STATENS VEGVESEN REGION ØST

Transkript

1 STATENS VEGVESEN REGION ØST E16/ RV. 2 FORPROSJEKT KONSTRUKSJONER Desember 2012

2 RAPPORT Norsenga bru over Solørbanen og Grensebanen Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: Kunde: Statens vegvesen Region Øst E16/ Rv. 2 Sammendrag: Forprosjektrapporten omhandler ny bru med gangbane over Solørbanen og Grensebanen i Kongsvinger. Eksisterende kjørebru rives. Sweco har utredet følgende: - Fagverksbru i tre. Tverrspent limtredekke i kjørebane opplagt på tverrbærere i stål. Påhengt gangbane på ytterside av fagverk. Eksisterende bru har en frihøyde på ca. 5,9 m over jernbanespor, mens dagens krav er minimum 7,2 m. Eksisterende veg på nordside av bru ligger i dag på fylling mot Jernbaneverkets tømmerterminal på vestside og mot industriområde på østside. Sørøst for brua ligger det vernede tyskerbrakker. Ny veglinje på brustedet er derfor beholdt tilnærmet uendret i plan. Veglinjen over spor er blitt hevet for å tilfredsstille krav fa JBV. For å redusere behov for økt fylling på nordsiden er brua er lagt med et fall på ca. 1,5 m fra sør til nord. Det ble av samme årsak spesielt vektlagt at brua skal ha minst mulig byggehøyde over spor. Bruløsning må begrense byggetiden over spor da dette er kompliserende og kostnadsdrivende. Det er derfor fokusert på å finne en bruløsning med stor grad av prefabrikasjon. Andre alternativer ble også vurdert i prosessen, men forkastet da de ikke tilfredsstilte alle føringene nevnt over. Forkastede alternativer med kommentarer er vedlagt rapporten. Kostnadsoverslag for Norsenga bru med fagverk i tre er angitt under: - Entreprisekostnad for Norsenga bru: NOK eks. mva. Prosjektgruppen anbefaler å gå videre til byggeplan basert på dette forprosjektet. Rev. Dato Revisjonen gjelder Sign. Utarbeidet av: Sign.: Magne A. Bjertnæs Kontrollert av: Rune B. Abrahamsen Oppdragsansvarlig / avd.: Silje Dragsund Sign.: Oppdragsleder / avd.: Torunn Moen Hegdahl Oppdrag ; MABJ

3 Innhold 1 Generelt Grunnlagsmateriale Grunnlagsmateriale Prosjekteringsgrunnlag Forutsetninger Belastninger Grunnforhold Kabler og ledninger Geometriske data Trafikkavvikling i byggeperioden Kostnader Beskrivelse av de ulike alternativene Alternative løsninger Fagverksbru i tre Generelt Konstruksjonsløsning Byggemetode Risikovurdering Kostnadsoverslag Vurderinger Trebru Anbefalt løsning Vedlegg Vedlegg 1. Kostnadsoverslag Norsenga bru Vedlegg 2. Tegninger Vedlegg 3. Bruskisser Vedlegg 4. Notat Vedlegg 5. Kostnadsoverslag støttemur Tegninger K10-01: Norsenga bru, oversikt K10-02: Norsenga bru, snitt K1001: Interimsbru C001: Plan- og profil C004: Plan- og profil 109,6-504,47 og 0-176,19 T10-01: K20-01: Norsenga bru, illustrasjon Støttemur langs Schusslers veg Bruskisser Forkastede bruskisser med kommentarer Notat Norsenga bru Vurdering av eksisterende konstruksjon Rev A 1

