etter utlegging. NGI-rapport 20100104-01-R, datert 21. mai 2014.

NGI (2014c)

Mulighetsstudie for topptetting med leire i Nøytraldeponiet, supplement til teknisk notat 11. NGI-notat 20110171-13-TN, datert 22. mai 2014

NGI (2014d)

Numerisk simulering og vurdering av tettesjikt. NGI-notat 20110171-09-TN, datert 26. februar 2014

Statens Vegvesen (2005)

Vegbygging. Normaler. Veileder. Håndbok 018. januar 2005.

Statens Vegvesen (2010)

Geoteknikk i vegbygging. Veileder. Håndbok 016. Juni 2010.

Valstad, T. (1968)

En undersøkelse av brukbarheten av bentonit-tilsatte blandingsmasser anvendt som tetningsmateriale i fyllingsdammer. De store Eksamensarbeidet i Geoteknikk og fundamenteringslære. Norges Geotekniske Institutt.

Weiqvist (2012)

Avfall Sveriges Deponihandbok. Reviderad Hanbok för deponering som en del av modern avfallshantering. Rapport D2012:02 Avfall Sverige mai 2012

(28)

Rev.nr.: 0 Vedlegg A, side 28

Vedlegg A - Testing og kontroll av

massekvalitet

(29)

Testparametere for leire

En oversikt over parametere er viktige med hensyn til bruk av leire/morene som impermeabelt sjikt på deponi, og tilhørende testmetoder er gitt under:

Korngradering: Gir informasjon om andelen finstoff i prøven. Normalt vil et materiale med høyt leirinnhold gi lav permeabilitet.

Analyseres med falling drop analyse.

Permeabilitet: Mål for hvor tett materialet er. Oppgis som hydraulisk konduktivitet (k) i m/s (m/år). Skal materialet fungere som et tettesjikt bør den hydrauliske konduktiviteten ligge på rundt 1

·10^-9 m/s eller lavere. Måles ved hjelp av permeameter, ødometer eller i triaksialcelle.

Vanninnhold: Gir informasjon om hvor bløt leira er i naturlig tilstand. For norske marine leirer ligger vanninnholdet ofte i området 25- 55%. For å kunne arbeide (legge ut, komprimere) med leira bør vanninnholdet ligge wg<30%. Tilsettes kalk/sement eller andre bindemidler vil dette øke styrken i materialet/forbruke overskuddsvannet og bedre muligheten for bearbeiding.

Skjærfasthet: Mål for styrken i materialet (motstå brudd). Udrenert skjærfasthet (cu) i leire kan bestemmes ved enaksialt trykkforsøk eller konusforsøk i lab. Basert på udrenert skjærstyrke kan leira betegnes som bløt (<25 kN/m²), middels fast og fast (>50 kN/m²). Skjærfastheten er viktig med tanke på bearbeiding og komprimering av et leirmateriale. Den er også viktig for å kunne forutsi helningen materialet kan legges ut med. For utlegging og bearbeiding av leire er skjærfastheten etter omrøring (cuk’) viktig. Den bør være over cuk’> 10 kN/m² for å ha bæreevne ved utlegging.

Forholdet i udrenert skjærfasthet for leire i uomrørt (cuk) og omrørt (cuk’) tilstand er et uttrykk for leiras sensitivitet.

Sensitiviteten av et leirmaterial er forholdet mellom uomrørt og omrørt skjærfasthet: St=cuk/cuk’.

Betegnelse Sensitivitet St

Lite sensitiv < 8

Middels sensitiv 8 - 30

Meget sensitiv > 30

Konsistensgrenser: Gir informasjon om hvordan materialet reagerer på vann (Atterberg-grensene). Dette er bestemt av vanninnholdet.

Plastisitetsgrensen (wp) angir det vanninnholdet hvor materialet er plastisk (utrullingsgrense). Ved materialets

(30)

flytegrense i omrørt tilstand (wL) går det fra plastisk til flytende (omrørt skjærfasthet på <2,5 kN/m²). Hvis vanninnholdet i et materiale ligger over flytegrensen vet man at massen er bløt i omrørt tilstand. Konsistensgrensene gir således viktig anleggsteknisk informasjon.

Humusinnhold: Materiale med høyt innhold av humus (organisk material) kan gjøre Gir informasjon om innholdet av organisk material i prøven . Analyse av totalt organisk karbon (TOC) eller glødetap. Glødetapsanalysen vil også inkludere uorganisk karbon, dvs. karbonater i prøven, dvs. ikke egnet ved kalkholdig materiale (eksempelvis kalkstabilisert leire).

