N YE TU N N E LLØ S N I N G E R OG TE K N I S K E U TF O RD RI N G E R I N N H O LD. 1 Innledning 2. 2 Nye tunnelløsninger 2

Transkript

1 STATENS VEGVESEN N YE TU N N E LLØ S N I N G E R OG TE K N I S K E U TF O RD RI N G E R ADRESSE COWI AS Postboks Bergen TLF WWW cowi.no TUNNEL I N N H O LD 1 Innledning 2 2 Nye tunnelløsninger 2 3 Utfordringer med tunnelløsningene Tunnelenes lengde Fjellkvalitet og overdekning Forskjæringer og landskapsbilde Kystlynghei Betong/løsmassetunnel Fremkommelighet Hydrologi Kostnader 11 4 Oppsummering 12 OPPDRAGSNR. DOKUMENTNR. A VERSJON UTGIVELSESDATO BESKRIVELSE UTARBEIDET KONTROLLERT GODKJENT Notat SALO KNEK OTH tunnel løsninger.docx

2 2 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER 1 Innledning I dette notatet fremgår en gjennomgang av noen av de mest sentrale utfordringene knyttet til mulig etablering av tunnel på strekningen mellom Killingtjørn og Veakrossen. I søket etter aktuelle tunneltraséer er det flere momenter som må hensyntas, og det er mange ulike faktorer som spiller inn. En del av dem gjennomgås nærmere i kap. 3, men sentralt i arbeidet er følgende: Tunnelens lengde og ulike krav knyttet til dette. Sentralt her er antall løp, krav til rømming/evakuering Avstand til kryss De t er ikke ønskelig at Killingtjørn - krysset beslaglegger mer av Killingtjørna. Plassering av tunnel innvirker i store områder på hver side av tunnelen Vegstandard Minimumskurvatur både horisontalt og vertikalt skal ivaretas, også gjennom tunnel. Vegstandarden gir en relativt stiv linje, som er lite fleksibel noe som påvirker plasser ing av tunnelpåhugg. I tillegg skal vegens romkurve ivaretas (forholdet mellom horisontal og vertikal kurvatur) og plassering av tverrfallsendring (sikre at det alltid er tilstrekkelig vannavrenning slik at ikke vann samler seg opp i kjørebanen) Bergoverdekning I området er det noen høydedrag som egner seg for påhugg, men det er ikke snakk om høye fjell, og det er dalsøkk mellom høydedragene med myrlendt terreng. For å bygge en tunnel er en avhengig av nok overdekning (avstand mellom taket i tunnelen og fjelloverflaten), for å kunne bygge fjelltunnel 2 N ye tunnelløsninger I tunnelrapporten vedlagt planforslaget er det foretatt en omfattende gjennomgang av de ulike tunnelalternativene, metoder og forutsetninger tilknyttet disse. I forbindelse med at planforslaget er på høring er COWI bedt om å se på ytterligere noen tunnelløsninger. Ønsket her er å identifisere muligheter for etablering av tunnel på tett opp mot 500m for å begrense omfa nget av tunnelene, men samtidig oppnå en tunnel med lengde som ivaretar naturmangfold og landskapsbilde. Fylkesmannen i Rogaland har ytret ønske om at tunnelen plasseres mest mulig midt på strekningen, slik at en opprettholder en lengre sammenhengende k orridor med uberørt natur, og heller konsentrerer inngrepene i hver ende av området med kystlynghei. tunnelløsninger.docx