4 1 Generelt Norsenga bru ligger langs E16/ Rv. 2 i Kongsvinger kommune i Hedmark. Trafikkmengden ligger i dag på ca. ÅDT = 8000 (Norsk vegdatabank). Prognosen fram til 2030 tilsier en økning på i alt 13 %, dvs en ÅDT på i alt ca Iht. vegvesenets Håndbok 017 skal stamveger med ÅDT mellom og fartsgrense 60 km/time, dimensjoneres etter vegklasse S1. Eksisterende bru spenner over Solørbanen og Grensebanen som begge er elektrifiserte. Rv 20 ligger videre nordover på fylling langs Jernbaneverkets tømmerterminal på vestsiden og langs industriområde på østsiden. På den sørøstre siden av brua ligger to vernede tyskerbrakker. Brua ble bygget i 1960, og er en fire - spenns stålbjelkebru med betongdekke, fundamentert på betongpeler til fjell. Totalbredde på brua er 8,5 m, føringsbredden er 7,0 m og spenninndelingen er 15,8 + 18,0 + 27,0 + 15,2 = 76 m. Brua er for smal til å betjene toveis trafikk i tillegg til gangtrafikk. Norsenga bru har begrenset bæreevne med hensyn til tunge transporter. Tiltak for å øke kapasiteten for tunge transporter ble studert nærmere i Notat Vurdering av eksisterende konstruksjon datert utarbeidet av Sweco. Notatet konkluderer med at det er mest hensiktsmessig å rive dagens konstruksjon for deretter å etablere ei ny bru som ivaretar både E16/ Rv.2 og ny gs-veg. Figur 1 til 3 nedenfor viser dagens situasjon. Figur 1: Flyfoto over brustedet 2

5 Figur 2: Kartutsnitt Figur 3: Eksisterende Norsenga bru 3

6 Sweco Norge utarbeidet, på oppdrag fra SVV Region øst, i august 2011 en forstudie for strekningen Kongevegen Vingersnoret, Rv. 20 Kongsvegen Vingersnoret, datert Rapporten belyser ulike traseer og løsninger. Rapporten konkluderte med at den beste løsningen vil være å bygge ny bru vest for den eksisterende. I ettertid kom det fram at en slik løsning vil komme i konflikt med Jernbaneverkets planer for tømmerterminalen. Vegvesenet gikk derfor i dialog med grunneier på østsiden av brua for å innløse tomtene. I løpet av vinteren 2012 ble tomtene innløst. Dette gjorde det mulig å etablere midlertidig bru øst for dagens kryssing. Det ble derfor besluttet å legge ny bru med tilnærmet lik horisontalgeometri som eksisterende. Eksisterende bru har en frihøyde over jernbanespor på 5,9 m, mens dagens krav er 7,2 m. Dette iht. Teknisk regelverk JBV. Dette medfører at den nye vegen må heves. For å unngå at dagens fylling på nordside må heves i utrakt grad er brua lagt med en stigning på ca. 1,5 m mot sør. Dette vil medføre en tilsvarende heving av terrenget på sørsiden. Heving av vegen på sørside vil i mindre grad komme i konflikt med tilstøtende arealer. Sweco har fått i oppdrag av SVV Region øst å utarbeide et forprosjekt for brua parallelt med utarbeidelse av ny reguleringsplan for området. I den forbindelse har det vært nedsatt en forprosjektsgruppe bestående av følgende personer: Amund Sjøvik Statens vegvesen Region øst Prosjektleder Hanne Saug Lie Statens vegvesen Region øst Fagansvarlig bru Bjørn Stensby Statens vegvesen Region øst Fagansvarlig geoteknikk Egil Rønnekleiv PLAN arkitekter AS Bruarkitekt Rune B. Abrahamsen Sweco Norge AS Konsulent bru Magne A. Bjertnæs Sweco Norge AS Konsulent bru 4

