Den vanligaste förklaringen till tjällyftning är att vatten utvidgar sig när det fryser och därför trycker marken uppåt. Förklaringen är fel, eller åtminstone otillräcklig. Isens volymökning är knappt en tiondel, medan marken kan lyfta flera centimeter. Räkningen går inte ihop.
Det som verkligen händer är mer intressant och förklarar varför vissa jordar är förödande och andra helt harmlösa. När en frysfront tränger ned i marken bildas is i porerna, och det skapar ett sug som drar upp vatten underifrån mot fronten. Vattnet fryser när det når den, och det bildas linser av ren is som växer horisontellt. Marken lyfts av is som transporterats dit, inte av det vatten som redan fanns på plats.
Det förutsätter tre saker samtidigt: kyla, tillgång till vatten och en jord med rätt kornstorlek. Saknas någon av dem händer ingenting.
Silt är problemet, inte lera och inte grus
Kornstorleken avgör allt. Grus och grov sand har så stora porer att kapillärkraften är svag, alltså inget vatten transporteras uppåt. Lera har så små porer att vattnet inte hinner röra sig tillräckligt snabbt trots stark sugkraft.
Däremellan ligger silt och finsand, som har den olyckliga kombinationen av stark kapillaritet och tillräcklig genomsläpplighet. Det är i praktiken de mest tjälfarliga jordarterna i Sverige, och de förekommer rikligt i älvdalar och gamla sjöbottnar.
Statens väg- och transportforskningsinstitut har under lång tid forskat på tjälens inverkan på vägkonstruktioner, och klassificeringen av jordarter efter tjälfarlighet är i grunden en fråga om just kornstorleksfördelning. För en markentreprenad betyder det att en jordanalys inte bara säger något om bärighet utan också om vad som kommer att hända i februari.
Därför läggs saker på frostfritt djup
Att lägga en vattenledning eller en grundplatta under tjäldjupet handlar inte främst om att vattnet i röret skulle frysa. Det handlar om att undvika att konstruktionen lyfts och sänks ojämnt två gånger per år.
Tjäldjupet varierar kraftigt över landet och mellan år. Det styrs av summan av köldgrader över vintern och av snötäcket, som fungerar som isolering. En vinter med sträng kyla och lite snö ger betydligt djupare tjäle än en vinter med samma medeltemperatur men rikligt snöfall. SMHI redovisar de mätserier över temperatur och snödjup som ligger till grund för hur tjäldjup uppskattas i olika delar av landet.
Det praktiskt viktiga är att djupet inte är en konstant utan ett dimensioneringsvärde. Ett rör som ligger precis på gränsen klarar sig de flesta år och fryser det år kylan kommer tidigt och snön sent.
Alternativet till djup är isolering. Markskivor lagda ovanför en ledning eller runt en grund gör att frysfronten aldrig når ned, vilket är standardlösningen när schaktdjupet av andra skäl behöver hållas nere.
Tjällossningen är farligare än tjälen
Frusen mark bär utmärkt. Problemen kommer när den tinar, och de kommer i en bestämd ordning.
Upptining sker uppifrån, medan marken längre ned fortfarande är frusen. Smältvattnet från islinserna kan därför inte dränera nedåt utan blir kvar i det översta skiktet, som blir kraftigt vattenmättat. Bärigheten kan då vara dramatiskt lägre än under sommaren, ibland bara en bråkdel.
Det är hela förklaringen till bärighetsrestriktioner på vägar under våren, och till varför entreprenörer undviker att köra tunga transporter på nyanlagda ytor just den perioden. En yta som klarade en lastbil i november kan bryta samman i april.
För en fastighetsägare visar sig samma sak i mindre skala: gropar i grusplaner, mjuka gräsytor som spårar sig av ett enda hjul, och plattsättningar som blivit ojämna sedan hösten.
Vad som faktiskt går att bygga på vintern
Det finns en föreställning om att markarbeten inte kan utföras vintertid. Det stämmer inte, men förutsättningarna ändras.