3 NYE TUNNELLØSNINGER OG TEKNISKE UTFORDRI NGER 3 3 Utfordringer med tunnelløsningene 3.1 Tunnelenes lengde H åndbokkrav Vegstandarden som ligger til grunn for prosjektet er H5. Det er en beregnet dimensjonerende trafikkmengde på ÅDT omlag på strekningen mellom Killingtjørn og Veakrossen. Grensen mellom behovet for ett eller to tunnelløp går i utgangspunktet ved ÅDT Over i ÅDT skal det bygges doble løp. Ved lengde over 500m og ÅDT under kan det bygges ettløpstunnel med hastighet 80km/t, men krav til rømningsmuligheter gjør at det i praksis blir behov for doble tunnelløp ved lengde over 500m. For H5 - standarden åpnes det for å bygge ett løp når tunnelens lengde er under 500m (inkluder t portaler). En skal dog særskilt vurdere behovet for doble løp for denne standarden ved ÅDT> Dimensjonerende trafikkmengde her er derfor helt på grensen til at det er absolutt krav til at det skal bygges doble løp uansett lengde, og godt over grense n hvor det skal vurderes doble løp også ved lengde under 500m. Tunneler under 500m lengde skal bygges med ett løp, T12,5 med midtdeler og 90 km/t Tunneler over 500m må i praksis bygges med to løp, jfr. rømningskrav og evakuering til motsatt løp Er trafikkm engden over ÅDT 8000 skal det særskilt vurderes behovet for dobbelt tunnelløp, med 2 x T9,5 Usikkerhet og eventuelle fravik Dersom tunnelens lengde, inkludert portalkonstruksjoner, overstiger 500m skal det bygges doble tunnelløp. Blir tunnelen kortere enn 500m åpnes det for bygging av ettløpstunneler. Med bakgrunn i trafikkmengden skal det vurderes behov for doble løp. Ettersom en her har trafikkmengder betydelig over 8000, og veldig tett på grensen til at krav til å bygge doble løp slår inn, må en påregne en form for fraviksbehandling hos vegdirektoratet. Det pågår dialog med vegdirektoratet om dette. Trafikkberegningene er basert på tellinger i ettermiddagsrushet og omformet til ÅDT ut fra erfaringsmessig prosentandel. Det ligger en usikkerhet i dette, som understrekes av døgntellinger fra bomstasjonen. Døgntellingene tyder på at omregning til ÅDT kan ha gitt for lav døgntrafikk og følgelig kan man ikke se bort i fra at ÅDT vil bli over kjøretøy. Dette vil utløse krav om doble løp. 3.2 Fjellkvalitet og overdekning Området er relativt flatt med noen mindre fjellformasjoner, med myrlendt e dalsøkk mellom høydedragene. Det er ikke gjort grunnundersøkelser i myrområdene for å finne dybden til fast fjell på grunn av begrenset adkomst til områdene med tungt utstyr. Det må i tilfelle etableres nye og omfattende

4 4 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER anleggsveger for å frakte utstyr inn i området. Dalsøkkene gjør det utfordrende å finne tunneltras é er som er gjennomførbare med tilfredsstillende berg overdekning inne i tunnelen. Bety delig sikring ut over normalkrav må påregnes. Jo dypere tunnelen ligger, desto bedre fjelloverdekning blir det i partiet med myrlendt terreng og usikker dybde til fjell. En ytterligere utfordring er at når linjen senkes inne i tunnelen må den senkes tilsva rende i dagsonen like utenfor tunnelen slik at skjæringene her blir betydelig høyere enn i dagalternativet. Figur 1 - eksempel på skjæring når en forsøker å senke tunnelen i punktet med lav overdekning, H = 21m 3. 3 Forskjæringer og landskapsbilde For å kunne drive tunnelen er en avhengig av å få etablert en forskjæring i begge ender. Her er en avhengig av å få etablert et mer eller mindre loddrett fjellparti med høyde nok til å få plass til tunnelprofilet, samt en overdekning på omtr ent 5m. Dette for at tunnelen skal kunne drives i stabilt fjell ved overgangen til dagsonen, uten at fjellet sprekker opp. O mfanget av sikringstiltak blir svært omfattende i disse områdene. Ved forskjæringen støpes en portalkonstruksjon, som skaper en traf ikksikker overgang mellom veg i dagen og veg under terreng. Lengden på slike portaler er varierende fra sted til sted, men en kan anta at den strekker seg omtrent 20-30m ut i dagen, og det kan tilbakefylles masser mot konstruksjonen. Selve portalen inngår som en del av tunnelens lengde, slik at det ikke vil være mulig å forlenge portalen for å kunne tilbakefylle masser i hele forskjæringen uten å øke tunnelens lengde. Ettløps tunnel Ved etablering av ettløpstunnel er en avhengig av en lengde under 500m, samt en avklaring av hvilke vurderinger som skal gjennomføres når dimensjonerende ÅDT passerer For å etablere tunnelen må det lages en forskjæring frem til tunnelløsninger.docx