7 1.1 Grunnlagsmateriale Grunnlagsmateriale - Geoteknisk rapport: Rv 20 Kongevegen Tjernsbergs veg. Grunnundersøkelser for Norsenga og Vingersnoret bruer. Nr Digitalt grunnlag for kabler og rør fra Eidsiva, Telenor og Kongsvinger kommune - Notat Vurdering av eksisterende konstruksjon datert , utarbeidet av Sweco - Forstudie - Rv. 20 Kongsvegen Vingersnoret datert , utarbeidet av Sweco Prosjekteringsgrunnlag Forprosjektet er for øvrig basert på Vegdirektoratets håndbøker (HB) og Teknisk regelverk JBV, samt gjeldende standarder og praksis for denne type konstruksjoner. De viktigste håndbøkene er: HB 185: Prosjekteringsregler for bruer, 2011 HB 016: Geoteknikk i veibygging, 2010 HB 026: Prosesskode 2, 2007 HB 164: Utforming av bruer, 1992 HB 017: Veg- og gateutforming, Forutsetninger Belastninger Brua dimensjoneres for full trafikklast Grunnforhold Det henvises til geoteknisk rapport SVEIS Rapporten i korte trekk: Ca m til fjell referert fra nivå med jernbanespor. Øverste lag av fyllmasser med stein og grus over naturlige masser av sand og silt, middels fast lagret. Massene er til dels meget telefarlige. Brua bør pelefundamenteres med spissbærende peler til fjell, setninger forventes derfor ikke å være et problem. Lite aktuelt med gjenbruk av eksisterende fundamenter Kabler og ledninger Kabler i området er vist på K Det må påregnes omlegging av to stk Telenor-kabler da disse vil komme i konflikt med fundamentering i akse 1 og 3. Eidsiva har kabel i nærhet av akse 3. Kabelpåvisning må utføres før graving kan iverksettes. Trase for midlertidig bru kommer i konflikt med en forbigangsledning på 16000V over KL-anlegget. Denne må legges om før etablering av midlertidig bru. 5

8 1.2.4 Geometriske data Norsenga bru skal utføres med to kjørefelt og ett gs-felt. Føringsbredde på brua skal være minimum 9,0 m. Gs-feltet skal ha en føringsbredde på minimum 3,5 m. Lengden på brua er satt til 94,5 m. Krav til frihøyde over jernbanespor er 7,2 m. E16/ Rv.2 har en vertikal kurveradius på ca m ved kryssingsstedet. I plan er brua rett, men faller ca. 1,5 m fra sør til nord. Linjeføringen er vist på tegningsvedlegget (Tegning C001) Trafikkavvikling i byggeperioden Trafikk langs E16/ Rv.2 må føres over ei midlertidig bru på østside av dagens kryssing. Fig. 4 viser en mulig trasé. Brua må håndtere toveis trafikk. Gangtrafikk til næringsområde fra sørside av bru vil bli ledet inn på Vingersjøvegen og under jernbanen lenger øst. Det vil derfor ikke være behov for gangbane på midlertidig bru. Trase for midlertidig bru kommer i konflikt med en forbigangsledning på 16000V over KLanlegget. Den mater fra omformeren og ut på Grensebanen. Etter samtale med JBV v/ Jan Hellerud, tlf , er det mulig å legge denne ledningen ned i grunnen for å krysse over ved neste mast øst for dagens plassering. På den måten kan midlertidig bru føres over på østsiden av dagens bru uten å komme i konflikt med forbigangsledningen. Figur 4 viser plassering av midlertidig bru i forhold til ny bru. Figur 4: Elementbru for toveis trafikk over jernbanen Kostnader Det er utarbeidet kostnadsoverslag for brua eksklusiv vegkostnadene. Disse må derfor legges til for å få totalkostnaden for prosjektet. Grunnerverv er ikke inkludert i brukostnadene. Skillet mellom det som tilhører veg og det som tilhører bru går ved bakkant landkar. 6