Materiale som skal benyttes til impermeabelt tettesjikt bør være humusfritt (<2%).

Kontroll ved massetak og opplasting

Tilfredsstillende masse fra uttak vil redusere mengden vrakmasse, og således redusere kostnader i forbindelse med opplasting og transport. Kontroll og riktig behandling og av massene er derfor avgjørende for å optimalisere ressursbruk og oppnå tilfredsstillende kvalitet på det impermeable sjiktet. Kontrollen bør skje av opplært personell både ved massetak/opplasting, ved eventuell mellomlager og ved utlegging.

Kontrollen av massene ved uttak og opplasting må omfatte:

- Visuell kontroll

- Kuleprøver (vurdering av leiras konsistens og innhold av sand og silt ved å rulle kuler av materialet)

- Andre felt tester, f,.eks. kan man elte massen med en gravemaskin (grave og klemme, eller belte på den) og se om den fortsatt har tilstrekkelig fasthet - Test av vanninnhold (tilgang til ovn/tørkeskap på 105°C, kan leies) - Test av grovere lag (fingertest?).

- Lommevingebor

Hvis det støtes på grovere lag skal disse fjernes. Det må sikres at fyllmasser, røtter, stein, annen grov masse eller humus ikke blandes inn i leira og blir med på bilene.

For å unngå fristelser, misforståelser eller utilsiktet sammenblanding, bør det sikres at det er lett å bli kvitt grovere, uegnede masser. Det må etableres vrakmassedeponi ved uttak som gjør at de heller vraker for mye enn for lite, til det er etabler bredere kunnskap om hvilke masser som er mulig å modifisere.

Det må ikke graves opp eller løsgjøres mer leirmasse enn det som kan fraktes bort.

Hvis løsgjorde masser ligger eksponert for nedbør kan dette redusere kvaliteten på massene. Løsgjorte masser som ikke kan benyttes med en gang, bør pakkes til og sikres en glatt overflate hvor vann renner av.

(31)

Rev.nr.: 0 Vedlegg B, side 31

Vedlegg B - Utlegginsmetodikk

(32)

Utlegging og komprimering

En riktig komprimering av massene er avgjørende for å oppnå tilfredsstillende tetthet i sjiktet. Materialet legges ut i horisontale lag i en bestemt tykkelse, og komprimeres deretter med egnet utstyr som bulldoser og eventuelt glattvalse til ca. 0,2 m tykke lag. Komprimering gjennomføres for hvert sjikt opp til ønsket samlet lagtykkelse (minimum 0,6 m for tørrskorpeleire). Antall overkjøringer avhenger av tyngden på utstyret og leiras komprimerbarhet, men forventes å ligge på 6 til 8 overfarter. For dansk råbentonittleire er erfaringen at den trenger å komprimeres med vals med knotter og deretter med glattvals. Antall overfarter ligger mellom 12 og 16.

Komprimeringsmengden som må tilføres modifiserte leiremasser må utredes nærmere.

Ved utleggingen skal vanninnholdet ligge innenfor fastsatte grenser. Normalt bestemmes dette ved i laboratoret ved Proctor Standard optimum. Er vanninnholdet for lavt må tetningsmassene vannes. Ved sterk nedbør må arbeidet innstilles og massene eventuelt tørke opp eller oppbløtte masser fjernes.

Etter komprimering skal massene tilfredsstille angitte krav til lagringstetthet (eksempelvis minimum tørr romvekt eller maksimal luftporeprosent) i henhold til resultater fra Proctor optimum.

Kontroll av utlegging og komprimering

Under utlegging av tettesjiktet må det gjennomføres kontroll og dokumentasjon:

• Prøvetaking av massene for fortløpende kontroll av vanninnhold. Prøvene må testes så raskt som mulig for eventuell justering av vanninnholdet.

• Trokslermålinger for fortløpende måling av densitet og vanninnhold i massene for kontroll av komprimeringsgrad.

• Uttak av prøver for testing av kornfordeling og permeabilitet som dokumentasjon på kvalitet og oppnådd tetthet.

• Kontroll av mektighet på ferdig komprimert sjikt (evt. prøvesjakting, laser).

For hver type av tettesjiktmateriale utarbeides en egen prosedyre for utlegging, komprimering og kontroll.