5 NYE TUNNELLØSNINGER OG TEKNISKE UTFORDRI NGER 5 punktet der driving av en fjelltunnel kan starte. Lengden på forskjæringen varierer i de ulike alternativene, men blir i de nye variantene relativt lange med høye skjæringer. Dette for å forsøke å oppnå noe bergoverdekning i tunnelen, samt holde lengden under 500m. Forskjæringe n for en ettløpstunnel blir om lag 28m bred. Figur 2 - Forskjæring ved ettløpstunnel, ca. 28m bredde. Her vist forskjæring ved Breibakken, i alternativ A omtalt i tunnelrapport Toløps tunnel Det er stor sannsynlighet for at en eve ntuell tunnel i dette prosjektet må etableres som en toløpstunnel. Dette med bakgrunn i at man er helt i grenseland hva angår trafikkmengder, samt helt på grensen hva angår krav til rømning dersom en går for en variant med lengde opp mot 500m. Ved etableri ng av en toløpstunnel etableres det to parallelle løp, med mulighet for rømming mellom hvert løp om kravene for dette inntreffer. For at tunnelene skal kunne drives er en avhengig av en avstand mellom løpene på minimum 10m. Denne avstanden må være på plass ved innløpet til hver portal i begge ender. Denne avstanden gjør at avstanden mellom løpene gjør at forskjæringen blir ca. 40m bred.

6 6 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER Figur 3 - Forskjæring ved toløpstunnel, ca. 40m. 10m avstand mellom tunneltubene. Her er vist fo rskjæring ved Breibakken, i alternativ D omtalt i tunnelrapport Utvidelsen fra en normalavstand mellom kjørebanene tilsvarende midtdeleren, til 10m ved portalene skal gjøres i tråd med at kravene til linjeføring er ivaretatt for hver kjøreretning. Dette m edfører i praksis at utvidelsen skjer gradvis fra nærmeste horisontale rettlinje og utvides gjennom kurven inn mot portalene. Overgangens lengde er avhengig av alternativ, men det blir fort snakk om en utvidelse over meter i hver ende før normalt tve rrsnitt er gjenopprettet. tunnelløsninger.docx

7 NYE TUNNELLØSNINGER OG TEKNISKE UTFORDRI NGER 7 Figur 4 - Gradvis utvidelse av midtdeler fra 2m i normalt tverrsnitt, Lengde avhenger av alternativ, her vist ca m til 10m ved portaler Kystlynghei Kystlynghei er registrert i store områder langs veg traséen mellom Killingtjørn og Veakrossen. Flere av o mrådene med høydedrag egnet å føre tunnelen gjennom er imidlertid ikke registrert med forekomst av kystlynghei. Naturtypen er i stor grad registrert i de lavereliggende flatere områdene, og det er her forskjæringene havner for å gjøre det mulig å etablere fjelltunnel.