9 2 Beskrivelse av de ulike alternativene 2.1 Alternative løsninger Det ble innledningsvis i forprosjektet skissert opp flere alternative løsninger for kryssing av jernbanen ved Norsenga; Ekspressive konstruksjoner som varianter av hengebruer og skråstagbruer ble vurdert som lite egnede på dette brustedet, også fordi de er relativt kostbare. Det ble videre vurdert buebruer, platebruer og fagverksbruer med forskjellige konstruksjonsprinsipper, spenninndelinger og utforminger. Det ble også gjort en nærmere geometrisk analyse der veggeometri ble sammenstilt med friromskrav knyttet til jernbanesporene. Denne viste at økt krav til frihøyde over jernbanen kombinert med begrenset mulighet til å øke høyden på tilløpsfyllinga nord for jernbanen (og dermed nordre landkar), gir en svært begrenset konstruksjonshøyde for dekket over jernbanesporene. Dette ekskluderer konstruksjoner med underliggende og sidestilt hovedbæring, samt alle konstruksjoner med brudekke av betong. En konstruksjon med overliggende hovedbæresystem og brudekke med lav konstruksjonhøyde på tverrbærere skiller seg ut som fordelaktig. På bakgrunn av dette ble buebruer og fagverksbruer vurdert nærmere. Grunnet krav til frirom for jernbanen må tverrbærerne skråstilles, og ei fagverksbru vil da gi best fleksibilitet for utforming, optimalisering og stabilisering av konstruksjonen. Ei fagverksbru kan tenkes konstruert i tre eller stål. Bruk av tre i denne situasjonen gir estetiske og miljømessige fordeler sammenlignet med stål. Erfaring tilsier også at fagverksbru i tre vil være konkurransedyktig på pris sammenlignet med ei rein stålbru. Det ble på bakgrunn av dette besluttet å utrede løsningen med Fagverksbru i tre videre. 2.2 Fagverksbru i tre Generelt Fagverksbrua er utformet slik at den framstår som en symmetrisk konstruksjon fra det høyereliggende terrenget på sørsida til landing på en lang tilløpsfylling på et lavere terreng nord for jernbanesporene. Skråstilte tverrbærere forholder seg til sporgeometrien til jernbanen. Vindavstiving er løst med stive rammer kombinert med skråstaver fra pillarer. Dette gir et åpent tverrsnitt over brua og reduserer antallet konstruksjonselementer i forhold til et vindfagverk som binder sammen fagverksplanene i toppen Brua er delt opp i flere spenn for å redusere dimensjoner og høyden på fagverket. Under hvert endespenn er det passasjemuligheter for kjøretøy, og under midtspennet er det rom for å etablere et ekstra jernbanespor sør for de eksisterende. Ny gs-forbindelse etableres som en påhengt konstruksjon på utsida av fagverket. Etablering av gs-forbindelse i tillegg til utvidete kjørebaner øker det totale vegtverrsnittet, og gs-brua føres lenger inn på tilløpsfyllinga i nord enn kjørebrua. Dette reduserer behovet for støttekonstruksjoner og bidrar til å unngå konflikter mellom utvidet tilløpsfylling og jernbanesporet. Av samme grunn er nordre landkar flyttet nordover i forhold til eksisterende bru. 7

10 Trekonstruksjoner har en relativt lav egenvekt i forhold til styrken. Dette er gunstig både for innheising av elementer i byggefasen og for fundamenteringen. Fagverksbru i tre er velegnet for høy grad av prefabrikasjon, noe som også bidrar til å holde byggetida over spor nede. Trebruer har miljømessige fordeler og estetiske kvaliteter, og blir som regel godt mottatt av brukere og lokalbefolkning. Brustedet ligger rett ved den største tømmerterminalen i regionen, og ei fagverksbru i tre vil tilføre stedet kvaliteter som passer godt inn i tiden og området Konstruksjonsløsning En ser for seg over- og sideliggende fagverk i tre med totallengde på 94,5 m, se tegn. K Linjeføring er som vist på tegning C001. Mellom fagverk henges tverrbærer opp i stålstag. Tverrbærere legges diagonalt for å tilpasse seg underliggende jernbanespor. Det benyttes kontinuerlig tverrspent limtredekke i kjørebane. Gangbanen bygges opp av massivtreelementer, alternativt liggende limtrebjelker. Sideavstiving av fagverk er tenkt via skråstøtter ned i akse 2 og 3 samt ved hjelp av stive rammer i midtfelt av fagverk. Brua fundamenteres på spissbærende peler til fjell. Det er ca. 8 m til fjell fra nivå med jernbanespor. Opptak av horisontale krefter i dekket er tenkt tatt opp ved friksjon, alternativt skråpeler. Fagverket generer et horisontalt spark i lengderetning ved fundament i akse 2 og 3. Dette er tenkt tatt opp med skråpeler, alternativt friksjon. Under følger deltemaer som ikke er detaljert i forprosjektet. Temaene må vurderes i byggeplan i tillegg til videre detaljering generelt: - Utforming av landkar i akse 1 og 4, etablering av pendelsøyler i stede for dobbel frontvegg. - Utforming av pilarer i akse 2 og 3. - Vurdere bolteledd i montasjepunkter i fagverk. - Belysning av bru for kjørende, syklende og gående (evnt. effektbelysning) - Utforming av rekkverk på gangbane. - Utforming av sikringsskjermer over jernbane Byggemetode Byggemåten er basert på minst mulig stopp i togtrafikken. Byggetid er vurdert til ca. ett år. Byggingen utføres etappevis hvor man kan se for seg følgende fremdrift: 1. Omlegging av forbigangsledning. 2. Midlertidig bru bygges først inn mot spor fra begge sider. 3. Første togstopp for etablering av midlertidig bru over jernbanespor. 4. Andre togstopp for riving av eksisterende bru. Eksisterende peler kappes rett under terreng. 5. Etablering av peler/fundamenter i akse 1 og Tredje togstopp for etablering av peler/fundamenter i akse 2 og 3 inn mot spor. Mulig dette må gjøres på to stopp. Etablering av sikkerhetstunnel? 7. Etablering av fagverk fra akse 1 til Fjerde togstopp for etablering av sideliggende fagverk inn mot og over spor. Fagverkene bygges opp av komponenter som delbygges på bakkenivå før de heises inn. Se også fig. 5 og 6. Fagverkene må sideavstives etter montering, for eksempel med barduner. 9. Innheising av tverrbærere, innheising over spor vil kreve en kortere togstopp. 8