Underlagets betydning

Underlaget for leirmassene er viktig. Overflaten av avfallsmassene skal bestå av løsmasser uten stein. Grove steinmasser i overgangen mellom avfallsmasser og leire må unngås da dette kan føre til deformasjoner eller utvasking av finpartikler fra tettesjiktet over tid. Mellomliggende masser må tilfredsstille bestemte filterkriterier for å hindre utvasking og transport av finstoff fra tettesjiktet. Alternativt kan det benyttes seperasjonsduk.

(33)

Videre må underliggende avfallsmasser være stabile for å oppnå en tilfredsstillende komprimering. Masser som "gir etter" vil ikke gi godt nok mothold for komprimeringen av det impermeable sjiktet.

Ved utlegging

Lavest mulig permeabilitet på leirmaterialet oppnås ved komprimering til optimal densitet. Dette er avhengig av vekten på utstyret som benyttes, antall overfarter og vanninnhold i leirmassene. Vanninnhold ved proctor optimum bestemmes i laboratoriet (se tabell 3).

Utlegging og komprimering av det impermeable sjiktet skal gjøres av eget opplært personell. Kontroll/oppfølging av utleggingen gjøres fortløpende. Viktige momenter for kontroll er

- Vekt av utstyr som skal benyttes i komprimeringsarbeidet. Antall overfarter vil være avhengig av vekt.

- Sikre lagtykkelser av leira før komprimering. Tykkelsen skal ikke overskride 25-30 cm. Overkjøring av tykkere sjikt gir ingen komprimeringseffekt på de dypereliggende massene innenfor et og samme lag, og de forblir mer permeable.

- Sikre antall overfarter (forventes å ligge på 6-12, avhengig av felttest) - Sikre avrenningsflater etter siste komprimering (glatting) (heller ikke

beltespor feil vei. Det vil avhenge av bl.a. fall på overflaten)

Oppnådd densitet kontrollmåles i felt ved hjelp av troxler-instrument og sandvolumeter. Samtidig må vanninnhold kontrolleres. Kontrollarbeidene krever tilgang på til feltlaboratorium.

Figur 15 Foto som viser troxler-testing av komprimert leire for bunntetting i deponi.

(34)

Er vanninnholdet for lavt sammenlignet med vanninnhold ved proctor optimum, må leirmaterialet vannes. Dette krever tilgang på vann under utlegging. Dette gjelder spesielt varme sommerdager med vind. Er leira for bløt, må den tørkes før den komprimeres videre.

Kontroll av totalgeometri. Det må utarbeides stikingsdata for alle lag som skal legges ut og komprimeres. Laghøyder må overholdes, og dette må dokumenteres.

Det må tas høyde for det vil være vanskelig å følge opp og kontrollere både uttak av masser og utlegging av masser for en og samme person. Det er viktig at feltpersonell/anleggsledere på uttak og mottak må samhandle og kjenne godt til hverandres arbeidsopplegg.

Forberedelse og tidsforbruk

Utlegging og komprimering av leire er tidkrevende. Dette er ikke et kortvarig skippertak, men en langsiktig jobb. For at første del av avslutningen skal ferdigstilles i september 2016 (57 daa), er det viktig at forberedende arbeider gjennomføres allerede vinteren 2015. Dette gjelder:

• Etablere mellomlager for tørrskorpe, fortrinnsvis på Langøya. Plassbehov må avklares (daa).

• Masseforflytning og arrondering av Nøytraldeponiet for å ha en ferdig tilgjengelig flate til utlegging av leire så tidlig som mulig 2015.

• Knuse steinmasser til drenslag over det mineralske tettesjiktet.

• Vurdere masser til beskyttelseslaget – hvordan ser den ut, må den justeres med knuste fraksjoner?

Utlegging og komprimering av leire er følsomt for vær, og det må legges opp til at utlegging må innstilles ved regnvær. Det er derfor viktig å ha slakk i utleggingstiden.

Det kan være påkrevd å utnytte godværsperioder og det blir behov for lange dager.

Det er derfor viktig å avklare dette med arbeidstilsynet og avtale kompensasjon som dekker dette på andre måter.

Leira kan ikke legges ut på frossen grunn, og den kan ikke legges ut slik at leirelagene fryser. Da må de frosne massene tas opp og legges ut og komprimeres på nytt. Dette innebærer at tidsrommet for utlegging av leirsjiktet er begrenset til sommerhalvåret.

Det må beregnes hva man rekker å legge ut per måned som grunnlag for en framdriftsplan for arbeidene.

(35)

(36)

(37)