8 8 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER Figur 5 - Områdene med grønn skravur er registrert forekomst av kystlynghei. Sirklene på bildet markerer fjellformasjoner og høydedrag med god overdekning I tunnelrapporten er det omtalt varianter som omfatter en kort tunnel gjennom deler av Breibakken (markert m ed rosa sirkel i figur 5). De nye variantene er søkt lagt mot midten av området, med tunnel gjennom Kjerfjellet og Simåvaren (brun og gul sirkel). Ved etablering av tunnel her, med ønske om å holde den under 500m, medfører det dagsoner og forskjæringer i o mrådene i hver ende av tunnelen. Det er mulig å etablere en 500m lang tunnel gjennom disse fjellene, men det blir omfattende inngrep i dagsonene på hver side, og deler av disse sonene er områder med registrert kystlynghei. For å oppnå noe mer fjelloverdekn ing i området mellom Kjerfjellet og Simåvaren blir det svært høye skjæringer i disse dagsonene over lengre strekninger. Dersom det må bygges doble tunnelløp blir inngrepet også svært bredt. Figur 6-500m lang tunnel - rød linje i ndikerer tunnelens utstrekning, inkl. portaler, alt. F tunnelløsninger.docx

9 NYE TUNNELLØSNINGER OG TEKNISKE UTFORDRI NGER 9 Figur 7 - Eksempel på lang forskjæring i område med kystlynghei. Her vist ca. 300m lang, variant med ett tunnelløp i alt. F. Ved to løp blir forskjæringen ca. 40m bred Beton g/løsmassetunnel En mulig løsning for å unngå svært høye skjæringer i dagsonene på hver side av tunnelen(e) er å se bort fra problematikken med bergoverdekning i de kritiske områdene. Det er da mulig å etablere en løsmassetunnel/betongkonstruksjon der en i kke oppnår nok overdekning, og tilbakefylle med stedegne masser mot denne. En slik konstruksjon kan anslås å bli 30-65m lang. Figur 8 - Mulig betongkonstruksjon/løsmassetunnel. Lengde 35-65m avhengig av fjell

10 10 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER Det er dog noen utfo rdringer med en slik konstruksjon Den går gjennom myrområder. Dette kan medføre drenering av myren e, krevende spuntarbeider og gjøre det utfordrende å etablere tørr byggegrop Mellomlagring av masser Det blir betydelig med masser som må graves ut og mellomlagres. Det vil trolig være behov for eget deponi. Byggetid Det vil forlenge byggetiden vesentlig på hele tunnelen Støy Det vil være en del støyende aktivitet fra bygging en og anleggstrafikken, særlig fra spuntarbeidene. Anleggsveger Det må etableres egne anleggsveger inn i område t for å kunne bygge konstruksjonen. Det må også etableres en riggplass med plass til kran, brakkerigg etc. Overganger mellom fjelltunnel og bet ongtunnel er kompliserte og vil bidra til å drive kostnadene opp. Figur 9 - Eksempel på overgang fra fjelltunnel til betongtunnel 3. 6 Fremkommelighet Prosjektet skal i henhold til krav i N100 legge til rette for et forbikjøringsfelt i nordgående retning for å ivareta forbikjøringsmuligheter på denne delen av fv. 47. I planforslaget som ligger på høring er det regulert inn et forbikjøringsfelt i nordgående retning mellom Killingtjørn og Veakrossen. Ved etablerin g av tunnel i to separate løp er kravene til forbikjøringsmulighet ivaretatt. Dersom tunnel i ett løp blir aktuelt må et eventuelt forbikjøringsfelt etableres mellom tunnelens nordlige utløp, og krysset i Veakrossen. Et slikt felt skal være minimum 1000m l angt (inkl. overganger i begge ender), blant annet for å ivareta trafikksikkerheten. Etter siste revisjon av vegnormalen N100 kan et slikt felt startes like utenfor tunnelens nordlige utløp. D et må avsluttes i en avstand lik vegens stoppsikt før fartsreduksjonsfeltet for dem som skal kjøre av mot tunnelløsninger.docx