11 10. Etablering av dekke inn mot spor for kjørebane og gangbane. 11. Femte togstopp for etablering av dekke over spor for kjørebane og gangbane. 12. Etablering av rekkverk og skjerming. 13. Asfaltering av brua. 14. Sjette togstopp for demontering av midlertidig bru. 15. Etablering av landkar for gangbane på nordside. 16. Planering av skråninger. Det ligger kabler i grunnen fra Telenor og Eidsiva ved kryssingsstedet ved fundament i akse 1 og 3. Kabelpåvisning bestilles før graving igangsettes. Kabler blottlegges slik at de kan forskyves sideveis/ legges om ved behov. Figur 5 og 6 viser mulig byggemetode av prefabrikkerte fagverkselementer. Figur 5: Byggefaser for fagverk, alternativt kan det være aktuelt å montere første og andre byggetrinn som ett element Figur 6: Riggområde for fagverksbygging og kranoppstilling 9

12 2.2.4 Risikovurdering Spesielle risikoelementer som inngår ved bygging av bru over jernbanen er: Arbeider i høyden. Kranløft Arbeider nær/ over jernbanen. Graving nær Telenors og Eidsivas kabler. Midlertidig trafikkavvikling generelt og over elektrifisert jernbane spesielt. Eventuell peling, rystelser og setninger Kostnadsoverslag Kostnadsoverslag er vist i vedlegg 1. Kostnader knyttet til grunnerverv og vegbygging er ikke medtatt. Det er innlagt 10 % for uspesifiserte kostnader i overslaget. Entreprisekostnaden til trebrua er anslått til: kr. 48,3 mill. 3 Vurderinger 3.1 Trebru Fordeler: Lett konstruksjon som er relativt rask å montere. Reduserte fundamenter og pelearbeider pga lav egenvekt. Høy grad av prefabrikkering. Høy estetisk kvalitet. Et godt miljøvalg. Liten dekketykkelse over spor gir mindre heving av fylling ift. dagens situasjon selv om frihøydekrav over spor er økt. Løsningen gir stigningsforhold på Rv 20 som er akseptable. Ulemper: Kreosotimpregnert tre innebærer økt krav til håndtering og avfallshåndtering. 4 Anbefalt løsning Prosjektgruppen anbefaler å gå videre til byggeplan basert på dette forprosjektet. 5 Vedlegg Vedlegg 1: Kostnadsoverslag Norsenga bru Vedlegg 2: Tegninger Vedlegg 3: Bruskisser Vedlegg 4: Notat eksisterende konstruksjon Vedlegg 5: Kostnadsoverslag støttemur 10