Schakt går att utföra i tjäle, men det kräver mer maskin och tar längre tid, eftersom frusen jord i praktiken beter sig som svag berg. Kostnaden per kubikmeter stiger.
Det som däremot inte fungerar är att fylla igen med fruset material. Frusna klumpar går inte att packa, och när de tinar uppstår hålrum som ger sättningar precis där man minst vill ha dem. Fyllnadsmaterial ska därför vara tjälfritt när det läggs, vilket i praktiken innebär att det behöver skyddas eller hanteras varmt.
Samma sak gäller ytan man fyller mot. En schaktbotten som hunnit frysa innan fyllningen läggs på blir en fuktfälla, eftersom isen där smälter efteråt.
Åtgärden i båda fallen är enkel och kostar pengar: täckning. Frostmattor eller isolerande täckning läggs över öppna schakter och över materialupplag så att arbetet kan fortsätta. Det är en post som ska finnas i en vinteroffert och som saknas i en som ser billig ut.
Snöupplaget är en markfråga
Där snö plogas ihop hamnar också allt som legat på ytan under vintern: vägsalt, sand, olja, däckpartiklar och skräp. Smältvattnet från ett snöupplag är därför betydligt mer förorenat än vanligt dagvatten.
Det innebär att placeringen av snöhögar inte är godtycklig. En hög som ligger mot en dagvattenbrunn leder allt detta direkt till nätet. En hög som ligger mot en husvägg belastar dräneringen precis när den arbetar som hårdast. Och en hög som ligger på en gräsyta lämnar efter sig ett sandlager och en yta som ofta är död på våren.
Vikten är den andra faktorn. Snö är tung, och ett stort upplag utgör en verklig last på marken. På en nyanlagd yta eller ovanför en ledning i grunt läge kan det ge sättningar.
Praktiskt bör snöplatsen bestämmas när gården projekteras, inte första gången det snöar.
Halkbekämpning sliter på det som ligger under
Salt och sand löser samma problem på helt olika sätt och ger helt olika följdverkningar.
Salt sänker vattnets fryspunkt, vilket innebär att is smälter men också att antalet frysningscykler i ytan ökar. Fler cykler betyder mer nedbrytning av betong, plattor och asfalt. Salt påskyndar dessutom korrosion på armering, brunnsbetäckningar, staket och räcken, och salthaltigt smältvatten belastar både växtlighet och grundvatten.
Sand ger friktion utan kemisk påverkan men måste sopas upp på våren, annars hamnar den i dagvattenbrunnarna, sätter igen dem och bidrar till partikelbelastningen i ledningsnätet. Sandupptagning är därför en driftpost som hör ihop med halkbekämpningen och inte en separat sak.
För fastighetsägaren är sopningen på våren dessutom det tillfälle då ytan är som mest synlig. Det är där man ser vad vintern gjorde, innan gräset växer igen och döljer det.
Vad som bör göras på våren
Fyra saker, i den här ordningen.
Sopa upp sanden innan den spolas ned i brunnarna. Kontrollera brunnarna och rensa dem, eftersom en igensatt brunn ger stående vatten hela året.
Gå runt huset och titta på marklutningen närmast grunden, eftersom tjälrörelser under vintern kan ha ändrat den.
Notera var vatten blir stående när snön smälter. Det är det enda tillfället på året då hela ytans avvattning testas på en gång, och en snösmältning visar problem som ett sommarregn aldrig gör.
Och vänta med tunga transporter och nya markarbeten tills marken torkat ut, snarare än tills kalendern säger vår. Entreprenörer som arbetar med mark året runt, exempelvis AK Entreprenad, planerar normalt tunga moment efter bärigheten och inte efter datum, vilket är skälet till att vissa arbeten offereras med start i maj även när frågan ställs i mars.
Marken har alltså en årscykel som pågår oavsett vad någon planerat. Det billigaste man kan göra är att lägga sina arbeten i takt med den.