11 NYE TUNNELLØSNINGER OG TEKNISKE UTFORDRI NGER 11 Veakrossen starter. For alle tunnelene omtalt i dette notatet, samt de lengre tunnelene omtalt i tunnelrapporten, blir dagstrekningen for kort, og det vil ikke være mulig å etablere forbikjøringsfelt i prosjektet. Da er det i så måte kun toløpstunnel som ivaretar forbikjøringsmulighetene på denne strekningen. Alternativt må det søkes om fravik for etablering av kortere forbikjøringsfelt enn normalkravet. Aksepteres fraviket, aksepterer man samtidig redusert trafikksikkerhet og fre mkommelighet Hydrologi Ideelt sett er det ikke ønskelig å etablere tunneler med bunnpunkt inne i tunnelene. Dette medfører et omfattende pumpesystem og magasinering av st ore volum for å kunne holde tunnelen drenert. Terrenget i området har vist seg utfordrende å finne tunneltraséer uten slike bunnpunkt. Det vil da renne vann inn i tunnelen fra nedbørsfeltene i dagsonen i begge ender. Vannet må pumpes ut til et egnet utslip pspunkt (alternativt renses og dreneres med selvfall), og i så måte transporteres det kontinuerlig vann fra ett nedbørsfelt til et annet. Effektene av dette må beregnes, men kan potensielt bli svært omfattende ettersom balansen feltene imellom påvirkes. Et t felt kan da få en betydelig større avrenning enn det har hatt tidligere, og i ytterste konsekvens dreneres eller få betydelig lavere vannstand på sikt. Feltet med resipienten der overvann fra tunnel ledes ut i får betydelig høyere tilsig enn tidligere, o g kan dermed i ytterste konsekvens medføre økt vannstand og flomproblematikk. Det er også registrert svakhetssoner i forbindelse med enkelte av myrområdene. Det kan potensielt by på ekstra stor innlekkasje av grunnvann i tunnelen, som igjen må pumpes ut. D et kan få store effekter på de aktuelle myrområdene, og må undersøkes nærmere. Det vannet som ledes inn i tunnelen og eventuelt må pumpes ut, må renses før det kan ledes til resipient. Det krever store volum, mest sannsynlig i form av fjellhaller ved tunne lens bunnpunkt, før det kan pumpes ut. Vaskevann fra renhold av tunnelene samles på samme plass. Pumpene er ressurskrevende å drifte, og rensebassengene trenger jevnlig og omfattende vedlikehold, noe som øker driftskostnadene betydelig sammenlignet med tra disjonell overvannshåndtering i åpne sidegrøfter langs veg i dagen Kostnader En ettløpstunnel har en anslagsvis løpemeterkostnad på kr/m En toløpstunnel har en anslagsvis løpemeterkostnad på kr/m En løsmassetunnel har en anslagsvis løpemet erkostnad på kr/m

12 12 NYE TU NNELLØSNINGER OG TEK NISKE UTFORDRINGER 4 Oppsummering Behovet for å bygge toløpstunnel eller om ett løp er mulig er foreløpig ikke avklart. Det må mest sannsynlig bygge s to løp om tunnel blir aktuelt, med bakgrunn i trafikkm engde, formuleringer i håndbøker og rømningskrav. Ved å akseptere tunneler opp mot 500 m med omkring i ÅDT, uten rømningsmulighet tøyes grensene for hva som vurderes som akseptabelt ut i fra trafikksikkerhet (katastrofescenarioet er da sentralt ). Tunnelen etableres i de fleste tilfeller i områder uten kystlynghei, med portaler og forskjæringer i områdene med kystlynghei. For tunnel tett oppunder 500m blir det lange og dype forskjæringer i begge ender dersom en skal forsøke å oppnå bergoverdekning for å unngå løsmassetunnel i myrområde. Tunnel forlenger byggetid en. Løsmassetunnel forlenger byggetiden ytterligere. Det vil være utfordringer knyttet til hydrologi og sammenkobling av store nedbørsfelt. Ettløpstunnel gjør det utfordrende å etablere forbikjøringsfelt, med unntak av de korteste tunnelene. Toløpstunnel ivaretar forbikjøringsmulighetene. Det er stor usikkerhet knyttet til dybder i myrområder. Utgraving av myrområder vil kreve store areal for deponi. tunnelløsninger.docx