13 Vedlegg 1. Kostnadsoverslag Norsenga bru Arbeider Enhet Mengde Pris Sum xx USPESIFISERT, CA. 10% (EKS 12. RIGG) % A0 FELLESKOSTNADER 12 Rigg- og driftsomkost (15% av entreprisekostnad eks uspesifisert) % Provisorisk omlegging av eks. veg. (midlertidig bru inkl fund) RS Sikringstiltak for eiendommer og landtrafikk (Jernbane) RS Riving og fjerning av bruer RS B0 GRUNNEN Graving i uavstivet byggegrop over vann m Transport av masser m Utlegging av masser over vann m C0 UNDERBYGNING 83.5 Stålkjernepeler m Forskaling m Armering tonn Betongstøp m D0 OVERBYGNING D1 PLATE (Kjørebane og gangbane) Levering av limtre til dekke, kantdragere og bjelker (inkl. bearb) m Trykkimp av limtre med kreosot m Blikkbeslag m Transport og lagring av trekonstruksjoner m Montering av tverrspent dekke m Spennarbeider ved tverrspente dekker stk Forbehandling av tverrspent dekke og gs-dekke for fuktisolering. m D2 BJELKER (Tverrbærere) 85.1 Levering av stålmaterialer (inkl berab., overflatebeh. og sammenføyning) tonn Transport og montasje av stålkonstruksjoner tonn D6 FAGVERK 85.1 Levering av stålmaterialer (inkl berab., overflatebeh. og sammenføyning) stk Levering og montering av hengestag og vindkryss stk Levering av limtre til fagverk (inkl. bearb) m Levering av forbindelsesmidler og stag tonn Trykkimp av limtre med kreosot m Blikkbeslag m Transport og lagring av trekonstruksjoner m Montering av trekonstruksjoner RS E0 FUKTISOLERING OG SLITELAG Topeka 4S m Støpeasfalt (Sta) (30 mm) m Asfaltgrusbetong (Agb) tonn G0 REKKVERK OG ANNET UTSTYR Kjøresterkt rekkverk i stål m Gang-/sykkelvegrekkverk i stål m Levering og montering av beskyttelsesskjerm over jernbane m Belysning RS Omlegging av 2 stk Telenorkabler RS Omlegging av forbigangsledning JBV RS SUM ENTREPRISEKOSTNADER, EKS. MVA (avrundet) MVA på konstruksjonen (10% av entreprisekostnadene) Prosjekteringskostnader, byggherrekostnader, adm (20% av entreprisekostnadene) Totalkostnad ENTREPRISE KOSTNAD PER M2 (B x L=12,5m x 94,5m) ENTREPRISE KOSTNAD, EKS. USPESIFISERT, MIDLERTIDIG BRU OG RIVING AV EKSIST. BRU, PER M2 (B x L=12,5m x 94,5m) ENTREPRISE KOSTNAD PER LØPEMETER (L = 94,5m) ENTREPRISE KOSTNAD, EKS. USPESIFISERT, MIDLERTIDIG BRU OG RIVING AV EKSIST. BRU, PER LØPEMETER (L = 94,5m)

14 Vedlegg 2. Tegninger Tegning K10-01: Norsenga bru, oversikt K10-02: Norsenga bru, snitt K1001: Interimsbru T10-01: Norsenga bru, illustrasjon K20-01: Støttemur langs Schusslers veg 12

15 Vedlegg 3. Bruskisser Forkastede bruskisser med kommentarer 13

16 Vedlegg 4. Notat Norsenga bru Vurdering av eksisterende konstruksjon Rev A 14

17 Vedlegg 5. Kostnadsoverslag støttemur Arbeider Enhet Mengde Pris Sum xx USPESIFISERT, CA. 10% (EKS 12. RIGG) % A0 FELLESKOSTNADER 12 Rigg- og driftsomkost (15 % av entreprisekostnad eks uspesifisert) % B0 GRUNNEN Graving i uavstivet byggegrop over vann m Transport av masser m Utlegging av masser over vann m C0 BETONGARBEIDER 84.2 Forskaling m Armering tonn Betongstøp m SUM ENTREPRISEKOSTNADER, EKS. MVA (avrundet) MVA på konstruksjonen (10% av entreprisekostnadene) Prosjekteringskostnader, byggherrekostnader, adm (20% av entreprisekostnadene) ENTREPRISE KOSTNAD PER M2 MUR (89m2) ENTREPRISE KOSTNAD PER LØPEMETER (L = 38,1m) Totalkostnad